雙氣囊水封裝置在管道連頭中的應用

寇建峰

大慶油田工程建設(shè)有限公司油建二公司，黑龍江大慶163453

隨著油田改造項目的增多，老站改造、局部新建工作的日益頻繁，涉及新老管道碰頭的情況也相應增加。由于動火之前可燃氣體檢測合格率較低，給動火連頭帶來眾多不便。采用帶壓封堵成本過高，一處DN300的老管道連頭成本高達20萬元，而老站改造中新老管道連頭數(shù)量較多，施工成本投入太高[1]。前期研究使用了氣囊封堵，但密封性不好，沒有冷卻處理，氣囊易爆。經(jīng)過反復革新研制出了雙氣囊水封裝置，其密封性能好，可燃氣體檢測一次合格率提高到96%，制作安裝簡單，成本低，安全性高，通過多次應用均順利完成了施工任務(wù)。

1 封堵連頭工藝原理

采用此種方法進行連頭的主要方法是將管道的焊接改為法蘭連接，連頭時先將老管道采用無火花切割方式切割下長度小于1 m的管段（切割長度視管徑而定）。切割后在老管道兩側(cè)焊接法蘭，焊接時便可使用雙氣囊水封裝置進行封堵。同時在切割下來的管段上預制法蘭三通，待所有法蘭焊接完成后便可進行管道的組裝。由焊接改成法蘭連接，其工藝性能滿足運行要求，而且便于后期項目的維修改造。

2 適用范圍

該方法適用于所有油田項目污水、污油、天然氣新老管道的連頭。對于有較大振動的位置，在改為法蘭連接后需做混凝土基礎(chǔ)及采取管卡固定等相應的加固措施。地下管道改為法蘭連接后，要做好防銹工作以方便后期維修改造。

3 研發(fā)目的

在大慶油田北Ⅱ-1聯(lián)合站改造項目中新建了2座3 000 m3的一次沉降罐，而沉降罐距污水池距離較遠，且聯(lián)合站地下管網(wǎng)復雜，設(shè)計將DN300溢流管與原溢流干線就近連接。溢流干線與站內(nèi)所有外輸油罐、污水罐、污水池連通，整條溢流管道上無閥門控制，因此在溢流管道上動火，存在很大的安全隱患。采用傳統(tǒng)的黃油拌黃土封堵方式，無法保證嚴密性，后來研發(fā)了單氣囊封堵。單氣囊封堵效果無法檢驗，致使連頭時間延后。通過研究，采用雙氣囊水封裝置來增加封堵的可靠性，而后通過加水進行密封檢驗，實踐證明此途徑切實可行，最終解決了此難題。該裝置經(jīng)多次連頭驗證，封堵效果良好。該聯(lián)合站改造項目中儲罐溢流管示意見圖1。

圖1 儲罐溢流管連頭示意

4 封堵連頭操作要點

4.1 管道切割

在封堵連頭時，管道一般采用高壓水切割或旋轉(zhuǎn)式管道切割器進行切割[2]。無火花切割只須將管道內(nèi)介質(zhì)清空，減少了氮氣置換工序，同時也減少了投資。切割管段長度公式：L=D+400，式中L為管段長度，mm；D為要連接的管道外徑，mm。高壓水刀切割見圖2，管道旋轉(zhuǎn)切割器切割見圖3。

圖2 高壓水刀切割

4.2 封堵器的制作與安裝

（1）封堵器的制作。封堵器采用以下的材料和方法來制作，其示意見圖4～5。

圖3 管道旋轉(zhuǎn)切割器切割

圖4 雙氣囊水封裝置示意

圖5 雙氣囊水封裝置的制作過程示意

第一，用兩張7～10 mm厚鋼板夾住氣囊，鋼板直徑略小于需封堵管道內(nèi)徑，保證氣囊充氣后大于管道內(nèi)徑。

第二，采用φ32 mm管將前后氣囊夾板連接在一起，并保持兩氣囊間距在500 mm以上，在彎頭部位封堵時，可將連接管做成一定弧度以適應彎頭角度，鋼管與平板之間滿焊，不滲不漏。

第三，在兩氣囊之間的φ32 mm管上用電鉆打φ8 mm的圓孔，數(shù)量及位置隨意，保證出水通暢。

第四，把φ22 mm管冷煨成90°并垂直向上，頂部接注水漏斗，再與出水管相連，并滿焊固定。

第五，用兩根φ18 mm鋼管和絲扣轉(zhuǎn)換接頭分別與兩氣囊氣嘴連接，在通過夾板的位置滿焊，保證密封嚴密。

（2）封堵器的安裝。先將管口內(nèi)側(cè)1 000 mm范圍內(nèi)的污油、鐵銹等雜質(zhì)清除干凈，用黃油均勻涂抹欲放封堵器的位置，將制作好的雙氣囊封堵裝置置入管內(nèi)，在外側(cè)氣囊頂部塞入一根細硬質(zhì)塑料管，用于充水時檢查內(nèi)部是否充滿，準備工作完成后用打氣筒給氣囊充氣，同時檢查氣囊與管道內(nèi)壁密封情況，待密封嚴密后在漏斗處注水。當發(fā)現(xiàn)水從細塑料管內(nèi)流出后繼續(xù)加水至漏斗滿，此時將塑料管撥出，檢查滲漏情況，如不嚴密繼續(xù)充氣。焊接過程中保持漏斗內(nèi)液面在2/3以上。

4.3 法蘭三通制作

在管道法蘭焊接的同時可制作法蘭三通，制作三通時要注意下料精確，可在氣囊封堵裝置安裝前作精細測量，否則容易出現(xiàn)以下問題：

（1）未考慮管道插入法蘭長度和密封墊厚度，造成連接后密封不嚴或因過長造成無法連接。

（2）未考慮法蘭螺栓孔方向，成對的法蘭螺栓孔方向不一至將造成螺栓無法穿入。

（3）管道切割后由于應力釋放造成兩管端面不同心、標高不一致，導致預制件安裝困難，法蘭三通預制前應先做管道位置調(diào)整。

（4）新建管道標高或方向與老管道不一致。如果是標高不一致，可在預制前進行標高調(diào)整；如果是方向不一致，可通過放樣制作斜三通即可。放樣可采用CAD的SolidWorks進行精確放樣，以提高工作效率和安裝質(zhì)量[3]。

4.4 管道連接

所用的法蘭連接完成后，拆除封堵器進行管道連接作業(yè)。采用倒鏈將制作好的法蘭三通吊到相應位置，先進行主管連接，夾好墊片，墊片采用石墨包覆墊片以保證強度，穿入螺栓后先不擰緊，待所有法蘭對接完成后，即擰緊螺栓，擰緊時采取對稱擰緊方式，以防止受力不均造成滲漏，最后用加力杠緊固，完成管道連頭工作。

5 應用實例

在北Ⅱ-1聯(lián)合站改造項目中，新建DN300溢流管與原DN300溢流管相連，連頭采用高壓水切割后，先通過焊接安裝兩側(cè)法蘭，再將切下的管段兩端焊接法蘭后復位，在法蘭處夾死墊子進行支管馬鞍口的焊接，死墊子采用厚0.75 mm鐵皮制作。此次焊接連頭是在管道內(nèi)可燃氣體檢測不合格的情況下順利完成的。其安裝示意見圖6，現(xiàn)場安裝過程見圖7。

圖6 夾死墊子后再進行支管焊接示意

圖7 管道現(xiàn)場連頭安裝

6 結(jié)束語

近幾年筆者所在的公司承擔的老站改造項目較多，管道連頭量大。以往采用氮氣置換、帶壓封堵方式進行連頭，造成成本增加。通過研制雙氣囊水封裝置，成功解決了在可燃氣體檢測不合格的情況下完成新老管道的連頭工作，降低了成本，提高了連頭效率，保證了工程進度和施工質(zhì)量，為今后類似改造項目提供新的技術(shù)途徑。

[1]趙軍.高壓水射流切割[J].建材工業(yè)信息，1990（12）：6.

[2]彭永成.淺析輸油管道帶壓封堵技術(shù)在維修搶修中的應用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（23）：66.

[3]楊國明.論切向接管CAD三維建模展開放樣中的應用[J].安裝，2013（3）：61-63.