高壓燃?xì)夤艿辣P(pán)式不停輸封堵施工實(shí)踐

摘 要

摘要：結(jié)合工程實(shí)際，論述了高壓燃?xì)夤艿啦煌］敺舛率┕さ姆桨高x擇、盤(pán)式封堵施工工藝、施工過(guò)程的環(huán)節(jié)控制，提出了改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞：高壓燃?xì)夤艿?；不停輸作業(yè)；盤(pán)式封堵Construction
摘要：結(jié)合工程實(shí)際，論述了高壓燃?xì)夤艿啦煌］敺舛率┕さ姆桨高x擇、盤(pán)式封堵施工工藝、施工過(guò)程的環(huán)節(jié)控制，提出了改進(jìn)建議。
關(guān)鍵詞：高壓燃?xì)夤艿?；不停輸作業(yè)；盤(pán)式封堵
Construction Practice of Cup-type Plugging without Interruption of Service for High-pressure Gas Pipeline
BAI Lian-ming，HUANG Dong-jian，SHI Wen-jun，SHENG Yang
Abstract：Combined with a practical project，the scheme selection of plugging construction without interruption of service for high-pressure gas pipeline，the cup-type plugging construction process and the link control during the construction are described，and some improvement suggestions are made.
Key words：high-pressure gas pipeline；without interruption of service；cup-type plugging
1 項(xiàng)目背景
    國(guó)家Ⅰ級(jí)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線寧杭客運(yùn)專(zhuān)線由鐵道部、江蘇省和浙江省三方共同籌資建設(shè)，總造價(jià)近400×108元，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為300km/h，全長(zhǎng)約248km，宜興境內(nèi)線路長(zhǎng)度47.6km，在宜興境內(nèi)設(shè)新宜興站。寧杭城際鐵路是實(shí)現(xiàn)南京、杭州兩個(gè)省會(huì)城市間1h直達(dá)的快捷通道，是寧杭間綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的骨干，對(duì)完善華東地區(qū)快速鐵路網(wǎng)，促進(jìn)寧杭城市帶經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展具有重要作用。寧杭客運(yùn)專(zhuān)線宜興境內(nèi)一處規(guī)劃橋樁與我公司DN 500mm城市高壓天然氣管道位置沖突，為配合國(guó)家高速鐵路建設(shè)項(xiàng)目的順利實(shí)施，也為了不影響向管道下游用戶(hù)連續(xù)、穩(wěn)定供氣，我公司決定采取高壓管道不停輸封堵工藝對(duì)此段管道進(jìn)行遷改。
   ① 工程概況
   工程地點(diǎn)：宜興104國(guó)道旁，寧杭高鐵交匯處。
   管道設(shè)計(jì)壓力：2.5Pa，運(yùn)行壓力：2.5MPa。
   運(yùn)行管道：規(guī)格Ø508mm×9.5mm，材質(zhì)L290鋼。
   新建管道：規(guī)格Ø508mm×10mm，材質(zhì)20號(hào)鋼，長(zhǎng)度65m。
    臨時(shí)管道(旁通管)：規(guī)格Ø219mm×10mm，材質(zhì)20號(hào)鋼，長(zhǎng)度120m。
   ② 方案比選[1、2]
   不停輸封堵施工工藝就是在管道正常帶壓條件下對(duì)目標(biāo)管道進(jìn)行封堵，并利用旁通管道實(shí)現(xiàn)不停輸?shù)哪康?，同時(shí)對(duì)新舊管道進(jìn)行碰口連接的施工工藝。城市燃?xì)夤艿缼翰煌］敺舛录夹g(shù)主要分為氣囊式、盤(pán)式(皮碗式)和桶式。氣囊式封堵主要用在低壓城市燃?xì)夤艿?，也作為盤(pán)式和桶式封堵的補(bǔ)充部分用在高中壓燃?xì)夤艿?，盤(pán)式和桶式封堵適用于高中壓燃?xì)夤艿馈Ｍ笆椒舛录夹g(shù)即用開(kāi)孔機(jī)將所需改造的管段整管切斷，然后用封堵器將膨脹桶沿著切斷孔送入管道中央，通過(guò)封堵器的傳動(dòng)裝置將桶膨脹，從而封住氣源。盤(pán)式封堵技術(shù)即用開(kāi)孔機(jī)切出馬鞍形孔，再用封堵器通過(guò)液壓傳動(dòng)推動(dòng)曲柄連桿，將高分子橡膠皮碗送入管內(nèi)，達(dá)到封堵氣源的目的。
    盤(pán)式封堵通過(guò)皮碗在管道內(nèi)受擠壓變形以達(dá)到密封的目的，適用壓力范圍廣，但由于皮碗為圓錐形，當(dāng)遇到失圓度較大的管道或螺紋管時(shí)，效果就不理想，另外對(duì)于管道內(nèi)有鐵屑等雜質(zhì)的情況，封堵效果也會(huì)受到影響。桶式封堵采用整管切斷方式進(jìn)行封堵，因此無(wú)論管道有無(wú)雜質(zhì)或變形，都不會(huì)影響封堵效果。盤(pán)式和桶式封堵各有優(yōu)點(diǎn)，桶式封堵技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用廣泛，工藝成熟；而盤(pán)式封堵技術(shù)效率高，對(duì)原管道破損相對(duì)較小，尤其近年來(lái)隨著燃?xì)夤艿腊踩庾R(shí)的不斷提升及高壓管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的不斷推廣，盤(pán)式封堵技術(shù)逐步被推廣應(yīng)用?；谏鲜鼍C合考慮，我公司決定采用盤(pán)式封堵技術(shù)進(jìn)行該段管道改造。
3 盤(pán)式封堵施工工藝[3、4]
    盤(pán)式封堵施工工藝見(jiàn)圖1。圖1中，A1、A2為旁通孔，B1、B2為封堵孔，C1、C2為氣囊孔，D1、D2為平衡孔。
 
    通常先將待改造管段兩端分別用旁通管接通，以旁通管輸送介質(zhì)，然后封堵原管道進(jìn)行改造施工作業(yè)，待施工完畢后，解除封堵，切換至新管段正常輸送，最后將旁通管拆除。封堵改造工藝的施工步驟如下：
    (1) 剝除原有防腐層并清潔管道外壁；
    (2) 確定三通焊接點(diǎn)；
    (3) 焊接三通并進(jìn)行焊縫探傷檢查；
    (4) 分別安裝夾板閥Z7、Z8，并組裝開(kāi)孔機(jī)；
    (5) 對(duì)三通、夾板閥、開(kāi)孔機(jī)進(jìn)行整體嚴(yán)密性試驗(yàn)；
    (6) 分別開(kāi)旁通孔A1、A2，拆除開(kāi)孔機(jī)并關(guān)閉相應(yīng)夾板閥；
   (7) 重復(fù)上述④～⑥步驟依次開(kāi)封堵孔B1、B2、氣囊孔C1、C2；
    (8) 利用手動(dòng)開(kāi)孔機(jī)開(kāi)壓力平衡孔D1、D2，安裝閥門(mén)Z1、Z2及放散管；
    (9) 建立旁通管道，然后打開(kāi)夾板閥Z7、Z8；
    (10) 分別打開(kāi)夾板閥Z5、Z6，下封堵頭(見(jiàn)圖2)；
    (11) 分別打開(kāi)閥門(mén)Z5、Z6，放散封堵孔B1、B2之間的氣體；
   (12) 分別打開(kāi)夾板閥Z3、Z4，下氣囊；
   (13) 在E1、E2處分割斷原管道，進(jìn)行維修改造；
   (14) 維修改造完成(新建管道與原管道連接完畢)；
    (15) 分別從夾板閥Z3、Z4處提出氣囊，并關(guān)閉夾板閥；
    (16) 分別關(guān)閉閥門(mén)Z5、Z6，并拆除放散管；
    (17) 分別從夾板閥Z1、Z2處提出封堵頭，并關(guān)閉夾板閥；
    (18) 關(guān)閉夾板閥Z7、Z8，置換、拆除旁通管道；
    (19) 分別在旁通孔A1、A2，封堵孔 B1、B2，氣囊孔C1、C2，平衡孔D1、D2安裝堵塞；
   (20) 拆除旁通孔、封堵孔、氣囊孔、平衡孔相應(yīng)夾板閥，加盲蓋；
   (21) 做防腐，恢復(fù)地貌，竣工驗(yàn)收。
4 項(xiàng)目準(zhǔn)備
4.1 施工單位確定
    桶式封堵技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)比較成熟，施工企業(yè)也相對(duì)較多。但盤(pán)式封堵施工工藝在國(guó)內(nèi)應(yīng)用是近年來(lái)的事情，加之設(shè)備造價(jià)相對(duì)較高，種種原因造成國(guó)內(nèi)可進(jìn)行盤(pán)式封堵施工的企業(yè)并不多。我公司從集團(tuán)整體利益出發(fā)，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合比較，最終確定上海某公司為該工程的施工承包單位，該公司作為全國(guó)大型的城市燃?xì)夤艿朗┕て髽I(yè)之一，其施工技術(shù)能力在全國(guó)同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平，該公司擁有行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高壓、超高壓燃?xì)夤艿赖氖┕ず蛽屝藜夹g(shù)，具有建設(shè)部頒發(fā)的國(guó)家市政公用工程總承包一級(jí)和管道工程專(zhuān)業(yè)承包一級(jí)資質(zhì)，具有國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局授予的GA1、GB1、GC1壓力管道安裝許可證。該工程采用了盤(pán)式封堵與囊式封堵相結(jié)合的封堵方案，關(guān)鍵設(shè)備采用美國(guó)TDW1200K-XL開(kāi)孔機(jī)(含液壓站)，其余配套設(shè)備及管件全部由沈陽(yáng)某輸油機(jī)械設(shè)備廠提供。
4.2 施工準(zhǔn)備
   工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較復(fù)雜，地上周邊為國(guó)道及高速鐵路工地，地下周邊有給水、光纜等公用管線。為保證封堵施工順利實(shí)施，進(jìn)場(chǎng)前工程相關(guān)方共同做了如下工作：
   ① 進(jìn)行作業(yè)帶上方綠化遷移及地下其他管線探測(cè)工作；
   ② 按探測(cè)情況進(jìn)行專(zhuān)業(yè)管線設(shè)計(jì)，并上報(bào)相關(guān)主管部門(mén)；
   ③ 按照施工圖紙做好相關(guān)管材、管件采購(gòu)工作；
   ④ 進(jìn)行施工機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)及耗件準(zhǔn)備工作；
   ⑤ 進(jìn)行封堵模擬試驗(yàn)，目的在于檢驗(yàn)主要設(shè)備完好情況、備品耗件準(zhǔn)備情況、人員配備情況及焊接工藝參數(shù)選定情況。
4.3 施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容
   ① 施工方案，包括土方開(kāi)挖、封堵工藝、驗(yàn)收試驗(yàn)等；
    ② 焊接工藝，包括焊接工藝、理論計(jì)算、探傷工藝等；
    ③ 進(jìn)度、質(zhì)量保證措施，包括工作分解、責(zé)任人落實(shí)、關(guān)鍵工序保障等；
    ④ 安全文明施工，包括安全圍護(hù)、夜間施工措施、人員安全等。
4.4 制定應(yīng)急預(yù)案
    燃?xì)夤艿缼馐┕け仨殗?yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，將風(fēng)險(xiǎn)降至最低程度，保證現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)處于隨時(shí)受控狀態(tài)。針對(duì)此工程，我們主要做了以下兩方面工作：
    ① 編制風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別清單，完善應(yīng)對(duì)措施；
    ② 制定應(yīng)急預(yù)案，確保施工及用氣安全。
5 項(xiàng)目實(shí)施[3、4]
    工程經(jīng)過(guò)2個(gè)月的前期協(xié)調(diào)、準(zhǔn)備工作，于2010年3月24日正式開(kāi)工。該工程具備高壓燃?xì)夤艿拦こ碳皫馐┕さ碾p重特點(diǎn)，工程實(shí)施必須嚴(yán)格做好各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)控制，嚴(yán)把質(zhì)量、安全控制關(guān)。通過(guò)協(xié)調(diào)上游供氣壓力及下游用氣量等手段，保證管道施工操作期間管道內(nèi)氣體壓力不大于1.6MPa。施工中的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)如下。
5.1 前期過(guò)程控制
    ① 工作坑及管溝土方開(kāi)挖應(yīng)注意對(duì)周邊管線的保護(hù)，管溝開(kāi)挖應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行，避免過(guò)量開(kāi)挖，工作坑設(shè)置原土方支撐，在主封堵孔管道正下方須設(shè)置臨時(shí)千斤頂支撐，防止開(kāi)孔機(jī)過(guò)重造成原管道變形，工作坑尺寸須滿(mǎn)足機(jī)具拆裝及人員自由操作的要求。
    ② 為了更好地保護(hù)旁通管，旁通管采取淺埋敷設(shè)，永久管道敷設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。
    ③ 三通管件焊點(diǎn)應(yīng)選取在水平直管段上，開(kāi)孔盡量避開(kāi)管道的螺旋焊縫、環(huán)焊縫，若無(wú)法避開(kāi)時(shí)，對(duì)開(kāi)孔部位的焊縫進(jìn)行適量打磨，開(kāi)孔刀中心鉆不應(yīng)落在焊縫上且封堵部位的管道橢圓度與壁厚誤差不得超過(guò)規(guī)定值，最遠(yuǎn)端兩三通焊點(diǎn)之間距離盡可能遠(yuǎn)，如因管道原因造成封堵孔不能完成封堵，可及時(shí)再選點(diǎn)開(kāi)孔。
    ④ 焊接人員應(yīng)取得相應(yīng)的三通焊接工藝焊接資質(zhì)，方可進(jìn)行焊接工作。每道焊縫應(yīng)至少由兩名焊工同時(shí)施焊，且兩電弧間應(yīng)相距至少50mm。在進(jìn)行焊接時(shí)必須使用低氫焊條，焊接工藝采用直流反接，降低母材的溫度，焊接電流控制在100～130A，并控制焊接速度。通過(guò)各種手段，確保焊接期間管道內(nèi)氣體流速不大于10m/s。
    ⑤ 對(duì)于臨時(shí)管道及永久管道的環(huán)焊縫必須進(jìn)行100%射線探傷，對(duì)三通管件等特殊部位的角焊縫采用100%超聲波及100%著色相結(jié)合的探傷方式。
    ⑥ 考慮敷設(shè)的永久管道長(zhǎng)度較短，且施工地點(diǎn)遠(yuǎn)離市區(qū)，管道強(qiáng)度及氣密性試驗(yàn)均采用氮?dú)饨橘|(zhì)，須做好現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作。
5.2 開(kāi)孔過(guò)程控制
    ① 保證開(kāi)孔期間管道內(nèi)氣體流速不大于10m/s；
    ② 開(kāi)孔前對(duì)三通管件、夾板閥、開(kāi)孔機(jī)進(jìn)行2.8MPa的整體試壓，選用0.25級(jí)壓力表觀測(cè)其嚴(yán)密性，保壓1h，確保設(shè)備安裝安全嚴(yán)密；
    ③ 開(kāi)孔前檢查三通管件內(nèi)是否有垃圾，防止開(kāi)孔時(shí)出現(xiàn)意外；
    ④ 為了減少鞍形塊可能出現(xiàn)的變形，減少鞍形塊的修剪量，開(kāi)孔前在管道上焊一個(gè)防變形肋板(見(jiàn)圖3)；
 
    ⑤ 開(kāi)孔應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作手進(jìn)行，安排專(zhuān)人記錄過(guò)程尺寸；
⑥ 完成開(kāi)孔時(shí)要在閥門(mén)及鞍形塊上進(jìn)行標(biāo)記，以便于下堵塞時(shí)能準(zhǔn)確地放回，安排專(zhuān)人對(duì)鞍形塊進(jìn)行修整，然后將其與堵塞及短節(jié)用電焊進(jìn)行連接，焊接時(shí)必須保證鞍形塊的水平(堵塞見(jiàn)圖4)。
 
5.3 封堵過(guò)程控制
    ① 保證帶壓封堵時(shí)管內(nèi)介質(zhì)流速不大于5m/s；
    ② 嚴(yán)格按《鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的順序進(jìn)行上、下游封堵操作。
5.4 斷管過(guò)程控制
    ① 為了減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，在放散管頂端安裝放散專(zhuān)用消聲器；
   ② 割斷主管前須對(duì)其進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，且儀器連續(xù)3次檢測(cè)甲烷體積分?jǐn)?shù)均在1%以下；
   ③ 斷管采用自動(dòng)切管機(jī)對(duì)主管進(jìn)行冷切割、打坡口，禁止用明火對(duì)主管切割；
    ④ 管道對(duì)口焊接時(shí)采用對(duì)口器，禁止對(duì)管口過(guò)量打磨、切割進(jìn)行對(duì)口；
    ⑤ 斷管前為確保封堵嚴(yán)密，通常在主管來(lái)氣方向用黃油與滑石粉混合物砌筑“墻體”，本工程封堵效果十分理想，因此不再采取砌筑“墻體”的方式，以防止其對(duì)下游調(diào)壓設(shè)施的損壞。
5.5 收尾過(guò)程控制
    ① 下堵塞，即把從原管道上取下的鞍形塊稍作整修后放回原位，目的是方便將來(lái)管道進(jìn)行清管檢測(cè)，下堵作業(yè)尺寸須由專(zhuān)人計(jì)算，并另外安排專(zhuān)人進(jìn)行核對(duì)，在兩人確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行作業(yè)；下堵塞設(shè)備安裝須確保同軸度，以防發(fā)生偏移，下堵塞作業(yè)時(shí)，還需嚴(yán)格保證管道壓力無(wú)波動(dòng)或壓力波動(dòng)小于0.1MPa；
    ② 新建管道通氣應(yīng)采取間接置換的方式，即先用氮?dú)庵脫Q空氣，再用燃?xì)庵脫Q氮?dú)猓?/span>
    ③ 臨時(shí)管道拆除前須進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，連續(xù)3次檢測(cè)甲烷體積分?jǐn)?shù)均在1%以下方可拆除；
    ④ 三通管件防腐使用從德國(guó)引進(jìn)的新型防腐材料(見(jiàn)圖5)，該材料具有創(chuàng)傷自動(dòng)修復(fù)功能，使用方便、黏結(jié)優(yōu)異、抗陰極保護(hù)剝離性強(qiáng)；使用電火花檢漏儀100%檢查防腐層，合格后回填；
    ⑤ 按規(guī)程要求做好竣工資料整理工作，在三通管件上方砌筑泄漏檢測(cè)井，并進(jìn)行GPS定位，防止第三方掩埋。
6 項(xiàng)目總結(jié)
    主體工程于2010年4月10日竣工，歷時(shí)18d。盤(pán)式不停輸帶壓封堵技術(shù)是對(duì)原有停輸檢修工藝的一種重要補(bǔ)充，成為確保管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。實(shí)踐證明，盤(pán)式不停輸帶壓封堵技術(shù)作為高壓管道維修搶修的一種新的補(bǔ)充手段，有利于環(huán)保、有利于節(jié)約能源、有利于企業(yè)切實(shí)履行社會(huì)責(zé)任，是積極可行、安全有效的技術(shù)。
6.1 成功經(jīng)驗(yàn)
    ① 工程準(zhǔn)備充分，細(xì)節(jié)管理到位，責(zé)任分工明確，包括方案落實(shí)、物料準(zhǔn)備等內(nèi)容；
    ② 無(wú)論港華集團(tuán)、施工單位領(lǐng)導(dǎo)，還是現(xiàn)場(chǎng)管理、操作人員，充分重視工程全過(guò)程；
   ③ 工程嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，安排專(zhuān)人記錄、核對(duì)尺寸數(shù)據(jù)；
    ④ 人員配置全面，關(guān)鍵工序保障有力，現(xiàn)場(chǎng)指揮統(tǒng)一有序。
6.2 工程建議
    ① 工程實(shí)施中設(shè)備組(吊)裝、設(shè)備壓力試驗(yàn)時(shí)間占工程主體施工總時(shí)間的33%，如施工工序安排能夠更加合理、相關(guān)操作人員技能能夠進(jìn)一步提升，上述時(shí)間可有效縮短；
    ② 管道開(kāi)孔過(guò)程中產(chǎn)生的鐵屑很明顯(見(jiàn)圖6)，除部分細(xì)微顆?；蚍勰┝⒓幢粴饬鞔档较掠?，依舊有部分較大塊的鐵屑暫時(shí)殘留在三通管件周?chē)缡┕挝换蛟O(shè)備制造單位能設(shè)計(jì)一種專(zhuān)用工具(如磁性探棒)，設(shè)法取出大部分殘留的鐵屑，將對(duì)下游設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義。
 
7 結(jié)語(yǔ)
    采用盤(pán)式不停輸封堵工藝進(jìn)行地下高壓燃?xì)夤艿栏脑旃こ淌┕ぴ谖沂蟹秶鷥?nèi)是首次實(shí)施，也是港華集團(tuán)首次采用上游油氣管道公司以外的施工單位在集團(tuán)內(nèi)實(shí)施此類(lèi)工程。該工程的順利實(shí)施，豐富了我公司管網(wǎng)運(yùn)行的管理經(jīng)驗(yàn)，為港華集團(tuán)及國(guó)內(nèi)兄弟公司進(jìn)行同類(lèi)工程施工開(kāi)辟了新的途徑，具有特別重要的意義。
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[4] SY/T 6150.2—2003，鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程 第2部分：擋板-囊式封堵[S].
 
(本文作者：白連明1 黃冬建1 史文君2 生煬3 1.宜興港華燃?xì)庥邢薰?江蘇無(wú)錫 214200；2.港華投資有限公司 廣東深圳 518026；3.沈陽(yáng)三全工程監(jiān)理咨詢(xún)有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110026)