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【摘要】本文分析了进口压缩机配管问题，总结了管道因温度而发生的热膨胀量问题，并提出了合理施的工方案，以供相关参考。
【关键词】压缩机 无应力配管 爆裂事件 管道试压
在LNG项目的建设施工过程中，虽然安装专业大部分工程部位的施工比较顺利，但也遇到了一些问题及难点，例如在进口压缩机的入口无应力配管和压缩空气试压上出现了一些问题，为了防止在今后的工作中再次遇到类似的问题能及时解决，现就LNG这两个施工要点及发生的问题和解决方案做一简单总结，以供其它项目参考。
1 进口压缩机配管问题
LNG项目的离心式进口压缩机由美国埃利奥特公司制造，是整个液化厂的关健设备，安装尺寸严格、精度要求高，因此对连接压缩机的管道应力要求非常高，在施工过程中，冷剂压缩机有两个进口，两个出口，二级进口和两个出口管道口径为DN200、DN300和DN350，这三个管道口径小，无应力配管均能达到压缩机厂家对无应力配管的技术要求，只有Φ610×18的一级进口管道由于口径大，管道壁厚较厚，安装过程因温度、壁厚增加和设计等问题，出现了热膨胀位移，一次安装无应力配管不合格，造成返工。进口冷剂压缩机厂家要求无应力配管精度为：水平方向偏差以管道在自由状态下，螺栓能自由穿入、取出且水平位移不超过0.05mm为合格，管道法兰与设备入口法兰平行度不大于0.025mm且与压缩机入口法兰要有0.02mm的间隙为合格，冷剂吸入罐出口至冷剂压缩机一级进口的直线距离20米，原设计仅在冷剂吸入罐出口附近设计了一个尺寸较小的自然补偿器，这个尺寸较小的自然补偿能力无法满足Φ610×25的厚壁管道的热膨胀要求，具体配管安装示意图如下图1，
图1？设计变更前，压缩机附近无热膨胀弯
这段管道的安装顺序是由冷剂压缩机出口向压缩机入口方向焊接管道，管道一直安装至压缩机入口上方90度弯头位置，然后再由压缩机入口法兰向上安装，最后碰死口位置留在了压缩机入口上方90度弯头水平焊口上，这道口在2012年元月份完成焊接，当时环境温度约为5℃。2012年4月份，环境温度约为26℃，压缩机精找时，发现DN600的管道水平位移达到了6～7mm，不能满足无应力要求，后来我们对产生这个问题进行了研究和论论，总结出现这样的问题原因有以下五点：
（1）原设计的Φ610×18的管道已变更为Φ610×25（Φ610×18的无缝钢管因市场无现货，采购周期长，经设计院书面确认后由Φ610×25的无缝钢管代用），管道壁厚增加，设计院没有根据新的管道壁厚重新核算该管道上已有的自然补偿器的补偿能力能否满足现有材料的补偿要求。
（2）安装时未考虑该管道的工作温度和环境温度的影响，碳钢管的热膨胀量计算如下：
△L=AL（T-T。） （式1）
式中，△L：管道热膨胀量
A：钢材的线性膨胀系数m/（m℃），一般取12.1×10-6 m/（m℃）
L：管道长度m
T：管道的工作温度℃
T。：管道的安装温度℃
将管道长度L=20m，管道内介质的工作温度为27.88℃，管道的安装温度5℃代入上式，计算得出生产时，管道因温度而发生的膨胀量为：
L=12.1×10-6×20×（27.88-5）
=0.0055m （式2）
在今年4月份压缩机精找后钻销子孔前，白天中午最高温度为26℃，夜间最低温度为0℃，计算得出该管道的热膨胀量为：
L=12.1×10-6×20×（26-0）=0.0063m
（式3）
通过以上计算得出温度对管道的热膨胀将产生5～6mm的位移，显然该管道会对压缩机产生较大应力。
（3）设计补偿量不足。按照上述（2）项计算结果，假设安装时间选在环境温度接近该管道的介质工作温度，即27.88℃，生产运行后，在温度恒定不变的情况下，管道不会对压缩机产生应力，但是如果停车后再重新开车，或者生产制程不稳定，介质的温度发生变化，管道也会随着温度的差异发生一定量的位移。而且该条管道上至室外设计了电伴热，室内没有设计电伴热，环境温度对安装会造成较大影响。
（4）压缩机入口两片法兰的平行度因焊接热变形而达不到0.025mm的精度要求，当时现场施工时，最后碰死口位置留在了压缩机入口上方90度弯头水平焊口上，离法兰太近，焊接热变形会对两片法兰的平等度产生一定影响。
（5）设计未在压缩机入口前的管道下方设计弹簧支架，现场施工时管道底部是临时硬支撑，焊接完后，取出硬支撑，两片法兰的0.025mm的平行度和0.02mm的间隙发生偏差。
综上所述，要解决该管道因温度而发生的热膨胀量，应该从根本上解决，其次再从现场施工方面控制产生应力，因此，合理解决方案如下图2所示 ：
（1）在压缩机入口前的管道上增加自然补偿膨胀弯、弹簧支架，室内增加电伴热带；
（2）安装时的环境温度应控制在接近于介质的工作温度，即27.88℃，如果环境温度不能达到此温度，开启电伴热，用红外线测温仪定时对管道本体温度进行测温，保证温度接近27.88℃；
（3）最后一道死口留在室外膨胀弯处，该工作应在压缩机精找后进行，如图2，最后一道死口点焊前，与压缩机连接的法兰之间加上生产用的正式金属缠绕垫片，拧紧螺栓，同时拆除该管道上的所有的导向限位块，抽掉弹簧支架上的销子，使整根管道处于自由状态，再用红外线测温仪测试管道温度，使其保证在27.88℃附近，然后采用氩弧焊点焊，焊接为两个焊工采用小电流，对角焊接，每焊100毫米，停止5分钟，在环境温度中自然冷却，再接着焊接，反复如此直至焊接完成，焊接温度冷却至环境温度，这样可有效防止焊接热变形。
通过上述方案的实施，LNG液化厂的进口离心式冷剂压缩的无应力配管全部达到了厂家的精度要求。
[1] 徐建东，孙纪军.压缩机无应力配管施工技术[J].安装，2007（08）
[2] 陈慧.化工行业动力设备无应力配管的验收流程[J].中国石油和化工标准与质量，2013（01）
【关键词】压缩机 无应力配管 爆裂事件 管道试压
在LNG项目的建设施工过程中，虽然安装专业大部分工程部位的施工比较顺利，但也遇到了一些问题及难点，例如在进口压缩机的入口无应力配管和压缩空气试压上出现了一些问题，为了防止在今后的工作中再次遇到类似的问题能及时解决，现就LNG这两个施工要点及发生的问题和解决方案做一简单总结，以供其它项目参考。
1 进口压缩机配管问题
LNG项目的离心式进口压缩机由美国埃利奥特公司制造，是整个液化厂的关健设备，安装尺寸严格、精度要求高，因此对连接压缩机的管道应力要求非常高，在施工过程中，冷剂压缩机有两个进口，两个出口，二级进口和两个出口管道口径为DN200、DN300和DN350，这三个管道口径小，无应力配管均能达到压缩机厂家对无应力配管的技术要求，只有Φ610×18的一级进口管道由于口径大，管道壁厚较厚，安装过程因温度、壁厚增加和设计等问题，出现了热膨胀位移，一次安装无应力配管不合格，造成返工。进口冷剂压缩机厂家要求无应力配管精度为：水平方向偏差以管道在自由状态下，螺栓能自由穿入、取出且水平位移不超过0.05mm为合格，管道法兰与设备入口法兰平行度不大于0.025mm且与压缩机入口法兰要有0.02mm的间隙为合格，冷剂吸入罐出口至冷剂压缩机一级进口的直线距离20米，原设计仅在冷剂吸入罐出口附近设计了一个尺寸较小的自然补偿器，这个尺寸较小的自然补偿能力无法满足Φ610×25的厚壁管道的热膨胀要求，具体配管安装示意图如下图1，
图1？设计变更前，压缩机附近无热膨胀弯
这段管道的安装顺序是由冷剂压缩机出口向压缩机入口方向焊接管道，管道一直安装至压缩机入口上方90度弯头位置，然后再由压缩机入口法兰向上安装，最后碰死口位置留在了压缩机入口上方90度弯头水平焊口上，这道口在2012年元月份完成焊接，当时环境温度约为5℃。2012年4月份，环境温度约为26℃，压缩机精找时，发现DN600的管道水平位移达到了6～7mm，不能满足无应力要求，后来我们对产生这个问题进行了研究和论论，总结出现这样的问题原因有以下五点：
（1）原设计的Φ610×18的管道已变更为Φ610×25（Φ610×18的无缝钢管因市场无现货，采购周期长，经设计院书面确认后由Φ610×25的无缝钢管代用），管道壁厚增加，设计院没有根据新的管道壁厚重新核算该管道上已有的自然补偿器的补偿能力能否满足现有材料的补偿要求。
（2）安装时未考虑该管道的工作温度和环境温度的影响，碳钢管的热膨胀量计算如下：
△L=AL（T-T。） （式1）
式中，△L：管道热膨胀量
A：钢材的线性膨胀系数m/（m℃），一般取12.1×10-6 m/（m℃）
L：管道长度m
T：管道的工作温度℃
T。：管道的安装温度℃
将管道长度L=20m，管道内介质的工作温度为27.88℃，管道的安装温度5℃代入上式，计算得出生产时，管道因温度而发生的膨胀量为：
L=12.1×10-6×20×（27.88-5）
=0.0055m （式2）
在今年4月份压缩机精找后钻销子孔前，白天中午最高温度为26℃，夜间最低温度为0℃，计算得出该管道的热膨胀量为：
L=12.1×10-6×20×（26-0）=0.0063m
（式3）
通过以上计算得出温度对管道的热膨胀将产生5～6mm的位移，显然该管道会对压缩机产生较大应力。
（3）设计补偿量不足。按照上述（2）项计算结果，假设安装时间选在环境温度接近该管道的介质工作温度，即27.88℃，生产运行后，在温度恒定不变的情况下，管道不会对压缩机产生应力，但是如果停车后再重新开车，或者生产制程不稳定，介质的温度发生变化，管道也会随着温度的差异发生一定量的位移。而且该条管道上至室外设计了电伴热，室内没有设计电伴热，环境温度对安装会造成较大影响。
（4）压缩机入口两片法兰的平行度因焊接热变形而达不到0.025mm的精度要求，当时现场施工时，最后碰死口位置留在了压缩机入口上方90度弯头水平焊口上，离法兰太近，焊接热变形会对两片法兰的平等度产生一定影响。
（5）设计未在压缩机入口前的管道下方设计弹簧支架，现场施工时管道底部是临时硬支撑，焊接完后，取出硬支撑，两片法兰的0.025mm的平行度和0.02mm的间隙发生偏差。
综上所述，要解决该管道因温度而发生的热膨胀量，应该从根本上解决，其次再从现场施工方面控制产生应力，因此，合理解决方案如下图2所示 ：
（1）在压缩机入口前的管道上增加自然补偿膨胀弯、弹簧支架，室内增加电伴热带；
（2）安装时的环境温度应控制在接近于介质的工作温度，即27.88℃，如果环境温度不能达到此温度，开启电伴热，用红外线测温仪定时对管道本体温度进行测温，保证温度接近27.88℃；
（3）最后一道死口留在室外膨胀弯处，该工作应在压缩机精找后进行，如图2，最后一道死口点焊前，与压缩机连接的法兰之间加上生产用的正式金属缠绕垫片，拧紧螺栓，同时拆除该管道上的所有的导向限位块，抽掉弹簧支架上的销子，使整根管道处于自由状态，再用红外线测温仪测试管道温度，使其保证在27.88℃附近，然后采用氩弧焊点焊，焊接为两个焊工采用小电流，对角焊接，每焊100毫米，停止5分钟，在环境温度中自然冷却，再接着焊接，反复如此直至焊接完成，焊接温度冷却至环境温度，这样可有效防止焊接热变形。
通过上述方案的实施，LNG液化厂的进口离心式冷剂压缩的无应力配管全部达到了厂家的精度要求。
[1] 徐建东，孙纪军.压缩机无应力配管施工技术[J].安装，2007（08）
[2] 陈慧.化工行业动力设备无应力配管的验收流程[J].中国石油和化工标准与质量，2013（01）