天然氣管道施工管理與保護(hù)技術(shù)

龐慶聰(中交城鄉(xiāng)能源有限責(zé)任公司，北京 100029)

0 引言

天然氣不僅僅為工業(yè)生產(chǎn)所應(yīng)用，在人民的生活方面也充當(dāng)著十分重要的角色，在國(guó)家“雙碳”背景下，是毋庸置疑的高質(zhì)量清潔能源之一，其憑借自身優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效益以及清潔環(huán)境的特性，已經(jīng)漸漸成為了不可缺少的一項(xiàng)能源。為了適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)天然氣管道工程建設(shè)的實(shí)際情況以及其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)管道施工管理工作迫在眉睫。我們要進(jìn)一步采取更加先進(jìn)的管道保護(hù)技術(shù)，以此來(lái)確保管道運(yùn)輸工作的安全性。

天然氣其實(shí)就是一種從鉆井之中被開(kāi)采出來(lái)的具有可燃性質(zhì)的氣體。氣井氣就是天然氣中的一種，其是自由噴出地面的，也就是純天然氣。另外一種是溶解在了石油之中的氣體，通常來(lái)說(shuō)其是和石油一同被開(kāi)采出來(lái)，然后再?gòu)氖椭蟹蛛x出來(lái)的一種石油的伴生氣。還有一種是含有石油輕質(zhì)餾分的凝析氣田氣，它主要是由甲烷構(gòu)成的，其低發(fā)熱量通常為33 494～41 868 kJ/m3。天然氣一般來(lái)講都沒(méi)有什么特別的氣味，所以會(huì)在使用的時(shí)候?qū)⒛撤N無(wú)害但是有臭味的預(yù)警氣體混入其中，目前行業(yè)內(nèi)多數(shù)加入四氫噻吩，防止天然氣出現(xiàn)泄漏不被人知的情況，防止出現(xiàn)中毒或者爆炸燃燒等一系列的事故問(wèn)題。

1 天然氣管道敷設(shè)主要工藝

天然氣管道的大部分地段都是處于埋地敷設(shè)，埋地管道的鋪設(shè)工作主要能夠總結(jié)為以下六點(diǎn)。

1.1 管溝開(kāi)挖

管道鋪設(shè)工作首先要做的就是管溝開(kāi)挖，主要就是土方工程。在正式開(kāi)挖管溝之前，一定要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，一定要將施工帶附近都清理干凈，要將施工帶旁的道路都疏通平整，之后根據(jù)設(shè)計(jì)好的圖紙進(jìn)行埋樁工作，要確定管溝中心線應(yīng)處于哪個(gè)位置，之后再根據(jù)需要的寬度、深度以及邊坡的坡度來(lái)進(jìn)行土方的挖掘工作。在管溝開(kāi)挖的過(guò)程之中，一定要每隔25～50 m就進(jìn)行以此檢測(cè)工作，確保其寬度、深度以及邊坡的坡度都是符合要求的，并且沒(méi)有出現(xiàn)軸線偏離的情況[1]。

1.2 溝邊布管

溝邊的布管可以在挖溝之前進(jìn)行，也可以等溝挖好之后再進(jìn)行。但是一定要時(shí)刻牢記一個(gè)原則：進(jìn)行管子下溝之前，已經(jīng)挖完的溝一定要盡量縮短其敞口的時(shí)間，最主要的目的就是要防止出現(xiàn)塌方以及避免落入物體對(duì)鋪管造成傷害。通常情況下，在挖溝之前就完成布管工作能夠盡量避免重型布管車(chē)在沿溝邊行駛的時(shí)候造成的塌方事故。布管其實(shí)就是利用裝有側(cè)向起重臂的起重機(jī)吊起需要安裝的管子，之后將其移動(dòng)并且安放在設(shè)計(jì)好的位置。在全部布管的過(guò)程之中，一定要密切關(guān)注管子的狀態(tài)，避免出現(xiàn)管子的損壞或者變形的情況。

1.3 管道安裝與焊接

管道的組裝焊接工作在管道施工工作之中占據(jù)著非常重要的一部分，屬于核心工序之一。現(xiàn)如今的焊接所需的材料、相關(guān)的技術(shù)設(shè)備以及工藝手段，都已經(jīng)取得了不小的發(fā)展成果，已經(jīng)能夠做到管子連接部位的所有性質(zhì)都和管子自身一致，其可靠性也十分的高，不僅如此，工作完成的速度也是相當(dāng)可觀的。在進(jìn)行焊接工作之前，管子一定要用特殊的機(jī)械對(duì)口器來(lái)進(jìn)行組裝，確保其管口能夠?qū)φ淮嬖谡`差，保障其焊縫間隙處于合格的狀態(tài)。管道焊接通常都擁有其自身的一套規(guī)范守則，焊工必須要求經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)工作，做到熟練掌握所需要的工藝，要能夠做到有技巧的勝任其自身的工作。管道焊接工作受到天氣因素的影響也比較大，往往要增加出對(duì)于天氣的保護(hù)條件，如果不具備符合施工的天氣條件只能夠暫時(shí)停止施工，所以就會(huì)導(dǎo)致延緩管道建設(shè)的速度。但是管道建設(shè)工作也不能一味的追求速度，最主要的還是要考量其質(zhì)量以及安全性，因?yàn)楹附拥馁|(zhì)量高低會(huì)直接影響管道能夠長(zhǎng)期處于高壓的環(huán)境之中運(yùn)作，是安全性的必要保障。現(xiàn)如今很多技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家已經(jīng)能夠廣泛的利用惰性氣體保護(hù)自動(dòng)焊接或者半自動(dòng)焊接，其焊接的速度快，質(zhì)量也能夠符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。焊縫工作一定要達(dá)到管子母材的強(qiáng)度，并且要做到毫無(wú)缺陷的程度，在焊接工作完成之后，要先檢查其外觀，之后再運(yùn)用X 射線、磁粉或超聲波對(duì)其進(jìn)行無(wú)損探傷，通過(guò)了一系列檢查合格之后再投入使用。所有的檢查都必須嚴(yán)格的按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)有不合格的焊縫，一定要進(jìn)行修補(bǔ)工作，直至最終檢查合格之后再投入使用[2]。

1.4 管道防腐絕緣

埋入地下的鋼管不可避免的會(huì)遭受到土壤之中的化學(xué)成分以及電化學(xué)的腐蝕，所以做好對(duì)管道的防腐絕緣工作是非常重要的，是能夠保障其使用壽命的有效途徑。管道經(jīng)無(wú)損檢測(cè)合格后，開(kāi)始對(duì)焊口進(jìn)行防腐補(bǔ)口，對(duì)管道進(jìn)行電火花檢測(cè)，防止管道防腐出現(xiàn)破損。現(xiàn)如今管道的防腐技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)，其已經(jīng)擁有自身的完整的內(nèi)容。在進(jìn)行管道施工工作的時(shí)候，不論決定選用什么樣的材料、哪一種涂敷方式來(lái)完成對(duì)鋼管的仿佛絕緣工作，其最終的目的都是想要盡可能延長(zhǎng)管道的使用壽命，并且確保其在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的安全。

1.5 下溝回填

在完成了管道的全線組裝、焊接及無(wú)損檢測(cè)、防腐等工作以后，就可以將管道下溝。把已經(jīng)焊接好的一定長(zhǎng)度管道下溝是比較困難的工序，這就需要按照合適的間距來(lái)排布多輛吊管機(jī)配合工作，要運(yùn)用很強(qiáng)大的力，謹(jǐn)慎小心的將其放入溝內(nèi)，要避免出現(xiàn)管子彎折或者損傷其防腐層的問(wèn)題。當(dāng)管線平穩(wěn)準(zhǔn)確地放在了管溝底部以后，還要進(jìn)行一遍電火花撿漏工作，防止出現(xiàn)防腐層破損情況，發(fā)現(xiàn)有破損立即修補(bǔ)。電火花檢驗(yàn)合格后開(kāi)始進(jìn)行管道回填工作。最后復(fù)土高度要能夠做到高出地面至少300 mm以上，要保留好地表土在上層部位，方便后續(xù)的農(nóng)作物的生長(zhǎng)[3]。

1.6 試后檢驗(yàn)

管道試壓是檢驗(yàn)管道焊接質(zhì)量是否合格過(guò)關(guān)的有效措施，它能夠促使強(qiáng)度不能夠承受住指定內(nèi)壓的管子產(chǎn)生破裂，從而暴露出其具備的缺陷。試壓工作通常要經(jīng)歷分段試壓、站間試壓。分段試壓是在管道鋪設(shè)的過(guò)程之中進(jìn)行的，通常來(lái)說(shuō)都會(huì)采取試水壓得方式，這又能夠分為嚴(yán)密性試壓以及強(qiáng)度試壓這兩個(gè)步驟。嚴(yán)密性試壓指的是在管道的設(shè)計(jì)壓力之下持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行一段時(shí)間，這個(gè)時(shí)限通常來(lái)說(shuō)都是24 h;強(qiáng)度試壓指的就是在設(shè)計(jì)壓力的基礎(chǔ)上增加壓力，測(cè)試其短時(shí)間的穩(wěn)壓能力，如若壓降不大于規(guī)定的數(shù)值就算是合格。

2 天然氣管道工程的管理

2.1 施工質(zhì)量管理

在工程開(kāi)始之前，要將工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)好的各項(xiàng)數(shù)據(jù)提交給相關(guān)的施工管理部門(mén)進(jìn)行審核，要對(duì)其施工組織設(shè)計(jì)以及質(zhì)量保障措施進(jìn)行嚴(yán)格的審查，在通過(guò)了審查的要求之后才能夠進(jìn)行施工建設(shè)，要建立質(zhì)量管理體系，完善程序文件，定期開(kāi)展質(zhì)量檢查活動(dòng)，建立質(zhì)量隱患管理臺(tái)賬，運(yùn)用PDCA循環(huán)法，持續(xù)推動(dòng)質(zhì)量管理再提升。如果遇到技術(shù)復(fù)雜的工程問(wèn)題，要做到及時(shí)組織好設(shè)計(jì)以及施工方根據(jù)具體的實(shí)際來(lái)進(jìn)行合理的調(diào)整和改良。管道施工質(zhì)量會(huì)直接影響整個(gè)工程的投產(chǎn)運(yùn)行，施工質(zhì)量的管理包括許多的環(huán)節(jié)和步驟，從前期的部署、中間的監(jiān)督、后期的收尾，這些環(huán)節(jié)都需要實(shí)時(shí)的進(jìn)行監(jiān)控，保障每個(gè)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)影響整個(gè)施工的進(jìn)度。要從管道焊接質(zhì)量、防腐質(zhì)量、回填質(zhì)量、清管試壓質(zhì)量等多方面進(jìn)行嚴(yán)格的過(guò)程質(zhì)量管控，管理人員要現(xiàn)場(chǎng)全程監(jiān)管，尤其是對(duì)隱蔽工程的質(zhì)量檢查，各工序應(yīng)按照施工驗(yàn)收規(guī)范要求，開(kāi)展過(guò)程質(zhì)量驗(yàn)收，并形成簽字版材料留存，確保工程質(zhì)量合格，工程質(zhì)量責(zé)任可追溯[4]。

2.2 施工進(jìn)度控制

為了促進(jìn)工程能夠按照設(shè)計(jì)好的進(jìn)度展開(kāi)，就需要及時(shí)規(guī)避掉各種影響因素，作為建設(shè)單位一方，要做到認(rèn)真制定進(jìn)度控制措施，其中包括組織措施、技術(shù)措施、 經(jīng)濟(jì)措施等。管道施工中經(jīng)常遇到征地難協(xié)調(diào)、行政手續(xù)辦理時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題制約著工期進(jìn)度，所以要提前謀劃，對(duì)于穿跨越鐵路、公路、河流等，要單獨(dú)做好進(jìn)度控制，統(tǒng)籌考慮專(zhuān)業(yè)施工單位的委托、管道套管等材料采購(gòu)、專(zhuān)項(xiàng)方案編制、依法合規(guī)手續(xù)辦理等問(wèn)題，切實(shí)提高管道施工進(jìn)度。進(jìn)度控制的組織措施主要就是要建立工程進(jìn)度報(bào)表制度，召開(kāi)工程進(jìn)度協(xié)調(diào)會(huì)議等等。在實(shí)際的管道工程管理實(shí)施過(guò)程之中，需要定期或者不定期地召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)會(huì)議。要加強(qiáng)信息溝通渠道的作用，建立起完善的信息交流系統(tǒng)，保證施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候能夠做到第一時(shí)間完成信息上傳工作，之后采取相應(yīng)的解決措施，盡可能保障施工的進(jìn)度不受影響。

2.3 建設(shè)投資控制

對(duì)于現(xiàn)代以盈利為目的的建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，做好建設(shè)的投資控制工作非常重要。對(duì)于天然氣管道的建設(shè)工作來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠渌枰墓こ塘渴志薮螅┕み^(guò)程中不可預(yù)見(jiàn)性較多，可能會(huì)產(chǎn)生大量的設(shè)計(jì)變更、簽證，持續(xù)的工期也很長(zhǎng)，所以，有必要做好投資控制工作。一是要做好圖紙會(huì)審及設(shè)計(jì)交底，優(yōu)化管道路由走向，縮減線路長(zhǎng)度，減少穿跨越工程，節(jié)省工程投資；二是嚴(yán)格審核施工單位月度工程量報(bào)表，避免施工單位虛報(bào)工程量，造成多支付工程款；三是加強(qiáng)管道施工變更、簽證管理，減少因變更、簽證增加工程量，增加投資。另外，要充分考量到一切變量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際以及相關(guān)的文件規(guī)定，對(duì)建設(shè)工程進(jìn)行成本預(yù)估[5]。

3 管道保護(hù)技術(shù)

天然氣管道的保護(hù)技術(shù)在天然氣管道建設(shè)工程之中占據(jù)著非常重要的位置。因?yàn)槲覈?guó)的地府遼闊，土地面積十分廣泛，土質(zhì)條件不同，這樣的情況下勢(shì)必會(huì)嚴(yán)格要求管道的質(zhì)量，必須要能夠滿(mǎn)足需要的強(qiáng)度、韌性以及焊接性能，所以，我國(guó)逐漸向著高自動(dòng)化方向發(fā)展，逐漸轉(zhuǎn)向大直徑高壓管道方向發(fā)展。那么為了保障管道質(zhì)量合格，并且還能延長(zhǎng)管道的使用壽命，做好對(duì)其的保護(hù)工作就尤為重要。

3.1 焊接技術(shù)

焊接作為管道建設(shè)施工過(guò)程之中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，質(zhì)量必須要得到保障，其質(zhì)量好壞將會(huì)直接影響到管道投用。能夠決定焊接質(zhì)量好壞的兩個(gè)主要因素就是選用的焊接材料以及焊接工藝，所以，尋找更加合適有效的焊接材料，研發(fā)更有效的焊接工藝是提升焊接質(zhì)量的主要措施。自動(dòng)焊接的焊接過(guò)程成功做到了從人工控制轉(zhuǎn)向?yàn)樽詣?dòng)化科技控制，自動(dòng)焊接需要的勞動(dòng)力少，其勞動(dòng)強(qiáng)度相較于之前下降了一定程度，并且自動(dòng)焊接的焊縫相較于人工來(lái)說(shuō)能夠更加美觀對(duì)稱(chēng)，焊接的效率也得到了很大的提升。

3.2 干燥技術(shù)

天然氣管道之中不可避免會(huì)有水蒸氣以及液態(tài)水的存在，這也是天然氣管道壁遭受腐蝕的一大因素，所以要想確保管道能夠處于安全的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)管道的使用壽命，使用合適的干燥工藝做好干燥處理十分必要。盡管干燥的成本相對(duì)來(lái)說(shuō)更高，但是其施工的周期卻比較短，還能夠有效地排除一些安全隱患[6]。

3.3 防腐技術(shù)

天然氣管道的生命周期由管道材料決定，因施工建設(shè)中，部分完工管道，要進(jìn)行埋地敷設(shè)，容易受到土壤腐蝕及雜散電流電化學(xué)腐蝕。經(jīng)研究，當(dāng)受保護(hù)的金屬表面為陰極時(shí)，可以達(dá)到緩蝕效果，增加了安全系數(shù)。近年來(lái)，為對(duì)施工建設(shè)過(guò)程中天然氣管道進(jìn)行保護(hù)，臨時(shí)采用犧牲陽(yáng)極的電化學(xué)保護(hù)措施，有效避免管道施工過(guò)程中的腐蝕，延長(zhǎng)了管道使用壽命[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣管道的施工和保護(hù)工作是需要耗費(fèi)大量精力的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，較為復(fù)雜。天然氣未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)要專(zhuān)注于對(duì)厚壁、大口徑以及數(shù)字化技術(shù)的研發(fā)攻克上，要不斷地更新自身的技術(shù)水平。只要堅(jiān)持不懈地投入到研發(fā)工作之中，努力進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容知識(shí)的探索學(xué)習(xí)，未來(lái)我國(guó)的天然氣管道保護(hù)技術(shù)以及施工管理技術(shù)一定會(huì)取得十分顯著的應(yīng)用成果，有效促進(jìn)我國(guó)天然氣關(guān)管道行業(yè)的蓬勃發(fā)展。