PIG清管技術(shù)是一項(xiàng)由防腐專業(yè)引申為管道防護(hù)、維持的技術(shù)，始于20世紀(jì)60年代。原主要用于管道內(nèi)表面除銹、脫水、干燥及涂層，是預(yù)防管道結(jié)垢的良好措施。因此，國外管道在投運(yùn)之前，先做PIG通流試驗(yàn)，這樣就為管道投產(chǎn)后進(jìn)行正常維護(hù)奠定了基礎(chǔ)。目前PIG除具備以上功能之外，還擴(kuò)展為管道除垢技術(shù)，對垢層的基本要求是軟垢或薄的硬垢。在我國，由于對PIG技術(shù)認(rèn)識不足，還不是將其作為保持管線高效運(yùn)行的維護(hù)手段，而是作為一種專門的管道清洗技術(shù)，用以恢復(fù)管線所必需的流通截面，使生產(chǎn)能夠得以正常進(jìn)行。

1.PIG清管技術(shù)概況

（1）裝置簡介

PIG清管裝置主要由PIG、發(fā)射器、接收器、壓力測量儀表、PIG跟蹤儀及閥門等組成。

PIG本體采用不同的高分子彈性材料混煉而成，用異種高分子彈性材料包覆外層，因此表面具有良好抗拉伸性、抗剪切強(qiáng)度高和很好的彈性、韌性與耐磨性，能在較高壓力和溫度下進(jìn)行清管而不損壞。有些PIG表面還裝有鋼刷、鐵釘?shù)韧黄鹞?，使其既能夠清洗硬垢又不損壞被清洗表面的金屬。一般收縮率為5%?30%，最大可達(dá)65%。因此，可承受彎曲及拉伸變形，可連續(xù)通過90°的標(biāo)準(zhǔn)彎頭、變徑管、180°回轉(zhuǎn)彎頭、閥門和管接頭等處。同一尺寸的PIG具有不同的密度；而不同的表面包覆物，也就具有不同的用途。PIG的直徑范圍為12?2500mm，長度為其直徑的1.5-2.5倍。

PIG的種類有幾十種，應(yīng)根據(jù)不同的情況具體選用。對于目前國內(nèi)的具體情況，一般選用的PIG類型有：

a.AB（光滑軟PIG）；b.ACC—WB（鐵刷PIG）；c.ACC—SC（帶箍碳化硅PIG）；

d.SCC—WB（鐵刷紅PIG）；e.SCC—SC（帶箍碳化硅紅PIG）；f.GrayHardScale（灰色硬垢PIG）?

除通用PIG之外，還有各種特殊功能的專用PIG，如探測PIG、中心有旁通孔的旁路PIG，磁力PIG、除焦PIG、隔離PIG等，很大程度提高了PIG清洗能力。

PIG的形狀如圖4-34所示。

圖4-34PIG的形狀

上述幾種類型的PIG，分別具有不同的清管作用，在應(yīng)用中均取得了較為滿意的效果。

發(fā)射器的基本形狀是一圓錐體，后部設(shè)有推動介質(zhì)的入門和測壓口，一般均垂直于軸線布置，如圖4-35所示。

發(fā)射器的主要作用是將PIG導(dǎo)入管道，并使PIG具有一運(yùn)行初速度。

接收器安裝在被清洗管線的末端，其結(jié)構(gòu)與發(fā)射器相似，作用是方便回收運(yùn)行完畢的PIG。

PIG的運(yùn)行是靠一定壓力的流體介質(zhì)的推動來實(shí)現(xiàn)的，一般以油和水居多。PIG運(yùn)行時(shí)的工作壓力應(yīng)不大于或略高于管線正常運(yùn)行的工作壓力，運(yùn)行速度以0.7-1m/s為宜，運(yùn)行速度可通過調(diào)節(jié)閥門、控制壓力和流量來實(shí)現(xiàn)。

圖4-35發(fā)射器示意圖

圖片P226頁

（2）工作原理

PIG放進(jìn)發(fā)射器后，發(fā)射介質(zhì)在PIG前進(jìn)方向產(chǎn)生壓力差，形成前進(jìn)推力，使PIG沿管線前進(jìn)，在運(yùn)行過程中，PIG稍有變形。PIG本體或其附件在管內(nèi)不斷與管壁的污垢接觸、擠壓、摩擦、切割、刮削，并把污垢刮削下來；與此同時(shí)，PIG尾部的推動介質(zhì)經(jīng)過PIG圓周與管壁之間的環(huán)隙到達(dá)PIG頭部時(shí)，形成小流量高速度的環(huán)隙射流。它不僅能沖開已除下的堆積在PIG前端的污垢，并及時(shí)排出管外，而且起到冷卻、潤滑的作用。

2.PIG清管技術(shù)的應(yīng)用

（1）PIG清管技術(shù)應(yīng)用的基本條件

對于被清洗管線，首先應(yīng)了解其正常運(yùn)行時(shí)的工作壓力、流體輸送量以及管線所能承受的最高壓力，對一些附著特殊垢、形狀不規(guī)則的管線，最好能測知其沿線的壓力分布情況；其次，需要了解管內(nèi)壁所附著垢的特點(diǎn)，即了解結(jié)垢的規(guī)律以及垢的密度、強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)形式等。這些是決定該清洗對象能否進(jìn)行清洗的基本條件。根據(jù)以上了解的情況確定以下因素：

①清洗時(shí)所需要的泄漏量；

②選擇合適規(guī)格的PIG材料；

③垢以何種形式（指塊狀、片狀、顆粒狀等）被清除；

④垢在流體中的運(yùn)動狀態(tài)。

最后需了解管線上所有管件及附屬件的具體形式、位置、數(shù)量等。以上問題都調(diào)查清楚后，才可進(jìn)入方案的制訂及具體的實(shí)施階段。

（2）PIG清管技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

以長嶺煉油廠Φ500mm化學(xué)排污管線PIG清管為例，對PIG清管過程做一全面介紹。

①管線調(diào)查

a.清管范圍：排水車間至陸城油港碼頭處，Φ400mm管，長1km；Φ500mm管，管長12km，總長13km，屬于變徑管。

b.管材質(zhì)：Φ400mm螺旋卷焊管，內(nèi)襯防腐層；Φ500mm管為鑄鐵管，承插接口。

c.工作狀態(tài)：正常運(yùn)行工作壓力0.35MPa，最高承壓能力0.8MPa。

d.結(jié)垢情況：Φ400mm管內(nèi)垢厚40?50mm，Φ500mm管內(nèi)垢厚70~80mm。

e.垢性狀：密度0.85g/cm3分布較均勻，局部管底有沉積；疏軟型，顆粒狀，在水中形成懸濁液。

f.管線鋪設(shè)情況：前端為Φ400mm螺旋卷焊管，共有5個(gè)拐點(diǎn)；以后為Φ500mm鑄鐵管，共有7個(gè)拐點(diǎn)，20個(gè)排空或排泥閥，其設(shè)置安裝情況如圖4-36所示。

圖4-36部分管件安裝示意圖

圖片P227頁

如參照國外有關(guān)資料，則有相當(dāng)部分不符合PIG安全運(yùn)行的要求，而且由于多種客觀原因，廠方又不愿意進(jìn)行改造；另外，該管線建于1966年，沿途經(jīng)過一些丘陵、池塘、稻田等落差約為23m，在以往的運(yùn)行過程中又進(jìn)行了許多次搶修、改線工作等，但都沒有詳細(xì)的維修記錄，實(shí)施PIG清管困難較大。故必須采取多種安全保障，如在保證清洗質(zhì)量的前提下，盡可能選擇密度小、彈性大的PIG材料；加強(qiáng)PIG材料；加強(qiáng)PIG跟蹤定位；反沖洗；預(yù)備搶修隊(duì)伍等。

②清管前準(zhǔn)備工作

a.確定清管時(shí)所需要的泄漏量

該條排污管線存在兩處管徑Φ400mm和Φ500mm，廠方要求一次性通過，并達(dá)到如下清洗要求：Φ400mm管線除垢率達(dá)100%，500mm管線流通直徑達(dá)到450mm。Φ400mm管線內(nèi)壁有防腐層，管長僅為1km，所以應(yīng)以Φ500mm管線考慮為主。而Φ500mm管線根據(jù)清洗質(zhì)量要求只要求有Φ450mm的通徑即可，所以對其內(nèi)壁上產(chǎn)生的少量氧化鐵垢可不予考慮。對于PIG清管，一般所要求的泄漏量為5%?30%，因?yàn)楸敬吻宄聛淼墓笇儆谑柢浶?，顆粒狀，故每次清除下來的垢量較大，在推動介質(zhì)污水形成懸濁液時(shí)，泄漏量宜選擇較大值，否則清除下來的積垢將不能及時(shí)帶走，容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

b.選擇PIG型號

本著既能滿足清管的質(zhì)量要求，又不破壞Φ400mm管線防腐層的原則，盡可能選用密度小、彈性大、運(yùn)行距離長的PIG。這是因?yàn)閷τ诒敬喂こ痰那骞軐ο?，如根?jù)國外有關(guān)資料，有許多情況是不適合PIG清管的，但從所提供的有關(guān)PIG材料來看，有少量幾種收縮率或者抗撕裂度基本可滿足該條管線的設(shè)置情況。最差情況是可能出現(xiàn)PIG的碎裂，但如控制得當(dāng)，不會出現(xiàn)堵塞情況?；谝陨锨闆r，我們選用了AB、ACC-WB和ACC-3C三種型號的PIG進(jìn)行清管。另外，因?yàn)樵摋l管線情況較為復(fù)雜，為了使異常情況出現(xiàn)后能夠及時(shí)進(jìn)行處理，以上三種型號的PIG材料均加裝跟蹤器。

c.發(fā)射器的安裝

因?yàn)榘l(fā)射點(diǎn)在Φ400mm管線上，所以須加工Φ400mm的發(fā)射器，而出口點(diǎn)則在該廠以前的排污場，可直接排放，故不需加工接收器。加工好的發(fā)射器按圖4-37所示與被清洗管線相連接。

d.泵站的確定

被清洗對象主要為Φ500mm管線，據(jù)實(shí)際檢測其沿途壓力損失較大，當(dāng)發(fā)射點(diǎn)壓力為0.65MPa時(shí)，管線沿途壓力最小值為0.12MPa?？紤]到管線的高低位差、PIG材料和跟蹤儀器的自重，所選擇的泵站需滿足如下數(shù)據(jù)：壓力7.1MPa，流量500m3h（儲備）。催化劑廠的排污系統(tǒng)可滿足以上條件，所以本次工程不需另建泵站，可直接利用其排污系統(tǒng)進(jìn)行PIG發(fā)射。

圖4-37發(fā)射器安裝示意

e.清管過程的跟蹤定位

在安裝、搶修過程中難免存在一些遺留問題，為了對這些問題進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)的處理，藍(lán)星公司從德國KOPP公司引進(jìn)了專門的管線PIG清管定位儀，該儀器可對在地下19m深的管線中運(yùn)行的PIG進(jìn)行較為準(zhǔn)確的跟蹤定位。對于本次工程，因?yàn)楣芫€的情況較為復(fù)雜，為了確保跟蹤定位的快捷、準(zhǔn)確，我們對儀器進(jìn)行了現(xiàn)場模擬測試，調(diào)整了儀器的跟蹤參數(shù)，并對管線的走向位置進(jìn)行了準(zhǔn)確定位，確保跟蹤儀器能在可靠的范圍內(nèi)接收到可靠的信號；另外選擇了19個(gè)定位點(diǎn)，利用4臺跟蹤定位儀先進(jìn)行分段通過檢測，這樣即使出現(xiàn)意外情況，也能確保將PIG的位置限定在某一小的區(qū)段，再在這一小的區(qū)段內(nèi)進(jìn)行檢測搜索，確保了能在最短的時(shí)間內(nèi)對PIG進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以便及時(shí)處理。

f.確定首發(fā)PIG

一般首枚發(fā)射的PIG均為AB型探測PIG，后帶跟蹤器，但其直徑大小的選擇至關(guān)重要，既要考慮流通截面積的大小，又要考慮泄漏量的大小，同時(shí)還要估算出在探測PIG通過后可能清除下來的垢量以及預(yù)測其在水中的運(yùn)動狀態(tài)。只有上述幾方面綜合起來才能篩選出一個(gè)直徑較為合適的探測型PIG，才能大概確定泵站應(yīng)提供的壓力和流量等參數(shù)。對于Φ500mm管線，平均垢厚為75mm，流通截面積為962.6cm2；垢質(zhì)較疏軟，顆粒狀，在水中將形成懸濁液，在較長時(shí)間內(nèi)不會沉積到管底，所以每次清除下來的垢量較大。由理論計(jì)算得出首枚探測PIG的直徑應(yīng)大于300mm，因此必須有足夠的流量將之及時(shí)帶出管外，故泄漏量應(yīng)保持較大值。再考慮到具體情況以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對于本次被清洗對象，確定Φ400mmAB型作為第一發(fā)射PIG較為合適。

③PIG清管

a.將已確定的Φ400mmAB型PIG裝入發(fā)射器，開動催化劑廠的排污系統(tǒng)，壓力控制在0.65MPa左右，在跟蹤定位儀器的監(jiān)測之下PIG開始工作，估算其運(yùn)行速度并與理論值相比較，再進(jìn)行壓力與流量的調(diào)整，使其盡量接近最佳運(yùn)行速度0.7m/S。

b.在PIG運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，管線上仍然有兩處影響PIG通過的附件沒有被拆除（一為王龍坡處的采樣管，插入臂線大約有400mm；另一為陸城橋處的蝶形閥），使PIG得以正常運(yùn)行。

c.Φ400mmAB型PIG，在管線內(nèi)累計(jì)運(yùn)行了290min，實(shí)際平均運(yùn)行速度為0.74m/s，泄漏量約30%，較接近其最佳運(yùn)行參數(shù)。由此確定后續(xù)PIG的發(fā)射壓力為0.65MPa。

d.在發(fā)射PIG的基本參數(shù)確定后，又連續(xù)發(fā)射了3枚清洗PIG，其中Φ410mmSCC一WB兩枚，Φ25mmACC—SCPIG—枚。因?yàn)楣芫€存在變徑問題，對Φ425mmACC-SCPIG損傷較大，為了安全起見，決定停止PIG清管，進(jìn)行清管質(zhì)量測評。

3.效果測評

為了測評清管效果，廠方除采用直觀的檢測方法外，還決定由其設(shè)備技術(shù)研究所確定運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行PIG清管前后污水排送能力的對比測量，結(jié)果見表4-11。

表4-11PIG清管前后管線流量的變化

表格P229頁

由表4-11可知，清管后污水排送能力在相同條件下得到了顯著提高。在正常工作壓力為0.35MPa時(shí)，排送量提高了近80%，完全滿足了長煉催化劑廠污水排送量的要求，并節(jié)省了重新鋪設(shè)排污管線的開支。

4.小結(jié)

在我國，PIG清管技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，但不能生搬硬套，在參考國外許多技術(shù)資料的同時(shí)，應(yīng)根據(jù)我國的實(shí)際情況，均衡考慮流體的介質(zhì)推動壓力、流量、垢質(zhì)以及不同型號之間的關(guān)系，PIG清管才能得到滿意的效果。