大口徑超高壓管線封堵開孔的質量控制

於慶豐 張建國 王飛丹

摘要：隨著川東北的元壩氣田、川東南的涪陵頁巖氣的逐步開發，“十二五”到“十三五”期間川氣東送管道的資源總量將達到151.3×108m3/a，需對原線路進行增壓改造。文章介紹了大口徑超高壓管線封堵開孔工藝選擇方法，就其工藝的選擇確認進行了描述，并在武漢江夏王通閥室實施高壓封堵開孔，取得了較好的效果。

關鍵詞：大口徑超高壓管線；封堵開孔；質量控制；川氣東送管道；增壓改造 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE977 文章編號：1009-2374（2016）09-0057-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.027

川氣東送管道是我國一條貫穿東西部地區的天然氣管道大動脈。干線1635km，自普光首站至上海輸氣站，途徑四川、重慶、湖北、安徽、浙江、上海4省2市，年輸量120×108m3/a，設計壓力10MPa，管徑Ф1016。隨著川東北的元壩氣田、川東南的涪陵頁巖氣的逐步開發，“十二五”到“十三五”期間川氣東送管道的資源總量將達到151.3×108m3/a，需對原線路進行增壓改造，為保證管線安全運行和不影響下游用氣需求，采用在武漢王通閥室下游進行封堵開孔，增設壓氣站加壓后輸送至

下游。

1 高壓封堵開孔工藝的選用

為了保證高壓封堵開孔工藝的可行性，天然氣川氣東送管道分公司于2015年1月15日邀請國內封堵開孔專家在武漢組織召開川氣東送管道增壓工程王通帶壓封堵設計、施工方案審查，最終確定了在進出站（武漢壓氣站）Φ1016管線、進出站閥門安裝完成且驗收合格后，通過對在役運行管線實施標準不停輸帶壓（8.0MPa）開孔、封堵施工，最終完成進出站管線的動火連頭作業（見圖1）。

圖1 王通閥室高壓封堵開孔施工工藝圖

明確高壓封堵開孔工藝確定的施工工序為：作業場地平整→現場作業坑開挖→封堵三通支撐墩設計、澆筑及養護→確定開孔位置防腐層剝離→封堵三通及短節焊接→管線封堵下塞柄→旁通管線安裝→干線斷管→進出站管線連頭→旁通管線拆除→封孔。

2 高壓封堵作業操作要點及質量控制措施

2.1 作業坑的設置

按照本工程的需要經過詳細設計確定，動火作業坑底部尺寸：長×寬×深=20m×7m×3.2m，放坡比1∶1；封堵作業坑底部尺寸：長×寬×深=13m×7m×3.2m，放坡比1∶1。管線兩側2m內人工開挖，管線上方雜物人工拆除。坑底沿作業坑邊在管線兩側各修筑一條臨時排水溝長寬0.5m×0.5m，并每個作業坑砌筑2個集水坑，長寬高為1m×1m×0.5m；作業場地東西兩側需要開挖2條排水溝，過路部分要埋設直徑0.5m水泥涵管，排水溝長寬高為1m×1m×1m。每個作業坑在管線兩側設置2條安全通道，寬2m，踏步寬度不低于300mm，作業坑底鋪設素水泥墊層100mm厚（見圖2）。

圖2 封堵作業坑示意圖

2.2 管線封堵施工

2.2.1 開孔作業點的選擇：首先開孔作業點選擇在直管段上，盡量避開管道焊縫，無法避開時，對開孔刀切削部位的焊道宜適量打磨，管道螺旋焊縫應位于10點或2點鐘位置；中心鉆不應落在焊縫上；三通角焊縫距離管線對接焊縫至少1m；動火連頭焊道距離隔離囊至少2m，連頭焊道距離原管線對接焊縫不低于1.5倍管徑。

2.2.2 防腐層剝離：采用火焰剝離防腐層，除去管線焊接位置表面油污、底漆，然后用外卡尺和直板尺測量管線橢圓度，確保開孔封堵部位的管道橢圓度誤差符合GB/T 28055-2011標準要求。用測厚儀測量焊接位置管線壁厚，壁厚測量圓周上大于12點，并進行記錄，必須符合GB/T 28055-2011和SY/T 6150.1-2011標準要求。

2.2.3 確定封堵三通、旁通三通、下囊短節、3″平衡短節位置并實施焊接，焊接時每班采用4名焊工同時作業，按照先焊接對接縱焊縫后焊接環焊縫的方式進行。

圖3 4名焊工同時進行縱焊縫

圖4 縱焊縫墊板布置圖

縱焊縫的質量控制方式：縱焊縫的焊接方式見圖3及墊板布置見圖4，為保證縱焊縫質量（75mm），分三次進行焊接無損檢測，在縱焊縫打底熱焊完成進行第一次干式磁粉檢測；縱焊縫焊接完成50%后，進行第二次干式磁粉檢測；縱焊縫焊接全部完成后，進行第三次超聲+濕式磁粉檢測。環焊縫的質量控制方式：環焊縫的焊接方式見圖5，管道的環向角焊縫的焊接宜采用多道堆焊形式見圖6（總焊接厚度為35mm）無損檢測方式同縱焊縫。

圖5 4名焊工同時進行環焊縫

圖6 環向角焊縫堆焊焊接形式示意圖

表1 縱焊縫的焊接工藝參數的確定

縱焊縫焊接相關工藝參數的確定（見表1）：每條縱焊縫必須同時焊接，縱焊縫不與管線融合在一起，焊接從護板中心向兩端焊接直至整個焊縫熔敷截面的1/3后按照圖3進行直至完成。

環焊縫焊接工藝參數的確定見表2，尤其對最容易燒穿管道環行焊縫的根焊和熱焊部位加強重點監控，對根焊和熱焊焊接時交替進行，根焊道7、11，焊接長度不應超過熱焊道8、9交替焊接，一根焊條焊接的長度，并對管子的熱輸入量進行記錄，其余部分嚴格執行焊接工藝規程，焊縫高度為管線壁厚的2倍，即17.5×2=35mm，最終成形焊縫見圖7。

表2 縱焊縫的焊接工藝參數的確定

圖7 環向角焊縫焊角尺寸（護板厚度大于1.4倍管壁厚度）

2.2.4 安裝夾板閥并進行三通、閥門試壓：用潔凈水和氮氣進行試壓，打開閥門，注水至三通卡環以下，閥門上蓋盲板，用氮氣升壓，對三通、閥門進行整體試壓，三通卡環試驗伸縮，閥門帶壓開關，試驗壓力為管線運行壓力的1.1倍。檢驗三通焊道及閥門，檢查所有焊道和結合部位，閥門（內漏），壓力不變化為合格。

2.2.5 開孔機安裝完成后應對三通、閥門、開孔結合器部件腔體進行氮氣置換。使用可燃氣體檢測儀測量排氣口處氣體，含氧量小于2%為置換合格。置換完成后對三通、閥門、開孔結合器再進行整體打壓，試驗壓力為管道運行壓力的1.1倍，穩壓5分鐘。打壓時需進行階段（30%、60%、100%、110%）升壓。使用泡沫水噴淋三通焊逢、各部件結合面，觀察有無氣泡產生，以壓力不降低、不產生氣泡為合格。要求開封堵孔作業時管線運行壓力應穩定在7.5MPa以下，流速穩定，小于5m/s，孔完全被開透后將刀退出，關閉夾板閥，泄放壓力。使用氮氣對腔體內天然氣進行置換，并使用可燃氣體測爆儀測量排氣口處氣體，當甲烷含量小于爆炸下線的20%時為合格，拆卸開孔機。同時氮氣置換旁通管線內的空氣，并使用可燃氣體測爆儀測量排氣口處氣體，當含氧量小于2%時為合格，平衡旁通管線壓力，穩壓24小時后導通。

2.3 管線開孔封堵

將管線運行壓力應穩定在規定要求以下，流速小于5m/s保持穩定，根據預定的方案實際開設3″平衡孔、Φ1016封堵孔、Φ813旁通孔、Φ325下囊孔，實施封堵作業，平衡孔閥門觀察10分鐘，若封堵隔離段管道壓力沒有回升，則將隔離段管線壓力降為0.0MPa，觀察10分鐘，若壓力無回升則封堵成功。封堵成功后，從上游平衡孔處進行注氮吹掃，吹掃結束后，在管線內向封堵頭方向安裝2個隔離囊，將2個3″平衡孔連接到放空火炬上。從上游下囊孔處向封堵段管線進行注氮，在下游平衡孔處進行檢測，直至檢測合格后實施焊接、連頭等后續作業。

3 取得的效果

為了確保工程質量，在實施過程中做到工序跟蹤、作業及時調整、確保工序之間的連貫性，同時建立HSE兩書一表、醫療應急預案、風險識別、技術交底等為施工作業人員消除一切后顧之憂；施工過程中每一步均采取確認、記錄、銷項處理等層級嚴密的控制措施，確保本工序各項質量符合標準規范要求；本工程共焊接三通6處，焊接3″平衡孔2處，平衡端接2處，焊接連頭彎管2處，機械開孔8處，封堵2處，安裝及拆除旁通管線80m，最終該單位工程由2個分部工程、9個分項工程組成的封堵施工，經相關人員現場核驗一次驗收合格。

參考文獻

[1] 鋼質管道帶壓封堵技術規范（GB/T 28055-2011）[S].

[2] 鋼制管道封堵技術規程（第2部分）：擋板-囊式封堵（SY/T 6150.2-2011）[S].

作者簡介：於慶豐（1973-），江蘇無錫人，石油化工工程質量監督總站管道儲運分站高級工程師，研究方向：工程質量監督管理。

（責任編輯：蔣建華）