氮气置换方法及签证办理

天然气管线置换及结算

大庆油田第六采油厂 徐龙江

摘要：介绍了氮气置换方法和工艺参数确定，置换检测，氮气用量签证台班的确定。

关健词：氮气 置换 台班

为了确保施工安全,在用天然气管线及相连通容器改造施工前，必须进行惰性气体置换合格后，方可进行切割施工。同样，新建或改造后的天然气管道投产前，也必须采用惰性气体置换管线及相连容器内的空气。置换用惰性气体一般采用氮气,当被置换的管线或容器中含氧量低于0.5%时,方可进行施工或者投产。

现场一般采用液态氮自然气化注氮方法进行置换。其工作原理为：液氮在气化过程中要吸收大量的热量，通过蒸发器吸收空气中的热量使液氮气化，液氮通过液氮泵输送到蒸发器自然吸热气化后注入管道进行置换。

一、 置换位置的确定

置换位置要方便液氮车的通行，现场条件不能满足施工需要时，要事先进行现场勘查完善。最佳置换位置是管线跨渠栈桥处，此处管线一般有放空阀门，便于连接充氮管线。如果管线没有跨渠，只好选在站内收发球筒放空阀门处。确定完置换位置后，进行连接管线和法兰

注氮和氮气置换工艺参数的确定

1． 注氮温度。

因为液氮或过低温度的氮气进入管道后，一方面会影响管材的低温强度（低温脆性），另一方面低温易使阀门等设备的密封泄露。因此，氮气进入管道的温度不能低于5℃，最好控制在5～25℃。

2． 注氮总量。

连续置换工艺的注氮量主要由注氮期间的氮气混合量、氮气段通过全线的混气量、沿线站场及阀室置换用氮气量、氮气段到达末站时的剩余量、保险富余量组成。1t液氮转化为1个标准大气压、5℃状态下的氮气体积为808m3，即比容=u0.808m3/kg。

管道注氮总量的确定

M=K×V/U （1） 式中：M——注液氮的质量，kg；k——管道充压系数（结合具体情况一般取值为1.2）；V——管道总容积，m3；u——氮气的比容，m3/kg。 考虑液氮在储存、运输和注氮中的损耗，集气站、阀室置换和吹扫耗气量等因素，再结合已有注氮槽车的吨位，最后确定置换过程中注液氮总量。

3． 氮气置换速度和注氮速度的确定。

氮气置换推进速度的选取原则， 采用氮气推空气进行置换，置换速度是一个比较重要的参数。影响氮气推进速度的主要因素：

一是确保混气量最少。

二是确保合理置换时间。从工程进度考虑，在不超过《天然气管道运行规范》（SY/T5922—2003）规范规定的5m/s条件下，在保证实际作业可行的情况时，天然气推进速度越快越好，用于置换的时间越短越好。

三是考虑注氮设备的供气能力。选择置换过程速度，需考虑注氮设备的供气能力，根据现场配备的注氮设备能力进行工艺计算： 供气流量=汽化蒸发器的台数×每台蒸发器供氮气能力。

二、工艺参数的控制

注氮温度和注氮速度的控制 一般情况下，注氮施工采用自然吸热气化蒸发器设备，在环境条件确定和蒸发器的蒸发量确定的条件下，注氮温度和注氮速度成反比。因此，要根据厂家提供的蒸发器的蒸发量，通过工艺计算，配备适当数量的蒸发器，既可以保证注氮温度，又可以保证注氮速度。

三、置换的检测方法 检测点一般选择在压力表的取样口，检测仪器一般为氧含量检测仪和可燃气体分析仪。

1、新投用管线的置换。被置换管道内的气体分为：空气段、空气和氮气混合段、氮气段。在进行氮气置换空气时，检测方法是在置换末端进行氧含量检测。在推进置换中当氧含量检测仪检测到的氧含量由21%下降时，表示空气和氮气混合段到来；氧含量降低到2%以下时表示氮气段到来，氮气置换合格，此时可关闭进气和放空阀。

2、旧天然气管线的置换。被置换管道内的气体分为：氮气

段、氮气和天然气混合段、天然气段。检测方法是在置换末端进行可燃气体含量检测。推进置换中，当可燃气体分析仪检测到可燃气体由0逐步升高时，表示氮气、天然气混合段到来；氧含量降低到2%以下时表示氮气段到来，即氮气已置换完毕。

3、检测时间的确定。在检测时，先根据上游检测到的氮气置换时的推进速度和置换点的距离，估算出到达末端检测点的大致时间，然后提前1～2h进行检测。检测的时间间隔开始为20min，然后不断缩短，最后为5min。当检测到氧含量降低到2%以下时表示氮气段到来，当检测结果达到规定时，表示置换完成。

4、 检测点的选择。注氮位置和注氮口，可选择在站场清管器发送筒放空阀靠近发送筒一侧的法兰处。注氮压力观测点可选择集气（输气）站安装的注氮车出口压力表和温度表进行监测控制，也可在收发球筒上的压力表上进行观测；放空口及控制阀门可选择在集气（配气）站放空管放空；放空检测点可选择在集气（输气）站收发球筒前的压力表取样口上进行含氧量检测。

四、结算签证的办理。

我们现场发生的是实际使用氮气用量，但工程结算中是以实际发生台班数结算，定额标准为8032元/台班。所以在现场施工中，必须办理签证进入结算。

根据机械工业部1997-03-04批准的《中华人民共和国机械行业标准》（JB6898-1997）中《低温液体贮运设备使用安全规则》的规定，在0℃、101.325kPa（常压）状态下，1L液体氮汽化为

674L气体氮。

假如氮气置换在15℃和常压下进行，根据气体状态方程换算出氮气置换状态下使用的台班数量，计算过程如下：

∵P1 V1/T1=P2V2/T2， P1= P2=101.325kPa（常压）， V1=647L，T1 =273K（绝对温度）， T2=273+15=288K，

代入气体状态方程，得：P1×647/273=P2V2/288， ∴V2=682.5L。

即在氮气置换的温度压力条件下，1L液体氮可以汽化成682.5L的气体氮。

已知氮气置换时每小时出气量为80 m3， 设：X——氮气置换的台班量；

V——根据施工单位施工日志记录得出的液氮使用量。 则X=682.5×V÷80÷8。

例如，某工程项目所使用的液氮量为34.5m3，按照上述计算过程计算出的台班数为： 682.5×34.5÷80÷8=36.79台班。从而计算出氮气置换的造价是8032元/台班×36.79=295497.28元。

参加文献：

1、SY/T 6233—1996. 天然气管道试运投产规范，中国石油

天然气总公司发布

2、唐善华，张 帆. 靖边-上海输气管道的投产置换.

作者简介：徐龙江，大庆油田第六采油厂基建管理中心，工程师，从事基建施工管理16年。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tiit.html