大口徑管道施工連頭作業(yè)中的間隙控制

孫洪業(yè)，楊鎖軍，王謖，陳強(qiáng)，李東明

（河北華北石油工程建設(shè)公司，河北任丘 062552）

大口徑管道施工連頭作業(yè)中的間隙控制

孫洪業(yè)，楊鎖軍，王謖，陳強(qiáng)，李東明

（河北華北石油工程建設(shè)公司，河北任丘 062552）

大口徑管道連頭作業(yè)是長輸管道施工中收尾階段的關(guān)鍵工程。文章從大口徑管道連頭作業(yè)所需的主要設(shè)備、連頭作業(yè)特點(diǎn)、不同工況下連頭間隙的控制要點(diǎn)、施工中影響間隙大小的各種因素及預(yù)防方法等方面對(duì)該施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)。

大口徑管道；連頭作業(yè)；間隙控制；經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

大口徑長輸管道連頭是控制工程收尾的關(guān)鍵，本文以西氣東輸中D 1 016 mm×21 mm的X70鋼管道連頭作業(yè)為例，進(jìn)行分析介紹。

1 主要設(shè)備

（1）70 t吊管機(jī)兩臺(tái)，用于連頭前的擺管、吊運(yùn)連頭用管段、死口調(diào)整間隙、配合管段下料的切割作業(yè)等。

（2）320型挖掘機(jī)一臺(tái)，用于清挖管溝和作業(yè)坑、橫向調(diào)整間隙等配合工作。管道外對(duì)口器一套，用于保證裝配質(zhì)量、提高裝配速度、調(diào)整裝配間隙。

（3）移動(dòng)電焊作業(yè)車三臺(tái)，用于提供電源和進(jìn)行焊接作業(yè)。

2 不同工況下的間隙控制要點(diǎn)

2.1 平段直接連頭

當(dāng)兩端管道為平段時(shí)，應(yīng)進(jìn)行上下左右的調(diào)整，使兩端管道處在同一軸線上。具體方法是：用粉線拉兩端管段的平行線，上面拉管上壁或內(nèi)壁，下面和側(cè)面也可以拉管外壁或內(nèi)壁以確保測(cè)量精度。拉線過程中要兩邊互相拉、互相驗(yàn)證，從而確保調(diào)整的準(zhǔn)確性。

連頭時(shí)必須保證兩端管道同心且兩端管口之間上下左右距離一致，用裝細(xì)土編織袋墊牢固。如果在溝下連頭，兩端管道宜各暴露長度20 m，以便于施工時(shí)的調(diào)整，避免出現(xiàn)斜口而引起應(yīng)力集中。

2.2 平段水平轉(zhuǎn)角連頭

當(dāng)兩端管段有水平轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)根據(jù)水平轉(zhuǎn)角的中心位置，向一面返半個(gè)冷彎管 （或熱彎管）的尺寸，進(jìn)行冷彎管 （或熱彎管）下料切割組對(duì)。此時(shí)應(yīng)特別注意控制好冷彎管的俯仰角 （迭加角），否則會(huì)給以后的施工留下難以消除的后患，加大施工難度。

彎管焊接完成后連死口應(yīng)在另一端留出的一段直管段上進(jìn)行，彎管焊接完成后要進(jìn)行擺管、墊管等調(diào)整工作，具體擺管方法參照2.1進(jìn)行。此工作是決定下料尺寸準(zhǔn)確與否的重要因素，并需要施工人員具有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)和高度的責(zé)任心。

2.3 垂直轉(zhuǎn)角連頭

當(dāng)兩端管段有垂直轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)根據(jù)垂直轉(zhuǎn)角的中心位置，向一面返半個(gè)冷彎管 （或熱彎管）的尺寸，進(jìn)行冷彎管 （或熱彎管）下料切割組對(duì)。此時(shí)的組對(duì)順序應(yīng)該是先組對(duì)下管口而預(yù)留上管口，并將彎管轉(zhuǎn)角控制到最佳狀態(tài)，可以采用粉線拉直使之平行于彎管直管段，其延長線拉至下一管口，注意上下左右都要拉線，以盡量消除誤差。

彎管焊接完成后仍需進(jìn)行擺管調(diào)整等進(jìn)一步的確定性的工作。此時(shí)注意吊裝位置，如果焊口未焊完，吊點(diǎn)位置應(yīng)選擇在焊口前的管段上，以免焊口因受過大應(yīng)力而斷裂；如果焊口已經(jīng)焊完，吊點(diǎn)位置應(yīng)選擇在離最前管口300 mm的管段上，以增加力臂長度。同時(shí)保證吊管機(jī)受力不要過大，防止壓塌管溝，保護(hù)溝下人員安全。在進(jìn)行溝下擺管作業(yè)時(shí)，管溝側(cè)吊管機(jī)履帶距離管溝應(yīng)在1.5 m以上（此距離可根據(jù)具體地質(zhì)條件進(jìn)行合理的調(diào)整），并要安排專人在溝上監(jiān)控周圍的地面是否有裂縫，并隨時(shí)對(duì)溝下人員和吊管機(jī)操作手預(yù)警，以保證施工人員的安全，真正做到以人為本，預(yù)防為主。

2.4 三維斜向連頭

當(dāng)兩端是直管段要在中間鑲彎管，且彎管不只是單一水平轉(zhuǎn)角或垂直轉(zhuǎn)角 （疊加角）時(shí)，此時(shí)下料方法應(yīng)采用直接吊彎管靠管下料法，多次試吊彎管調(diào)整角度，使彎管兩端直管段下平面與直管段上表面平行，角度調(diào)整合適后應(yīng)保持不變，直至連頭焊接開始。在進(jìn)行兩端管段下料時(shí)，將彎管吊起，在管口兩端的直管段上的側(cè)面搭上線墜，觀察彎管兩端的直管段與下面直管的位置是否處在垂直狀態(tài)，當(dāng)確認(rèn)兩端達(dá)到垂直狀態(tài)時(shí)，即在下直管上做標(biāo)記1。

此時(shí)在彎管兩端管口的最上方分別垂一線墜，線墜垂體尖與彎管內(nèi)壁之間留1mm間隙，量出管口鈍邊到線墜尖 （管道處于下坡時(shí)）或線 （管道處于上坡時(shí)）的距離。當(dāng)管道在下坡時(shí)，從前面做好的標(biāo)記1處加此管端所量出的距離；當(dāng)管道處在上坡時(shí)，從前面做好的標(biāo)記1處減此管端所量出的距離。形成新標(biāo)記點(diǎn)2，以標(biāo)記點(diǎn)2為基準(zhǔn)，再減去組對(duì)間隙和坡口加工的尺寸，形成標(biāo)記點(diǎn)3，然后在管圓周方向上用銅皮圈帶圈好并畫出一條過標(biāo)記點(diǎn)3的圓周線。這條圓周線就是我們所要的真正切割線，確定好后進(jìn)行切割下料、打磨、組對(duì)，在組對(duì)、點(diǎn)焊時(shí)要同時(shí)控制好兩端的間隙。

3 施工中影響間隙的各種因素及預(yù)防方法

3.1 天氣

連頭前一天應(yīng)了解最近的天氣情況，以便根據(jù)天氣情況確定預(yù)留間隙的大小。如果當(dāng)天的天氣是陰或多云，說明一天的氣溫變化不大，不必預(yù)留間隙。如果當(dāng)天是晴天而且溫差大，則應(yīng)考慮溫差所引起的熱脹冷縮，以確定是預(yù)留間隙還是加長短節(jié)。

3.2 季節(jié)

一年中對(duì)連頭作業(yè)影響最大的季節(jié)是夏季，因?yàn)橄募練鉁馗摺囟茸兓?。影響最小的是春、秋、冬三個(gè)季節(jié)，這三個(gè)季節(jié)中一天的氣溫比較恒定，太陽的加熱效應(yīng)不明顯，管道熱脹冷縮也不明顯，所以影響小。

3.3 溫度、管道暴露長度、管材熱膨脹系數(shù)

溫度主要是指一天溫差的大小，是必須考慮的重要因素，它對(duì)溝上連頭作業(yè)或溝下未回填連頭作業(yè)影響最大。管道暴露長度和管道膨脹量成正比，這也是必須考慮的重要因素之一。具體膨脹量的計(jì)算 （低碳高強(qiáng)鋼）可參考以下公式：

式中 △L——膨脹量/m；

a——鋼材的線膨脹系數(shù)，取1.2×10-5℃-1；

L——管道暴露長度/m；

△t——t2-t1/℃；

t1——開始下料時(shí)溫度/℃；

t2——連接時(shí)的溫度/℃。

例如：某一大口徑管道下溝后有100 m未回填，這中間有一處需要連頭施工。此處是夏天溫差較大的山區(qū)，早晨氣溫為25℃，到下午2時(shí)氣溫為35℃，這時(shí)需計(jì)算膨脹量為多少？

這表明，如果早晨下料，就必須預(yù)留12 mm的余量，這樣才能保證切割完畢管段能準(zhǔn)確放入空隙中，有效地避免了因溫差變化而引起的下一道口沒有間隙而頂傷鈍邊。

膨脹量要與摩擦系數(shù)綜合考慮，是一個(gè)參考數(shù)值，具體量值要根據(jù)實(shí)際情況確定。

3.4 地形

在進(jìn)行連頭作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)周圍的地形情況，盡量選擇有利地形進(jìn)行施工，以達(dá)到可控、可用、可調(diào)的目的。

3.5 作業(yè)時(shí)間點(diǎn)、操作時(shí)間

在準(zhǔn)備就緒的情況下，應(yīng)在上午11時(shí)之前完成死口之前的所有焊接工作 （至少完成管壁厚2/3的焊接，以保證吊管機(jī)調(diào)整管道時(shí)焊口不會(huì)發(fā)生斷裂），利用11時(shí)至14時(shí)之間的溫度變化引起的管道熱脹冷縮，尋找組對(duì)間隙最佳時(shí)機(jī)，一旦間隙合適立即進(jìn)行定位焊。

4 結(jié)束語

以上經(jīng)驗(yàn)是我們?cè)诙嗄陮?shí)踐中總結(jié)出來的行之有效的方法，只要在施工中合理地加以運(yùn)用就會(huì)取得很好的效果。

[1]中國石油天然氣人事服務(wù)中心.油氣管線安裝工［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005.

Gap Control in Large Diameter Pipeline Tie-in Operation

SUN Hong-ye（Hebei Huabei Petroleum Engineering Construction Co.,Ltd.， Renqiu 062552， China）,YANG Suo-jun,WANG Su,et al.

Tie-in operation belongs to the last phase in large-scale long-distance pipeline construction.In this article,the experience of tie-in operation for large diameter pipeline is introduced systematically,which includes main equipment,tie-in operation characteristics,technical key points of tie-in gap control,factors affecting tie-in gap size during operation,and so on.

large diameter pipeline;tie-in operation;gap control;experience summary

TE973.3

B

1001－2206（2011）06－0049－02

孫洪業(yè) （1973-），男，河北河澗人，高級(jí)工程師，燕山大學(xué)焊接自動(dòng)化專業(yè)在讀生，主要從事安裝專業(yè)教學(xué)及施工技術(shù)研究工作。

2011-04-10