帶壓不停輸管道開孔技術的分析及應用

王松巖 賈巧玲 張倍 趙國民

摘要：在油田地面管線建設及改造中，對于新舊管線的連接及管段更換施工，傳統的施工方法是將所涉及連接的管線的流程截斷，對管線進行泄壓、放空等作業，雖然傳統開孔技術比較成熟，但停產、放空等作業造成的經濟損失較大。帶壓不停輸管線連接施工技術是在管線不停輸的情況下，通過管線及設備之間的密封系統進行氮氣置換，在無氧的情況下實現帶壓開孔。并且通過危險點分析將危險降到最低。

關鍵詞：帶壓管道;開孔;氮氣置換;火災預防

1.帶壓不停輸管道開孔的新技術

管道帶壓開孔是指在密閉狀態下，以機械切削方式在運行管道上加工出圓形孔的一種作業技術。采用管道帶壓開孔技術，既不影響管線的正常輸送，又能保證安全、高效、環保。

1.1?管道開孔特點

（1）工藝先進;

（2）可帶壓作業;

（3）無火焰密閉機械切割;

（4）無污染。

1.2管道開孔作業條件

（1）適用管徑：Ф40～Ф1000的鋼制管線等;

（2）開孔直徑：DN20～DN1000;

（3）適用介質：油、水等介質。

2.帶壓不停輸開孔器的結構設計

2.1?密封系統

密封系統主要是由于開孔作業部分的密封及傳動裝置的密封。根據開孔作業的需要，需在干線管道開孔處焊接一個短管，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閥門，一個閥門為進氣口，另一個為排氣口（泄壓閥），以便氮氣置換。在短管法蘭上安裝配套的開孔用閥門（閘閥），安裝閥門主要是為了便于開孔作業完成后，關閉閥門可安全拆下開孔器，在閥門另端法蘭上連接開孔器密封箱，并且要求短管、開孔閥門、密封箱之間實現密封。如圖1.

圖1.帶壓管道開孔器結構示意圖

2.2動力傳動系統

動力傳動系統是以電機為動力源，以齒輪傳動進行變速傳動，使動力傳動給動力軸，進行開孔作業。

2.3進給系統

進給系統主要是采用螺紋傳動實現的。主要包括螺桿、光筒軸、接頭等部分組成。這一結構可轉動手輪，通過絲杠螺母傳動，推動光筒軸做軸向運動，然后推動接頭，使其帶動主動軸實現進給這一功能。

2.4動力傳動系統

動力傳動系統是以電機為動力源，以齒輪傳動進行變速傳動，使動力傳動給動力軸，進行開孔作業。

為了實現大中口徑的開孔，主要是采用取芯鉆頭。取芯鉆頭是空心鉆頭，根據這一特點，即可滿足開孔作業，又可實現排屑功能。因為取芯鉆頭在開孔作業時，主要是圓周切屑，使鉆屑排在鉆頭內，在退出鉆頭時將其一并帶出。

對于小孔徑的開孔，可以使用麻花鉆。由于麻花鉆的形狀特點及開孔器的密閉性特點，增加了排屑的難度。為了解決這一問題，在鉆頭安裝時需增加一個筒形排屑筒，在本次設計中，利用固定套筒可以實現這一功能。

無論是開孔口徑大小，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，在開孔完畢后，可將切割下的環形壁板卡在鉆頭上并取出。

3.帶壓不停輸開孔器的工藝設計

3.1在原有管線準備進行開孔連頭的部位，?帶壓焊接短節和法蘭。如開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，再進行焊接。在焊接短管之前，應根據管壁的厚度做焊接工藝評定，既要保證不焊穿又要保證其焊縫強度?。

3.2檢查閥門。確認閥門的寬度能夠滿足開孔器的主軸行程需要。將檢查后閥門連接到短管法蘭上。

3.3將密封箱與閥門另端法蘭連接到一起。

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

3.5強度及密封性實驗。開孔短管、法蘭、閘閥、開孔器密封箱聯合試壓，打開進氣閥沖入氮氣，檢查有無泄漏現象發生。試壓并確定無泄露現象之后，打開泄壓閥進行氮氣置換?，?保證開孔鉆頭在無氧狀態下進行開孔作業?。

3.6開孔作業前，提升閘閥閘板，轉動手輪，使鉆頭能夠通過閘閥，估計到達開孔處時接通電源，使主軸運轉，同時緩慢轉動手輪進行開孔作業。如果在開孔作業時鉆頭被卡住，可以按下電機反轉按扭，使刀具后退，然后再進行開孔作業。?在開孔刀具鉆透管壁后，收回刀具，切斷電源，關閉閥門，拆除開孔器，開孔作業結束?。

4.引起管道帶壓開孔火災、爆炸的危險因素

燒穿、熱裂紋、冷裂紋、接管不符合要求。

5.結束語

管道帶壓不停輸開孔技術是一種新興技術，在干管上連接支管時，可以發揮其獨特的作用，克服了傳統開孔方法中的安全隱患多、施工時間長等缺點。從總體效果上看，復合式帶壓開孔器結構合理，占用空間小，操作簡單易學，消耗人力物力少;從環保、安全、效益等方面考慮應推廣此技術。帶壓開孔器的使用?？梢越档褪┕ぷ鳂I的成本和勞動強度，確保了管道輸送在施工作業時的正常運行，創造良好的經濟效益和社會效益。不停輸開孔封堵設備在使用中的安全可靠性和經濟性，以及所產生的社會效益，決定了它在管道輸送、維修等施工作業中使用的必要性。因而，帶壓開孔技術在管道輸送等作業中有著重要的研究意義。

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