長輸管道機械化施工裝備研究與應用

李杰

摘要：在目前長輸管道施工中，很多工序仍舊沿用傳統的施工方法，機械化程度不高，施工效率低;同時受各種新材料、新工藝和特殊環境的影響，傳統施工方法無法滿足施工技術要求，因此需要采用先進的管道機械化施工技術和裝備，以提高施工效率和降低施工成本。

關鍵詞：長輸管道;機械化設備;應用

引言

隨著我國管道建設的發展，大口徑、高鋼級管材需求量日益增加，利用機械化施工模式是保證施工質量、提高生產效率的必要條件。其中施工機械是實現油氣長輸管道施工機械化的重要物質基礎，是現代化大流水施工中必不可少的裝備。充分做好機械設備狀況的分析，不斷引進和研發新的裝備投入到長輸管道施工生產各個環節，綜合全面地做好機械設備管理，實現企業效益最大化，是要解決的首要問題。

1 管道施工現狀

在目前長輸管道施工中，很多工序仍舊沿用傳統的施工方法，機械化程度不高，施工效率低，經常造成各工序銜接時間不緊湊，嚴重影響了整個施工效率和施工成本。同時受各種新材料、新工藝和特殊環境的影響，傳統施工方法無法滿足施工技術要求，因此需要采用先進高效的管道機械化施工技術和裝備，以實現預期目標。

2 管道機械化施工建議

2.1 管溝開挖機械化施工

開溝機是一種用于土方施工中的開溝機械，與挖掘機的功能具有許多相似之處，二者均具有入土（土壤或巖石）、碎土和取土功能，不同之處在于開溝機可連續作業，施工效率高，地表破壞小，特別適合鋪設管道，即使在巖石等堅硬的地質條件下，開溝機也能開挖出形狀規則的溝槽。美國威猛公司開溝機主要用于鋪設大型管道，最新開溝機產品為T-1255Commander，功率441kW，主要特點是雙馬達驅動、配備恒溫控制液壓油散熱器，以及先進的計算機輔助系統，即基于微處理器的電子控制系統，駕駛員扳動開關就能自動進刀，避免或減少了手動調整、開溝刀鏈失速和發動機過載。許多大型開溝機可以配置不同的工作裝置，可根據施工需要選配不同種類的開溝機，如巖石輪、振動犁、開溝精度和恒深控制系統，以實現一機多能。大型開溝機的工作效率更是挖掘機的3倍，而且開溝深度可達7.6m，地表破壞小。開溝機用于管溝開挖機械化流水作業是發展的必然趨勢。

2.2 管道預熱機械化施工

在低溫環境下，管材預熱升溫速度慢，直接影響到焊接機組的施工速度。如何能在短時間內將低溫管材預熱到工藝規定的溫度，且在管端建立足夠的儲熱段，降低焊道的冷卻速度，進而保證焊口的總體力學性能，是管道施工遇到的瓶頸問題。人工預熱已經不能滿足管道焊接日益發展的需求和工藝要求，管道預熱機械化是發展的必然趨勢。耐低溫焊接預熱裝置是一種采用感應效應對焊前管道進行預熱的裝置，主要采用大功率柴油機為動力源，由與之相連的主發電機產生中頻交流電，并將中頻交流電直接輸入感應加熱線圈，加熱焊口，通過自帶預熱系統、保溫系統，滿足焊接機組在低溫環境下施工的要求，在-30℃的環境溫度下，裝置預熱時間≤20min，并在5min內成功啟動。使用該裝置對D813mm×14mm的管端400mm寬的范圍進行加熱時，管材升溫速度≥40℃/min。耐低溫焊接預熱裝置的預熱時間比常規逆變中頻機組的預熱時間短，這種快速預熱和全自動的高效施工相匹配，可充分發揮全自動焊接施工優勢，徹底解決焊前預熱這一瓶頸問題，綜合效益可觀。

2.3 管口測量機械化施工

管口組對前，施工人員一般采用大型游標卡尺、內徑千分尺、量規等工具手工測量直徑，采用鋼卷尺測量管口周長，以掌握和控制管口的變形量，做好標記，及時對管材做出調整。這種做法工效低，精度差，一般只測量管口某幾個方向的直徑，而且在測量大口徑管道周長時需要兩人配合。管口參數測量儀的研制和投入使用，實現了管口參數測量機械化。主要工作原理是通過電子感應和數字顯示模塊，測量管口周長，并測量直徑的最大值、最小值。當兩管口周長一致，直徑的兩個最值均不超出內對口器的撐脹能力時，即可進行組對，這樣可以提高管道的組對精度，進而提高整體施工質量。該裝置小巧輕便，一人即可完成D1422mm管口組對參數的快速測量，在中俄原油管道二期、中俄原油管道東線試驗段應用中，通過焊口記錄數據統計得出，錯邊量數值普遍降低30%，機組焊接合格率提高1.2%，機組平均每天增效2道口。測量儀自動存儲管口的直徑和周長信息，為以后管口質量分析提供數據。從大數據中可分析總結出合格率的趨勢，為數字化和智能化管道建設提供基礎，對機組的提質、增效起到了積極的促進作用。

2.4 管道防腐機械化施工

在管道防腐施工中，補口是保證管道防腐完整性的重要工藝，一旦補口失效，極易造成補口部位的腐蝕，甚至發生嚴重事故。管道防腐層經歷了從瀝青類及冷纏膠帶等防腐層到高科技聚合物防腐層的演變。管道防腐補口大多采用手工和半自動化作業，如何改進補口工藝，研制全自動化防腐補口施工裝置，提高補口質量和效率，是防腐補口研究的重點內容。機械化補口工作站，是管道建設從人力密集型向技術創新型轉變的必然選擇，其集管道防腐系統、機械系統、檢測系統和自動化控制系統為一體，實現現場管道防腐補口的全自動化，全面提升補口的質量和效率。中國石油在西氣東輸三線開展了機械噴涂液體聚氨酯補口、中頻加熱輔助熱收縮帶安裝工業規模應用和BK-1型機械化補口工作站試驗，這些新技術有效保證了補口防腐層的一致性和可靠性，填補我國管道建設在這一領域的空白。隨著科技發展，管道防腐補口技術的自動化程度將會越來越高。

結束語

機械化施工正走在從引進到吸收再到創新的道路上，在今后的施工中，在消化、吸收國內外先進管道施工技術的基礎上，還將不斷地進行技術創新，探索、綜合考慮施工效率和施工成本，從而研究出一套適應國情的機械化施工方法、工藝和模式。

參考文獻：

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[2]張壘，王進，牛志勇.長輸管道機械化施工裝備研究與應用[J].石油工程建設，2018，44（S1）：130-133.