不停輸封堵施工技術(shù)方案

韓寅 張愛(ài)國(guó) 馬莉 崔笑晨

摘要：隨著工業(yè)的發(fā)展，管道不停輸封堵施工技術(shù)在管線改造項(xiàng)目中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合輸氣管道的特點(diǎn)，為確保安全、高效、環(huán)保地完成新舊管線的連接工作，采油二廠輸油管線隱患治理工程采用不停輸、不降壓對(duì)管道改線處進(jìn)行帶壓封堵作業(yè)。

關(guān)鍵詞：不停輸封堵；不停輸；不降壓

一、帶壓封堵技術(shù)的歷史

管道封堵技術(shù)于1884年誕生，至今已有115多年的歷史。管道封堵是在完全密閉狀態(tài)下，對(duì)改造管端兩側(cè)，利用物理、機(jī)械手段，將改造管段從運(yùn)行管線中隔絕堵斷，進(jìn)行維護(hù)、修理、更換等改造。其物理、機(jī)械手段包括筒式、懸掛式、折疊式等多種形式，而運(yùn)行管線改造有不停輸改線和停輸改線兩種方式。停輸改線一般是將在運(yùn)行管線停輸，利用封堵方法將改線段與主管線堵斷，清空改線段輸送介質(zhì)，切斷舊管段，以新管段代之；不停輸改線就是以需更換的舊管線為基礎(chǔ)，在切斷點(diǎn)兩邊分別架旁通線的工藝實(shí)現(xiàn)新舊管段替換。這種工藝優(yōu)點(diǎn)在于，所有施工工序均在不影響運(yùn)行管線內(nèi)介質(zhì)正常輸送狀態(tài)下進(jìn)行，既保證了正常輸油生產(chǎn)，又使換管施工從容不迫、安全可靠的完成。

由于近幾年國(guó)內(nèi)70年代建設(shè)的長(zhǎng)距離原油輸送管道，多處腐蝕嚴(yán)重，存在重大安全隱患，需更換改造的管段較多，而輸送高凝點(diǎn)原油的管道若停輸進(jìn)行局部換管，造成全線凝管的安全風(fēng)險(xiǎn)極大。為此，對(duì)長(zhǎng)輸管道不停輸封堵施工的方式方法進(jìn)行介紹，以共探討研究。

二、工程概況

本工程5條改向新建管線在與老管道連接時(shí)必須保證原管道的正常運(yùn)行，為確保安全、高效、環(huán)保地完成新舊管線的連接工作，采用不停輸、不降壓對(duì)管道改線處進(jìn)行帶壓封堵作業(yè)。考慮采用“四封四堵”工藝建立局部旁通管道來(lái)實(shí)現(xiàn)，封堵施工執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程第一部分：塞式、筒式封堵》SY/T6150.1-2011。

三、不停輸封堵?lián)Q管施工準(zhǔn)備

1、一般要求

參加本工程施工的焊工，必須參加過(guò)類似工程的焊接，并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格培訓(xùn)，經(jīng)審定和上崗資格認(rèn)定考試合格，做到持證上崗。

焊接技術(shù)人員具備有較豐富的焊接實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平。工程施工前由焊接技術(shù)人員根據(jù)SY/T4103-2006《鋼制管道焊接及驗(yàn)收》的焊接工藝評(píng)定報(bào)告編制焊接工藝規(guī)程，并對(duì)焊工進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)交底。

2、焊接設(shè)備

本工程采用的焊接及輔助焊接設(shè)備，均能滿足焊接工藝要求。焊機(jī)參數(shù)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)靈活，性能滿足焊接工藝要求，檢查焊機(jī)安全防護(hù)、指示儀表、開(kāi)關(guān)位置和極性符合要求。

制作焊機(jī)地線專用卡具，使之能將地線與鋼管表機(jī)接觸牢固，避免產(chǎn)生電弧。

3、焊材

本工程采用的焊材采用國(guó)內(nèi)知名產(chǎn)品，并嚴(yán)格按規(guī)范要求驗(yàn)收。

焊材必須有質(zhì)量證明書(shū)、合格證和試驗(yàn)報(bào)告，否則應(yīng)拒絕接收與使用。

焊材存放在固定庫(kù)房或活動(dòng)庫(kù)房?jī)?nèi)，庫(kù)房?jī)?nèi)保證相對(duì)濕度小于60%。焊材按類型、牌號(hào)、規(guī)格進(jìn)行存放，擺放要按規(guī)定墊高和離墻。

四、帶壓不停輸作業(yè)的關(guān)鍵操作工序簡(jiǎn)介

1、管件焊接作業(yè)

1.1作業(yè)坑開(kāi)挖

作業(yè)坑開(kāi)挖前，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)開(kāi)挖段地下構(gòu)筑物和管線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收和核對(duì)，確認(rèn)無(wú)誤后，方可開(kāi)挖作業(yè)坑。

依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出封堵作業(yè)所需的作業(yè)坑的長(zhǎng)度、底部寬度及作業(yè)坑開(kāi)挖的深度。依據(jù)作業(yè)坑位置的地質(zhì)狀況，做出坡比等數(shù)據(jù)放出作業(yè)坑開(kāi)挖的地面寬度。

1.2清理防腐層

1.2.1管件安裝位置確定

管件安裝應(yīng)選在直管段上且盡量避開(kāi)管道焊縫。管道圓度誤差不應(yīng)超過(guò)管外徑的1%。根據(jù)管件安裝位置放出防腐層清理的范圍。

1.2.2清理防腐層

防腐層清理時(shí)不得采用火烤、敲擊的方式。防腐層清理應(yīng)采用刨刃清理，清理完后，用鋼絲刷子進(jìn)一步清理，至管道金屬光澤出現(xiàn)。

1.3管件組對(duì)

1.3.1管件準(zhǔn)備

核對(duì)管件的型號(hào)、材質(zhì)、壓力等級(jí)。檢查壓力元件合格證書(shū)。管件焊接處應(yīng)用鋼絲輪將油污、油漆、塵土等清理干凈。將管件內(nèi)堵板及密封圈取出，檢驗(yàn)銷釘是否運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。

1.3.2管件組對(duì)

將管件安放到防腐層清理完的管段上，用水平尺檢查沿管道橫向的水平度。

用等高測(cè)量的方法測(cè)量管件的法蘭面與管道軸線的平行度。

應(yīng)使管件的半圓與管線的頂面盡量貼合。

將管道的護(hù)板安裝在管道上，如果出現(xiàn)下面不貼合的情況，應(yīng)修整管件的橫焊道坡口，以滿足安裝要求。

1.4管件焊接

管件焊接時(shí)，管內(nèi)液體流速不大于5米/秒。按焊接工藝指導(dǎo)書(shū)的要求進(jìn)行施焊。

根據(jù)管徑的大小，配備焊工人數(shù)，DN200以上管徑的管道，至少有兩名焊工同時(shí)施焊，且兩電弧間相距至少50毫米。

1.5焊道檢測(cè)

焊道焊接完畢，應(yīng)進(jìn)行外觀檢測(cè)和滲透檢測(cè)。檢測(cè)合格后方可進(jìn)行下道工序。

2、開(kāi)孔作業(yè)

2.1安裝符合壓力等級(jí)的夾板閥、放散孔閘閥

1）將夾板閥的密封面清潔干凈，密封圈選擇要配套并用黃油粘牢。

2）夾板閥安裝時(shí)與開(kāi)孔管夾具錯(cuò)開(kāi)一定角度，但不能與開(kāi)孔管平行或垂直。

3）螺栓緊固后打開(kāi)夾板閥并記住閥門打開(kāi)程度。

4）測(cè)量開(kāi)孔管頂?shù)綂A板閥上端的距離及塞柄支撐臺(tái)到夾板閥上端的距離。

2.2開(kāi)孔機(jī)安裝

在夾板閥關(guān)閉狀態(tài)下吊裝開(kāi)孔機(jī)，對(duì)稱擰緊螺栓，用塞規(guī)檢查兩法蘭的平行度。連接液壓動(dòng)力軟管，安裝開(kāi)孔機(jī)放空閥，安裝測(cè)桿在開(kāi)孔機(jī)頂部；將測(cè)量數(shù)據(jù)B、C、E相加的總數(shù)在測(cè)桿標(biāo)記（這個(gè)數(shù)據(jù)為開(kāi)孔機(jī)鏜桿下落的無(wú)功行程）。

開(kāi)孔前的數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄：數(shù)據(jù)A、B在安裝開(kāi)孔機(jī)刀具并調(diào)試好后測(cè)量，數(shù)據(jù)D、E在未安裝夾板閥前測(cè)量，數(shù)據(jù)C在安裝夾板閥完后測(cè)量。

如上圖，未開(kāi)孔之前應(yīng)測(cè)量記錄以下數(shù)據(jù)（毫米）

A、中心鉆尖到開(kāi)孔刀刀刃端部的距離。

B、中心鉆尖到開(kāi)孔機(jī)結(jié)合器法蘭密封面的距離。

C、夾板閥加上下兩片密封墊的總長(zhǎng)度。

D、對(duì)開(kāi)三通法蘭密封面到到法蘭卡環(huán)上平面的距離。

E、對(duì)開(kāi)三通法蘭密封面到封堵管道頂部的距離。

2.3開(kāi)孔作業(yè)

開(kāi)孔機(jī)鏜桿總行程=無(wú)功行程+進(jìn)刀行程。

開(kāi)孔順序?yàn)椋洪_(kāi)旁通孔——開(kāi)封堵孔——開(kāi)取球孔。

2.4旁通管線

根據(jù)封堵管道的運(yùn)行工況和工藝條件要求，確定旁通管線的材質(zhì)、壁厚、管徑、壓力等級(jí)和長(zhǎng)度。（本次封堵采用旁通線為159×6，長(zhǎng)度為60米/處）

旁通管線應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試壓，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為封堵管道工作壓力的1.25倍，嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力不低于封堵管道的工作壓力。

旁通管線應(yīng)固定牢固，架空旁通管應(yīng)有足夠力量的支撐。

3、封堵作業(yè)

3.1設(shè)備安裝

封堵機(jī)安裝：檢查各密封件有無(wú)損壞，接上液壓動(dòng)力，排出活塞缸內(nèi)有可能存在的空氣，檢查油缸活塞是否運(yùn)動(dòng)自如。檢查鎖桿夾是否有效。

連接封堵頭結(jié)合器，使油缸控制閥和結(jié)合器上平衡壓力接口在同一個(gè)方向。

伸出油缸控制桿（中心軸）到結(jié)合器法蘭端面位置，以方便安裝封堵頭為宜。

安裝封堵頭及封堵頭密封件：封堵頭的前端必須與平衡氣管接口方向一致才能將其連接在控制桿上；將密封件安裝在封堵頭上，均勻壓緊。檢查封堵頭各種連接件必須承壓可靠，在活動(dòng)位置和密封件上涂上黃油。

3.2封堵操作：

打開(kāi)夾板閥內(nèi)部旁通，對(duì)結(jié)合器腔體進(jìn)行置換升壓到壓力平衡，全開(kāi)夾板閥。

首先對(duì)下游點(diǎn)封堵，下降封堵頭到位后，再對(duì)上游點(diǎn)進(jìn)行封堵。如在下降封堵頭的過(guò)程中受阻，可提升、下降20-50毫米，反復(fù)多次可能會(huì)將封堵頭下降到位。

封堵效果驗(yàn)證。降低封堵段內(nèi)壓力，讓表壓為零，然后打開(kāi)一個(gè)排放口進(jìn)行管內(nèi)液體排放，觀察封堵段管線壓力有無(wú)回升，如壓力表無(wú)回升則證明封堵成功，反之需重新查找原因直到符合要求為止。

拆下液壓軟管接頭，蓋上防塵蓋；放空被封堵的管段，檢查封堵的嚴(yán)密性，如封堵不嚴(yán)，應(yīng)提出封堵頭拆下封堵機(jī)，重新安裝密封件，再進(jìn)行一次安裝封堵作業(yè)。

3.3放置隔離球

首先清掃下隔離球位置處的污物，然后放入捆綁好的隔離球，打開(kāi)氮?dú)馄繉⒌獨(dú)馄可系臏p壓閥調(diào)至0.08MPa，再打開(kāi)進(jìn)氣閥門，進(jìn)行打壓，給隔離球充氣讓其膨脹，球壓不能超過(guò)0.03MPa。充壓完畢后用手輕輕推球體以推不動(dòng)為合格，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥。派專人觀察壓力表，及時(shí)給隔離球補(bǔ)充壓力。

3.4斷管

切割管段用冷切割，切割點(diǎn)距隔離氣囊孔應(yīng)大于3倍封堵管段管徑。

3.5新舊管線連接

新舊管線的連接參照原焊接工藝，施工過(guò)程中不得出現(xiàn)強(qiáng)力對(duì)口現(xiàn)象，以防止封堵段管線出現(xiàn)彎形，造成封堵失效。

3.6解除封堵

確認(rèn)換管、連頭合格后，取出隔離氣球，在隔離氣球孔的三通法蘭內(nèi)置入塞堵，蓋上盲蓋；通過(guò)封堵機(jī)結(jié)合器的平衡閥門引入油流平衡密封件兩側(cè)的壓力。

壓力平衡后，先提出上游封堵頭，關(guān)閉夾板閥，接上液壓軟管，將封堵頭完全退回到結(jié)合器內(nèi)，放空結(jié)合器內(nèi)介質(zhì)，拆下封堵機(jī)；再提出下游封堵頭，按上述操作，拆下下游封堵機(jī)。

關(guān)閉旁通管線閥門，回收原油，拆除旁通管線。

3.7塞堵的安裝

塞堵是連接在開(kāi)孔機(jī)上置入到三通法蘭內(nèi)的。

塞堵調(diào)試；將塞堵內(nèi)落球式止回閥的螺栓頂桿調(diào)到能使止回閥打開(kāi)在3-9毫米的行程范圍內(nèi)。

下降塞堵：對(duì)稱完全伸出三通法蘭的兩片卡環(huán)，并記下旋進(jìn)的圈數(shù)。吊裝開(kāi)孔機(jī)，平衡壓力，開(kāi)夾板閥；在開(kāi)孔機(jī)頂部裝上測(cè)桿，將測(cè)桿定位環(huán)定在下降行程位置。

下降塞堵到離定位環(huán)少M(fèi)量的位置，微手動(dòng)感覺(jué)塞堵端面是否頂?shù)娇ōh(huán)，上提塞堵少量（塞堵端面不頂緊卡環(huán)），退回卡環(huán)，再下降塞堵到測(cè)桿標(biāo)記的定位環(huán)位置，伸進(jìn)卡環(huán)，對(duì)應(yīng)所記下的旋進(jìn)圈數(shù)，如不能伸進(jìn)到位，可上下微動(dòng)塞堵，達(dá)到完全伸進(jìn)的目的。

反時(shí)針旋轉(zhuǎn)開(kāi)孔機(jī)的起落控制把（約6圈），分離限位桿與塞堵座的連接，退回鏜桿，關(guān)閉夾板閥，放空壓力，確認(rèn)塞堵的止回閥不漏氣。

拆下開(kāi)孔機(jī)、塞堵座、夾板閥、裝法蘭蓋。塞堵安裝完成。

五、封堵施工中可能存在的隱患及處理措施

根據(jù)此次的工作特點(diǎn)，我們有針對(duì)性的做了部分處理同類事件的措施，在以前的施工中經(jīng)過(guò)實(shí)踐，是行之有效的。特總結(jié)如下：

1、管線封堵后密封不嚴(yán)

風(fēng)險(xiǎn)：介質(zhì)在封堵處泄漏，當(dāng)嚴(yán)重泄漏時(shí)，會(huì)造成管線無(wú)法完成斷管；微小泄漏時(shí)，驗(yàn)封過(guò)程很難有準(zhǔn)確判斷，施工中會(huì)造成介質(zhì)向連頭點(diǎn)擴(kuò)散，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更換管道作業(yè)。

應(yīng)對(duì)措施：當(dāng)發(fā)現(xiàn)封堵處嚴(yán)重泄漏時(shí)，應(yīng)停止下一工序（斷管）施工，平衡封堵頭兩端壓力后，將封堵頭提出，檢查封堵頭皮碗的情況，如有損傷，更換新的皮碗，重新下封，如無(wú)損傷，將皮碗的螺栓進(jìn)一步上緊，迫使皮碗裙邊進(jìn)一步脹大，增加密封強(qiáng)度。

當(dāng)封堵處微小泄漏時(shí)，在封堵頭前增加一道黃油墻（防火墻）進(jìn)行二次保護(hù)，打開(kāi)平衡孔通過(guò)導(dǎo)流管將泄漏介質(zhì)放散，采用二次密封措施完全可以確保連頭焊接

2、天氣因素導(dǎo)致無(wú)法施工

風(fēng)險(xiǎn)：惡劣天氣情況會(huì)造成施工質(zhì)量下降，甚至不合格，出現(xiàn)返工延誤工期。特別是雷電天氣，由于封堵器較高，易出現(xiàn)雷擊。

應(yīng)對(duì)措施：搭建臨時(shí)防雨、防風(fēng)工棚，保證施工的正常進(jìn)行。出現(xiàn)雷電天氣時(shí)，作防雷網(wǎng)，并做可靠接地。

3、出現(xiàn)意外事故

風(fēng)險(xiǎn)：動(dòng)火施工的意外事故有三種，一是操作不慎或違章造成人員傷害；二是安全檢測(cè)不及時(shí)或不負(fù)責(zé)任，造成可燃?xì)怏w濃度增加后未及時(shí)發(fā)現(xiàn)而造成火災(zāi)事故；三是可燃?xì)怏w濃度嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)造成爆炸事故。

應(yīng)對(duì)措施：在施工前對(duì)工人進(jìn)行安全操作教育，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人進(jìn)行可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)，每道工序打火前進(jìn)行一次檢測(cè)，若發(fā)生人員傷害、應(yīng)急指揮小組立即報(bào)救護(hù)組進(jìn)行救治，若出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸事故則報(bào)消防組立即進(jìn)行處置。

4、管件焊接時(shí)，造成管壁穿透

風(fēng)險(xiǎn)：管件焊接時(shí)由于使用不當(dāng)?shù)暮附庸に?，或管線出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕，焊接時(shí)，將管線燒穿，此時(shí)介質(zhì)噴出，發(fā)生火災(zāi)。

應(yīng)對(duì)措施：在施工前，編制焊接工藝規(guī)程同時(shí)進(jìn)行焊接模擬試驗(yàn)和工藝評(píng)定，確保焊接工藝的合理性和安全性；在施工焊接前必須用測(cè)厚儀測(cè)管壁厚度，焊接處必須選擇在遠(yuǎn)離腐蝕嚴(yán)重區(qū)域，并盡量選擇管線壁厚處進(jìn)行焊接；在焊接管件前，上游最近閥室壓力應(yīng)在允許帶壓焊接的計(jì)算壓力以下；在達(dá)到焊接質(zhì)量要求的前提下，控制焊接熔深，控制焊接過(guò)程中導(dǎo)入的熱量；另外，根據(jù)管線運(yùn)行時(shí)間和腐蝕情況，焊接過(guò)程中一定要嚴(yán)格按工藝操作確保無(wú)穿透事故發(fā)生。

5.確保封堵后能正常清管通球措施

將鞍型板根據(jù)計(jì)算深度尺寸焊接在塞堵底部，隨塞柄恢復(fù)鉆孔原位，以保證球體順利通過(guò)；新老管連接管件采用4D彎頭，不小于管道通徑。

6.斷管后對(duì)旁通管線的影響

為避免切斷后的長(zhǎng)輸管線漲力對(duì)Ф159旁路段的影響，Ф159臨時(shí)旁路管段采用〝U(kuò)〞型漲力彎管段連接.

7.高流速下封措施

流速高的情況下封堵時(shí)，由于沖量較大，造成封堵頭承受的力較大，甚至?xí)斐煞舛缕髦鬏S發(fā)生嚴(yán)重變形不能將封堵器下到位，或者是封堵后由于發(fā)生嚴(yán)重變形，造成封堵頭不能取出。應(yīng)在下封時(shí)不能一味執(zhí)行先封下游后封上游的原則，應(yīng)采取先下游后上游交替下封的方式，強(qiáng)迫增加上游旁通的流速，減少下游封堵器的受力。最后完成封堵時(shí)，還是下游先完成，上游后完成。

8.開(kāi)孔作業(yè)時(shí)，可能產(chǎn)生卡刀現(xiàn)象

在開(kāi)孔過(guò)程中，由于管線本身存在應(yīng)力，這種現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，只要按規(guī)程操作，就不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。這種現(xiàn)象一旦發(fā)生，按如下操作：1、立即停機(jī)，并手動(dòng)退刀1公分，再重新起機(jī)開(kāi)孔；2、在選擇開(kāi)孔位置時(shí)，盡量選擇管線變形小的位置；3、在開(kāi)孔前，對(duì)焊接三通、夾板閥、結(jié)合器所形成的密封室必須做氣體置換及壓力檢測(cè)。

六、結(jié)束語(yǔ)

油、氣管線不停輸帶壓封堵施工技術(shù)是一種安全、經(jīng)濟(jì)、快速高效的在役管道維搶修特種技術(shù)，可有效避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，同時(shí)還能減少下游天然氣用戶的經(jīng)濟(jì)損失。該技術(shù)是油、氣田維修及搶險(xiǎn)任務(wù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時(shí)也是管道維護(hù)搶修技術(shù)的一種新的補(bǔ)充手段，有利于提高生產(chǎn)能力，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，有利于企業(yè)切實(shí)履行社會(huì)責(zé)任，是積極安全有效的一種新工藝。

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