淺談帶壓開孔的應(yīng)用及操作步驟

宋新軍 楊翼

摘 要：隨著長輸天然氣管道的長足發(fā)展，原有的部分輸氣管道不能滿足工作需求，需要改擴(kuò)建施工。在施工中最常進(jìn)行的是，在主管上增加支管設(shè)施即為動(dòng)火作業(yè)。但是動(dòng)火作業(yè)需要停輸管網(wǎng)，并對(duì)施工段進(jìn)行截?cái)嗪头趴眨粌H增加企業(yè)的施工成本，還會(huì)對(duì)周圍的居民造成一定影響。本文詳細(xì)闡述了帶壓開孔的方法，為小口徑施工提供詳細(xì)、安全更優(yōu)質(zhì)施工方案。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；管道開孔；帶壓開孔；降本增效

1.天然氣管道擴(kuò)改建現(xiàn)狀分析

在天然氣管線以及裝置改擴(kuò)建施工中，涉及到新舊管線連頭、增加旁通支路等作業(yè)。此類管線打開及動(dòng)火作業(yè)為了保證施工的安全，都需要對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行停輸，切斷施工段閥門，然后放空所有天然氣，使用氮?dú)獯祾咧脫Q管線，確保作業(yè)區(qū)無天然氣后，方能進(jìn)行動(dòng)火施工，以此來保障施工過程中的作業(yè)安全。這種方法以管網(wǎng)停輸、放空氣體為前提，企業(yè)不但會(huì)因停輸與放空造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，巨量的放空天然氣對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生影響。

帶壓封堵兩端氣體然后動(dòng)火施工，這一施工方法的出現(xiàn)解決了以上的問題，然而管封堵操作較為復(fù)雜，且精度要求高會(huì)產(chǎn)生龐大的封堵及施工費(fèi)用，因此只適用比較大的施工。小規(guī)模的改擴(kuò)增施工，如在干線加設(shè)取壓點(diǎn)，增設(shè)氣壓檢測壓力表、遠(yuǎn)傳信號(hào)檢測點(diǎn)等，此時(shí)采用不停輸帶壓開孔這一技術(shù)方法，既能夠做到保證管網(wǎng)正常輸氣生產(chǎn)運(yùn)行，降低停輸?shù)膿p失，提高施工效率，還確保了作業(yè)過程中的生產(chǎn)安全。

2.帶壓開孔的優(yōu)勢與適用性

帶壓開孔的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在不需要進(jìn)行停氣作業(yè)，增加了作業(yè)的靈活性，減少施工步驟提高了工作效率。由于氣體被完全隔離，所以在焊接作業(yè)過程中不會(huì)接觸到天然氣，最大程度保護(hù)了操作人員的人身安全。零天然氣放空，也保證了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不受到損失。

帶壓開孔有動(dòng)力式和手動(dòng)式兩種方法。動(dòng)力式主要適用于大口徑管線，這種管線輸氣量大、管壁厚，因此需要適配液壓動(dòng)力源和傳動(dòng)機(jī)械做為動(dòng)力輸出；手動(dòng)式主要適用于DN100mm以下的管線，以人力搖動(dòng)開孔機(jī)手柄主軸下移實(shí)現(xiàn)開孔。

本文以閥室干線支路壓力8mpa增添壓力取壓點(diǎn)施工為例，詳細(xì)介紹了具體的施工步驟、開孔作業(yè)中常見問題、處理方法以及注意事項(xiàng)，為大家在以后的工作中提供參考。

3.帶壓開孔作業(yè)步驟

3.1準(zhǔn)備工作

確定開孔位置，使用脫漆劑、鋼絲刷等工具去掉開孔區(qū)域附近表面油污、油漆、銹跡。表面清理干凈后，使用管道壁厚測量儀器，測量開孔管線壁厚，認(rèn)真記錄并留存測量數(shù)據(jù)。依據(jù)公式p=

P—管道允許帶壓施焊的最大壓力，單位為兆帕MPa

—管材的最小屈服極限，單位為兆帕MPa

t—焊接處管道實(shí)際壁厚，單位為毫米（mm）

c—壁厚修正量，單位為毫米（mm）（通常取2.4mm）

D—管道外徑，單位為毫米（mm）

F—安全系數(shù)（原油、成品油管道取0.6，天然氣管道取0.5）

計(jì)算管道允許的施焊最大壓力，如果管道允許實(shí)焊壓力大于管道運(yùn)行最大壓力，則證明帶壓實(shí)焊可行，小于管道運(yùn)行最大壓力則不能焊接。

3.2焊接對(duì)開三通管

準(zhǔn)備工作完成后，將預(yù)制好的對(duì)開三通組件放置在開孔位置，找正點(diǎn)焊將其初步固定。點(diǎn)焊固定好三通組件后，需要焊接前預(yù)熱（焊接周圍300mm范圍內(nèi)），冬季預(yù)熱溫度一般在150～200℃，夏季預(yù)熱溫度一般在100～150℃左右。預(yù)熱后使用石棉布保溫并起到保護(hù)鄰近閥門、管道的作用。焊接前焊條需要烘干，焊接時(shí)溫度控制在360℃-400℃之間。三通件焊接完成后，焊接加強(qiáng)圈，并做焊件保溫處理。

3.3封堵試驗(yàn)

三通管焊接完成后需要對(duì)其進(jìn)行封堵強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)前，需要確認(rèn)封堵頭絲頭與封堵短接上的封堵內(nèi)絲螺紋表面光滑。在三通組件上安裝開孔閥門、封堵機(jī)即可開始封堵試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，搖動(dòng)手柄，使主軸向下旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，直到封堵絲頭到位成功。檢驗(yàn)封堵絲頭封堵到位后，詳細(xì)記錄封堵試驗(yàn)過程中的技術(shù)參數(shù)、尺寸、主軸進(jìn)刀量，退刀量等各項(xiàng)數(shù)據(jù).封堵穩(wěn)壓試驗(yàn)十分重要，它可以為開孔后封堵工作是否成功提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.4組件承壓試驗(yàn)

封堵試驗(yàn)完成后，取下封堵機(jī)，在球閥上裝上短接、管帽，然后安裝壓力平衡閥組，對(duì)組件以及管線上三通焊道進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)首先打開閥組進(jìn)口軟管閥門，注入潔凈的水，啟動(dòng)打壓機(jī)進(jìn)行打壓。本次試驗(yàn)壓力應(yīng)為工作壓力的1.25倍，即10MPA，穩(wěn)壓15分鐘后觀察焊道管材、護(hù)板、管帽有無滲漏，確認(rèn)無滲漏后，壓降至工作壓力繼續(xù)穩(wěn)壓觀察15分鐘。升壓過程要平緩，總體分為三步：第一步，升壓到試驗(yàn)壓力的三分之一（約3.3MPA），穩(wěn)壓5分鐘；第二步，繼續(xù)升壓至試驗(yàn)壓力的三分之二（約6.6MPA），穩(wěn)壓5分鐘；第三步，升壓至試驗(yàn)壓力（10MPA）穩(wěn)壓15分鐘。

3.5帶壓開孔

組件承壓試驗(yàn)合格后，將試驗(yàn)用水排凈，檢查開孔鉆是否鋒利完好。開孔球閥、開孔機(jī)安裝在三通上，確認(rèn)緊固開始開孔。開孔時(shí)順時(shí)針搖動(dòng)開孔機(jī)手柄，使主軸向下進(jìn)給，等到開孔機(jī)鉆頭下降到開孔管壁管頂時(shí)（可感受到阻力加強(qiáng)），繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)十幾圈，然后停止操作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄提起主軸，卸下開孔機(jī)觀察鉆頭在管頂位置，判斷開孔鉆頭與三通件管壁是否在同一垂直度。合格后，重新安裝開孔機(jī)、平衡閥組，打開平衡閥組閥門，啟動(dòng)打壓泵，升壓到管網(wǎng)內(nèi)壓力開始開孔。

主軸進(jìn)刀有氣動(dòng)進(jìn)刀和手動(dòng)進(jìn)刀兩種形式，無論選擇哪種方式都應(yīng)緩慢進(jìn)行。當(dāng)管壁鉆通后，應(yīng)減緩進(jìn)刀速度，因?yàn)榇藭r(shí)是最容易損壞鉆頭刃角。當(dāng)感覺進(jìn)刀完全沒有阻力時(shí)，用銅棒輕敲幾下三通組件，以防止鐵屑阻塞平衡閥組及泄放閥。

然后，使用開孔機(jī)上的快速提升裝置使主軸勻速升起，當(dāng)主軸上鉆頭頂端超過開孔球閥時(shí)（保證球閥可以自由關(guān)閉）關(guān)閉球閥，緩慢打開平衡閥組泄放閥，觀察平衡閥組上的壓力表，使用氣體檢測儀檢測氣體含量。當(dāng)檢測到天然氣時(shí)，表明主管與閥組完全相通，開孔成功。

3.6帶壓封堵

檢查封堵絲堵絲扣螺紋平整光滑，密封完好，連接絲扣上的生料帶要纏繞飽滿，以防封堵時(shí)泄漏。準(zhǔn)備完成后依次安裝封堵機(jī)、平衡閥組，緩慢打開封堵機(jī)上的壓力平衡閥組緩慢升壓到管網(wǎng)壓力。待壓力平衡時(shí)關(guān)閉平衡閥門，打開球閥，開始封堵操作。順時(shí)針搖動(dòng)手柄，主軸螺旋下移，封堵頭完全下到封堵位置時(shí)，停止操作。比對(duì)3.3封堵穩(wěn)壓試驗(yàn)時(shí)記錄下來的主軸進(jìn)刀尺寸等技術(shù)參數(shù)，判斷封堵是否到位。

封堵到位后，緩慢打開平衡閥組泄放閥，泄放壓力，觀察壓力表壓力，直到表顯示壓力為零，證明封堵成功，拆除封堵機(jī)，開孔球閥，安裝三通管封堵帽并旋緊。

封堵完成后，再次進(jìn)行泄露檢測。確定無泄漏后，及時(shí)對(duì)三通各部分進(jìn)行防腐處理，防腐標(biāo)準(zhǔn)與原管線施工標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)相符。

4.帶壓開孔及封堵的注意事項(xiàng)

a.三通組件焊接完畢后，開孔前要仔細(xì)檢查開孔鉆頭以及各處密封情況，然后模擬開孔后的開孔球閥的開關(guān)情況，避免開孔后鉆頭過長，無法關(guān)閉開孔球閥。

b.管線開孔前，要檢查開孔短節(jié)與開孔機(jī)鉆頭的軸線，防止出現(xiàn)偏心導(dǎo)致開孔孔心不正，影響封堵工作。

c.開孔時(shí)要讓開孔機(jī)的進(jìn)刀量控制在10mm/30min范圍內(nèi)。

d.封堵頭在開孔前需要確認(rèn)絲扣沒有斷絲，亂絲和毛刺，旋緊封堵頭過程流暢，咬合完好。

e.封堵不嚴(yán)時(shí)，應(yīng)根據(jù)泄漏量大小判斷封堵是否失效。確認(rèn)失效后，開孔球閥不能取下，應(yīng)在球閥外端增加封堵頭和封帽處理。確保安全且泄露量細(xì)微時(shí)可打開球閥1/5，使用內(nèi)窺鏡探頭伸到球閥前端觀察絲堵配合狀態(tài)，確認(rèn)無斷扣，不歪斜時(shí)，方可拆除閥門，用扳手?jǐn)Q緊絲扣，上緊管帽。

結(jié)束語：帶壓開孔操作相對(duì)簡單，使用的人力物力遠(yuǎn)低于常規(guī)的完全放空法以及封堵法。不僅如此，帶壓開孔需求的工器具也相對(duì)易于掌握，放寬了對(duì)于操作人員技術(shù)水平要求，因此具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景以及推廣價(jià)值。尤其對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模較小，管線較細(xì)的施工作業(yè)，使用帶壓開孔可以降低企業(yè)施工成本，實(shí)現(xiàn)降本增效安全生產(chǎn)的目的。