天然气管道带压开孔封堵技术

天然气管道带压开孔封堵技术
摘要：天然气管道带压开孔封堵技术，是一种安全、经济、高效的在役管道维修、抢修技术，适用于管线的正常维修改造和突发影响管线的正常输送事故的抢修，如带压抢修、更换受损管道、加装装置、分输改造等作业。

本文对不停输带压封堵技术的工艺原理、施工特点、施工要点以及安全环保措施进行了分析和探讨。

关键词：中原油田；天然气管道；带压封堵
中图分类号：te34 文献标识码：a 文章编号：
带压开孔封堵技术简介
带压开孔封堵是指在不停止管道运营情况下，采用封堵设备，先将维修段两端分别用旁通支管接通，以旁通支线输送天然气，然后封堵主管线，主管线可进行任意改造施工作业，等到新管段与主管线连头后，解除封堵，切换至新管段正常输送，然后将旁通支管撤除。

2、带压开孔封堵技术的施工工艺要点分析
不停输带压开孔封堵技术施工关键点共4个：准备工作、开孔作业、带压封堵作业、旧线处理作业。

管线不停输带压封堵示意图见图1。

l伞形齿轮；2开孔机；3夹板阀；4平衡管；5旁通管路；6封堵缸；7作业管道；8旁通管路三通；9封堵接舍器；10-封堵筒；11维修改造管道；12平衡接头；13平衡阀；14一封堵四项三通；
15开孔筒刀
图l管线不停输带压开孔封堵工艺装置示意图
2.1施工前准备工作
2.1.1施工现场修路、场地的三通一平,开挖作业坑、安全通道，各种配件、材料准备；开孔、封堵设备组装、试验。

作业坑两端应设有方便上下的安全通道，封堵作业坑与安装管道部件或新旧管道连接作业区间宜有安全隔墙，隔墙宽度应大于1 m，作业坑示意图见图2。

图2压开孔封堵技术作业坑示意图
2.1.2开孔、封堵作业点的选取，开孔、封堵作业点应选择在直管段上，并应尽量避开焊缝。

无法避开时，将开孔刀切削部位的焊缝进行适量打磨，但开孔刀中心钻不应落在焊缝上。

检查安装对开三通处管线椭圆度，要求不得超过管外径的1%。

确定开孔位置后去除原管道的防腐保温层，清除管线表面油污、底漆。

测量管线壁厚，测量周向环形及轴向直线管线壁厚，必须符合 (sy/t6150.1-2003)标准要求。

根据实际情况，确定封堵三通、旁通三通、平衡短节位置。

2.1.3焊接封堵三通、旁通三通、平衡短节，按照焊接工艺评定和焊接工艺规程执行。

三通、短节所有焊道进行渗透探伤检验，严格依据 (sy／t4109-2005)和 (jb／t4730- 2005)进行验收。

宜有焊接外观检验记录和焊缝无损探伤报告。

1) 管件焊接时，应注意管道内介质的流速。

液体介质流速不大于5m/s；气体介质流速不大于10m/s。

底层焊缝采用手工电弧焊，使用φ3.2焊条适当控制电流（图4焊道1～4）。

多层多道焊的焊接顺序应合理安排，尽可能减少焊接顺序不合理造成的焊接应力。

2)各层道焊接电流的选择：ih=(30—50)d式中:d为焊条直径，单位为mm，ih为焊接电流，单位为安培。

ih不得低于20d，防止出现未熔合缺陷，保证焊缝成型和焊接质量。

3)对20世纪80年代前建设的管道，不宜大于3.ompa,管道最小壁厚为5mm。

式中:
p—允许施焊的管道压力，mpa;
σs —管材的最小屈服极限，mpa;
t—焊接处管道实际璧厚，mm;
c—因受热引起的壁厚修正量，即熔池深度(通常取2.4mm),mm d—管道外径，mm;
f—安全系数(原油、成品油管道取0.6;天然气、煤气管道取0.5)。

4)管道直焊缝的处理：宜对管道直焊缝进行适量打磨或打磨对三通，以保证对开三通护板与管道间隙不大于2mm。

焊接三通的纵向焊缝，注意不得与管线焊接在一起，焊接方向应与管内气流方向一致。

在管道上进行对开三通环向角焊缝的焊接时，每道焊缝应至少由2名焊工同时施焊，且两电弧间应相距至少50 mm．
5)焊接顺序
a一道纵向直焊缝由一名焊工焊接时，按下图（a）顺序同时焊接。

b一道纵向直焊缝由两名焊工焊接时，按下图（b）顺序同时焊接。

（a）两名焊工同时焊接（b）四名焊工同时焊接
c对开三通（对开四通）环向角焊缝不应同时焊接。

两名焊工同时焊接一道环向角焊缝时，应按图4所示焊接顺序同时焊接。

图4 环向角焊缝焊接顺序
d对开三通护板与管道的环向角焊缝的焊接宜采用堆焊形式，见图5.
图5 环向角焊缝堆焊焊接形式
e必须对所有焊缝进行无损检测和外观检测，不允许存在焊接缺陷，焊接质量检验宜有焊接外观检验记录和焊缝无损探伤报告。

开孔前应对所有焊道和组装到管道上的阀门、开孔机等部件进行整体试压，试压介质为氮气，试验压力为管道运行压力1.25倍，稳压5分钟，使用泡沫水喷淋三通焊逢、各部件结合面，观察有无气泡产生，以压力不降低，不产生气泡为合格，填写开孔作业检查表。

2.2管线开孔，分别开封堵孔、旁通孔及平衡孔
1) 开孔机安装就位前，进行试运转，检查有无异常；开孔机安装就位后，必须进行严密试压，试验压力为管道当时运行压力，稳
压30分钟，检查是否渗漏，并填写开孔作业检查表。

2)开平衡孔。

开孔前，在开孔机尺寸杆上要标注尺寸线，含有：中心钻与管体接触线、筒刀与管体接触线、管板切透尺寸线、最大进刀尺寸线。

若采用手动开孔，用力要均匀。

退刀时，一定要手动提刀，当筒刀全部离开管道时，再用机械提升。

开孔过程中应做到“听、看、算”三到：
听：指听切割声音，响声均匀一致为正常。

看：指随时观察干线压力，各密封面是否有泄露现象，主轴转速，开孔机液压压力变化情况以及施工现场的其他情况。

算：通过计算，随时掌握切削进程以及极限进尺寸，对测量杆上的标记加以核实。

3)宜先开旁通孔，后开封堵孔。

开孔示意图
2.3带压封堵作业
1) 依据输气量要求制作相应管径临时旁通输送管线，并按照《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(gb50236．98)、《石油天然气钢质管道无损检测》(sy／t4109．2005)标准要求进行超声波无损探伤。

验收合格以后对旁通管线进行充氮气试压，将管线压力升至要求的严密性试验压力，通过温度仪表检测管线内气温，待其和周围环境温度相同后，稳压24小时。

经检查无渗漏且压降率不大于1%为合格。

2) 等旁通管线试压验收合格后，再将旁通管线导通。

然后按原先定制方案安装封堵器，按照先下游后上游的原则进行封堵作业。

在封堵的过程中要确保封堵头上下游压力无差别。

封堵完成后进行封堵效果测定,测定验收合格后后，通过平衡孔将隔离管线内的天然气全部放空。

封堵示意图
3）安装切割机，用无火焰冷切割进行机械断管，切割完成后在断口处搭筑黄油墙。

断管完毕后废弃管线上焊接封头，新旧管线实施连头作业。

动火前必须使用气体检漏，严格检测后方可动火，且动火过程中随时检测，严格检查黄油防火墙等的气密效果。

对可燃气体检测无泄漏后动火，连接新老管线，氮气置换新装管线，氮气置换新管线内的空气合格后平衡压力提封堵器，新管线贯通。

关闭旁通三通阀门，防空旁通线内的天然气，并使用氮气置换合格后拆除旁通三通，上、下游封堵三通、旁通三通安装塞柄，加盖盲板。

上、下游平衡短节下塞堵，盖管帽。

对施工管段进行重新防腐处理，回填管线、恢复地貌，并作标识。

绘制管线带压开孔封堵抢维修、改造完工示意图。

3、旧线处理
3．1原旧管线内天然气放空，采用点燃方式，须安装回火器，单向阀。

3．2用氮气置换原管线内残余天然气，置换至管线内天然气浓度
低于其最低爆炸下限5％的时候才能合格，并且填写置换合格确认单，需要业主、监理、施工单位三方签字确认。

3．3使用氮气置换完成验收合格后，若原旧线不开挖移除，建议采取注水封存。

4、小结
不停输带压开孔和封堵作业，是一种安全环保、经济高效的在役管道维修、抢修技术。

其实用效果良好、适用管径范围广、施工受场所限制小、施工周期短、不动火切割、安全风险小、成本低、有着良好的发展前景。