大型LNG接收站項目中不銹鋼管道的控制要點
CONTROL POINTS FOR STAINLESSSTEEL PIPES APPLIED IN LARGE LNG TERMINAL PROJECTS
賈琦月 吳漢宇
本文分析了大型液化天然氣（LNG）接收站項目的特點，結合項目特點重點提出項目應用中不銹鋼管道的一些控制要點，供類似項目借鑒。
Abstract:Thispaper analyzed properties of large liquefied nature gas (LNG) terminal project,and provided essential control points for the stainless steel pipes, supplyingreferences for the same kind of projects.
關鍵詞：LNG接收站 不銹鋼管道 控制要點
key words:LNG terminal, stainless steelpipes, control points
大型液化天然氣（以下簡稱LNG）接收站項目中易燃介質附加超低溫的苛刻工況較多，對管道的質量安全要求較高，因此在項目的執行過程中需要特別注意管道材料的設計和應用。針對項目的工藝特點，管道材料設計有一些關鍵的控制點需要引起關注。
大型LNG接收站項目，規模往往在 650萬噸/年以上，項目地點常位于海邊。接收站的主要功能為LNG接卸、LNG儲存、LNG低壓輸送、LNG裝車、BOG回收處理、LNG加壓氣化及外輸，接收站主要包括以下系統：
1）卸船系統
2）LNG儲存系統
3）蒸發氣處理系統
4）LNG/NG外輸系統
5）火炬系統
6）燃料氣系統
7）氮氣系統
8）儀表空氣、工廠空氣系統
大型LNG接收站項目典型流程如下（參照圖1大型LNG接收站項目典型流程示意圖）：
LNG船抵達接收站專用碼頭后，LNG經船上卸料泵增壓，之后通過液相LNG卸船臂（其中1臺為液相/氣相兩用臂）、卸船總管，進入接收站的LNG儲罐內。
在LNG卸船期間，由于熱量的傳入和儲罐氣相空間的變化，儲罐內將會產生大量蒸發氣。產生的蒸發氣一部分經回流鼓風機增壓后，通過氣相返回管線、氣相返回臂返回至LNG運輸船船艙，以平衡船艙內的壓力；另一部分通過BOG壓縮機增壓進入再冷凝器冷凝后，與外輸的LNG一起經高壓輸出泵、氣化器（分為開架式氣化器和浸沒燃燒式氣化器兩種形式）外輸。
罐內LNG經低壓輸送泵增壓后分兩股外輸：一部分與再冷凝器冷凝后的LNG一起經高壓輸出泵增壓后，利用開架式氣化器或浸沒燃燒式氣化器使LNG氣化成天然氣后輸至輸氣干線；另一部分LNG輸至槽車裝車站，經槽車裝車臂裝入LNG槽車。
圖1大型LNG接收站項目典型流程示意圖
對于LNG接收站項目，主要工藝管線介質是天然氣，特性為易燃易爆介質；而且液化天然氣特性為低溫深冷介質，設計溫度-162℃?？紤]到天然氣泄漏風險，貫徹盡量減少漏點的安全設計理念——在歐洲標準中有較為明確的規定——LNG管線適宜多采用對焊連接，減少法蘭連接的泄漏隱患[1]。采用對焊連接越多，就意味著焊接量越大，所以要求材質的可焊性要好，進而管子材料中的碳含量要求低碳為佳。低碳不銹鋼具有良好的可焊接性，有效地降低了焊接施工的難度，降低了焊接控制管理的難度，容易保證焊接后的質量，從而提高了整個系統的安全性；同時兼顧考慮材料的機械強度不能降低--否則將影響設計壁厚，因此，在此類項目中適宜采用低溫用雙證奧氏體不銹鋼。
具體選材情況和對應的工藝條件如表1(典型工藝管線工藝條件表)所列：
表1典型工藝管線工藝條件表
對于LNG接收站項目，8英寸及以上的管子使用焊接管，生產標準采用ASTM A358[1]，6寸及以下的管子使用無縫管，生產標準采用ASTM A312[2]，化學成分要求示例如表2（材質304/304L雙證奧氏體不銹鋼化學成分要求）中所列
表2材質304/304L雙證奧氏體不銹鋼化學成分要求
在采購過程中，要求對材料化學成分進行檢驗，結果示例如圖2-圖9所示：
圖2 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 C含量 圖3 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 Mn含量
圖4 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 Ni含量 圖5 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 Cr含量
圖6 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 S含量 圖7 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 P 含量
圖8 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 N含量 圖9 304/304L雙證奧氏體不銹鋼 Si 含量
設計中采用低溫用雙證奧氏體不銹鋼管道304/304L，其機械性能要求符合表3（304/304L雙證奧氏體不銹鋼力學性能和沖擊檢測的要求）的規定：
表3 304/304L雙證奧氏體不銹鋼力學性能和沖擊檢測的要求
在采購過程中，須要對材料機械性能進行檢驗，結果示例如圖10-圖13所示：
圖10 304/304L雙證奧氏體不銹鋼抗拉強度MPa 圖11 304/304L雙證奧氏體不銹鋼屈服強度MPa
圖12 304/304L雙證奧氏體不銹鋼延伸率 % 圖13 304/304L雙證奧氏體不銹鋼母材、 熱影響區、焊縫低溫沖擊功J
低溫用不銹鋼管道要進行熱處理，不僅僅是為了得到所需要的機械性能，而且還為了得到其固有的、良好的耐腐蝕性能。這樣一來，熱處理就成為了不銹鋼管道生產中的一個極為重要的工序和生產環節。304/304L雙證奧氏體不銹鋼固溶熱處理溫度要求大于1040℃，用水淬或以足夠快的速度冷卻。對于LNG接收站項目中使用的管道，要求控制焊縫中的鐵素體含量，以保證材料的低溫韌性?？梢酝ㄟ^金相法對產品進行分析（如圖14-15）。
圖14焊縫 圖15母材
由于LNG接收站項目接船管線外徑較大，通常有1016mm或1067mm，但壁厚相對較薄，屬于薄壁（壁厚/外徑≤3%）中的超薄壁管，且要求單縱縫長度12m,在熱處理的過程中會存在變形，在冷卻后加之長度較長，整形難度大，這也成為各制造企業在交貨過程中需要攻克的難點。
材料一旦被腐蝕，安全便無從談起。所以在大型LNG項目中管道材料的防腐蝕設計是一個重要的控制點。不銹鋼在大多項目中都定義為不用涂漆，但就LNG接收站項目未必安全，需要具體問題具體分析。防腐蝕設計跟項目的具體位置，當地氣候條件關系很大。而且從標準規范上，也不是規定都不用涂漆防腐，比如歐洲標準EN 1473[3]中有明確的要求，在奧氏體不銹鋼表面涂漆分為底漆、中間漆、面漆三層；而且要求涂漆防腐中考慮含鹽的腐蝕性氣體的影響。
對于大型LNG接收站項目，不銹鋼管道的安全使用對項目的成功起著關鍵作用。本文主要列舉了雙證不銹鋼管道設計應用方面的一些主要控制點，文中不足之處，還請大家批評指正！
[1] 《ASTM A358 SPECIFICATION FOR EFWAUSTENITIC CHROMIUM-NICKEL ALLOY STEEL PIPE FOR HIGH-TEMPERATURE SERVICE》
[2] 《ASTM A312 SPECIFICATION FORSEAMLESS AND WELDED AUSTENITIC STAINLESS STEEL PIPES》
[3] 《BS EN 1473 INSTALLATION ANDEQUIPMENT FOR LIQUEFIED NATURAL GAS-DESIGN OF ONSHORE INSTALLATIONS》
作者簡介：賈琦月，男，漢族，高級工程師，2003年畢業于天津大學，碩士，現工作于中國寰球工程有限公司，主要從事管道材料方面的工作。
