帶壓不停輸管道開孔技術(shù)的分析及應(yīng)用

王松巖 賈巧玲 張倍 趙國民

摘要：在油田地面管線建設(shè)及改造中，對于新舊管線的連接及管段更換施工，傳統(tǒng)的施工方法是將所涉及連接的管線的流程截斷，對管線進(jìn)行泄壓、放空等作業(yè)，雖然傳統(tǒng)開孔技術(shù)比較成熟，但停產(chǎn)、放空等作業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失較大。帶壓不停輸管線連接施工技術(shù)是在管線不停輸?shù)那闆r下，通過管線及設(shè)備之間的密封系統(tǒng)進(jìn)行氮氣置換，在無氧的情況下實現(xiàn)帶壓開孔。并且通過危險點分析將危險降到最低。

關(guān)鍵詞：帶壓管道;開孔;氮氣置換;火災(zāi)預(yù)防

1.帶壓不停輸管道開孔的新技術(shù)

管道帶壓開孔是指在密閉狀態(tài)下，以機(jī)械切削方式在運行管道上加工出圓形孔的一種作業(yè)技術(shù)。采用管道帶壓開孔技術(shù)，既不影響管線的正常輸送，又能保證安全、高效、環(huán)保。

1.1?管道開孔特點

（1）工藝先進(jìn);

（2）可帶壓作業(yè);

（3）無火焰密閉機(jī)械切割;

（4）無污染。

1.2管道開孔作業(yè)條件

（1）適用管徑：Ф40～Ф1000的鋼制管線等;

（2）開孔直徑：DN20～DN1000;

（3）適用介質(zhì)：油、水等介質(zhì)。

2.帶壓不停輸開孔器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1?密封系統(tǒng)

密封系統(tǒng)主要是由于開孔作業(yè)部分的密封及傳動裝置的密封。根據(jù)開孔作業(yè)的需要，需在干線管道開孔處焊接一個短管，短管一端焊接在干線管道上，另一端焊接法蘭，在短管的上端安裝兩個閥門，一個閥門為進(jìn)氣口，另一個為排氣口（泄壓閥），以便氮氣置換。在短管法蘭上安裝配套的開孔用閥門（閘閥），安裝閥門主要是為了便于開孔作業(yè)完成后，關(guān)閉閥門可安全拆下開孔器，在閥門另端法蘭上連接開孔器密封箱，并且要求短管、開孔閥門、密封箱之間實現(xiàn)密封。如圖1.

圖1.帶壓管道開孔器結(jié)構(gòu)示意圖

2.2動力傳動系統(tǒng)

動力傳動系統(tǒng)是以電機(jī)為動力源，以齒輪傳動進(jìn)行變速傳動，使動力傳動給動力軸，進(jìn)行開孔作業(yè)。

2.3進(jìn)給系統(tǒng)

進(jìn)給系統(tǒng)主要是采用螺紋傳動實現(xiàn)的。主要包括螺桿、光筒軸、接頭等部分組成。這一結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)動手輪，通過絲杠螺母傳動，推動光筒軸做軸向運動，然后推動接頭，使其帶動主動軸實現(xiàn)進(jìn)給這一功能。

2.4動力傳動系統(tǒng)

動力傳動系統(tǒng)是以電機(jī)為動力源，以齒輪傳動進(jìn)行變速傳動，使動力傳動給動力軸，進(jìn)行開孔作業(yè)。

為了實現(xiàn)大中口徑的開孔，主要是采用取芯鉆頭。取芯鉆頭是空心鉆頭，根據(jù)這一特點，即可滿足開孔作業(yè)，又可實現(xiàn)排屑功能。因為取芯鉆頭在開孔作業(yè)時，主要是圓周切屑，使鉆屑排在鉆頭內(nèi)，在退出鉆頭時將其一并帶出。

對于小孔徑的開孔，可以使用麻花鉆。由于麻花鉆的形狀特點及開孔器的密閉性特點，增加了排屑的難度。為了解決這一問題，在鉆頭安裝時需增加一個筒形排屑筒，在本次設(shè)計中，利用固定套筒可以實現(xiàn)這一功能。

無論是開孔口徑大小，在中心的麻花鉆頭可加工成前端（大于管壁壁厚即可）直徑大于后端效果，在開孔完畢后，可將切割下的環(huán)形壁板卡在鉆頭上并取出。

3.帶壓不停輸開孔器的工藝設(shè)計

3.1在原有管線準(zhǔn)備進(jìn)行開孔連頭的部位，?帶壓焊接短節(jié)和法蘭。如開孔管道是鋼管可以直接焊接短管，如管道是鑄鐵管，則需要在干管上打上鋼管套軸，再進(jìn)行焊接。在焊接短管之前，應(yīng)根據(jù)管壁的厚度做焊接工藝評定，既要保證不焊穿又要保證其焊縫強(qiáng)度?。

3.2檢查閥門。確認(rèn)閥門的寬度能夠滿足開孔器的主軸行程需要。將檢查后閥門連接到短管法蘭上。

3.3將密封箱與閥門另端法蘭連接到一起。

3.4?在開孔器上的齒輪及主軸上涂上潤滑油，減小摩擦阻力。在鉆頭上滴注潤滑油，這樣可以有效地保護(hù)鉆頭，避免鉆頭卡住而受傷。

3.5強(qiáng)度及密封性實驗。開孔短管、法蘭、閘閥、開孔器密封箱聯(lián)合試壓，打開進(jìn)氣閥沖入氮氣，檢查有無泄漏現(xiàn)象發(fā)生。試壓并確定無泄露現(xiàn)象之后，打開泄壓閥進(jìn)行氮氣置換?，?保證開孔鉆頭在無氧狀態(tài)下進(jìn)行開孔作業(yè)?。

3.6開孔作業(yè)前，提升閘閥閘板，轉(zhuǎn)動手輪，使鉆頭能夠通過閘閥，估計到達(dá)開孔處時接通電源，使主軸運轉(zhuǎn)，同時緩慢轉(zhuǎn)動手輪進(jìn)行開孔作業(yè)。如果在開孔作業(yè)時鉆頭被卡住，可以按下電機(jī)反轉(zhuǎn)按扭，使刀具后退，然后再進(jìn)行開孔作業(yè)。?在開孔刀具鉆透管壁后，收回刀具，切斷電源，關(guān)閉閥門，拆除開孔器，開孔作業(yè)結(jié)束?。

4.引起管道帶壓開孔火災(zāi)、爆炸的危險因素

燒穿、熱裂紋、冷裂紋、接管不符合要求。

5.結(jié)束語

管道帶壓不停輸開孔技術(shù)是一種新興技術(shù)，在干管上連接支管時，可以發(fā)揮其獨特的作用，克服了傳統(tǒng)開孔方法中的安全隱患多、施工時間長等缺點。從總體效果上看，復(fù)合式帶壓開孔器結(jié)構(gòu)合理，占用空間小，操作簡單易學(xué)，消耗人力物力少;從環(huán)保、安全、效益等方面考慮應(yīng)推廣此技術(shù)。帶壓開孔器的使用?？梢越档褪┕ぷ鳂I(yè)的成本和勞動強(qiáng)度，確保了管道輸送在施工作業(yè)時的正常運行，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。不停輸開孔封堵設(shè)備在使用中的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以及所產(chǎn)生的社會效益，決定了它在管道輸送、維修等施工作業(yè)中使用的必要性。因而，帶壓開孔技術(shù)在管道輸送等作業(yè)中有著重要的研究意義。

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