360度對(duì)管器的研制

劉相麟　楊文學(xué)　胥新剛　李文東　段新軍

摘 要：新疆油田公司重油開發(fā)公司采油作業(yè)三區(qū)所轄九6區(qū)于1989年建成投產(chǎn)，簡(jiǎn)230井區(qū)于2000年投產(chǎn)，目前作業(yè)區(qū)管理著轉(zhuǎn)油站2座、計(jì)量站163座。全年產(chǎn)液450萬t左右，年產(chǎn)油量26萬t。

作業(yè)區(qū)成立至今，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患、不合理點(diǎn)及可優(yōu)化點(diǎn)進(jìn)行維修優(yōu)化。在維修的過程中有大量的管線、法蘭連接操作，由于法蘭、管線受長(zhǎng)期埋地、定位或環(huán)境溫度變化的影響，使管線、設(shè)備產(chǎn)生微移或變形，導(dǎo)致拆卸檢修后安裝的過程中兩管線錯(cuò)位現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備維修安裝造成一定的困難及安全隱患。

關(guān)鍵詞：360度；管線對(duì)接；常見缺陷；防止措施

中圖分類號(hào)：TE832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、前言

壓力管道通常是指一個(gè)管道系統(tǒng)，除了管道本身，它還包括各種不同型號(hào)規(guī)格的閥門、管配件（如：彎頭，三通，法蘭等）、螺栓、墊片、管托、支吊架等，石油化工裝置中的壓力管道施工，具有力量投入多、施工工期長(zhǎng)、質(zhì)量控制難度大等特點(diǎn)。

隨著目前大型和特大行石油化工裝置相繼進(jìn)入后期維護(hù)階段，施工維護(hù)工期不合理性導(dǎo)致施工質(zhì)量控制具有更大難度。部分施工企業(yè)為了搶工期，保進(jìn)度，抱有僥幸心理，甚至以犧牲工程質(zhì)量為代價(jià)，為壓力管道運(yùn)行留下安全隱患。

在日常過程中法蘭連接、管線焊接連接操作極為普遍，在設(shè)備大修及日常管理當(dāng)中都會(huì)有很多次的管線對(duì)接，一半以上的存在以下問題：

（1）設(shè)備拆卸后安裝，法蘭連接操作存在著兩個(gè)法蘭面不易對(duì)中，需要用撬杠、鋼絲繩、改錐等工具采取撬、拉、別等措施才能安裝到位。由于撬杠無法固定，螺栓連接的過程中只要操作人員稍有用力不勻法蘭就會(huì)發(fā)生位移，存在撬杠易打滑、改錐容易變型的現(xiàn)象。操作不規(guī)范、工作效率低，甚至?xí)泶蚧笄烁軅说陌踩[患。

（2）由于管線的腐蝕和工藝的要求需要我們經(jīng)常對(duì)管匯進(jìn)行更換。由于安裝焊接拉力的不同，鋼材材質(zhì)自身微變，溫度、壓力以及回填管溝管線受壓變形等多種原因，使管線錯(cuò)位。如果遇到錯(cuò)位嚴(yán)重的地方，只有采用撬杠、千斤、倒鏈或卸松其它法蘭螺絲，甚至使用電氣焊進(jìn)行切割、焊接使之復(fù)位。

二、現(xiàn)狀調(diào)查

為了安全高效的完成本年度檢修工作任務(wù)，對(duì)目前大量的管線連接安裝操作中存在管線不易對(duì)中、而且，由于管線、法蘭有時(shí)兩個(gè)對(duì)接面的不同，操作過程中一種工具無法完成，改善操作時(shí)間長(zhǎng)的現(xiàn)狀刻不容緩。

法蘭、管線連接操作更安全可靠、方便快捷、步驟規(guī)范，是一個(gè)擺在操作員工面前需要切實(shí)解決的問題。為此，小組成員對(duì)管線對(duì)中和法蘭對(duì)中進(jìn)行了對(duì)中員工人數(shù)，對(duì)中時(shí)間，管徑，法蘭直徑進(jìn)行了一次原因調(diào)查分析。

（1）法蘭上因?yàn)榭锥啵菀渍抑c(diǎn)，易對(duì)中，連接法蘭需要14min，人員2～3人。平均2.5人，實(shí)際3人，屬地員工3人。

（2）管線上是光滑的，不容易找支點(diǎn)，不易對(duì)中。連接操作平均總計(jì)用時(shí)16min完成管線安裝操作，操作員工3～7人。平均為4.5人，實(shí)際操作人員為5人。屬地員工4人，一人為電焊工。

（3）管徑越大越不好連接。大管徑錯(cuò)位后，需要的回復(fù)力大，用人多，用時(shí)多。

由于管線和法蘭它的錯(cuò)位性質(zhì)是一樣的，而且管線對(duì)中用人明顯高于法蘭對(duì)中人數(shù)，如果能徹底解決管線焊接的對(duì)正，就能完成法蘭的有效對(duì)正。

三、設(shè)計(jì)新型360度對(duì)管器

1 設(shè)定目標(biāo)值

（1）根據(jù)前期表6、表7管線連接操作調(diào)查表中數(shù)據(jù)顯示，管線連接平均16min，最短為8min，因此我們確定挑戰(zhàn)這一時(shí)間，將活動(dòng)目標(biāo)定為：進(jìn)行管線連接操作時(shí)間控制在5min以內(nèi)。

2 目標(biāo)可行性分析

（1）法蘭在對(duì)正的情況下，1人上齊8條螺栓需要1min，而拆裝對(duì)管器時(shí)間只要低于4min，就能完成目標(biāo)值。

（2）動(dòng)火作業(yè)要求不超過2人。屬地員工1人，電焊工1人。

（3）小組成員都是富有研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的高技能人才。

（4）作業(yè)區(qū)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。

3 設(shè)計(jì)新型對(duì)管器

（1）部件加工制作

切割加工制作H形支架，橫板長(zhǎng)度為220、寬度為50mm；距離端頭15mm處鉆孔φ9mm。用兩塊相同的懸掛鋼板和支架板焊接在一起。在懸掛鋼板外側(cè)鉆孔φ15mm。

研制新型360度對(duì)管器，該裝置主要部件有（圖2）：主體材料，支架部分、支架與頂絲配合、連接部分，懸掛裝置，加力部分組成。

通過研制新型管線對(duì)接裝置，現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)管線進(jìn)行對(duì)中（圖4），對(duì)中操作時(shí)間在3～5分鐘完成。

（2）結(jié)論

實(shí)際操作驗(yàn)證，360度對(duì)管器的研制成功，在檢修中對(duì)中管線、法蘭時(shí)起到操作省時(shí)、省力的作用。并且對(duì)接操作的過程中，可以避免以往使用撬杠對(duì)中打滑的現(xiàn)象，完全達(dá)到活動(dòng)目標(biāo)。

四、輸油、氣管線在線焊接時(shí)常見的缺陷及防止措施如下：

（1）焊接燒穿

在帶壓管道上施焊時(shí)，如焊接熔池下方的金屬不能承受熔池重力或內(nèi)壓應(yīng)力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)燒穿泄漏現(xiàn)象。焊接前需要用超聲波測(cè)厚儀檢查焊接部位管道的實(shí)際厚度，然后根據(jù)需要的熔深確定焊接參數(shù)或焊接熱輸入：影響燒穿的因素主要是壁厚、焊接參數(shù)、鋼管內(nèi)壓、焊條藥皮類型、管內(nèi)介質(zhì)的種類及流動(dòng)條件等。通常壁厚增加、管內(nèi)介質(zhì)流速增加、管內(nèi)壓降低均使焊接燒穿的危險(xiǎn)減小。

（2）氫致裂紋

管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)，加速焊接區(qū)的冷卻，促使焊接接頭硬化及氫致裂紋的產(chǎn)生。為了避免焊接氫致裂紋的形成，除了采用低氫焊接材料和降低焊接應(yīng)力外，必須設(shè)法降低焊接熱影響區(qū)的硬度，并減少淬硬組織的構(gòu)成比例。為此對(duì)焊接熱輸入、焊接預(yù)熱溫度以及回火焊道技術(shù)的配合應(yīng)用提出了要求。

五、經(jīng)濟(jì)效益

（1）目前共加工對(duì)管器2套，加工成本為500元/套（秦勝公司機(jī)械加工廠），總成本為：500×2=1000（元）

（2）連接管線、法蘭時(shí)使用360度對(duì)管器，節(jié)約大量人力及時(shí)間。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)管器制作完成后，目前采油作業(yè)三區(qū)平均每天用2次，按操作員工每人月平均工資4000元，日工作時(shí)間為8h計(jì)算，平均每個(gè)節(jié)約操作時(shí)間為（原用時(shí)16min-現(xiàn)用時(shí)3）+16×3=61min，每年用480次，故降低人工操作成本計(jì)算為：

節(jié)約人工成本=[（月工資/工作時(shí)間]×每個(gè)節(jié)約時(shí)間×檢修期間所需要操作個(gè)數(shù)-制作個(gè)數(shù)-制作成本=[（4000/20× 8×60）]×61×240×2-1000=11297（元）

六、社會(huì)效益

（1）安全可靠，有效的降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，杜絕操作中存在的打滑等安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）在操作過程中，利用對(duì)管器可節(jié)約操作員工2人。

（3）裝置加工成本：總成本費(fèi)用500元/個(gè)。低成本解決了生產(chǎn)中的管線安裝操作中存在的問題，實(shí)用性強(qiáng)，并具有較好的推廣應(yīng)用前景。

結(jié)論

經(jīng)實(shí)際操作驗(yàn)證，360度對(duì)管器的研制成功，在檢修中對(duì)中管線、法蘭時(shí)起到操作省時(shí)、省力的作用。并且對(duì)接操作的過程中，可以避免以往使用撬杠對(duì)中打滑的現(xiàn)象，減少了對(duì)操作中工的傷害，提高了勞動(dòng)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]馬國(guó)光.渦流工具在氣田地面集輸上的應(yīng)用研究[J].油氣田地面工程，2015（11）.