天然氣長輸管道在線內(nèi)檢測前的清管技術(shù)

陳傳勝

中國石化天然氣川氣東送管道分公司，湖北 武漢 430070

0 前言

對(duì)在線天然氣長輸管道實(shí)施內(nèi)檢測作業(yè)，可以掌握管道內(nèi)部情況，查找管道內(nèi)部缺陷，降低維修成本，通過內(nèi)檢測取得可靠、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為管道完整性評(píng)估、基線評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)資料，提高管道綜合防護(hù)能力，保證輸氣管道安全長效運(yùn)行，防止天然氣管道因腐蝕穿孔[1-2]而發(fā)生天然氣泄漏事故。因此，天然氣長輸管道需在投產(chǎn)運(yùn)行后3年內(nèi)進(jìn)行全面檢測[3]。為提高內(nèi)檢測精度，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)管道中由于制造和安裝缺陷、腐蝕、機(jī)械損傷或其他原因所致的金屬損失，以及管道設(shè)備、管路附件和除金屬損失以外的管體異常等，有必要對(duì)管道專門實(shí)施內(nèi)檢測前的清管作業(yè)[4]，以清除輸氣管道內(nèi)的液態(tài)水、泡沫、泥沙、污液、銹渣、硫化亞鐵粉末以及施工遺留的其他雜質(zhì)，同時(shí)可檢驗(yàn)管道的通過能力[5]，降低管道內(nèi)檢測作業(yè)卡堵風(fēng)險(xiǎn)，還可保證內(nèi)檢測過程中幾何檢測和漏磁檢測能夠采集到高質(zhì)量的檢測數(shù)據(jù)。本文通過分析天然氣長輸管道常規(guī)清管作業(yè)清管器特點(diǎn)，提出了內(nèi)檢測清管器要求，并根據(jù)內(nèi)檢測需要，總結(jié)出一套天然氣長輸管道在線內(nèi)檢測前的清管技術(shù)。

1 天然氣長輸管道常規(guī)清管器特點(diǎn)

目前常用于天然氣長輸管道清管的清管器[6-10]主要有泡沫清管器、橡膠清管球、蝶形皮碗清管器、雙向直板清管器等。通過對(duì)各種清管器進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)各種清管器組成、特點(diǎn)及用途，見表1。

2 內(nèi)檢測前的清管器技術(shù)要求

2.1 總體要求

在內(nèi)檢測前清管作業(yè)時(shí)清管器的選擇，要求清管器總長度應(yīng)小于收發(fā)球筒尺寸，清管器承壓能力應(yīng)大于管道最高運(yùn)行壓力，清管器有效運(yùn)行距離應(yīng)大于清管管段之間間距，清管器直彎段通過能力需滿足管道20%以上的變形，清管器彎頭通過能力應(yīng)能通過小于清管管段最小彎頭的曲率半徑管段。在川氣東送管道黃梅—安慶管段內(nèi)檢測前的清管過程中，考慮到黃梅—安慶管段歷史最高運(yùn)行壓力為7MPa，黃梅—安慶之間間距為112 km，彎頭采用R=6D的熱煨彎頭，冷彎管采用R=40D的彎管，收、發(fā)球筒大筒長度均為4.7m，要求黃梅—安慶管段清管器總長不大于3m，承壓大于8MPa，清管器有效運(yùn)行距離大于150 km，清管器能通過80%內(nèi)徑的管段及不小于3D的彎頭。

2.2 清管器類型的選擇及尺寸

考慮到泡沫清管器具有較高的安全性，能夠清除污液和探明管道內(nèi)部基本情況，蝶形皮碗清管器、雙向直板清管器有較好的清污能力，但密封盤磨損較大，而橡膠球安全性較泡沫清管器差，清污效果較蝶形皮碗、雙向直板清管器弱。為確保清管安全，避免清管器在管道內(nèi)卡堵，綜合比較各類清管器特點(diǎn)和天然氣長輸管道內(nèi)檢測前的清管使用情況，內(nèi)檢測前的清管宜選擇泡沫清管器、蝶形皮碗清管器、雙向直板清管器進(jìn)行清管，泡沫清管器過盈量選擇為5%～7%，蝶形皮碗清管器過盈量選擇為3%～4%，雙向直板清管器過盈量選擇為4%，同時(shí)為了更好地檢驗(yàn)管道內(nèi)部通過能力，可在利用蝶形皮碗清管器過程中外加1塊85%內(nèi)徑的測徑板、雙向直板清管器過程中外加1塊90%內(nèi)徑的測徑板以檢驗(yàn)管道內(nèi)部通過能力，選擇大于密封盤約10mm的尼龍刷(無內(nèi)涂層管段選擇鋼絲刷)清除懸掛在管道內(nèi)部較硬的污物。

3 內(nèi)檢測前的清管實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)

3.1 清管作業(yè)實(shí)施程序

考慮到清管風(fēng)險(xiǎn)較大，特別是清管器卡堵在管道內(nèi)部，需對(duì)管道進(jìn)行割管，對(duì)管道輸送氣造成重大影響的同時(shí)也帶來嚴(yán)重的社會(huì)影響，因此在進(jìn)行內(nèi)檢測清管過程中，應(yīng)循序漸進(jìn)，保證清管實(shí)施安全有序，確保管道清管過程中安全運(yùn)行。根據(jù)陜京線、西氣東輸、川氣東送及國內(nèi)外等其他輸氣管道內(nèi)檢測前的清管經(jīng)驗(yàn)，一般先發(fā)送泡沫清管器，清除污液和檢驗(yàn)管道內(nèi)部通過能力，再發(fā)送蝶形皮碗清管器，清除管道內(nèi)污物，然后發(fā)送一個(gè)帶85%內(nèi)徑的測徑板蝶形皮碗清管器，清除管道污物的同時(shí)可根據(jù)測徑板損傷情況初步判斷管道內(nèi)變形情況。若管道內(nèi)污物已較少同時(shí)測徑板變形較小，依次發(fā)送雙向直板清管器、雙向直板+90%內(nèi)徑的測徑板清管器、雙向直板+尼龍刷(無內(nèi)涂層管道為鋼絲刷)清管器、雙向直板+磁鐵清管器進(jìn)行清管，清除管道內(nèi)污物和金屬條。

3.2 各階段清管合格標(biāo)準(zhǔn)

鑒于內(nèi)檢測前的清管是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，需要進(jìn)行多次清管作業(yè)，而各階段清管作業(yè)目的不同，因此應(yīng)制定詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，各階段達(dá)到以下條件后，可進(jìn)行下一步清管作業(yè)：

發(fā)送泡沫清管器清管，收球后泡沫清管器相對(duì)完整、無破損、無大的變形、無嚴(yán)重劃傷，未發(fā)現(xiàn)大量污液和塊狀污物，可進(jìn)行蝶形皮碗清管器發(fā)送。

發(fā)送蝶形皮碗清管器，清管器順暢通過，無異常，清出污物在20 kg以下，無大塊污物，可發(fā)送蝶形皮碗清管器+85%內(nèi)徑測徑鋁板，測徑鋁板未出現(xiàn)斷裂、15°以上彎曲等重大損傷，可發(fā)送雙向直板清管器清管。

發(fā)送雙向直板清管器，直板通過能力良好，未出現(xiàn)卡堵現(xiàn)象，可發(fā)送雙向直板+90%內(nèi)徑的測徑板清管器，若90%內(nèi)徑的測徑板未出現(xiàn)斷裂、15°以上彎曲等重大損傷，可依次發(fā)送雙向直板+尼龍刷清管器、雙向直板+磁鐵清管器。

為了保證內(nèi)檢測過程中的幾何檢測和漏磁檢測能夠采集到高質(zhì)量的檢測數(shù)據(jù)，原則上在進(jìn)行雙向直板+磁鐵清管器清管過程中，清管器順暢通過、無異常，推出的管道內(nèi)雜質(zhì)無塊狀物質(zhì)，污物不超過5 kg，金屬焊條不超過10根，且無長于10 cm的金屬物，無污液，內(nèi)檢測前的清管即為合格，內(nèi)檢測前的清管作業(yè)完成?？紤]到管道現(xiàn)場的復(fù)雜性和特殊性，內(nèi)檢測前的清管合格驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)也可經(jīng)內(nèi)檢測服務(wù)人員確認(rèn)后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。按照以上作業(yè)程序及標(biāo)準(zhǔn)，川氣東送管道黃梅—安慶管段內(nèi)檢測前的清管實(shí)施流程見圖1。

圖1 川氣東送管道黃梅—安慶管段內(nèi)檢測清管實(shí)施流程

3.3 發(fā)球作業(yè)

發(fā)球作業(yè)前，應(yīng)準(zhǔn)備發(fā)球作業(yè)所需的物資，并組織人員提前對(duì)發(fā)球筒進(jìn)氣閥門、出氣閥門，盲板，通球指示儀進(jìn)行檢查維護(hù)，對(duì)全站工藝流程進(jìn)行檢查，提前進(jìn)行發(fā)球作業(yè)模擬演練，做好發(fā)球作業(yè)準(zhǔn)備工作。為避免清管球與球筒撞擊產(chǎn)生火花，在將球裝進(jìn)發(fā)球筒前應(yīng)對(duì)球筒進(jìn)行氮?dú)庵脫Q；為保證清管球裝入球筒后前后無壓差，應(yīng)在球裝入前，先打開發(fā)球筒異徑接頭處上的平衡閥，球入球筒后在進(jìn)行天然氣置換過程中要控制天然氣注入速度，避免氣體流速和升壓速度過快，以確保置換安全；在對(duì)球筒進(jìn)行升壓過程中應(yīng)分階段緩慢升壓，并進(jìn)行檢漏，待發(fā)球筒壓力升至與管道壓力平衡后，確認(rèn)穩(wěn)壓不泄露，可根據(jù)發(fā)球具體時(shí)間，依次打開發(fā)球筒進(jìn)、出氣閥，關(guān)閉球筒上平衡閥，將站內(nèi)正常輸氣流程切換至發(fā)球流程，進(jìn)行發(fā)球作業(yè)。

3.4 清管器監(jiān)聽與跟蹤

在清管過程中，為掌握清管器在管道內(nèi)運(yùn)行情況，一般設(shè)置監(jiān)聽點(diǎn)對(duì)清管器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)聽，根據(jù)川氣東送管道清管經(jīng)驗(yàn)，一般在發(fā)球站場外約500～1 000m的地方設(shè)置監(jiān)聽坑，監(jiān)聽驗(yàn)證清管器是否順利從發(fā)球輸氣站場發(fā)出，在收球站場外約1 000～2 000m的地方設(shè)置監(jiān)聽坑，為清管器即將到達(dá)收球站場做好收球準(zhǔn)備，同時(shí)在管道沿線閥室設(shè)置監(jiān)聽點(diǎn)，對(duì)于特殊位置和重點(diǎn)地段及根據(jù)清管器的不同，可加密監(jiān)聽坑作為監(jiān)聽點(diǎn)監(jiān)聽，以便更好掌握清管器在管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)。

在監(jiān)聽前，應(yīng)結(jié)合輸氣管道運(yùn)行工況，提前計(jì)算預(yù)測清管器到達(dá)各監(jiān)聽點(diǎn)時(shí)間，為監(jiān)聽人員提前到達(dá)現(xiàn)場做好準(zhǔn)備，在監(jiān)聽過程中，起初每1 h用耳朵貼在上游旁通彎頭管壁處，距清管器到達(dá)監(jiān)聽點(diǎn)1 h時(shí)可加密監(jiān)聽次數(shù)，當(dāng)監(jiān)聽到水流聲或清管器與管壁摩擦聲時(shí)，用錄音筆進(jìn)行錄音，并將螺絲刀金屬部分緊貼管線，木柄末端緊貼耳部，利用木柄螺絲刀監(jiān)聽，當(dāng)聽到管道中有較大響聲（清管器與管壁的摩擦聲）時(shí)記錄時(shí)間繼續(xù)監(jiān)聽，當(dāng)有明顯清管器通過聲時(shí)記錄時(shí)間再繼續(xù)監(jiān)聽，當(dāng)聲音逐漸減小時(shí)，再次記錄時(shí)間繼續(xù)監(jiān)聽。當(dāng)管道內(nèi)響聲逐漸遠(yuǎn)去慢慢消失時(shí)關(guān)閉錄音筆停止錄音，然后通過播放錄音確認(rèn)清管器通過的時(shí)間。

對(duì)于蝶形皮碗、雙向直板清管器，還可安裝電子跟蹤儀，利用電子跟蹤儀接收機(jī)確認(rèn)清管器到達(dá)監(jiān)聽點(diǎn)情況。

3.5 收球作業(yè)

清管前，應(yīng)對(duì)收球站場全站工藝流程進(jìn)行檢查，對(duì)收球筒進(jìn)、出氣閥門和盲板進(jìn)行維護(hù)，確認(rèn)收球筒進(jìn)、出氣閥無內(nèi)漏現(xiàn)象，盲板沒有泄露現(xiàn)象，具備收球條件發(fā)球站場方可發(fā)球。收球作業(yè)前，應(yīng)準(zhǔn)備好收球所需的物資，提前進(jìn)行收球作業(yè)模擬演練，在清管器到達(dá)收球站場至少2 h前，應(yīng)導(dǎo)通收球流程，清管器到達(dá)收球站場外的監(jiān)聽點(diǎn)后，可通過調(diào)節(jié)收球筒調(diào)流閥開度調(diào)節(jié)天然氣流速，控制清管器緩慢的進(jìn)入收球筒內(nèi)，避免清管器對(duì)球筒盲板進(jìn)行撞擊，同時(shí)也可通過“二次收球”［11］作業(yè)控制清管器緩慢地進(jìn)入球筒內(nèi)。為進(jìn)一步減小清管器撞擊盲板的風(fēng)險(xiǎn)，也可在收球筒靠近盲板處放置輪胎的方式，緩沖清管器撞擊盲板的力度。

在取球過程中，考慮到清除的污物可能有FeS，有自燃的風(fēng)險(xiǎn)［12］，對(duì)于泡沫清管器，建議采取濕式收球作業(yè)，對(duì)于蝶形皮碗清管器和雙向直板清管器，可利用氮?dú)庵脫Q進(jìn)行干式收球，確保安全的同時(shí)以準(zhǔn)確掌握每次清管從管道內(nèi)清除的污物具體重量。

4 結(jié)論

在川氣東送管道黃梅—安慶管段內(nèi)檢測前的清管過程中，分別選取5%過盈量的泡沫清管器、3%過盈量的蝶形皮碗清管器、4%過盈量的蝶形皮碗清管器+85%內(nèi)徑測徑板、4%過盈量的雙向直板清管器、4%過盈量的雙向直板+90%內(nèi)徑測徑板清管器、4%過盈量的雙向直板+尼龍刷清管器、4%過盈量的雙向直板+磁鐵清管器依次進(jìn)行發(fā)球、監(jiān)聽與跟蹤、收球作業(yè)，安全有效地清除出了管段內(nèi)污物和遺留在管道內(nèi)的金屬焊條，為管道內(nèi)檢測創(chuàng)造了良好的條件，確保了黃梅—安慶管段整個(gè)內(nèi)檢測作業(yè)安全順利實(shí)施。黃梅—安慶管段內(nèi)檢測作業(yè)的圓滿完成，檢驗(yàn)了整個(gè)內(nèi)檢測前的清管程序合理，技術(shù)可靠有效，為天然氣輸氣管道內(nèi)檢測前的清管作業(yè)提供技術(shù)借鑒。

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