低壓瓦斯系統(tǒng)帶壓開孔技術應用實例分析

周海峰，王賢山，楊金生，劉曉海，丁鵬飛

(正和集團股份有限公司，山東 廣饒 257300)

帶壓開孔是指在密閉狀態(tài)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(yè)技術，主要運用于石油、化工、管道等行業(yè)。當在役管線需要加裝支管時，可采用管道帶壓開孔技術完成，既不影響管線的正常輸送，又能保證安全、高效、環(huán)保的完成新舊管線的連接工作。該作業(yè)危險性極強，對施工人員的技能水平、專業(yè)素養(yǎng)要求極高，在業(yè)內被形象的比喻為“刀尖上的舞蹈”。

煉油生產過程是一個連續(xù)、動態(tài)的過程, 受裝置加工量的大小、原料性質、操作條件變化等因素的影響, 但低壓瓦斯系統(tǒng)排放是不間斷的。在裝置不停工，原在役管道沒有預留閥門的情況下，采用帶壓開孔技術是提高效率、降低成本的重要技術。而帶壓開孔技術受到管內壓力、溫度、壁厚等因素的影響，施工存在一定的風險。本文介紹了某煉廠低壓瓦斯線帶壓開孔技術應用實例，以供同類企業(yè)參考。

1 工程概況

某煉廠油品質量升級項目建成后，各裝置陸續(xù)開工投產，原有裝置也處于開工運行階段。由于新裝置與原有裝置共用一套火炬系統(tǒng)，原低壓瓦斯放空火炬線在役運行，新老裝置火炬系統(tǒng)低壓瓦斯放空線需合并一處。由于帶壓開孔技術施工難度大，且在企業(yè)首次使用，沒有相關經驗。

為確保施工任務順利實施，2017年12月，該煉廠委托專業(yè)公司承擔施工任務，在架空約6.5m的Φ813×9.5mm和Φ711×8.5mm的混合氣體管線上帶壓開等徑孔各一處，使新老裝置低壓瓦斯放空火炬線貫通。企業(yè)召開專題會，研究制訂處理措施，低壓瓦斯系統(tǒng)DN700、DN800 開孔作業(yè)計劃。管線未開孔前情況見圖1。

圖1 管線未開孔前情況

作業(yè)前，企業(yè)按照施工方要求，對火炬管道內介質進行采樣分析，主要成分如表1。

表1 低壓瓦斯管網介質組成

表1(續(xù))

從分析數據可以看出，混合氣體包含氫氣、氮氣、甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、丙烯等11種成分。由于各成分爆炸危險度不一，最大爆炸壓力從5.0-8.6兆帕不等，帶壓電焊難度很大，稍有不慎就會閃爆，施工安全難度較大。

2 施工方案

2.1 施工工藝流程

此次帶壓開孔所用的施工工藝為無閥門帶壓開孔工藝，施工工藝流程如下：

施工準備——設備入場——確定開孔點--搭建開孔操作平臺——測試管線焊接處厚度--焊接管件(材料甲供)——做滲透試驗(甲方負責)——開孔鉆機——調試開孔機——進行壓力試驗——氮氣置換開孔機連接箱和三通內的易燃氣體——開孔作業(yè)——開孔完畢——加蓋盲板——清理現場——施工完畢。

2.2 施工工藝操作步驟

搭建開孔6×6.5操作平臺，安全施工護欄1m；開孔管件法蘭焊接、滲透試驗；三通管件、法蘭焊縫、開孔連接箱實施氮氣測驗壓力和檢漏工作，安裝好開孔機和連接箱；測量開孔管件、開孔連接箱、母管線的總長度，計算開孔刀的自由行程和開孔時進刀的尺度；三通管件、連接箱及開孔機氮氣置換，達到開孔條件，進行開孔；開孔完畢后，開孔刀提起，對開孔接合器內的氣體進行放散、置換，拆開孔機；懸掛“開孔完畢”標示；清理現場，施工完畢。

3 現場施工平面圖及其施工步驟

3.1 作業(yè)施工示意圖、完工示意圖

以Φ813×9.5mm螺紋鋼混合氣體管線開孔作業(yè)為例，作業(yè)示意圖2如下。

圖2 作業(yè)施工示意圖

帶壓開孔完工示意圖如圖3。

圖3 帶壓開孔完工示意圖

4 作業(yè)過程中的安全事項

4.1 開孔過程作業(yè)

開孔施工按施工方案進行施工；開孔前密封艙必須用氮氣置換；開孔過程中必須保證密封氮氣不斷注入。設備出現異常、保護氮氣出現異常、氣柜液位高于60%、氣柜運行工況異常、生產裝置出現波動、火炬系統(tǒng)出現異常、施工機具出現氣體泄漏等情況時均需立即停止施工，待異常處理完成后方可施工作業(yè)。

4.2 起鉆作業(yè)

起鉆作業(yè)按施工方案進行作業(yè)；起鉆作業(yè)時氣柜液位必須在40%以下；生產裝置工況穩(wěn)定；火炬系統(tǒng)工況穩(wěn)定；鉆具密封艙壓力穩(wěn)定；拆卸螺栓作業(yè)人員必須佩帶空氣呼吸器和可燃氣體、硫化氫氣體報警儀。拆卸螺栓工具必須使用防爆工具。生產裝置工況不穩(wěn)定或者氣柜液位高于60%時必須立即把拆卸的螺栓進行回裝把緊。起鉆時剩下對角2條螺栓時氣柜液位必須保持在20%以下。氣柜液位在20%以下時，必須快速拆除剩下對角2條螺栓。

4.3 盲板加裝作業(yè)

盲板密封面在地面檢查無問題，墊片等級型號符合要求，并與法蘭等級型號一致。墊片安裝合適后與法蘭蓋進行捆綁固定便于一次安裝到位。起鉆作業(yè)完成后，快速將法蘭蓋安裝到位，進行緊固螺絲作業(yè)。作業(yè)人員佩帶空氣呼吸器，攜帶便攜式硫化氫、可燃氣體報警儀，作業(yè)工具為防爆工具。

盲板加裝作業(yè)按施工方案進行作業(yè)，加裝盲板作業(yè)必須迅速，盡量避免碰撞產生火花，各有可能碰撞面建議采取措施，防止碰撞產生火花。

4.4 施工應急預案

4.4.1 管件帶壓焊接

危險因素：焊接時擊穿，導致里面的介質燃燒爆炸，焊接管件溫度過高。

預防措施：焊接點必須做測厚，計算允許帶壓施焊的壓力，焊接時采用小電流緩慢焊接；現場要準備不同直徑的木塞子，帶壓堵漏器材等；準備足夠的消防器材；焊接人員每人必備一臺手持式紅外線溫度檢測設備，實施溫度檢測。

應急預案：焊接時出現電流擊穿，立即終止作業(yè)，切斷電源；焊接人員先由逃生通道逃生，對擊穿的泄露點采用合適的木塞子堵漏，必要時采用合適的帶壓堵漏器材實施帶壓堵漏，有現場監(jiān)護人員通知業(yè)主，消防車即時進行消防。

4.4.2 管道帶壓開孔

危險因素：開孔作業(yè)時介質泄露，產生著火；開孔時刀具被卡住，導致開孔機拆不下來。

預防措施：開孔前，調整開孔機、開孔結合器和刀具，保證良好的整體同軸度；開孔時主軸轉速控制在20r/min；開孔機安裝完畢后，必須先對管件，夾板閥、開孔機做整體氣密性試驗，有開孔機放空閥處注入氮氣，在注入氮氣試壓、氣密之前，要在開孔三通短節(jié)中填入150～200mm厚的黃油，主要用來降溫、消除靜電、火花等，在檢查各個連接面和焊口沒有泄露時方可進行開孔。調整開孔機系統(tǒng)壓力，防止刀具因為扭矩不夠而產生卡刀。

應急預案：刀具如果被卡住，立即停機，手動退刀3mm，或通過調整系統(tǒng)壓力增大扭矩的辦法，解決不了。應當在開孔點后方重新焊接管件，進行開孔作業(yè)。

4.4.3 帶壓開孔設備吊裝

危險因素：吊車卷揚機失靈，繩索下滑，吊裝件墜落傷人。吊裝到位后，在設備沒有安裝好或是安裝好以后，沒有完全摘掉吊車大鉤，吊車啟動拉翻開孔設備或拉壞管件等設備。

預防措施：現場選用的吊車，作業(yè)前實施全車檢查和調試，由專業(yè)人員駕駛吊車。作業(yè)期間要專人指揮，吊車旋轉半徑內不能站人。

應急預案：現場的吊車檢查或試車不合格的及時更換，安全小組，做到時刻防范。措施到位把危險降到最低。若操作人員受傷，及時用電話呼叫急救，啟動安全指揮救援車，同時通知業(yè)主方和監(jiān)理方還有施工方的相關領導。

5 危險因素的識別與控制

5.1 現場安全措施

發(fā)電機、配電箱、電焊機每處配備8kg干粉滅火器2具，用火現場配備8kg干粉滅火器2具、35kg干粉滅火器1具。施工過程中，施工區(qū)域外20m設為警戒區(qū)。施工現場設置施工公告牌、安全標志、警句齊全，警戒線。施工設備、材料及消防器材，按標準配備。保障施工現場安全通道暢通。施工人員一律穿著防靜電工作服，佩戴安全帽。施工前清除作業(yè)區(qū)內各種易燃物。施工現場配備消防車。

5.2 開孔作業(yè)安全措施

施工人員經過培訓方可上崗操作。操作人員熟知施工所用設備的操作，維修，保養(yǎng)規(guī)程；了解本次施工組織設計及主要施工內容；熟知施工安全措施和應急預案；施工前認真檢查開孔設備，發(fā)現問題立即進行修復，設備不帶“病”作業(yè)；設備嚴格按照操作規(guī)程進行安裝，設備之間的連接要牢靠；開孔前對開孔機、開孔結合器、閥門及三通做嚴密性試驗。開孔完畢，拆卸開孔機前，放空時人員站上風處，確認閥門關閉嚴密后，方可拆卸開孔機。

5.3 電氣焊作業(yè)安全措施

焊工應熟悉焊接工藝規(guī)程。焊接、氣割作業(yè)時人員應使用護眼用具、護耳用具等防護用具。氣瓶距易燃材料至少15m，氧氣瓶應與燃氣易燃物質隔離開，應有6米的間距，在存放處應豎立醒目的警示牌。所有電焊設備都應進行日常的故障檢查，有故障的設備應立即拿下。焊機引線端不可連接在焊機的框架上。焊機上附設的附屬線路應予接地，含有可燃氣體或液體的管道以及導電體不能做接地回路，鏈條、鋼絲繩、吊車和起重機不能用做輸送焊接電流。帶有接頭或距焊把3米以內修復過絕緣層的線纜不許使用。焊接纜線(引線)應吊在高處，避免被移動設備刮扯，若不能掛起，纜線應放在通道的一側；在纜線橫穿通道的地方，若可能應掛起來或置于地上，用保護性覆蓋物蓋住。焊工身體的任何部位禁止與焊把未絕緣的金屬部件以及任何裸露的導體相接觸。在潮濕地帶進行焊接時，必須設置干燥平臺以供焊工站立之用，吸潮的不能作為絕緣物質使用。焊工必須穿戴皮手套握焊把，禁止用涼水冷卻焊槍。

5.4 材料及設備的搬運與儲存作業(yè)安全措施

設置專人、專車負責材料運輸，運輸過程中駕駛人員應嚴格執(zhí)行交通管理部門的規(guī)定。運輸車輛進入站場要配帶防火帽。存放區(qū)內的通道至少要有1m寬且不能用于貯物，材料和設備均不能擺放在安全通道上。在存放區(qū)應放置滅火器，并有專人監(jiān)管。存放的位置應避開架空電力線。材料及設備的存放要注意防雨、防潮，應配備防雨蓬布。在施工現場，設備必須定置擺放，保證安全通道及安全距離。

5.5 動火安全措施

辦理用火、破土和進入受限空間作業(yè)許可證，持證作業(yè)。動火現場道路暢通，利于消防車進出。動火前組織有關施工人員認真學習"施工組織方案，同時進行安全教育，提高安全意識。嚴格按照動火報告及操作規(guī)程施工作業(yè)，確保安全無事故；動火區(qū)設立安全區(qū)，由專人看守。施工現場防火、防爆必須做到器材落實，人員落實，消防器材必須專人看管，安全監(jiān)護人必須到達現場并一直在現場監(jiān)護。動火前清理現場易燃物，施工現場20m以內不準存放易燃物。動火必須在指定范圍進行，不得擅自擴大動火范圍。施工期間每隔30min進行一次檢測，認真做好檢查記錄。動火操作人員必須嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程。全部動火部位必須設專人監(jiān)護。作業(yè)人員一律穿著防靜電工作服、鞋靴和防護服，關閉手機。管線帶壓動火焊接時使用低氫焊條，直流反接。施工結束后，同施工負責人和安全監(jiān)督人員組織現場清理工作，確認施工現場余火全部熄滅。

6 作業(yè)實施過程

12月14日，新低壓瓦斯管線氣密。DN700、DN800管線橋焊接，加強板、短節(jié)預制，法蘭焊接，作業(yè)平臺搭建，吊車等施工準備按計劃實施。

12月24日，各項準備工作完成，施工人員到場確認作業(yè)條件。企業(yè)現場監(jiān)護人員輪流值班，盯靠現場，晝夜不停。

12月25日、26日，兩臺施工鉆機及工器具到場，預定的保護氮氣運送到相應位置。

12月25日，新瓦斯系統(tǒng)開始氮氣置換。PSA界區(qū)注氮，晚上20∶26，氮氣開始放空；12月26日上午11∶25，重整界區(qū)注氮，氧含量低于0.5%，管線系統(tǒng)內部介質達到施工作業(yè)條件。

12月27日9∶00，兩臺鉆機到達預定作業(yè)位置。施工人員佩戴勞動保護設施，啟鉆。12∶30， DN700管線開孔完成。15∶00，DN800管線開孔完成。

12月27日16∶00，起鉆機，蓋盲板，法蘭對正，管線封閉順利完成，施工人員離開作業(yè)位。

7 小結

企業(yè)制定的《作業(yè)計劃》和《開孔作業(yè)方案》是低壓瓦斯帶壓開孔工程實施的前提條件。

作業(yè)過程中，計劃周密，施工全過程協調及動火監(jiān)護，及時預判、識別危險因素，施工技術及安全措施到位，確保施工工作按期、保質、安全、高效。