天然气管道不停输带压开孔封堵

不停输带压开孔封堵

一、不停输带压开孔

管道带压开孔是指在密闭状态下，以机械切削方式在运行管道上加工出圆形孔的一种作业技术。当在役管线堵塞、损坏或需要加装支管时，可采用管道带压开孔技术完成，既不影响管线的正常输送，又能保证安全、高效、环保的完成新旧管线的连接工作。

适用范围

适用介质：除氧气以外的任何工矿介质（含易燃、易爆、有毒等介质）

适用材料：碳钢、铸铁、球墨铸铁、混凝土、内涂层钢、聚乙烯和石棉水泥板等等

特殊工艺：合金材质、不锈钢材质开孔封堵工艺

适用管径、介质压力和温度：

开旁通孔Φ20～Φ1500≤6.4MPa -30℃～330℃

开封堵孔Φ20～Φ1000≤4.0MPa -30℃～280℃

技术特点

安全性：由于切削过程是在完全封闭的空腔内进行的，所以刀具与空气完全隔绝，没有着火、爆炸的可能。

环保性：由于封闭开孔,因此有毒有害介质不会排放到大气中。

高效率：一般管径开孔只需要10～50分钟，大口径也仅需6～8小时，施工工期短。

高效益：不停产直接操作，可为厂家节约可观的停产维修费用，特别对燃气

管道、化工管道、石油管道带来的效益更是不可估量。

开孔机

1基本原理和结构

不停输带压开孔是利用短管(或剖分三通)、法兰、阀门连接在需要开孔的设备方位上，用由密封装置、切削刀具和进给装置等组装成开孔工具。可在设备上进行手动或电动的带压开孔工作，以满足工艺的需要和实施设备的在线维修工作。

在制作钻孔工具之前，首先要了解需进行开孔的容器或管道的工艺介质的类别、操作压力和温度等情况，以及该开孔处的材质，直径、厚度和根据工艺要求所需开孔的直径大小，选择合适的公称系列的短管(或剖分三通)、法兰和阀门．决定采用手动或电动开孔方式以及切削刀具的结构型式等。

钻孔工具是带压开孔能否成功的关键。一个典型的钻孔工具的结构如图1所示，其中主要部件的情况说明如下：

图1 带压开孔工具结构图

1.1 短管或剖分三通

根据所需开孔的公称直径和工艺介质的操作温度、压力等情况，选定相应材质的短管或剖分三通（以短管为例）。开孔前，将此短管按照设计的焊接要求，在划好线的部位焊接在设备或管道上。

1.2 法兰

根据介质压力的大小，决定法兰的结构型式(平焊或对焊法兰)，将法兰焊接在短管的一端，法兰与短管都应选择符合相应的管法兰标准。

1.3 阀门

可选用闸阀或球阀，这两种阀门全开的通径较大，也要与短管、法兰的公称直径相符合。阀门安装在短管法兰之前应经过试压检查，合格后才能加上专用垫片与短管法兰相连。以上短管、法兰和阀门都是永久性的部件，应选用适当的材质以满足工艺条件的要求。

1.4 填料函

这是临时性的装置，填料函下部是一个与阀门一端相连的特殊法兰，法兰中部是填料函，用填料压盖压紧填料以密封开孔后沿钻杆泄漏的工艺介质。填料不宜多加，2～3圈即可，以缩短钻杆和整个钻孔工具的长度。

1.5 钻头和钻杆

钻头是采用普通的麻花钻，选用75°～ 90°顶角。若开孔较大，则应选用前端带有定位麻花钻的空心铣刀代替普通的麻花钻切割孔洞。另外，排屑也应考虑采用相应的结构。

钻杆应有足够的强度和韧性，与钻头用氩弧焊V型坡口焊接．焊口应打磨，保持一定的光洁度，以保证钻杆穿过填料函时的密封性能。

1.6 棘轮扳手

手动钻孔时，用手扳动棘轮扳手以旋转钻杆达到钻孔切削的目的。电动钻孔时，此处为蜗杆蜗轮减速器，和电动机相连，驱动钻杆工作。

1.7 压紧螺杆

它和钻杆顶部相连，两者间有一钢珠，以使两杆保持良好的对中和减少传动的摩擦力。压紧螺杆的作用是作为钻头切削的进给机构。另外，当钻孔时，管道中的介质有一定的压力，会产生推力而把钻杆朝外顶出，用压紧螺杆传递钻孔进给力给钻杆，可保证钻孔的顺利进行。

1.8 专用垫片

此垫片连接在短接管法兰与阀门之间，当钻杆较长时，可考虑采用此垫片．以使钻杆除填料函处有一支点外，在此处也可获得一支点，保证钻杆进给时的对中及稳定性因法兰采用的是标准系列尺寸，所以一般此垫片只要内径稍小一点，比钻头的外径稍大一点即可，可根据装配的具本情况决定。

2 施工程序

在生产现场施工钻孔，可按以下步骤进行。

2.1 焊接短管法兰

在选定的方位上且未开孔的情况下，把短管焊接到管道上，然后．在短管的另一端焊接法兰，其焊接、无损检查以及短管和法兰对管道的垂直度均应符合设计要求，见图2。

图2 焊接短臀法兰

2.2 安装阀门

在焊好的短管上安装阀门（闸阀或球阀）。使用专门为开孔及封堵作业设计的阀门，与标准阀门相比，它具有很短的结构长度和较大的通径。很短的结构长度可以减少开孔机和封堵器的行程，而较大的通径又能满足开孔和封堵的要求。此时阀门可处于关闭或开放的状态，见图3。

图3 安装阀门

2.3 安装钻孔工具

将开孔机前端事先安装好开孔刀、导向钻及连箱后，整体安装在阀门上。在填料函法兰和阀门一侧法兰之间加上垫片，用拉杆螺栓连接阀门法兰即可，见图4。

2.4 钻孔

确认所有的安装工作无误、密封可靠后，把阀门开到最大，以使钻杆能自由通过直到顶在管壁上，就可以开始钻孔了。由于有填料函和法兰垫片的密封作用，管道内的介质不会因压力而冲出。钻孔时先用螺杆顶住钻杆，然后慢慢扳动棘轮扳手，调节进给量，进给量不宜过大，以免造成钻杆受力过大弯曲或折断。使用电动钻孔时，更应缓慢进给。当孔快钻穿时，应注意防止钻头突然顶穿管壁而卡死，见图4。

图4 安装钻孔工具和钻孔

2.5 拆除钻孔工具

管孔钻通后，缓慢退回螺杆，提升钻杆和钻头，如有毛刺卡涩现象，可转动棘轮扳手几圈，使钻头顺利退出至阀门的上密封面，然后再关闭阀门，拆除钻孔工具．整个钻孔工作即告完成，见图5。

图5 拆除钻孔工具和配管

2.6 工艺配管

钻孔工具拆除后，短管、法兰、阀门作为永久性的部件留在管道上，根据工艺或检修的需要进行工艺配管及设备的改造和维修工作。见图5。

3注意事项

这种带压开孔维修技术，只要正确地掌握使用方法，一般都能在生产现场取得成功。实际应用时，还应注意以下几个问题：

3.1 对于钻屑的处理问题。在设计钻孔切削刀具时，应考虑到管道内的介质和整个生产装置的工艺流程中是否允许切屑进入系统。若只允许少量切屑进入，则可采用切割圆周的办法钻孔，同时考虑采用特殊的刀具结构，以提起切割下来的马鞍形管壁。