長輸管道機(jī)械化施工裝備研究與應(yīng)用

解相國

摘 要：在目前長輸管道施工中，很多工序仍舊沿用傳統(tǒng)的施工方法，機(jī)械化程度不高，施工效率低;同時受各種新材料、新工藝和特殊環(huán)境的影響，傳統(tǒng)施工方法無法滿足施工技術(shù)要求，因此需要采用先進(jìn)的管道機(jī)械化施工技術(shù)和裝備，以提高施工效率和降低施工成本。

關(guān)鍵詞：管道施工;機(jī)械化設(shè)備;使用原理;應(yīng)用

1 管道施工現(xiàn)狀

目前，在長輸管道施工中，許多工序仍沿用傳統(tǒng)的施工方法，機(jī)械化程度低，施工效率低，往往造成各工序連接時間不緊，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。施工效率和施工成本。同時，由于受各種新材料、新技術(shù)和特殊環(huán)境的影響，傳統(tǒng)的施工方法已不能滿足施工工藝的要求，因此必須采用先進(jìn)高效的機(jī)械化施工技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

2 長輸管道機(jī)械化施工研究建議

2.1 管口測量機(jī)械化施工

管口組對前，施工人員一般采用大型游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺、量規(guī)等工具手工測量直徑，采用鋼卷尺測量管口周長，以掌握和控制管口的變形量，做好標(biāo)記，及時對管材做出調(diào)整。這種做法工效低，精度差，一般只測量管口某幾個方向的直徑，而且在測量大口徑管道周長時需要兩人配合。管口參數(shù)測量儀的研制和投入使用，實(shí)現(xiàn)了管口參數(shù)測量機(jī)械化。主要工作原理是通過電子感應(yīng)和數(shù)字顯示模塊，測量管口周長，并測量直徑的最大值、最小值。當(dāng)兩管口周長一致，直徑的兩個最值均不超出內(nèi)對口器的撐脹能力時，即可進(jìn)行組對，這樣可以提高管道的組對精度，進(jìn)而提高整體施工質(zhì)量。該裝置小巧輕便，一人即可完成D1422mm管口組對參數(shù)的快速測量，在中俄原油管道二期、中俄原油管道東線試驗(yàn)段應(yīng)用中，通過焊口記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，錯邊量數(shù)值普遍降低30%，機(jī)組焊接合格率提高1.2%，機(jī)組平均每天增效2道口。測量儀自動存儲管口的直徑和周長信息，為以后管口質(zhì)量分析提供數(shù)據(jù)。從大數(shù)據(jù)中可分析總結(jié)出合格率的趨勢，為數(shù)字化和智能化管道建設(shè)提供基礎(chǔ)，對機(jī)組的提質(zhì)、增效起到了積極的促進(jìn)作用。

2.2 管口組對機(jī)械化施工

在管道群對接焊接施工中，目前使用的內(nèi)對應(yīng)物不能在各種彎頭內(nèi)行走，影響了順序施工。復(fù)雜地區(qū)管道固位體較多，制約了管道焊接質(zhì)量和施工的綜合進(jìn)度。它借鑒氣動內(nèi)對口器的部分原理，汲取氣動內(nèi)對口器的優(yōu)點(diǎn)，利用電-液壓為動力，各工作單元柔性聯(lián)接，采用PLC自控技術(shù)，無線遙控操作，可在彎管中行走，最大爬行角度達(dá)58°。經(jīng)現(xiàn)場測驗(yàn)，使用外對口器組對時間為11min，使用電-液內(nèi)對口器僅需2min，且無需修磨焊接接頭，可實(shí)現(xiàn)山區(qū)施工管道組對流水作業(yè)，填補(bǔ)了山區(qū)管道溝下焊組對設(shè)備空白，提高了施工質(zhì)量和工效，節(jié)省了施工成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2.3 管道預(yù)熱機(jī)械化施工

如何在短時間內(nèi)將低溫管道預(yù)熱到工藝規(guī)定的溫度，在管端建立足夠的蓄熱段，降低焊道的冷卻速度，從而保證焊接接頭的整體力學(xué)性能，是瓶頸問題在管道施工中遇到。人工預(yù)熱已不能滿足管道焊接的需要和工藝要求，管道預(yù)熱機(jī)械化是發(fā)展的必然趨勢。耐低溫焊接預(yù)熱裝置是一種采用感應(yīng)效應(yīng)對焊前管道進(jìn)行預(yù)熱的裝置，主要采用大功率柴油機(jī)為動力源，由與之相連的主發(fā)電機(jī)產(chǎn)生中頻交流電，并將中頻交流電直接輸入感應(yīng)加熱線圈，加熱焊口，通過自帶預(yù)熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)，滿足焊接機(jī)組在低溫環(huán)境下施工的要求，在-30℃的環(huán)境溫度下，裝置預(yù)熱時間≤20min，并在5min內(nèi)成功啟動。使用該裝置對D813mm×14mm的管端400mm寬的范圍進(jìn)行加熱時，管材升溫速度≥40℃/min。耐低溫焊接預(yù)熱裝置的預(yù)熱時間比常規(guī)逆變中頻機(jī)組的預(yù)熱時間短，這種快速預(yù)熱和全自動的高效施工相匹配，可充分發(fā)揮全自動焊接施工優(yōu)勢，徹底解決焊前預(yù)熱這一瓶頸問題，綜合效益可觀。

2.4 管道防腐機(jī)械化施工

在管道防腐施工中，管道防腐修復(fù)是保證管道防腐完整性的一項(xiàng)重要技術(shù)。一旦修復(fù)失敗，很容易造成修復(fù)現(xiàn)場的腐蝕，甚至發(fā)生嚴(yán)重的事故。管道防腐涂料已從瀝青和冷包膠帶發(fā)展到高科技聚合物防腐涂料。管道防腐修復(fù)大多采用手動和半自動操作。如何改進(jìn)修復(fù)工藝，研制自動防腐修復(fù)施工設(shè)備，提高修復(fù)質(zhì)量和效率是防腐修復(fù)研究的關(guān)鍵內(nèi)容。機(jī)械化維修工作站是管道建設(shè)從以人為本向技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)變的必然選擇。集管道防腐系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)于一體，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場管道防腐修復(fù)的全自動化，全面提高了修復(fù)的質(zhì)量和效率。中國石油在西氣東輸三線開展了機(jī)械噴涂液體聚氨酯補(bǔ)口、中頻加熱輔助熱收縮帶安裝工業(yè)規(guī)模應(yīng)用和BK-1型機(jī)械化補(bǔ)口工作站試驗(yàn)，這些新技術(shù)有效保證了補(bǔ)口防腐層的一致性和可靠性，填補(bǔ)了我國管道建設(shè)領(lǐng)域的空白。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，管道防腐連接技術(shù)的自動化程度將越來越高。

2.5 溝底平整機(jī)械化施工

溝底平整機(jī)的研制對提高管道安裝質(zhì)量、提高溝底平整施工的速度、降低施工安全風(fēng)險有重要意義。主要工作原理為自帶刨銑鼓和推土鏟裝置，刨銑鼓具有自動調(diào)平功能，可按照既定的平面實(shí)現(xiàn)溝底土層的銑削平整。推土鏟配置可上下調(diào)節(jié)的U型鏟板裝置，具有可將設(shè)備行進(jìn)方向的土進(jìn)行切削、平整的功能，最大可切削厚度為10cm的凍土。設(shè)備作業(yè)能力：單次銑削寬度為1400mm，平整范圍內(nèi)溝底基層起伏不大于70mm，單次最大銑削深度300mm;在強(qiáng)度為0.6MPa的凍土溝底，按最大的銑削深度作業(yè)時，作業(yè)速度不小于5m/min;可通過更換刨銑頭進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)化巖地段的作業(yè)。通過采用刨銑的形式，對成型管溝的溝底進(jìn)行精細(xì)化處理，將溝底的局部隆起、鼓包等可能導(dǎo)致管材變形的部位進(jìn)行刨銑，避免溝底堅(jiān)硬的挖掘機(jī)斗齒刮痕、局部凍土突起等對管道3PE防腐層的破壞。溝底平整機(jī)還能刨銑出300mm的細(xì)土，減少了高寒地區(qū)冬季管道施工無細(xì)土回填的困難，節(jié)約了細(xì)土回填成本。

結(jié)束語

機(jī)械化施工正走在從引進(jìn)到吸收再到創(chuàng)新的道路上，在今后的施工中，在消化、吸收國內(nèi)外先進(jìn)管道施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，還將不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，探索、綜合考慮施工效率和施工成本，從而研究出一套適應(yīng)國情的機(jī)械化施工方法、工藝和模式。

參考文獻(xiàn)

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