FPSO空调制冷剂铜管安装工艺浅析.pdf

-742023年第2 6 卷技术交流石油和化工设备FPSO空调制冷剂铜管安装工艺浅析黄文健，李臣磊，刘兆彬，陈复兴，付锡坤（海洋石油工程星（青岛）有限公司，山东青岛2 6 6 5 2 0)摘要】空调系统制冷剂铜管的安装质量关系到FPSO上设备运行和人员工作状态，对FPSO高效、平稳运转至关重要。文中简述了制冷剂铜管管线的安装工艺及其要点，可供今后现场进行相关施工参考，有助于保证建造质量。关键词 FPSO；空调系统；制冷剂铜管；安装工艺1前言浮式生产储卸油装置（FPSO）中的空调系统对维护各设备正常运行，为工作人员提供舒适工作环境起到了重要作用 1,2 。空调机主要由外机和内机两部分组成，其工作原理（以制冷为例，制热时，制冷剂的流动方向相反）如图1 所示。制冷剂经压缩机变成高温高压气体；然后在冷凝器中冷凝放热成为中温高压液体；通过膨胀阀后变成低温低压气液混合体；随后进入蒸发器蒸发吸热转为气态，最后再次回到压缩机中 3.4 。内、外机之间以铜管相连，制冷剂流经铜管进行循环。铜管管线安装的质量直接决定了空调冷热交换的效果，间接影响着FPSO中设备运行状态和人员工作环境。因此，规范空调铜管管线安装工艺，保证管线建造质量，对FPSO的平稳运行至关重要。冷凝器高压液体高压气体外机膨胀阀压缩机铜管低压液体铜管内机低压气体蒸发器图1 空调冷热交换示意图2空调制冷剂铜管管线安装工艺图2 所示为空调制冷剂铜管管线安装大体流程。相关工序需按照检验规格书要求设置停检点，实施质量控制与质量保证措施，提高管线整体建造水平 5 作者简介：黄文健，男，助理工程师，（1 9 9 5-），硕士研究生学历，毕业于中国石油大学（华东）油气田开发工程专业，从事海洋石油平台及LNG模块建造工作。75黄文健等FPSO空调制冷管安装工艺浅析第8 期施工前准备技术文件施工材料工机具及耗材技术交底散件安装奥格兰支架穿仓件铜管预制、安装管线试压、保温图2 FPSO空调制冷剂铜管安装工艺流程2.1施工前准备图纸和材料一直被认为是制约管线建造进度的主要因素。为了保证施工的正常进行，施工材料下发前需要进行图料匹配，确保施工所需的图料齐全。相关的图纸等技术文件有，制冷剂铜管安装布置图、制冷剂铜管MCT（穿舱件）安装定位图、奥格兰支架安装图、制冷剂铜管WPS（焊接程序）、制冷剂铜管管线试压包、制冷剂铜管管线试压程序、空调设备厂家资料等。施工所需的材料有制冷剂铜管管线、奥格兰支架、MCT、MCT封堵材料、制冷剂铜管9 0 度弯头、4 5 度弯头、变径、制冷剂铜管保温棉、U型卡子等。管线安装所用的工机具及耗材有焊枪、铜管钎焊焊材、割刀、锉刀、砂纸、扩孔器、折弯器、试压表、安全阀、氩气表、氩气表流量计、保温棉割刀、平板尺、手电钻等。由于此FPSO是海油工程首次采用钎焊方式进行空调铜管焊接，施工前必须对施工人员进行充分的技术交底，使作业人员熟悉图纸、程序等技术文件，明确施工技术要求和重难点。2.2散件安装FPSO中连接内机和外机的空调制冷剂铜管管线的长度一度可达5 0-8 0 米，为防止管线自身重量造成管线变形，利用奥格兰支架对管线进行支撑。该类型支架材质为不锈钢，耐腐蚀，具有较强的结构强度。奥格兰支架可利用连接件现场组装成所设计的型式，较传统支架需通过焊接预制的模式效率更高。尤其是在狭小的空间中，奥格兰支架安装的便捷性更为突出。安装过程中，根据奥格兰支架安装图，对支架生根点进行定位，将支架生根点焊接在指定位置，焊接处外观处理后及时进行油漆修补工作。与此同时，将领取的奥格兰支架依图进行下料切割，对切割位置的毛刺进行打磨、倒角。然后利用螺栓及三角板对支架进行组装，组装过程中需保证垂直杆的垂直度，水平杆的水平度要求。奥格兰支架MCT图3奥格兰支架与MCT铜管管线安装过程中需要穿过不同舱室甲板或舱壁，为减小管线与甲板或舱壁的碰撞，保证76-2023年第2 6 卷技术交流石油和化工设备各舱室的独立性，需在穿舱开孔处安装MCT，并在管线安装完成后对MCT进行封堵。安装前需要严格检查到货MCT的规格、型号和数量，并对其外观和质量作全面检查，核验MCT材质证明及出厂合格证明书，其各项指标应符合国家技术标准。按设计图纸对各MCT进行精准定位，并依据开孔尺寸进行标记。若开孔部位影响结构强度或妨碍管线和设备的安装，需在取得甲方的许可下作适当调整（其调整须不影响整体设计效果）。随后在指定位置开孔，孔洞的大小应合乎设计要求，尺寸偏差为土2 mm。开孔完毕后，对孔位进行适当修整以清除毛刺和熔渣。MCT按设计要求切割完毕后进行MCT的定位，定位合格后方能对其进行焊接。MCT和舱板间的焊接应平滑，不得有漏焊、欠焊、咬肉等缺陷。2.3铜管预制、安装根据下发的铜管管线料单进行提料，为防止材料丢失和损坏需将所提取材料存放于专门的仓库。预制时，将领取的铜管按照安装图纸中的尺寸进行切割下料（切口端面倾斜偏差不超过管外径的1%，且小于3mm），切口处用割刀进行修整，保证无毛刺和形变。直管连接接口使用扩口器进行扩口。下料完成的铜管钎焊割刀测浓度图4 制冷剂铜管下料、安装（钎焊）为检查制冷剂铜管管线外部保温材料安装是否会受到铜管管线安装影响，需将下料好的管段与弯头在现场进行预安装，预安装完成后拆除管线。用砂纸对预安装时的钎焊焊口进行打磨，保证焊口处无毛刺、无变形，清除焊口两侧2 5 mm范围内的锈渍、油污等杂质。此FPSO的空调制冷剂铜管管线安装是海工首次采用钎焊工艺进行施工。相较于以往的氩弧焊接，钎焊是让低于母材熔点的钎料受热融化后流入焊缝，以达到焊接效果。钎焊生产效率较高，接头光滑平整，焊件的机械性能变化小，形变可控制在最低程度，易保证尺寸精度。此外，钎焊可焊接异种金属和材料，对工件厚度差无严格要求，且焊接设备简单，生产投资费用较小。但钎焊接头强度较低，耐热性能较差，焊前需严格进行清整。故钎焊主要用于制造精密仪表和电气零部件等轻载结构6,7。预安装处理完成后，按照焊接工艺进行钎焊焊接，保证焊口错皮量（内、外壁错边量均应小于0.5 mm）和套接深度满足相关要求，装配件中心保持重合，焊缝应满足质量要求，参照管线安装图纸对整体管线进行钎焊报检。2.4管线试压、保温根据设计下发的试压包、试压程序对施工人员进行作业前技术交底和JSA分析，并按照相关体系文件进行作业许可申请，若气压试验打压超过6bar则需进行一级作业申请。连接试压临时管路、阀门和压力表（试压工装需要实施1.2 倍试验压力测试，试压表检查是否在有效期内），对铜管管线进行查线，以检查管线安装的完整性，并对管线进行临时的绑扎确保试压时管线的稳定性。值得注意的是，此时冷凝剂管线还未与设备连接。查线毕，对管线进行氮气吹扫（压力2-4 bar），在管路出口放置一个样本（如白布），以检验管线内部杂质是否已吹除干净。吹扫报检通过后，焊接管线与设备之间最后一道焊口，且保证报检合格率。为去除管线内最终焊口焊接时产生的碎屑，需对管线进行二次吹扫。由厂家操作或现场压力表铜管已封堵的MCTN.瓶阀门N流向图5 气压试验黄文健等FPSO空调制冷剂铜管安装工艺浅析第8 期指导，操纵设备自带的阀门使氮气不进入设备内部，并以阀门作为氮气进口。气压试验时，按照试压包中给出的压力及保压时间进行强度测试，氮气应缓慢注入，强度测试中如发生管线破损泄露则待压力释放后对管线进行修复然后重新试压。缓慢升压至目标压力的10%，保压5 分钟，压力表读数无下降后继续升压至目标压力的5 0%后保持1 0 分钟，然后按照目标压力1 0%的级差逐步升压至试验压力，保持此压力1 0分钟，检查压力表示数是否稳定。保压结束后，后参照相关试压包把压力缓慢降至密性试验压力，并按照试压包保压时间（6 0 分钟）要求进行保压，保压结束后则缓慢降低管线压力至6 bar以下，然后用肥皂水对管线焊口进行泄露测试。如果检测到泄漏点，释放压力后重新修复漏点，并按照上述步骤重新进行测试。测试结束后，对管线内部充入压力为2 bar的氮气对管线进行保护。最后，完善测试记录并签字。在管线安装、试压合格后，为减少制冷剂流动过程中的热交换，提高空调制冷效率，同时也为保护铜管，需对管线采取保温措施。保温作业前应具备以下作业条件：铜管管线安装制作、安装符合质量标准，并检验合格；铜管管线焊口强度试验（管线试压）检验合格。如图6 所示，铜管管线采用ArmaflexLT低温绝热材料进行保温，该材料具有较好的绝热、阻燃、抗潮、机械防护、可装配性能。根据被保温铜管的尺寸将保温材料切割成半圆形或者虾米腰形式，包覆管线后使用胶水进行粘接，粘接后静置6 小时，管件、阀门的保温厚度应和管线一致。保温材料粘接完成后，利用U型卡子将管线牢牢固定在奥格兰支架上。3结论FPSO空调制冷剂铜管管线的安装质量关系到各工艺设备的正常运转和作业人员的良好工作环保温棉保温铜管奥格兰支架图6 制制冷剂铜管保温境。施工前应备齐图料和工机具，对作业人员进行充分的技术交底。支架、MCT和管线的安装要符合相关的作业规范和质量标准，试压作业时严格按照试压程序作业，做好时时压力监控和安全防护，保证制冷剂管线的高质、高效安装。参考文献1张金玉，崔冠乾，张伟光，张金龙.FPSO空调通风系统设计及舒适性研究 J.船舶标准化工程师，2 0 1 5，4 8（0 4），23-26+66.2曾伟.FPSO生活模块空调通风系统设计 .广东造船，2017，36（0 3），4 0-4 3.3尹丽媛.暖通空调制冷系统的优化控制研究 .产业与科技论坛，2 0 2 2，2 1（1 4），38-39.4郭玮.基于制冷原理浅谈空调的精益设计方式 .制冷与空调，2 0 2 2，2 2（1 0），1-7+6 0.5王举田，左丰建，温振威，赵庆增，刘兆彬.FPSO液压系统管道建造流程与良好工程实践 .山东化工，2 0 2 2，5 1(04)，1 7 5-1 7 6+1 8 0.6李相，李敏.空调铜管加工中火焰钎焊工艺分析 .中国高新科技，2 0 2 2，（1 4），1 2 8-1 30.7徐文虎，杨瑾，肖明，彭铭建，赵一旋，刘红兵，陆汉龙.铝/铜异种金属熔钎焊研究现状 .上海工程技术大学学报，2 0 2 1，35（0 3），2 1 5-2 2 8.收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 4 修回日期：2 0 2 3-0 7-1 3