CN103016893A - 长输天然气管道带压开孔封堵施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长输天然气管道带压开孔封堵施工方法，该方法包括具体以下实施步骤：不停输开孔作业、不停输封堵作业、拆除切割段的管道、进行碰头作业、恢复及防腐回填，本发明的施工过程具有可靠性、经济性和安全性，整个施工过程操作简单、劳动强度轻，且不影响下游用气，工期短，节约成本，适用各种环境等特点，因此在天然气改扩建项目中越来越多地得到推广、应用。

Description

长输天然气管道带压开孔封堵施工方法

技术领域

本发明涉及一种长输天然气管道带压开孔封堵施工方法。 

背景技术

随着人们在生产生活方面对天然气需求的不断增加，各地中小城市也相继开始接入天然气，这就需要对正在运行的天然气管道进行改建、扩建和抢修，天然气管道封堵施工相应而生。天然气管道带压作业是必不可少的，目前还没有比较成熟的带压维修接管的方法，而天然气又是易燃、易爆的，一旦发生泄漏将直接危机人们的生命和财产的安全。由于此工艺具有不影响下游用气，工期短，节约成本，适用各种环境等特点，因此在天然气改扩建项目中越来越多地得到推广、应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种长输天然气管道带压开孔封堵施工方法。该方法工艺流程合理、工效高、能确保工程质量和施工安全、能有效降低工程施工成本、适用范围广泛。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种长输天然气管道带压开孔封堵施工方法，该方法是在不影响下游管道用户需求的允许最高封堵压力下，带压开孔安装仪表、阀门等设备；同时，针对设备管道堵塞、损坏甚至断裂、严重影响介质输送的情况下，可以在损坏管段两侧完好的部位和段落带压开孔，在封堵点前后开旁路三通孔，安装旁路管道并进行压力试验和氮气置换，使被输送介质暂时通过旁通支路输送，并封堵损坏或需要更换的管段，开孔后安装封堵器，开始封堵作业，先封堵进行管道气流方向上游，后封堵下游，用平衡阀平衡封堵器两侧气压，缓慢进行封堵；通过观察隔离段管道压力确认封堵成功后，放空废弃段管道并置换，采用不动火切割工具进行切割，并进行连头作业；新旧管道连接完成后进行氮气置换，解除封堵，先后卸下上、下游封堵器，拆除旁通管，再恢复原来的设备、管道输送介质，以防止所输送介质的泄漏和管道运输的中断；

该方法包括具体以下实施步骤：

不停输开孔作业：

1）选择封堵点：用测试仪器测量管线的壁厚、电阻，选择合适的开孔封堵点，应避开管道焊缝，选择两点作为封堵设备安装地点，采用双封双堵的施工工艺，然后开挖工作坑，对管道剥防腐层；

2）焊接前必须按开孔、封堵质量标准找正定位，达到合格；按管道焊接工艺卡施焊，焊完后按开孔、封堵质量标准检测并作记录；

3） 三通焊接：去除封堵处的防腐层，将对开全包等径三通和对开异径三通各4组；平衡短节4组焊接在管道上；对管道螺旋焊缝高于母材部分进行适量打磨以保证加强板和管道母材间隙小于2mm；进行横向直焊缝的焊接时，两侧焊缝应同时施焊；环向角焊缝的焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊，且两电弧应间距至少为50mm；

4）焊缝检验：由于护板厚度及旧管道壁厚，焊角的高度不小于管道壁厚；焊缝外观无咬肉、飞溅，药皮应清理干净； 所有焊缝应进行渗透、探伤合格；对于旧管线材质及护板材质，可采用下向焊焊接方法；

5）安装设备：开孔阀门和开孔机的安装，记录好中心钻伸出开孔刀端面的长度，阀门、开孔机安装时法兰结合面必须清理干净，垫片无破损，找正对中，方位正确，连接螺栓均匀压紧；安装完毕后，进行4.5MPa氮气气密性试验，稳压0.5小时,不渗漏、无压降为合格；

6）开孔：开机并检查开孔刀旋转方向是否正确；将中心钻进至开孔线上表面时，记录并标记开孔刀送进丝杠位置，计算出总进刀量并标记在送进丝杠上；进刀开孔，刚开始时进到量要小，待中心钻一钻进，设备运转平稳后，可适当加大进刀量，防止卡刀闷车，损坏刀具造成事故，按计算总进刀量到位和手感开孔刀没有切削时开始停机，停机后再手动进刀两周，手感无阻碍为开孔完成；提起开孔刀至开孔机连箱内，关闭开孔阀门；

7)进行带压开孔作业：每一次开孔前，都要进行氮气气密性试验，对主钻头及携带的插销进行检查，保证开孔后能够将管块卡住并顺利带出；开孔完成后，提回刀具的同时带出切割下的管块，关闭夹板阀，卸下开孔机；

不停输封堵作业：

1）旁通管安装：；采用手工电弧焊的焊接方法，在旁通管线安装充气阀一只，在旁通管适当位置安装放气阀及压力表各一个；焊接完后焊缝进行100%X射线检测和100%超声波检测；氮气进行压力试验5.175MPa,稳压30分钟,不渗漏、无压降为合格；

2) 旁通管氮气置换：充气阀连接置换管路，进行氮气置换，采用瓶装氮气充氮，放气阀放空，经检测合格后，旁通管线运行；

3) 组装封堵器、封堵连箱和封堵球，并安装到夹板阀上；  

4) 观察封堵效果：缓慢打开放空阀放气，将隔离段中管线压力降为2.0MPa，关闭放空阀，观察30分钟，确认封堵严密后全部放空； 

拆除切割段的管道：

1)从充气阀连接置换管路，进行氮气置换，采用瓶装氮气充氮，放气阀放空，经检测合格后，进行切割；

2)使用机械切管机进行切割，切割完清理管道内污物，用黄油和滑石粉混合后，做成块状再次进行封堵，外用锡膜纸包扎；

3）管道切割后，尽最大限度排空管道内凝析油；为焊接封头做好安全准备；

进行碰头作业：

按施工作业要求依次进行割管、打坡口、管道组对、焊接、检查、无损检测等施工，均合格后为止；

对新连接段管道进行氮气置换：

1）从上游带压开孔处充气阀注入氮气，下游带压开孔处放空阀放空。氮气瓶与管道间连接管路，应有阀门及压力表，随时观测管道内压力。氮气注入时要缓慢。

2)置换新管道内的混合气体，在放空阀处，设专人对放空气体进行检测。检测含氧量小于2%为合格，合格后，停止进氮气；

3)打开带压开孔处平衡阀，使天然气缓慢地进入改造后的管道，控制天然气流速在5m/s以内，从下游带压开孔处放空阀检测天然气含量大于90%以上时为合格；

恢复：

1）解除封堵

管道碰接后解除封堵按以下顺序进行：解除上游干线封堵，关闭平衡阀及夹板阀；解除干线下游封堵，关闭平衡阀及夹板阀；拆除所有封堵器；安装堵饼作业确认无误后，拆除开孔机、夹板阀，安装盲板；

2）拆除旁通管线

对旁通管道的管内天然气进行氮气置换，合格后将管线拆除。安装堵饼，拆除阀门，安装盲板。

防腐回填：

将开孔封堵管件进行防腐，采用环氧煤沥青漆特加强防腐，合格后砖砌，然后石油沥青浇筑，最后回填，恢复原地貌。

本发明的优点是：本发明的施工过程具有可靠性、经济性和安全性，整个施工过程操作简单、劳动强度轻，且不影响下游用气，工期短，节约成本，适用各种环境等特点，因此在天然气改扩建项目中越来越多地得到推广、应用。

附图说明

图是本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例：本发明的长输天然气管道带压开孔封堵施工方法是在不影响下游管道用户需求的允许最高封堵压力下，带压开孔安装仪表、阀门等设备；同时，针对设备管道堵塞、损坏甚至断裂、严重影响介质输送的情况下，可以在损坏管段两侧完好的部位和段落带压开孔，在封堵点前后开旁路三通孔，安装旁路管道并进行压力试验和氮气置换，使被输送介质暂时通过旁通支路输送，并封堵损坏或需要更换的管段，开孔后安装封堵器，开始封堵作业，先封堵进行管道气流方向上游，后封堵下游，用平衡阀平衡封堵器两侧气压，缓慢进行封堵；通过观察隔离段管道压力确认封堵成功后，放空废弃段管道并置换，采用不动火切割工具进行切割，并进行连头作业；新旧管道连接完成后进行氮气置换，解除封堵，先后卸下上、下游封堵器，拆除旁通管，再恢复原来的设备、管道输送介质，以防止所输送介质的泄漏和管道运输的中断；

该方法包括具体以下实施步骤：

不停输开孔作业：

1）选择封堵点：用测试仪器测量管线的壁厚、电阻，选择合适的开孔封堵点，应避开管道焊缝，选择两点作为封堵设备安装地点，采用双封双堵的施工工艺，然后开挖工作坑，对管道剥防腐层；

2）焊接前必须按开孔、封堵质量标准找正定位，达到合格；按管道焊接工艺卡施焊，焊完后按开孔、封堵质量标准检测并作记录；

3） 三通焊接：去除封堵处的防腐层，将对开全包等径三通和对开异径三通各4组；平衡短节4组焊接在管道上；对管道螺旋焊缝高于母材部分进行适量打磨以保证加强板和管道母材间隙小于2mm；进行横向直焊缝的焊接时，两侧焊缝应同时施焊；环向角焊缝的焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊，且两电弧应间距至少为50mm；

4）焊缝检验：由于护板厚度及旧管道壁厚，焊角的高度不小于管道壁厚；焊缝外观无咬肉、飞溅，药皮应清理干净； 所有焊缝应进行渗透、探伤合格；对于旧管线材质及护板材质，可采用下向焊焊接方法；

5）安装设备：开孔阀门和开孔机的安装，记录好中心钻伸出开孔刀端面的长度，阀门、开孔机安装时法兰结合面必须清理干净，垫片无破损，找正对中，方位正确，连接螺栓均匀压紧；安装完毕后，进行4.5MPa氮气气密性试验，稳压0.5小时,不渗漏、无压降为合格；

6）开孔：开机并检查开孔刀旋转方向是否正确；将中心钻进至开孔线上表面时，记录并标记开孔刀送进丝杠位置，计算出总进刀量并标记在送进丝杠上；进刀开孔，刚开始时进到量要小，待中心钻一钻进，设备运转平稳后，可适当加大进刀量，防止卡刀闷车，损坏刀具造成事故，按计算总进刀量到位和手感开孔刀没有切削时开始停机，停机后再手动进刀两周，手感无阻碍为开孔完成；提起开孔刀至开孔机连箱内，关闭开孔阀门；

7)进行带压开孔作业：每一次开孔前，都要进行氮气气密性试验，对主钻头及携带的插销进行检查，保证开孔后能够将管块卡住并顺利带出；开孔完成后，提回刀具的同时带出切割下的管块，关闭夹板阀，卸下开孔机；

不停输封堵作业：

1）旁通管安装：；采用手工电弧焊的焊接方法，在旁通管线安装充气阀一只，在旁通管适当位置安装放气阀及压力表各一个；焊接完后焊缝进行100%X射线检测和100%超声波检测；氮气进行压力试验5.175MPa,稳压30分钟,不渗漏、无压降为合格；

2) 旁通管氮气置换：充气阀连接置换管路，进行氮气置换，采用瓶装氮气充氮，放气阀放空，经检测合格后，旁通管线运行；

3) 组装封堵器、封堵连箱和封堵球，并安装到夹板阀上；新安装的临时旁通管管线1和旁通管线2。对旁通管线1和旁通管线2进行氮气置换作业，置换完成后，先将管道内气流上游方向的b、d封堵器关闭进行封堵，然后将管道内气流下游方向的a、c封堵器关闭；从而实现了管线两端不停输封堵作业；同时缓慢打开A阀和D阀；在B阀和C阀处，测试气体浓度，当达到天然气浓度达到要求时，缓慢打开B阀和C阀；此时B阀和C阀之间旧管段正常运行；A阀和B阀，C阀和D阀之间旧管段停止运行；  

4) 观察封堵效果：缓慢打开放空阀放气，将隔离段中管线压力降为2.0MPa，关闭放空阀，观察30分钟，确认封堵严密后全部放空； 

拆除切割段的管道：

1)从充气阀连接置换管路，进行氮气置换，采用瓶装氮气充氮，放气阀放空，经检测合格后，进行切割；

2)使用机械切管机进行切割，切割完清理管道内污物，用黄油和滑石粉混合后，做成块状再次进行封堵，外用锡膜纸包扎；

3）管道切割后，尽最大限度排空管道内凝析油；为焊接封头做好安全准备；

进行碰头作业：

按施工作业要求依次进行割管、打坡口、管道组对、焊接、检查、无损检测等施工，均合格后为止。具体步骤如下：

管道组对：

1、组对前应对管子进行清扫，管内不应有异物。

2、管道组对采用外对口器，撤离外对口器前根焊道必须焊完50%以上，根焊道每段长度应相近且均匀分布。为防止焊缝出现裂纹及减小内应力，不得采取任何方式的强行组对。

3、直管段两相邻环焊缝的间距不得小于0.7米。

焊接工艺：

1、焊接位置和焊接方法

焊接位置采用水平固定，焊接方法采用手工电弧焊打底，半自动焊填充和盖面，均采用下向焊，因为下向焊具有焊接速度快，生产效率高，焊接质量好，节省焊接材料。每层焊道由两名焊工从两侧同时施焊。

2、接头及坡口形式

采用对接接头，开V型坡口、接头、焊道层及焊接要求如下：

钝边：1.6±0.4mm        坡口角度：60°±5°

坡口间隙：1.6±0.4mm    错边：小于1.6mm

焊缝余高以0.5—1.6mm为宜，个别部位（指管底部处于时钟5-7时位置）不得超过3mm，且长度不超过50mm。

焊缝宽度：按坡口宽度每侧加0.5-2mm。

3、使用火焰对坡口两侧各大于50mm范围内预热，预热温度大于100-150℃，该范围内的预热温度应均匀一致，预热温度可采用测温笔或表面温度计在距焊缝中心线50mm处对称测量。

4、对焊条使用前应按照说明书进行烘干，如说明书规定不明确，按照下述规定烘干：低氢型下向焊条烘干温度为350-400℃，纤维素下向焊条烘干温度70-80℃。焊条烘干后随即放入保温筒内，不宜超过4小时。

5、根焊施焊时，短弧直线运作，不做横向摆动，确保根部焊透。焊接时从管顶约超过5-10mm处起弧，电弧在起弧处应稍作停留待钝边熔透，在沿焊缝向下焊接，在保证背面成型良好的情况下，尽量采用较快的焊接速度。

6、根焊与填充焊间隔应小于5分钟，层间温度大于预热的温度，焊条直径比根焊略大，焊条不摆动或少量摆动。每相邻两层焊道更换焊条时，接头不得重叠，应错开20-30mm。

7、盖面焊是保证焊缝外观的关键工序，焊条直径与填充焊相同或略大，焊接电流不易过大，根据焊口尺寸做少量摆动。

8、施焊时，若遇下列环境下施工，采取的防护措施如下：

1）如遇雨天时搭建遮雨棚。

2）大气相对湿度超过90%，采用火焰进行加热处理。

3）手工焊接时，风速超过8m/s；药芯焊丝自保护焊时，风速超过11m/s，立即使用挡风棚。

焊道检查：

1、每焊接一层由检测单位做一次渗透试验，焊道进行超声检测和X光拍片100%检查。

2、表面不得有裂纹、未熔合、气孔和夹杂等缺陷。咬边深度不得大于0.5mm，在任何长300mm焊缝中两侧咬边累计长度不得大于50mm。

3、母材上的伤疤、擦伤等缺陷应打磨平滑，其深度大于0.5mm时应修补。

对新连接段管道进行氮气置换：

1）从上游带压开孔处充气阀注入氮气，下游带压开孔处放空阀放空。氮气瓶与管道间连接管路，应有阀门及压力表，随时观测管道内压力。氮气注入时要缓慢。

2)置换新管道内的混合气体，在放空阀处，设专人对放空气体进行检测。检测含氧量小于2%为合格，合格后，停止进氮气；

3)打开带压开孔处平衡阀，使天然气缓慢地进入改造后的管道，控制天然气流速在5m/s以内，从下游带压开孔处放空阀检测天然气含量大于90%以上时为合格；

恢复：

1）解除封堵

管道碰接后解除封堵按以下顺序进行：解除上游干线封堵，关闭平衡阀及夹板阀；解除干线下游封堵，关闭平衡阀及夹板阀；拆除所有封堵器；安装堵饼作业确认无误后，拆除开孔机、夹板阀，安装盲板；

2）拆除旁通管线

对旁通管道的管内天然气进行氮气置换，合格后将管线拆除。安装堵饼，拆除阀门，安装盲板。

防腐回填：

将开孔封堵管件进行防腐，采用环氧煤沥青漆特加强防腐，合格后砖砌，然后石油沥青浇筑，最后回填，恢复原地貌。

Claims (1)

1.一种长输天然气管道带压开孔封堵施工方法，其特征是：该方法是在不影响下游管道用户需求的允许最高封堵压力下，带压开孔安装仪表、阀门等设备；同时，针对设备管道堵塞、损坏甚至断裂、严重影响介质输送的情况下，可以在损坏管段两侧完好的部位和段落带压开孔，在封堵点前后开旁路三通孔，安装旁路管道并进行压力试验和氮气置换，使被输送介质暂时通过旁通支路输送，并封堵损坏或需要更换的管段，开孔后安装封堵器，开始封堵作业，先封堵进行管道气流方向上游，后封堵下游，用平衡阀平衡封堵器两侧气压，缓慢进行封堵；通过观察隔离段管道压力确认封堵成功后，放空废弃段管道并置换，采用不动火切割工具进行切割，并进行连头作业；新旧管道连接完成后进行氮气置换，解除封堵，先后卸下上、下游封堵器，拆除旁通管，再恢复原来的设备、管道输送介质，以防止所输送介质的泄漏和管道运输的中断；

该方法包括具体以下实施步骤：

不停输开孔作业：

1）选择封堵点：用测试仪器测量管线的壁厚、电阻，选择合适的开孔封堵点，应避开管道焊缝，选择两点作为封堵设备安装地点，采用双封双堵的施工工艺，然后开挖工作坑，对管道剥防腐层；

2）焊接前必须按开孔、封堵质量标准找正定位，达到合格；按管道焊接工艺卡施焊，焊完后按开孔、封堵质量标准检测并作记录；

3） 三通焊接：去除封堵处的防腐层，将对开全包等径三通和对开异径三通各4组；平衡短节4组焊接在管道上；对管道螺旋焊缝高于母材部分进行适量打磨以保证加强板和管道母材间隙小于2mm；进行横向直焊缝的焊接时，两侧焊缝应同时施焊；环向角焊缝的焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊，且两电弧应间距至少为50mm；

4）焊缝检验：由于护板厚度及旧管道壁厚，焊角的高度不小于管道壁厚；焊缝外观无咬肉、飞溅，药皮应清理干净； 所有焊缝应进行渗透、探伤合格；对于旧管线材质及护板材质，可采用下向焊焊接方法；

5）安装设备：开孔阀门和开孔机的安装，记录好中心钻伸出开孔刀端面的长度，阀门、开孔机安装时法兰结合面必须清理干净，垫片无破损，找正对中，方位正确，连接螺栓均匀压紧；安装完毕后，进行4.5MPa氮气气密性试验，稳压0.5小时,不渗漏、无压降为合格；

6）开孔：开机并检查开孔刀旋转方向是否正确；将中心钻进至开孔线上表面时，记录并标记开孔刀送进丝杠位置，计算出总进刀量并标记在送进丝杠上；进刀开孔，刚开始时进到量要小，待中心钻一钻进，设备运转平稳后，可适当加大进刀量，防止卡刀闷车，损坏刀具造成事故，按计算总进刀量到位和手感开孔刀没有切削时开始停机，停机后再手动进刀两周，手感无阻碍为开孔完成；提起开孔刀至开孔机连箱内，关闭开孔阀门；

7)进行带压开孔作业：每一次开孔前，都要进行氮气气密性试验，对主钻头及携带的插销进行检查，保证开孔后能够将管块卡住并顺利带出；开孔完成后，提回刀具的同时带出切割下的管块，关闭夹板阀，卸下开孔机；

不停输封堵作业：

1）旁通管安装：；采用手工电弧焊的焊接方法，在旁通管线安装充气阀一只，在旁通管适当位置安装放气阀及压力表各一个；焊接完后焊缝进行100%X射线检测和100%超声波检测；氮气进行压力试验5.175MPa,稳压30分钟,不渗漏、无压降为合格；

2) 旁通管氮气置换：充气阀连接置换管路，进行氮气置换，采用瓶装氮气充氮，放气阀放空，经检测合格后，旁通管线运行；

3) 组装封堵器、封堵连箱和封堵球，并安装到夹板阀上； 

4) 观察封堵效果：缓慢打开放空阀放气，将隔离段中管线压力降为2.0MPa，关闭放空阀，观察30分钟，确认封堵严密后全部放空； 

拆除切割段的管道：

1)从充气阀连接置换管路，进行氮气置换，采用瓶装氮气充氮，放气阀放空，经检测合格后，进行切割；

2)使用机械切管机进行切割，切割完清理管道内污物，用黄油和滑石粉混合后，做成块状再次进行封堵，外用锡膜纸包扎；

3）管道切割后，尽最大限度排空管道内凝析油；为焊接封头做好安全准备；

进行碰头作业：

按施工作业要求依次进行割管、打坡口、管道组对、焊接、检查、无损检测等施工，均合格后为止；

对新连接段管道进行氮气置换：

1）从上游带压开孔处充气阀注入氮气，下游带压开孔处放空阀放空；氮气瓶与管道间连接管路，应有阀门及压力表，随时观测管道内压力；氮气注入时要缓慢；

2)置换新管道内的混合气体，在放空阀处，设专人对放空气体进行检测；检测含氧量小于2%为合格，合格后，停止进氮气；

3)打开带压开孔处平衡阀，使天然气缓慢地进入改造后的管道，控制天然气流速在5m/s以内，从下游带压开孔处放空阀检测天然气含量大于90%以上时为合格；

恢复：

1）解除封堵

管道碰接后解除封堵按以下顺序进行：解除上游干线封堵，关闭平衡阀及夹板阀；解除干线下游封堵，关闭平衡阀及夹板阀；拆除所有封堵器；安装堵饼作业确认无误后，拆除开孔机、夹板阀，安装盲板；

2）拆除旁通管线

对旁通管道的管内天然气进行氮气置换，合格后将管线拆除；安装堵饼，拆除阀门，安装盲板；

防腐回填：

将开孔封堵管件进行防腐，采用环氧煤沥青漆特加强防腐，合格后砖砌，然后石油沥青浇筑，最后回填，恢复原地貌。

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