油田輸油管線更換改造工程施工技術應用探析

張娟

中國石化勝利油田分公司地面工程建設監(jiān)督中心 山東 德州 251500

1 工程概況

A油田輸油管線的更換改造工程包括定向鉆地段和淺埋及開挖穿越部分。具體細節(jié)如下：（1）管線施工長度為7.6km，其中定向鉆深穿長度為2.9km，淺埋及開挖穿越部分長度為7.5km。（2）定向鉆地段采用Φ508×7.8 L360M直縫埋弧焊鋼管，采用3PE外防腐，不進行保溫。淺埋及開挖穿越部分采用Φ508×7.2 L360M螺旋縫埋弧焊管，2PE外防腐，管頂埋深距離自然地坪1.2m，埋地敷設管線30mm泡沫黃夾克保溫。（3）開挖穿路外加鋼保護套管采用Φ813×8 Q235B螺旋縫埋弧焊鋼管。

2 輸油管道更換改造工程施工準備工作

為保證A油田輸油管線更換改造工程的成功，成立了有效的施工管理機構，由專業(yè)管理人員和技術人員組成，全面負責管理工程施工及執(zhí)行技術要求，確保工程質(zhì)量達標、施工安全和環(huán)境保護。同時，施工機構制定了科學管理制度，建立了施工計劃、質(zhì)量控制、安全生產(chǎn)和物資管理等規(guī)范化流程和控制措施，以提高施工效率和確保工程按時完成。在前期施工準備中，通過制定詳細的施工方案和方法、采購材料、安排足夠工作人員、采購機械設備和布置施工現(xiàn)場等工作，為后續(xù)施工打下堅實基礎，提高施工效率和施工質(zhì)量。

3 輸油管道更換改造工程施工技術措施及具體實施

3.1 防腐管運輸與保管

防腐管的交接、運輸、保管和布管是管道工程建設中防腐防腐蝕保護的重要環(huán)節(jié)。防腐管交接應在交接單上注明材質(zhì)、規(guī)格、鋼號、表面質(zhì)量、數(shù)量等信息，并由接收方仔細檢查確認。防腐管運輸前，應采用專業(yè)設備進行裝卸運輸，避免重壓和損壞。防腐管保管應按照要求進行室內(nèi)有蓋存放，避免長時間暴露于室外。布管前應對防腐管進行清洗和應有的處理，確定管材接口的方位和軸線，避免裂縫和損壞。這些環(huán)節(jié)的精細管理和有效配合可以提高防腐管工程的質(zhì)量和安全，確保工程的順利完成。

3.2 管道焊接施工

（1）施工前準備工作。在進行管道焊接施工前，需要做好充分的準備工作，以確保焊接質(zhì)量和施工的順利進行。進行施工區(qū)域的清理和準備，清除雜物和障礙物，標明安全警示標志。對焊接設備進行檢查和維護，檢查并配備好焊接輔助工具、防護設備和消防器材等。制定詳細的施工計劃和工藝流程，明確焊接順序、焊接方法和參數(shù)等。

（2）確定合格的焊接人員。對焊工進行資質(zhì)審核，包括焊接工作經(jīng)驗、焊接技術等方面的評估。必要時，還可以進行焊接技能考試，確保焊工具備必要的技術能力。提供適當?shù)暮附优嘤柡桶踩嘤?，使焊工了解焊接操作?guī)程、焊接安全要求和應急處理措施。建立焊接人員的考核和監(jiān)督機制，定期進行焊接質(zhì)量的檢查和評估。

（3）做好焊材技術管理。在管道焊接施工中，需要做好焊材的技術管理工作。確保所使用的焊材符合國家標準和規(guī)范要求，具備合格證明和質(zhì)量保證文件。做好焊材的存儲和保管工作，防止焊材受潮、彎曲和受損。焊材的標識和追溯必須清晰可辨，以保證焊材的質(zhì)量可控。對焊材進行檢驗和試驗，確保焊材質(zhì)量穩(wěn)定可靠，符合焊接要求。

（4）做好焊材技術管理。焊材技術管理是管道焊接中至關重要的一個環(huán)節(jié)，焊接質(zhì)量好壞很大程度上取決于焊材的質(zhì)量和使用。為了確保焊接質(zhì)量可控，需要選擇符合標準和規(guī)范要求的焊材，并做好存儲和保管工作，防止受潮和破損。同時，還需要對焊材進行常規(guī)檢驗和試驗，確保其質(zhì)量穩(wěn)定可靠，以保證焊接質(zhì)量和工程的長期穩(wěn)定性。建立焊材技術檔案和臺賬，方便查驗和追蹤分析。通過嚴格的焊材技術管理，可以有效提高管道焊接質(zhì)量，確保管道安全穩(wěn)定運行。

3.3 管道焊接技術措施

3.3.1 焊接方法

綜合考慮現(xiàn)場施工環(huán)境和要求，技術人員采用以下焊接方法進行直管段的焊接：下向焊和熔化極氣體保護焊相結(jié)合。此方法能夠提供良好的焊接接頭質(zhì)量和高效率的施工過程。

對于焊條選擇，使用纖維素焊條E6010作為底層焊，該焊條具有良好的焊道穿透力和流動性，適合在焊接管道時產(chǎn)生高質(zhì)量焊縫。而填充蓋面焊可選擇E71T8-NiIJ焊絲，該焊絲具有良好的抗裂性能和耐候性，適用于填充和覆蓋焊接。這種組合方式能夠滿足焊接強度和穩(wěn)定性的要求，同時提供了高效的施工工藝，有助于提高施工效率和保證焊接質(zhì)量。但請在實際施工前進行焊接工藝試驗和參數(shù)調(diào)整，以確保最佳焊接效果。

3.3.2 嚴格把握焊接要求

焊接是一項精細的工藝，對工序和技能水平都有著很高的要求。為了確保焊接質(zhì)量和安全性，嚴格把握焊接要求，包括材料、工藝、設備、環(huán)境等方面的要求。選用了符合要求的焊接材料和設備，如嚴格按照規(guī)范選取焊條、焊絲等，確保其質(zhì)量和性能符合焊接要求。注意焊接工藝的選擇和控制，確保焊接參數(shù)、工藝流程等符合標準和要求，達到焊接強度和穩(wěn)定性的要求。焊接過程中采取了良好的通風、防火等安全措施。

3.3.3 特殊條件下焊接技術措施

在特殊條件下進行焊接時，采取了一些特殊的技術措施以確保焊接質(zhì)量和安全性。在高溫環(huán)境下焊接，采取了冷卻措施或使用耐高溫材料。在下大雨后濕潤環(huán)境下焊接，采用了預烘烤焊材和增加氣體保護措施。在有風的外部環(huán)境下焊接，采取了風向屏蔽措施。在有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境下焊接，選用了耐腐蝕焊材和增加保護措施。在狹小空間內(nèi)焊接，確保了通風和安全出口。

3.3.4 焊接質(zhì)量檢驗

焊接質(zhì)量檢驗是確保焊接接頭符合規(guī)范要求和工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。常見的焊接質(zhì)量檢驗方法包括目測檢驗、非破壞性檢測和破壞性檢測。

目測檢驗是最簡單且常用的方法，通過肉眼觀察焊縫外觀、幾何形狀等來評估焊接質(zhì)量。非破壞性檢測方法包括超聲波檢測、渦流檢測、磁粉檢測等，用于檢測焊縫內(nèi)部的隱性缺陷，如氣孔、裂紋等。破壞性檢測則是指對焊接件進行破壞性試驗，如拉伸試驗、硬度試驗等，評估焊接接頭的強度和硬度。

焊縫外觀、焊縫表面寬度、焊后錯邊量和咬邊的最大尺寸是焊接質(zhì)量檢查的重要指標。焊縫外觀應平整、光滑無裂紋、氣孔等缺陷。焊縫表面寬度要符合設計要求，過寬或過窄都可能影響焊接強度。焊后錯邊量是指與母材平面的高度差，應在規(guī)定范圍內(nèi)。咬邊的最大尺寸指焊接邊緣的過剩材料，應不超過規(guī)定尺寸，以保證焊接強度和外觀質(zhì)量。通過對這些指標的檢查，可以評估焊接質(zhì)量和確保焊接接頭的可靠性（見表1）。

表1 咬邊的最大尺寸

選擇適當?shù)暮附淤|(zhì)量檢驗方法取決于所需的檢測精度和敏感度，以及施工要求和規(guī)范的要求。在進行任何質(zhì)量檢驗前，必須明確檢驗標準和要求，并嚴格執(zhí)行。同時，在檢驗過程中應確保儀器設備精準可靠，操作人員經(jīng)過專業(yè)培訓并具備相應的資質(zhì)。

3.3.5 無損檢測

對輸油施工進行了無損檢測。這種無損檢測（NDT）是一種用于檢測材料和構件缺陷的技術，而無需破壞或影響其完整性。常用的無損檢測方法包括超聲波、渦流、磁粉、射線等。通過這些方法，可以檢測出焊接缺陷、材料疏松、裂紋、孔洞等問題，以保證焊接過程的質(zhì)量和安全性。

3.4 管溝開挖施工

管溝開挖施工是一項比較常見的工程施工項目，其質(zhì)量和效果直接影響到管道的安裝和使用。以下總結(jié)了管溝開挖施工的技術要點、開挖深度的確定以及施工技術要求。

施工技術要點包括挖掘方法，保證土壤穩(wěn)定和支護等，確保開挖的安全和質(zhì)量。需要根據(jù)不同的地貌、土壤條件和材料特性，選擇合理的挖掘方法和支護結(jié)構，例如手工開挖或機械開挖等。同時，要進行相關的安全防護和工地管理工作，確保施工過程安全有序。

開挖深度的確定直接影響到管道安裝和使用的效果，該深度的確定需符合土地安全、設計要求等。一般情況下，開挖深度應該考慮地面凍融情況和管道的使用要求，深度一般在1.2-2.0米之間。

開挖施工技術要求包括對挖掘土壤的處理和回填，支護結(jié)構的要求等。特別需要注意的是，施工過程中應保證開挖斜側(cè)的平整度和光滑度，避免對管道的損壞和影響。

3.5 定向鉆穿越施工

3.5.1 地錨坑及排漿池

施工中需要挖掘、砌筑漿池和地錨坑。漿池分為兩個，每一個尺寸大約為15米寬、20米長、2米深。在漿池里鋪設塑料彩條布，然后用磚墻將池子四周固定在一起。墻高為1米，之后使用水泥將它和排漿池四周緊密連接，以防止塌方。一共有兩個地錨坑，分別位于主管和光纜套管的中心線上。地錨坑的尺寸大約為5米寬、2米長、1.6米深。出土點處的排漿池和地錨坑尺寸如圖1所示。

圖1 地錨和鋼管樁之間焊接連接示意圖

3.5.3 鉆機及配套設備就位

施工中采用了GD2200-L一臺和GD3500-L一臺的定向鉆設備，這兩臺設備滿足了回拖力計算要求。這些設備可用于施工時的定向鉆探工作，確保按照設計和規(guī)范要求進行導向軌跡的確定，并滿足規(guī)范要求的最小曲率半徑。

3.5.4 鉆導向孔

為確保施工安全和控向精度，我們按照“數(shù)字管道”要求建立了穿越曲線數(shù)據(jù)庫，并采集了每個測站點的控向數(shù)據(jù)。鉆導向孔的鉆具組合為9-1/2"牙輪鉆頭+造斜短節(jié)+7"無磁鉆鋌+5-1/2"鉆桿。在開鉆前，我們認真分析地質(zhì)資料，確定控向方案，泥漿與司鉆密切配合，隨時對照地質(zhì)資料和儀表參數(shù)分析成孔情況，確保準確出土和良好的孔道質(zhì)量。鉆導向孔時做到了出土準確、成孔優(yōu)良（圖2）。

圖2 導向孔施工示意圖

3.6 解封回填

解封回填是在鉆完導向孔后的一項重要工作，用于封堵鉆桿和孔口，防止泥漿或其他物質(zhì)的滲漏。在解封回填過程中，我們根據(jù)工程要求選擇合適的填充材料，如水泥漿、砂漿等，對導向孔進行密封和固結(jié)。同時，我們注重施工質(zhì)量控制，確?；靥畹木鶆蛐院兔軐嵭裕⑦M行必要的監(jiān)測和檢查，以確保工程的安全和穩(wěn)定。

4 施工技術成果

經(jīng)過嚴密設計、科學組織、精細管理和密切配合，2022年7-9月，A油田輸油管道更換工程取得了圓滿成功。整體工程施工優(yōu)良率超過90%，成功實現(xiàn)了預期的工作目標。工程交付合格率達100%，工程設備和材料質(zhì)量合格率也達到100%。焊接一次合格率達到96%以上。顧客滿意度綜合評分超過90分。在HSE管理方面，成功實現(xiàn)管理目標，沒有發(fā)生火災、爆炸事故，也沒有重大事故和污染物未達標排放。工程質(zhì)量符合國家、省、市相關標準，達到合格要求。