淺談帶油開口技術在航空煤油管道施工中的應用

侯中伏 張雪艷 季信軍

中國化學工程第四建設有限公司 湖南岳陽 414000

隨著我國經濟的高速發展， 人們的出行方式也在發生著變化，飛機越來越多地成為首選交通工具。 現有機場已不能滿足人們出行的需求， 亟待進行機場航站樓、機場跑道、停機位，以及航空煤油管道等的擴建。 其中航空煤油管道新舊管道連接施工是重要的建設部分，若采用傳統的施工方法，需要先將管道內的航空煤油壓力降低，將管道內航空煤油排出；機械切割舊管道后，再進行新舊管道連接。 此方法存在抽油時間過長的缺點，影響航班供油，可能會造成大量航班延誤。 現結合長春龍嘉國際機場二期擴建項目供油工程等項目的施工經驗， 簡要介紹帶油開口技術在航空煤油管道施工中的應用。

1 工藝原理

帶油開口技術是指在密閉、 不停輸、 帶壓的狀態下，在航空煤油管道上，焊接封堵三通后，按要求安裝夾板閥、開孔機等設備，以機械切削方式，在運行管道上進行開孔；從開孔處將封堵頭送入管道并密封管道，阻止管道內介質流動； 然后進行新增管道與原有管道連接的一種施工技術。

2 工法特點

與傳統施工方法比較， 帶油開口技術具有如下優點：

（1） 不需要停用原有管線，能夠滿足不停航的施工要求，不影響航班的正常運行。

（2） 施工過程中輔助一定的措施，能夠避免施工時產生焊渣、鐵屑等雜質，可較好地保證航空煤油的質量。

（3） 基本都是在管道內封閉的環境下完成，動火作業較少，能夠最大限度地保證施工安全。

（4） 涉及的管道長度較短，借助油槽等工具即可收集管道內的殘余航空煤油， 不會造成施工場地的污染，能夠最大程度地滿足環保要求。

3 適用范圍

帶油開口技術適用于機場航班較多， 停機位比較緊張，不具備停航條件的航空煤油管道的擴建工程。 該技術能夠在保證航空煤油管道的正常運行的同時，保證航空煤油質量和施工安全， 提高新舊管道連接的施工進度。

4 施工工藝

帶油開口技術施工工藝流程見圖1。

圖1 帶油開口技術施工工藝流程圖

4.1 準備工作

航空煤油管道帶油開口施工準備的內容以封堵三通位置確定、 管道焊接時航空煤油運行壓力的控制為重點，主要內容包括：封堵三通安裝位置確定；工作坑的位置和尺寸確定；管道允許施焊壓力的確定和控制；帶油開口施工的施工工序確定； 帶油開口施工中應急方案、程序的確定。

4.2 防腐層剝離

確定封堵三通位置后，用刀具、鋼絲輪，將封堵三通焊接位置的防腐層清理干凈。

4.3 封堵三通焊接

（1） 封堵三通組對，應按以下要求進行：管件與管道的貼合間隙不大于2mm；對開三通法蘭沿管道軸線方向的兩端到管頂的距離差應不大于1mm；對開三通法蘭軸線與所在位置管道軸線的不相交度不應大于1.5mm；對開三通法蘭平面在管子的環向上應水平；檢查法蘭內各片卡環伸縮應靈活， 并記錄卡環縮回終點到推進到最終位置所旋轉的圈數。

（2） 焊接前準備：管件上半瓦和下半瓦配套，分別作標識，以免混淆；開孔位置應避開管子本身的焊縫，開孔封堵位置的管道橢圓度不得超過管徑的1%；封堵三通的焊縫位置兩邊50mm 內對管道管壁進行測厚，管壁厚度應滿足帶壓焊接的條件。

根據標準要求， 管道帶壓施焊時的液體介質流速不得大于5m/s，管道運行壓力要求低于管道允許的帶壓施焊最高壓力。 管道允許帶壓施焊的壓力計算公式見式（1）：

式中：P——管道允許帶壓施焊的壓力，MPa；

δs——管材的最小屈服極限， MPa，取245MPa；

T——焊接處管道實際壁厚， mm；

C——因焊接引起的壁厚修正值， mm， 一般取2.4mm；

D——管道外徑， mm；

F——安全系數（原油、成品油管道取0.6，天然氣、煤氣管道取0.5）。

（3） 封堵三通焊接，應符合如下要求：封堵三通的焊接應使用氬弧焊打底，且嚴禁使用氣焊；焊接時必須穿戴焊工保護用品，避免出現弧光傷眼、燙傷等，如出現傷人事件，應立即送就近醫院治療，如出現焊穿或著火現象，應立即啟用應急方案；封堵三通護板與管道的環向角焊縫的焊接應采用堆焊形式， 對開三通護板厚度等于或小于管道2 倍壁厚時， 焊角高度和寬度應等于三通護板厚度； 封堵三通定位點焊在兩條縱向焊縫端頭沿環向焊道上下各點焊30mm 長； 考慮焊接應力每道縱向直焊縫用兩名焊工同時進行焊接， 焊接順序如圖2 所示，且縱向焊縫不應與管線焊接在一起。 管道上進行封堵三通環向角焊縫的焊接時， 每道焊縫用兩名焊工同時施焊，兩電弧間相距至少50mm；先焊接完成一側環向角焊縫后，再焊接另一側環向角焊縫。

圖2 焊接順序

4.4 夾板閥安裝

夾板閥安裝前，應進行強度和嚴密性試驗。 夾板閥內孔應與三通法蘭內孔同心， 不同心度不超過1mm，內部旁通應關閉； 對稱擰緊螺栓， 檢查兩法蘭的平行度，檢查夾板閥，開閉應靈活自如。

4.5 開孔機安裝

在夾板閥關閉狀態下， 安裝開孔機， 對稱擰緊螺栓，并檢查兩法蘭的平行度。

4.6 開孔前試壓

封堵三通焊縫磁粉檢測； 對開孔機、 夾板閥進行5min 嚴密性試驗；然后打開夾板閥，用氮氣進行整體試壓驗漏，并按工藝管道施工驗收規范驗收。

4.7 開孔作業

（1） 開孔前， 要檢查開孔刀在連箱里的位置是否有偏心現象，若有則卸下刀具，先用儀器測量開孔連箱是否處于中心位置，然后測量刀具中心位置，再把刀具擰緊。

（2） 在開孔過程中如出現刀具卡住現象，應立即停機，并手動退刀10mm，再重新開孔。 如果刀具損壞，應果斷提起刀盤，關閉夾板閥，換上備用刀具。

（3） 開孔作業完畢，回退開孔刀具到位后，向連箱內通入氮氣，將連箱內的航空煤油排放干凈，關閉夾板閥，然后拆除開孔機，管道完成開孔。

開孔示意圖見圖3。

圖3 開孔示意圖

4.8 強磁裝置吸附鐵屑

開孔完成后，為保證航空煤油的油品質量，需將開孔作業中產生的鐵屑吸附出來。 具體步驟如下：安裝強磁裝置，打開夾板閥，把強磁裝置伸入管道內；然后提起強磁裝置，關閉夾板閥，取出強磁裝置，清理鐵屑；如此，反復3 次。

4.9 拆除強磁裝置

鐵屑吸附完成后，關閉夾板閥，拆除強磁裝置，開孔工作完畢。

4.10 安裝封堵器

（1） 管線開孔完畢后，安裝封堵器。

（2） 開啟夾板閥至全開狀態，然后下降封堵頭至三通封堵管件底部對需封堵面進行封堵。 具體操作見圖4。

圖4 安裝封堵器

（3） 封堵時要仔細觀察開孔時切割下來的馬鞍塊， 根據管道內壁結垢和腐蝕情況判定封堵頭皮碗的擠壓程度。

（4） 封堵完畢后，打開放空閥，判定封堵是否嚴密。 如封堵不嚴密，首先檢查封堵到位尺寸。 若尺寸無誤，則提起封堵頭，重新進行下封堵。 若反復多次，仍然泄漏嚴重，則拆除封堵器，檢查密封皮碗，分析原因或更換皮碗，再次下封堵；若仍然無效，則應分析管道內部原因，可考慮另外選擇封堵點。

4.11 機械切割管道

封堵完畢，并排凈原有管道內航空煤油后，在新舊管線連接處， 使用機械割管器不動火對管線進行切割工作。

4.12 新舊管道焊接

切割完畢后將管口內外壁的油漬清理干凈， 并對管道內部進行可燃氣體濃度檢測。 經檢測合格后，方可進行管道焊接工作。

4.13 拆除封堵器

（1） 新舊管道焊接完成，且焊縫檢測合格后，提起封堵器；

（2） 向封堵連箱內注入氮氣，氮氣壓力高于管道內航空煤油的運行壓力時，關閉夾板閥，拆除封堵器；

（3） 封堵頭提出時要緩慢，根據管道規格，精確計算提入的尺寸，防止未提到連箱內便關閉夾板閥，導致關閉不嚴，產生泄露危險。

4.14 安裝塞堵

封堵器拆除后， 進行塞堵作業。 首先在塞堵上裝“O”型密封圈；將塞堵連接在下堵器上，連接塞堵-塞堵柄-下堵器中心軸為一體，并計算塞堵下降的行程；對稱完全伸出三通法蘭的兩片卡環，固定塞堵。

塞堵安裝完成后，將下堵器拆下，將塞堵焊接在三通法蘭內側（圖5），并對焊縫進行滲透檢測和超聲波檢測；焊接管帽，進行滲透檢測和超聲波檢測；塞焊螺絲孔后，在法蘭外側用鋼板進行加固。

4.15 熱縮帶防腐

對焊縫進行檢測合格后，清理焊縫，封堵三通；然后在新連接的彎頭、三通表面進行熱縮帶安裝，整個帶油開口施工完成。

5 質量控制

5.1 執行的規范和標準

施工過程中執行的規范和標準包括：《民用運輸機場供油工程施工及驗收規范》 GB50683-2011；《鋼制管道帶壓封堵技術規程第1 部分： 塞式、 筒式封堵》SY/T6150.1-2011；《鋼制管道帶壓封堵技術規范》GB/T28055 -2011；《石油天然氣鋼制管道無損檢測》SY/T4109-2013；《工業金屬管道工程施工及驗收規范》 GB50184-2010；《現場設備、 工業管道焊接工程施工及驗收規范》 GB50683-2011。

圖5 塞堵作業示意圖

5.2 質量控制措施

（1） 施工前，對施工班組做好技術交底工作，使施工人員熟悉圖紙和施工規范的質量要求。

（2） 做好施工材料、配件的進場驗收工作，不合格的嚴禁進入現場。

（3） 封堵三通焊接時，嚴格控制焊接電流，防止焊穿原有航空煤油管道，造成煤油泄露，釀成火災。

（4） 封堵三通焊接前，應檢查其圓度，并避開原有管道焊縫位置。

（5） 開孔前，調整開孔機、開孔結合器和刀具、夾板閥門以及三通的對中組裝，保證整體同軸度。

（6） 開孔機、夾板閥門組裝完成后，進行整體壓力試驗。

（7） 開孔后，應采用強磁吸附裝置，將原油管道內的鐵屑吸附出來，保證航空煤油的油品質量。

（8） 新舊管線連接時，應采用氬弧焊打底。

6 安全措施

（1） 針對施工過程中可能出現的事故或存在的隱患進行評估和分析， 并提出相應的預防控制措施和應急方法。 在作業前必須對工作進行技術交底，讓所有施工人員對工作的技術和安全要求有充分了解， 并且嚴格執行。

（2） 施工人員一律穿著防靜電工作服，佩戴安全帽。 作業時必須穿工作鞋，金屬焊接、電氣作業應穿合格的絕緣鞋。 工作時應按規定戴工作手套。

（3） 特種作業施工人員必須持有特種作業資質證書，且在有效期內。

（4） 施工人員進入施工作業區域嚴禁隨身攜帶煙火。

（5） 施工前認真檢查施工設備，發現問題立即進行修復，設備不能帶“病”作業。 設備嚴格按照操作規程進行安裝，設備之間的連接要牢靠。

（6） 吊裝作業前，對吊裝的索具進行認真的檢查確認，吊裝物捆扎要牢固平衡，嚴禁在吊裝物下站人，嚴禁管口碰撞等產生火花的行為。

（7） 在施工區域內有專職安全監護人員，配備防火毯、滅火器等必要消防設施。 施工作業坑內配備通風機，加強通風。 作業坑內進行動火作業時，要設立監測點進行可燃氣體濃度監測。

（8） 施工過程中，施工區域外30m 設為警戒區，任何非施工人員不得進入。

（9） 現場作業完工時，施工現場必須做到“工完、料凈、場地清”。

（10） 回收管道油品時，應備足與工程相適應的回收工具，杜絕灑、漏、滴現象。 施工期間產生的一切污水、污物不得隨意排放、傾倒、丟棄等，更不得污染水體。

（11） 當動火區域被油品污染時，必須對污染土壤進行徹底清理，確認動火條件后方可實施用火作業。

7 環保措施

（1） 工程開工前，組織全體員工進行環境保護知識教育，提高員工環境保護意識。

（2） 施工現場不準亂扔廢棄物，廢棄物垃圾等應當天從現場各處清理，集中存放，并定期處理或運出現場，必須傾倒到指定地點。

（3） 各種油料應在容器內存放，廢油應及時回收集中儲存，嚴禁就地傾倒，油料對地面造成污染時應采取措施進行清理。

（4） 所有車輛、施工機械杜絕跑、冒、滴、漏現象，在車輛、施工機械進場前要進行嚴格、細致的檢查。

8 結束語

帶油開口技術能夠在保證原油管道正常運行的情況下，盡量減少航空煤油排放的數量；并且借助接油槽等輔助工具，可避免航空煤油泄露污染環境，最大程度地保證施工安全，大大提高施工進度。 目前帶油開口技術已經在實踐中得到廣泛應用，并取得良好的成效。