氮气置换施工方案.docx
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氮气置换施工方案
江苏LNG外输管道工程
氮气置换施工方案
编制：
审核：
批准：
编制单位：
天津大港油田集团工程建设有限责任公司
江苏LNG项目部
编制日期：
2011年03月07日
1.编制依据
1.1国家和行业现行的有关规定、规范及验收规范
1.2江苏LNG接收站至如东分输站输气管道项目设计图纸
1.3天然气管道运行规范SY/T5922-2003
2.工程概况
2.1概况
江苏LNG外输管道工程，是国家批准建设的基础设施项目，由中石油江苏液化天然气有限公司负责项目的建设管理。
埋地管道分为两段，人工岛内段和如东分输站连接段。
西段线路起始于如东分输站，终止于接岸引堤与管线桥连接点。
东段起始于管线桥与接岛引堤连接点，终止于人工岛上江苏LNG接收站围墙外1米。
此次氮气置换施工包括线路和如东分输站。
线路管道长度为19.5km,1桩至29桩，管道设计压力为10.0MPa，管道直径为1016mm，壁厚为26.2mm。
埋地段管线防腐采用加强级三层PE防腐层，管线桥上管道及钢结构构件采用三层复合结构防腐，
2.2地理环境条件
管道沿线地区属亚热带湿润季风气候，四季分明，雨热同步，光照充足，年日照总时数2125.5～2138.3小时。
年平均气温14.5oC～15.0oC，最低气温达-17.7oC，多年0.8m平均地温约16.6oC，1.6m平均地温约16.8oC。
年平均降水量1036.3～1042.7mm。
全年风向大多为东南风，其次为东北风。
降水集中在夏秋两季，7～9月份多受台风影响，易造成特大暴风雨，汛期在7～9月，枯水期在10月至翌年5月。
管道沿线区域地下水丰富，地势平坦，受大气降水、海水等地表水入渗补给，水位变幅较大。
主要排泄方式为地表径流、蒸发和地下径流等。
地下潜水流向总体为自西向东、自高向低处流。
管道所经区域受黄海水影响控制，大气降水与潮汐海水入渗是本区主要补给来源。
管道沿线所经过的区域属于长江三角洲冲淤积平原滨海区，地层结构主要由素填粉砂构成，土层结构较简单。
2.3工期目标
计划开工日期2011年3月15日，完工日期2011年3月18日，共计3天。
3.施工组织
3.1领导小组
项目部专门成立试压领导小组，其人员构成如下：
组长：
唐彬
副组长：
马大成
组员：
任雷宇兰海洋耿建明张天民
3.2施工人员配置
序号
职务和工种
人数
备注
1
机组长
1
负责机组生产、现场协调工作
2
技术员
1
负责方案编制、现场技术指导
3
质量员
1
负责施工质量检验和监督
4
安全员
1
负责施工现场安全和监督
5
电焊工
1
现场临时管线焊接
6
设备操作手
3
液氮车操作
7
值班司机
2
运送人员和设备材料
合计
10人
4.施工设备
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1
便携式测氧仪
台
1
2
便携式可燃
气体检测仪
台
1
3
精密压力表
块
2
4
液氮车
20T
辆
2
5
液氮车
10T
辆
1
6
放散取样头
个
2
连接检测仪器
7
巡线车
猎豹越野车
辆
1
7
双排
辆
1
5.施工准备
本次置换采用氮气作为置换介质。
氮气置换施工前，对所有部件进行检查，确认其处于良好的状态，达到安全要求，对检查中发现的问题进行必要的处理，最终确认置换顺利进行。
（1）巡线人员到位，熟悉线路走向、如东分输站和LNG接收站放空管线流程。
（2）注氮车按照要求就位。
（3）通讯到位，应急抢险人员及工具到位；巡线车辆、人员到位。
（4）施工现场消防器材配备到位，现场安全监督人员到位。
6.注氮
6.1氮气要求
⑴注氮车汽化器出口必须采用加热装置对氮气进行加热。
氮气出口温度不能低于5℃。
⑵注氮车加热装置氮气出口处应有准确、可靠的温度显示仪表和流量显示仪表。
⑶在确保注氮温度的同时，注氮速度应不低于1.5吨液氮/小时。
⑷氮气纯度应在99.95%以上，且无其它腐蚀性组分。
6.2线路氮气用量
按照1吨液氮转化为1个标准大气压、5℃状态下的气体体积为808m3，即氮气比容u=0.808m3/kg。
管道注氮总量计算公式：
M=k×V/u
M-注液氮的质量，kg；k-管道充压系数（结合具体情况一般取1.2）；
V-管道总容积，m3；u-氮气比容，m3/kg。
管线内径：
D=1.016-2×0.0262=0.9636（m）
管道长度：
1桩至2桩为19.5km；
管道管容：
3.14×0.9636/2×0.9636/2×19.5×1000=14213.392m3
管段用氮量为：
M=1.2×14213.392/0.808=21108.997kg=21.108977t
置换过程中的氮气损失按照30%注氮量考虑，因此该段置换共计需要液氮约21.108977×1.3≈27.441696吨。
6.3站场氮气用量
序号
管道规格/设备名称
长度/设备容积
体积
1
Φ914*25
125m
74m3
2
Φ508*16
55m
10m3
3
Φ356*13
45m
4m3
4
Φ325*12
25m
2m3
5
Φ89*5
160m
0.78m3
6
Φ60*5
130m
0.26m3
7
Φ34*5
120m
0.1m3
8
过滤器
4个;2.7m3
10.8m3
合计
102m3
管段用氮量为：
M=1.2×102/0.808=151.48514kg=0.1514851t
置换过程中的氮气损失按照30%注氮量考虑，因此该段置换共计需要液氮约0.255×1.3≈0.1969306吨。
线路和站场氮气估计用量总计27.441696+0.1969306=27.638626吨，氮气总量取28吨。
氮气置换氮气用量以实际施工用量为准。
6.4液氮车原理简图
图中DN80与如东分输站Φ89*5排污管线相连通，氮气置换见流程图。
液氮汽化器有三个规格排量出口，2个2000m3/h,1个1500m3/h，根据现场实际情况控制注氮的速度，置换过程中管道内氮气速度不应大于5m/s。
汽化器进气量4000m3/h，总氮气估计用量28吨，注氮时间估算公式：
T=M/（Q*ρ）
T-注氮施工时间，h；M-注液氮质量，kg；Q-施工状态下氮气供流速度，m3/h；
ρ-氮气的密度取值1.2504，kg/m3；
T=28000/（4000*1.2504）=5.80726h
如东分输站氮气含量检测口为站场设置的针型阀处；末端LNG接收站站内需要提供放空阀，用于氮气置换过程中空气排放，针型阀口用于氮气含量检测。
6.5计划工期
氮气置换计划工期
施工作业内容
施工工序
用时（天）
备注
氮气置换
设备就位及接头连接
0.5
氮气置换及检验
0.5
合计
1天
6.6氮气安全流速
氮气置换过程中为了保证较小的混气量，特别重要的是防止气态流态层流化，在该状态下，一种气体的楔头大量进入另一种气体，形成大量混气，根据“天然气管道试运投产规范”中的相关条款要求，同时也为了保证安全，给站场置换人员留有足够的时间完成检测、操作和指挥等工作，本次氮气置换空气的推进速度取2-3m/s。
6.7气体界面的检测与判断
（1）在末端的针型阀放气口检测气体的含量，氮气置换空气时，当含氧量由原来的21%开始下降时，判定为进入氮气与空气混合段；
（2）当含氧量小于2%时，判定为进入氮气隔离段；
（3）对检测结果、各种气体界面到达时间以及压力等数据认真做好记录。
6.8氮气置换合格标准
氮气置换合格标准：
长输管道内混合气体中的氮气体积百分比大于98%（即氧气体积含量小于2%），并且连续三次（间隔3～5min）对放散口取样都低于此值时，置换合格。
6.9氮气置换
6.9.1具备条件
（1）项目实施需要：
液氮车3台、放散取样头1个、便携式气体测氧仪及与液氮车连接头3个，要求准备到位。
（2）如东分输站Φ89*5排污管线作为氮气注入点，临时流程连接完毕，与制氮车连接头安装到位，LNG接收站设置放空点和检测点。
（3）线路和站场流程切换完毕，注入点至放空点主线处于连通状态。
（4）施工人员安排到位，职责明确。
6.9.2氮气置换
线路和如东分输站进行整体氮气置换。
由于LNG接收站和如东分输站未设置收发球筒，采取“气推气”方式，注氮方向为如东分输站至LNG接收站，接收站设置放空点和检测点。
（1）氮气置换施工前阀门状态确认：
阀1101、1102、1103、1104、1105、1201、手动球阀1、电动球阀2401、2402、2501、2502、2601、2602、2701、2702以及球阀1、2、3、4、5、6、7、8、放空阀1、2、3、4、5、手动排污阀1、2、3、4、5、6处于开启状态。
阀1、2、手动球阀2处于关闭状态。
（2）阀门状态确认完毕后，与相关人员联络准备就绪后，请示组长，准备进行氮气置换操作。
（3）启动液氮车和汽化器，将高纯度氮气（99%）注入管线内，氮气量控制在4000方/小时。
当在用液氮车氮气注入量为26340m3时，对放散口处采用便携式气体测氧仪检测，先进行站场氮气验收，顺着氮气气流方向然后检测LNG接收站氧含量，测得该处气体中氧气体积含量低于8%时，并且连续三次（间隔3～5min）对放散口取样都低于此值时，表明线路和站场全线氮气置换合格，并作好记录。
（4）管线全线氮气置换合格后，应使管线内氮气的压力保持微正压力。
为此继续将高纯度氮气（99%）注入管线内，当压力达到0.1MPa时停止注入氮气，然后静置6h。
7.事故应急处理
7.1小范围火灾或爆炸事故的处理
此事故可能在置换升压过程中发生，一旦发生后立即及时准确的将具体情况汇报现场领导小组，就近采用灭火器材与消防水源进行灭火，现场警戒范围为周边300米。
若涉及到带电设备，则要立即切断电源，用二氧化碳灭火器灭火。
必要时，立即请求当地消防部门支援。
7.2防雷防静电的预防措施
1）置换升压期间严格禁止无关人员进入站场；
2）现场工作人员必须穿戴防静电工作服；
3）严禁使用非防爆工具；
4）所有接地装置安装完毕，接地电阻合格；
5）各种雷击保护器安装可靠，达到设计或规范要求。
7.3氮气泄露应急处置程序
（1）出现泄漏后，立即停止操作，查明漏点位置，确定渗漏原因。
（2）切断渗漏点前后流程，对渗漏点进行处理。
处理完毕后，恢复正常流程。
（3）少量泄漏
撤退区域内所有人员。
防止吸入蒸气，防止接触液体或气体。
处置人员应使用呼吸器。
禁止进入氨气可能汇集的局限空间，并加强通风。
只能在保证安全的情况下堵漏。
泄漏的容器应转移到安全地带，并且仅在确保安全的情况下才能打开阀门泄压。
可以用砂土、蛭石等惰性吸收材料收集和吸附泄漏物。
收集的泄漏物应放在贴有相应标签的密闭容器中，以便废弃处理。
（4）大量泄漏
疏散场所内所有未防护人员，并向上风向转移。
泄漏处置人员应穿全身防护服，戴呼吸设备。
向当地政府和“119”及当地环保部门、公安交警部门报警，报警内容应包括：
事故单位；事故发生的时间、地点、化学品名称和泄漏量、危险程度，有无人员伤亡以及报警人姓名、电话。
禁止接触或跨越泄漏的氮气，防止泄漏物进入阴沟和排水道，增强通风。
场所内禁止吸烟和明火。
在保证安全的情况下，要堵漏或翻转泄漏的容器以避免氮气漏出。
要喷雾状水，以抑制蒸气或改变
（5）迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。
尽可能切断泄漏源。
合理通风，加速用。
8.安全环保措施
8.1HSE领导小组
组长：
唐彬
副组长：
马大成
组员：
张海燕牛涛兰海洋耿建明张天民
8.1.1组长
1）项目经理是项目HSE工作第一责任人，全面负责本项目的HSE管理工作。
2）严格贯彻落实国家法律、法规和业主HSE管理要求，根据工程施工实际建立健全项目HSE管理组织机构和网络，配备HSE管理人员；明确项目各级组织、岗位HSE责任制，建立完善各项HSE管理制度、操作规程并在本项目得到有效实施。
3）员工上岗前负责组织进行员工能力评价，评价合格后方可上岗。
不合格人员一律不准上岗。
4）负责组织职业健康、安全和环境危害因素识别和风险评价，建立危害因素识别清单和风险评价记录，制定风险削减和控制措施，纳入项目“两书一表”进行实施。
5）负责组织编制项目施工组织设计、专项施工方案、“HSE两书一表”、应急预案等作业文件，并组织实施。
6）负责项目施工资源配置计划的审批和有效实施，确保项目HSE资源配置到位。
7）负责组织开展员工培训工作，组织编制员工培训计划和应急预案演练计划，并组织实施。
8）坚决贯彻落实“不安全不开工，不安全不施工，不安全不生产”的原则，定期组织施工现场HSE检查，对发现的各类问题和隐患及时组织整改，验收合格后方可施工。
负责组织对现场用电、脚手架、操作平台、起重设备设施、防滑坡滚石支护、地下支护系统等关键设施和重大风险作业进行许可审批。
9）及时参加业主方、监理方相关会议，定期与业主、监理、当地政府及其他相关方进行信息沟通，全面落实各项HSE工作要求。
10）加强临时用工管理和分包方管理，选用分包队伍必须及时向业主、监理申报并及时签订HSE协议书，对分包队伍的HSE管理负责。
11）负责施工项目质量管理工作，严格执行相关的规范标准、设计文件和工艺文件，确保工程质量满足业主需求和HSE要求。
12）定期主持召开项目HSE例会，及时处理和解决项目施工中的问题，并留存记录。
13）发生因工伤亡事故时，组织抢救伤员，保护现场，控制事态扩大，按规定如实向业主、监理和本公司报告；协助事故调查，分析事故原因，制定落实预防措施，防范事故发生。
8.1.2副组长
1）认真贯彻执行国家QHSE工作方针、政策、法律法规和业主HSE管理要求，落实各项QHSE管理规范、标准和工程项目的各项管理制度，在项目经理领导下，对工程项目生产过程的QHSE工作负领导责任。
2）在组织实施项目施工时，组织开展项目危害因素识别和风险评价，在组织编制实施项目施工组织设计时，将HSE风险和措施纳入施工组织设计并督促落实。
3）在组织施工和技术管理中，落实项目QHSE工作措施、方案，做到“五同时”。
4）负责组织落实工程项目各级生产技术人员的QHSE责任制。
5）配合项目经理在生产施工期间组织进行HSE检查，负责工程施工项目HSE检查的组织、督促和隐患整改实施工作，及时解决施工中的HSE问题。
6）对项目生产施工过程的HSE管理、HSE措施落实及因生产施工过程HSE管理失控、HSE防护不到位而发生事故负直接领导责任。
7）工地发生事故和险情时，负责现场应急处置指挥、现场保护工作，协助做好事故调查分析处理工作。
8.1.3技术主管
1）认真贯彻执行国家QHSE工作方针、政策、法律法规和业主HSE管理要求，落实各项QHSE管理规范、标准和工程项目的各项管理制度，在项目经理领导下，对工程项目施工技术方案中HSE工作负主管领导责任。
2）在组织编制实施工程项目施工技术方案和季节性施工方案时，负责将危害因素风险削减和控制措施纳入施工技术方案，结合技术方案要求组织编制切合施工实际的HSE措施方案，并监督落实。
3）应用新技术、新材料、新设备、新工艺时，组织对实施过程中的风险进行识别评价，编制实施HSE规程和操作规程，并组织对上岗人员进行HSE培训教育，认真执行相应的HSE措施与安全操作工艺要求，预防实施过程中可能造成的事故。
4）负责组织对安全防护设施和关键设施的验收，严格控制不符合标准要求的防护设备、设施投入使用；使用中的设施、设备要组织定期检查，发现问题及时处理。
5）及时参加HSE监督检查，对施工中存在的事故隐患和不安全隐患和不安全因素提出技术整改意见，并监督实施。
11）参加、配合事故调查，从技术上分析事故发生的原因，提出防范措施和整改意见。
8.1.4HSE主管
1）认真贯彻执行国家QHSE工作方针、政策、法律法规和业主HSE管理要求，落实各项QHSE管理规范、标准和工程项目的各项管理制度，在项目经理领导下，对工程项目QHSE工作负主管领导责任。
2）负责组织制定项目HSE管理方针目标，建立运行项目HSE管理体系，确保HSE管理符合业主HSE工作要求和现场施工HSE要求，实现项目安全施工、清洁施工，保障员工身心健康。
3）职业健康、安全和环境危害因素识别和风险评价，建立危害因素识别清单和风险评价记录，制定风险削减和控制措施，建立运行项目“两书一表”和岗位“两书一表”，并确保在现场得到有效实施。
4）负责组织对体系文件进行识别，组织建立项目HSE管理制度和操作规程，确保符合HSE体系管理要求和项目施工HSE管理实际，并监督各基层单位、现场得到有效落实。
5）负责危险作业监督监控，督促各单位严格执行《作业许可管理办法》和作业许可审批程序，落实检测、监控和防护措施，所有危险作业都应指派项目负责人或安全监督人员到施工现场进行全过程监控，确保危险作业安全。
6）亲自组织制定项目HSE建设方案和工作措施，每月带队进行一次验收推动，确保项目达到“标准化现场、标准化管理、标准化操作”，定期组织开展现场考核，提高现场HSE管理水平。
7）亲自组织编制审核项目应急处置预案，做到“有项目就有预案、有预案就可操作”，经项目经理审批后实施。
8）负责组织进行HSE培训教育和应急演练，不断提高员工HSE素质意识和应急能力。
9）每周带队对施工机组HSE管理和施工现场进行监督检查，并督促整改各类问题和隐患。
10）亲自组织违章查处与分析，督促有关部门及时将检查中发现的违章行为上报，并将违章与个人先进评比、技能鉴定、职称评定和奖金挂钩。
11）严格落实特种作业人员持证上岗制度和特种设备、安全设施定期检验制度，确保特种设备和安全设施齐全有效。
12）发生事故时，及时、如实报告事故，并组织抢险救援，组织开展调查与处理，认真制定落实防范措施，防止同类事故再次发生。
13）定期组织HSE考核，落实HSE奖惩。
8.2机组HSE职责
8.2.1机组长职责
（1）对机组的HSE管理工作负全面责任，是HSE第一责任人，负责日常的HSE管理，确保施工人员的健康和设备、设施的安全；
（2）遵守劳动纪律和各项规章制度，坚持原则，严格执行HSE技术操作规程，制止违章作业和违章指挥，对HSE目标的实现负责；
（3）组织开展HSE活动、每日进行班前、班后HSE讲话，做好HSE培训教育；
（4）督促、检查施工人员正确使HSE防护用品，搞好HSE防护装置和设施的管理及日常维护保养工作；
（5）检查各岗位HSE落实情况，发现隐患要及时排除，不能排除的应采取防范措施，并及时向上级领导汇报；
（6）发生事故时，应积极抢救，保护好现场，并及时向上级报告；
8.2.2安全员职责
（1）在机组长的领导下，负责机组的日常HSE管理与监督；
（2）负责现场施工中HSE风险评价、识别的组织、协调工作；
（3）负责收集、传达并监督执行有关健康、安全与环境方面的法律、法规；
（4）组织施工现场的HSE的监督检查，对存在问题和隐患，督促有关人员及时采取措施整改。
发现危及职工安全和健康的情形时，有权要求立即停工改正；
（5）负责施工工程风险削减措施的落实工作，对风险削减措施实施情况进行监督管理；
（6）负责组织机组HSE设备、设施、污染源、作业现场的监测工作；
（7）做好HSE记录，负责各项HSE措施的落实；
8.2.3技术员职责
（1）编制施工方案、施工技术措施时，要提出相应的健康、安全环保措施；
（2）采用新技术、新工艺、新结构、新材料、新设备、新机具或施工条件变更，负责编制相应的健康、安全、环保措施并组织交底；
（3）负责工程的施工记录的编制和竣工资料的编制。
8.2.4质量员职责
（1）参加工程质量检验计划的编写工作；
（2）对整个管道氮气置换施工过程的质量管理和过程控制，监督和管理工程质量；
（3）负责工程的质量评定工作；
8.2.5作业人员职责
（1）严格执行岗位操作规程和HSE规章制度，遵守劳动纪律和职业道德；
（2）施工前必须穿戴好劳动防护用品，做好岗位HSE防护装置及设施的维护、保养，保证齐全、完好、灵敏、有效；
（3）熟练掌握岗位HSE操作技能和故障排除方法，按规定进行自检，及时发现并排除事故隐患，自己不能排除的应立即向上级如实汇报；
（4）积极参加各项HSE活动，如培训、演练等，施工中各岗位间要协同配合，共同搞好HSE工作；
8.3安全措施
（1）参与置换操作人员认真学习本方案并进行详细的技术交底，达到岗位明确，职责清楚。
（2）进入站场必须至少两人同时在场。
（3）作好站场设备保养及周围场地的清理与保护工作。
（4）配备齐全消防设施，操作人员熟练掌握消防设备、非操作人员严禁进入生产场地和作业区。
（5）参加人员应统一指挥、统一组织、严明纪律、严守岗位。
（6）置换管线（段）过程中应始终打开放空口。
缓慢开启氮气车出口阀门，向管道注入氮气，应注意观察压力表、温度表指示值的变化，及时进行调整。
（7）安排专人观察温度计的指示温度，充入氮气的温度不得底于摄氏5°C，若温度下降较快，应减小氮气流量，以保证管道入口处氮气温度不低于5°C为准。
记录下此时的氮气流量。
（8）应选择多个检测点，检测口宜选择在管道稍高处且靠近放空口处，检测口应在每管道末端设一处，在主管道靠近放空口处应设一个检测口。
9.施工平面图
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