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輸氣管道帶壓開孔排水技術應用

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輸氣管道帶壓開孔排水技術應用

發布日期:2018-04-16 作者: 點擊:


1 前言 

某天然氣公司長輸天然氣管道從 1992 年開始建設,經 過 20 余年的發展,從?108 螺旋焊縫鋼管發展到?219 無縫鋼管, 從玻纖防腐發展到 3PE 防腐,從年用氣量百萬立方發展到上億 立方,長輸管道從材質到防腐再到輸氣規模都有了長足發展,同 時也造成了各種材質、管徑的管道并存的局面,隨著管道輸氣規 模日益擴大,沉重的輸氣任務致使唯一的輸氣管道無法停氣清 管,管道中積水造成輸氣能力降低。某天然氣公司采用帶壓開孔技術對廣元至旺蒼輸氣管道(該管道于 2003 年建成投運, 管道外徑 159mm,管道壁厚 5.5mm,管道材質 L245ERW 鋼管,設 計壓力 4.0MPa,日常運行壓力為 1.2-2.5MPa)進行排水,有效的 解決了天然氣輸送和管道排水的矛盾,此技術改變了傳統的停氣、切割、動火焊接的作業方式,降低了社會影響,減少了經濟損失,并可避開夜間作業,減少了人力、物力的投入,提高功效,降低勞動強度和消耗,避免作業風險,提高安全性。

2 帶壓開孔原理 

管道帶壓開孔工藝,是在管線不停止輸送介質,不降低壓力,正常運行管線的條件下,利用特殊對開三通法蘭短接、球閥連接在管道或者設備上,用機械或者手動的開孔工具實現在線開孔(如圖1)。其開孔過程,在全密閉空腔完成,開孔機刀具切削過程不 接觸空氣,故沒有起火或者爆炸的可能性。在開孔過程中不停 輸,時耗短,且沒有污染,同時經濟效益和安全程度都比較高。 

3 管道帶壓開孔排水工藝流程 

施工準備 → 施工基坑及管溝開挖 →對開三通(帶特殊法 蘭)組對和埋地閥焊接→無損檢測→組裝開孔設備并試壓→鉆 孔 →關閉閥門拆除開孔設備→連接排水管線 → 開啟閥門排水 →關閉閥門拆除排水管線→加盲板→防腐和恢復地貌→作業完 成。 

4 施工前的準備工作 

(1)管道帶壓開孔焊接要求。查閱管道竣工資料,確定管道相關設計參數,根據相應技術規范計算確定開孔管道是否允許帶壓施焊。

根據《鋼質管道帶壓封堵技術規范》(GB/T28055-2011)關于管道允許帶壓施焊的壓力計算公式,廣元至旺蒼輸氣管道Z大允許帶壓施焊壓力計算如下: 

P=2£s(T-C)÷D×F

P=管道允許帶壓施焊的壓力,單位為 Mpa 

£s=管材的Z小屈服極限,取值 245 Mpa 

T=焊接處管道實際壁厚,取值 5.5mm 

C=因焊接引起的壁厚修正值,一般取 2.4mm 

D=管道外徑,取值 159mm 

F=安全系數,(原油、成品油管道取 0.6,航煤、煤氣管道取0.5) 

根據輸氣管道設計參數帶入上式得出廣元至旺蒼輸氣管道Z大允許帶壓施焊壓力 P=4.77MPa 大于管道Z大操作壓力 4.0MPa,故管道滿足外部施焊要求。為滿足旺蒼城區居民用氣 需求,廣元至旺蒼輸氣管道Z低輸氣壓力不得低于 1.2MPa,結合該管道允許帶壓施焊壓力、設計壓力等因素,故該管道帶壓開孔運行壓力確定為 1.2MPa,遠小于管道允許帶壓施焊壓力 4.77MPa,具備帶壓施焊條件。 

(2)對開孔、焊接、排水等,可以編制專業施工技術方案,同時提出質量檢驗措施,也要提前勘察施工現場。技術方案要求切實可行、可操作性強,要健全壓力管道安裝質量保證體系。在施工前,必須做好技術交底工作,對特殊施工人員焊工、檢測工 進行資格審查,同時對焊接工藝評定報告進行審核,所有技術文 件、表格準備要求就緒。 

(3)施工前,確保機械設備就位并可以正常地調試及運行。提供的管材、管件進行復核,鋼管及對開三通不能夠有磨損、裂紋、氣孔、皺褶、重皮、夾渣等缺陷,無超過壁厚負偏差的銹蝕和凹陷,密封材料不能夠有氣孔、雜質、飛邊、毛刺、裂紋等缺陷;對開三通、閥門、盲板等材料應有材質證明書和產品合格證并標識齊全,閥門還應有試壓報告;開孔機、開孔刀具連接頭準備就緒,專用閥門及對開三通提前定制。 

(4)模擬試驗。根據廣元至旺蒼輸氣管道管道參數、介質參數、運行參數,施工單位按照經審核的施工方案會同業主單位在作業前進行模擬試驗。 

(5)操作現場要求。開孔點作業坑的開挖應有足夠的操作空間,兩側應設有方便上下的安全通道;作業坑土質不穩定時, 應有預防作業坑塌方的措施;地下水位較高的地段,應采取降水措施。設備應擺放在距離作業坑 1m 以外。作業區外設置安全警戒區,并設有明顯的安全標識。作業人員需配備安全繩,對作業坑內天然氣泄漏情況不間斷監測。 

5 管道帶壓開孔排水施工過程 

首先在待開孔管道上帶壓焊接一個對開三通,然后在三通上部安裝一臺埋地球閥,待開孔機與法蘭閥門連接后,打開閥門。把開孔機刀具通過閥門接觸到需要開孔的管道,然后在該 短接、閥門、鉆機適配器刀具放置空間里面按被開孔管道的設計 壓力做好試壓及氣密工作,試壓合格后轉動刀具在管道上開孔。開孔成功后退出刀具和開孔留下的鐵塊和鐵屑,退至閥門以外的鉆機適配器空間中,關閉閥門,鉆機適配器泄壓并拆除開孔機,排水管線與法蘭閥門連接,打開閥門,氣體流動將管道內 積水帶出。排水完成后,關閉閥門,拆除排水管線。閥門加裝盲 板并防腐后恢復地貌,帶壓開孔排水施工完成。 

5.1 對開三通組對焊接 

開孔點軸向位置確定原則:(1)日常管道巡護過程中聽到有 水響的管段;(2)管道鋪設高程起伏較大段的高程Z低點;(3)應選擇在直管段上,開孔部位宜避開管道焊縫。開孔點徑向位置確定原則:管道內積水一般沉積于管道下方,Z佳開孔點在管道垂直下方;受地形限制地段,開孔部位宜選擇在管道徑向 5 點至 7 點鐘方向。廣元至旺蒼輸氣管道開孔點軸向位置確定在靜樂 寺、高橋子、彭家灣、盧家壩等四個點,開孔點徑向位置確定在管 道徑向5點至6點鐘方向。 

確定開孔位置后,將預制球閥的對開三通扣在待開孔的管 道上,球閥中心對準開孔位置,其正下方配對另一半對開三通, 兩片對開三通組對合適后進行焊接。焊接對開三通時,管道內天然氣流速不應大于 10m/s,嚴格按照焊接工藝規程施焊。焊縫 焊接質量應采用滲透探傷和超聲波探傷進行檢驗。 

5.2 管道開孔設備安裝及氣密性試驗

對開三通焊接經檢測合格后,開孔設備與球閥法蘭段連接, 然后對開孔機、閥門、管件等部件進行整體試壓,試壓選擇管道設計壓力 4.0MPa,試壓采用氮氣進行  氣密性試驗,氣密性試驗的同時將鉆機適配器和球閥間空氣置換為氮氣。用肥皂水噴涂法蘭連接口,檢查整個連接段氣密性,檢測確認無泄漏后,打開開孔機放空閥,將連接段氣體放空至常壓以利于查驗鉆孔進度,然后關閉放空閥。 

5.3 管道帶壓開孔 

管道帶壓開孔時,旋轉鉆機手柄用力要均勻。鉆頭鉆透管壁時,天然氣會充滿球閥和適配器,通過開啟鉆孔機放空閥可以檢測到天然氣。繼續旋進鉆頭,當旋轉手柄,鉆頭能順利進入,表明鉆頭已完全鉆透管壁,開孔完成。開孔完畢后將刀具和鐵塊退回至適配器內,完全關閉閥門。開啟放空閥,釋放適配器內的壓力和隨天然氣帶出的鐵屑,把開孔機從閥門上拆除。

5.4 排水作業 

排水管線與球閥法蘭連接,排水管線末端引至開孔作業點 25 米外固定,排水放散點宜設置在四周空曠、較平整的地方,半徑5米范圍設置警戒線,配備消防器材,做好排水收集工作,防止管道排水外流造成周邊環境污染。確認排水放散點四周安全, 具備排水條件時,開啟球閥進行排水作業,排水過程中對放散點四周天然氣濃度實時監控,當可燃氣氣體濃度達到 5%時,關閉球閥停止排水,待空氣中可燃氣體濃度降至 1%,開啟球閥繼續 排水。作業完成后關閉球閥,拆除排水管線。

5.5 封堵、防腐及地貌恢復 

埋地球閥法蘭側加裝與球閥同壓力等級的盲板,并對盲板 連接進行檢漏,確認無泄漏后,對對開三通、球閥防腐處理,待防腐層固化后,對操作坑進行土方回填,并做好地貌恢復。地貌恢復后應在地面埋設標志樁,標志樁內容包括管道里程、埋深等信息。 

6結語 

管道帶壓開孔技術近年來已經廣泛的認可和使用,與傳統施工工藝相比,保證了正常天然氣輸送的連續性,時間短、速度快、施工方便、安全可靠、對環境無污染。隨著這項技術日益完善、成熟、成本不斷降低,相信不久的將來帶壓開孔技術會得到更好的發展和應用。


本文網址:http://www.chrisdc.com/news/381.html

關鍵詞:輸氣管道帶壓開孔

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