帶壓不停輸管道開(kāi)孔技術(shù)的分析及應(yīng)用

王松巖 賈巧玲 張倍 趙國(guó)民

摘要：在油田地面管線建設(shè)及改造中，對(duì)于新舊管線的連接及管段更換施工，傳統(tǒng)的施工方法是將所涉及連接的管線的流程截?cái)?，?duì)管線進(jìn)行泄壓、放空等作業(yè)，雖然傳統(tǒng)開(kāi)孔技術(shù)比較成熟，但停產(chǎn)、放空等作業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失較大。帶壓不停輸管線連接施工技術(shù)是在管線不停輸?shù)那闆r下，通過(guò)管線及設(shè)備之間的密封系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，在無(wú)氧的情況下實(shí)現(xiàn)帶壓開(kāi)孔。并且通過(guò)危險(xiǎn)點(diǎn)分析將危險(xiǎn)降到最低。

關(guān)鍵詞：帶壓管道;開(kāi)孔;氮?dú)庵脫Q;火災(zāi)預(yù)防

1.帶壓不停輸管道開(kāi)孔的新技術(shù)

管道帶壓開(kāi)孔是指在密閉狀態(tài)下，以機(jī)械切削方式在運(yùn)行管道上加工出圓形孔的一種作業(yè)技術(shù)。采用管道帶壓開(kāi)孔技術(shù)，既不影響管線的正常輸送，又能保證安全、高效、環(huán)保。

1.1?管道開(kāi)孔特點(diǎn)

（1）工藝先進(jìn);

（2）可帶壓作業(yè);

（3）無(wú)火焰密閉機(jī)械切割;

（4）無(wú)污染。

1.2管道開(kāi)孔作業(yè)條件

（1）適用管徑：Ф40～Ф1000的鋼制管線等;

（2）開(kāi)孔直徑：DN20～DN1000;

（3）適用介質(zhì)：油、水等介質(zhì)。

2.帶壓不停輸開(kāi)孔器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1?密封系統(tǒng)

密封系統(tǒng)主要是由于開(kāi)孔作業(yè)部分的密封及傳動(dòng)裝置的密封。根據(jù)開(kāi)孔作業(yè)的需要，需在干線管道開(kāi)孔處焊接一個(gè)短管，短管一端焊接在干線管道上，另一端焊接法蘭，在短管的上端安裝兩個(gè)閥門(mén)，一個(gè)閥門(mén)為進(jìn)氣口，另一個(gè)為排氣口（泄壓閥），以便氮?dú)庵脫Q。在短管法蘭上安裝配套的開(kāi)孔用閥門(mén)（閘閥），安裝閥門(mén)主要是為了便于開(kāi)孔作業(yè)完成后，關(guān)閉閥門(mén)可安全拆下開(kāi)孔器，在閥門(mén)另端法蘭上連接開(kāi)孔器密封箱，并且要求短管、開(kāi)孔閥門(mén)、密封箱之間實(shí)現(xiàn)密封。如圖1.

圖1.帶壓管道開(kāi)孔器結(jié)構(gòu)示意圖

2.2動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是以電機(jī)為動(dòng)力源，以齒輪傳動(dòng)進(jìn)行變速傳動(dòng)，使動(dòng)力傳動(dòng)給動(dòng)力軸，進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)。

2.3進(jìn)給系統(tǒng)

進(jìn)給系統(tǒng)主要是采用螺紋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。主要包括螺桿、光筒軸、接頭等部分組成。這一結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，通過(guò)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，推動(dòng)光筒軸做軸向運(yùn)動(dòng)，然后推動(dòng)接頭，使其帶動(dòng)主動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)進(jìn)給這一功能。

2.4動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是以電機(jī)為動(dòng)力源，以齒輪傳動(dòng)進(jìn)行變速傳動(dòng)，使動(dòng)力傳動(dòng)給動(dòng)力軸，進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)。

為了實(shí)現(xiàn)大中口徑的開(kāi)孔，主要是采用取芯鉆頭。取芯鉆頭是空心鉆頭，根據(jù)這一特點(diǎn)，即可滿(mǎn)足開(kāi)孔作業(yè)，又可實(shí)現(xiàn)排屑功能。因?yàn)槿⌒俱@頭在開(kāi)孔作業(yè)時(shí)，主要是圓周切屑，使鉆屑排在鉆頭內(nèi)，在退出鉆頭時(shí)將其一并帶出。

對(duì)于小孔徑的開(kāi)孔，可以使用麻花鉆。由于麻花鉆的形狀特點(diǎn)及開(kāi)孔器的密閉性特點(diǎn)，增加了排屑的難度。為了解決這一問(wèn)題，在鉆頭安裝時(shí)需增加一個(gè)筒形排屑筒，在本次設(shè)計(jì)中，利用固定套筒可以實(shí)現(xiàn)這一功能。

無(wú)論是開(kāi)孔口徑大小，在中心的麻花鉆頭可加工成前端（大于管壁壁厚即可）直徑大于后端效果，在開(kāi)孔完畢后，可將切割下的環(huán)形壁板卡在鉆頭上并取出。

3.帶壓不停輸開(kāi)孔器的工藝設(shè)計(jì)

3.1在原有管線準(zhǔn)備進(jìn)行開(kāi)孔連頭的部位，?帶壓焊接短節(jié)和法蘭。如開(kāi)孔管道是鋼管可以直接焊接短管，如管道是鑄鐵管，則需要在干管上打上鋼管套軸，再進(jìn)行焊接。在焊接短管之前，應(yīng)根據(jù)管壁的厚度做焊接工藝評(píng)定，既要保證不焊穿又要保證其焊縫強(qiáng)度?。

3.2檢查閥門(mén)。確認(rèn)閥門(mén)的寬度能夠滿(mǎn)足開(kāi)孔器的主軸行程需要。將檢查后閥門(mén)連接到短管法蘭上。

3.3將密封箱與閥門(mén)另端法蘭連接到一起。

3.4?在開(kāi)孔器上的齒輪及主軸上涂上潤(rùn)滑油，減小摩擦阻力。在鉆頭上滴注潤(rùn)滑油，這樣可以有效地保護(hù)鉆頭，避免鉆頭卡住而受傷。

3.5強(qiáng)度及密封性實(shí)驗(yàn)。開(kāi)孔短管、法蘭、閘閥、開(kāi)孔器密封箱聯(lián)合試壓，打開(kāi)進(jìn)氣閥沖入氮?dú)?，檢查有無(wú)泄漏現(xiàn)象發(fā)生。試壓并確定無(wú)泄露現(xiàn)象之后，打開(kāi)泄壓閥進(jìn)行氮?dú)庵脫Q?，?保證開(kāi)孔鉆頭在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)?。

3.6開(kāi)孔作業(yè)前，提升閘閥閘板，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使鉆頭能夠通過(guò)閘閥，估計(jì)到達(dá)開(kāi)孔處時(shí)接通電源，使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)。如果在開(kāi)孔作業(yè)時(shí)鉆頭被卡住，可以按下電機(jī)反轉(zhuǎn)按扭，使刀具后退，然后再進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)。?在開(kāi)孔刀具鉆透管壁后，收回刀具，切斷電源，關(guān)閉閥門(mén)，拆除開(kāi)孔器，開(kāi)孔作業(yè)結(jié)束?。

4.引起管道帶壓開(kāi)孔火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)因素

燒穿、熱裂紋、冷裂紋、接管不符合要求。

5.結(jié)束語(yǔ)

管道帶壓不停輸開(kāi)孔技術(shù)是一種新興技術(shù)，在干管上連接支管時(shí)，可以發(fā)揮其獨(dú)特的作用，克服了傳統(tǒng)開(kāi)孔方法中的安全隱患多、施工時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。從總體效果上看，復(fù)合式帶壓開(kāi)孔器結(jié)構(gòu)合理，占用空間小，操作簡(jiǎn)單易學(xué)，消耗人力物力少;從環(huán)保、安全、效益等方面考慮應(yīng)推廣此技術(shù)。帶壓開(kāi)孔器的使用?？梢越档褪┕ぷ鳂I(yè)的成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，確保了管道輸送在施工作業(yè)時(shí)的正常運(yùn)行，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。不停輸開(kāi)孔封堵設(shè)備在使用中的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以及所產(chǎn)生的社會(huì)效益，決定了它在管道輸送、維修等施工作業(yè)中使用的必要性。因而，帶壓開(kāi)孔技術(shù)在管道輸送等作業(yè)中有著重要的研究意義。

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