大口徑超高壓管線封堵開孔的質(zhì)量控制

於慶豐 張建國(guó) 王飛丹

摘要：隨著川東北的元壩氣田、川東南的涪陵頁(yè)巖氣的逐步開發(fā)，“十二五”到“十三五”期間川氣東送管道的資源總量將達(dá)到151.3×108m3/a，需對(duì)原線路進(jìn)行增壓改造。文章介紹了大口徑超高壓管線封堵開孔工藝選擇方法，就其工藝的選擇確認(rèn)進(jìn)行了描述，并在武漢江夏王通閥室實(shí)施高壓封堵開孔，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：大口徑超高壓管線；封堵開孔；質(zhì)量控制；川氣東送管道；增壓改造 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE977 文章編號(hào)：1009-2374（2016）09-0057-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.027

川氣東送管道是我國(guó)一條貫穿東西部地區(qū)的天然氣管道大動(dòng)脈。干線1635km，自普光首站至上海輸氣站，途徑四川、重慶、湖北、安徽、浙江、上海4省2市，年輸量120×108m3/a，設(shè)計(jì)壓力10MPa，管徑Ф1016。隨著川東北的元壩氣田、川東南的涪陵頁(yè)巖氣的逐步開發(fā)，“十二五”到“十三五”期間川氣東送管道的資源總量將達(dá)到151.3×108m3/a，需對(duì)原線路進(jìn)行增壓改造，為保證管線安全運(yùn)行和不影響下游用氣需求，采用在武漢王通閥室下游進(jìn)行封堵開孔，增設(shè)壓氣站加壓后輸送至

下游。

1 高壓封堵開孔工藝的選用

為了保證高壓封堵開孔工藝的可行性，天然氣川氣東送管道分公司于2015年1月15日邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)封堵開孔專家在武漢組織召開川氣東送管道增壓工程王通帶壓封堵設(shè)計(jì)、施工方案審查，最終確定了在進(jìn)出站（武漢壓氣站）Φ1016管線、進(jìn)出站閥門安裝完成且驗(yàn)收合格后，通過(guò)對(duì)在役運(yùn)行管線實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)不停輸帶壓（8.0MPa）開孔、封堵施工，最終完成進(jìn)出站管線的動(dòng)火連頭作業(yè)（見圖1）。

圖1 王通閥室高壓封堵開孔施工工藝圖

明確高壓封堵開孔工藝確定的施工工序?yàn)椋鹤鳂I(yè)場(chǎng)地平整→現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)坑開挖→封堵三通支撐墩設(shè)計(jì)、澆筑及養(yǎng)護(hù)→確定開孔位置防腐層剝離→封堵三通及短節(jié)焊接→管線封堵下塞柄→旁通管線安裝→干線斷管→進(jìn)出站管線連頭→旁通管線拆除→封孔。

2 高壓封堵作業(yè)操作要點(diǎn)及質(zhì)量控制措施

2.1 作業(yè)坑的設(shè)置

按照本工程的需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)設(shè)計(jì)確定，動(dòng)火作業(yè)坑底部尺寸：長(zhǎng)×寬×深=20m×7m×3.2m，放坡比1∶1；封堵作業(yè)坑底部尺寸：長(zhǎng)×寬×深=13m×7m×3.2m，放坡比1∶1。管線兩側(cè)2m內(nèi)人工開挖，管線上方雜物人工拆除?？拥籽刈鳂I(yè)坑邊在管線兩側(cè)各修筑一條臨時(shí)排水溝長(zhǎng)寬0.5m×0.5m，并每個(gè)作業(yè)坑砌筑2個(gè)集水坑，長(zhǎng)寬高為1m×1m×0.5m；作業(yè)場(chǎng)地東西兩側(cè)需要開挖2條排水溝，過(guò)路部分要埋設(shè)直徑0.5m水泥涵管，排水溝長(zhǎng)寬高為1m×1m×1m。每個(gè)作業(yè)坑在管線兩側(cè)設(shè)置2條安全通道，寬2m，踏步寬度不低于300mm，作業(yè)坑底鋪設(shè)素水泥墊層100mm厚（見圖2）。

圖2 封堵作業(yè)坑示意圖

2.2 管線封堵施工

2.2.1 開孔作業(yè)點(diǎn)的選擇：首先開孔作業(yè)點(diǎn)選擇在直管段上，盡量避開管道焊縫，無(wú)法避開時(shí)，對(duì)開孔刀切削部位的焊道宜適量打磨，管道螺旋焊縫應(yīng)位于10點(diǎn)或2點(diǎn)鐘位置；中心鉆不應(yīng)落在焊縫上；三通角焊縫距離管線對(duì)接焊縫至少1m；動(dòng)火連頭焊道距離隔離囊至少2m，連頭焊道距離原管線對(duì)接焊縫不低于1.5倍管徑。

2.2.2 防腐層剝離：采用火焰剝離防腐層，除去管線焊接位置表面油污、底漆，然后用外卡尺和直板尺測(cè)量管線橢圓度，確保開孔封堵部位的管道橢圓度誤差符合GB/T 28055-2011標(biāo)準(zhǔn)要求。用測(cè)厚儀測(cè)量焊接位置管線壁厚，壁厚測(cè)量圓周上大于12點(diǎn)，并進(jìn)行記錄，必須符合GB/T 28055-2011和SY/T 6150.1-2011標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.3 確定封堵三通、旁通三通、下囊短節(jié)、3″平衡短節(jié)位置并實(shí)施焊接，焊接時(shí)每班采用4名焊工同時(shí)作業(yè)，按照先焊接對(duì)接縱焊縫后焊接環(huán)焊縫的方式進(jìn)行。

圖3 4名焊工同時(shí)進(jìn)行縱焊縫

圖4 縱焊縫墊板布置圖

縱焊縫的質(zhì)量控制方式：縱焊縫的焊接方式見圖3及墊板布置見圖4，為保證縱焊縫質(zhì)量（75mm），分三次進(jìn)行焊接無(wú)損檢測(cè)，在縱焊縫打底熱焊完成進(jìn)行第一次干式磁粉檢測(cè)；縱焊縫焊接完成50%后，進(jìn)行第二次干式磁粉檢測(cè)；縱焊縫焊接全部完成后，進(jìn)行第三次超聲+濕式磁粉檢測(cè)。環(huán)焊縫的質(zhì)量控制方式：環(huán)焊縫的焊接方式見圖5，管道的環(huán)向角焊縫的焊接宜采用多道堆焊形式見圖6（總焊接厚度為35mm）無(wú)損檢測(cè)方式同縱焊縫。

圖5 4名焊工同時(shí)進(jìn)行環(huán)焊縫

圖6 環(huán)向角焊縫堆焊焊接形式示意圖

表1 縱焊縫的焊接工藝參數(shù)的確定

縱焊縫焊接相關(guān)工藝參數(shù)的確定（見表1）：每條縱焊縫必須同時(shí)焊接，縱焊縫不與管線融合在一起，焊接從護(hù)板中心向兩端焊接直至整個(gè)焊縫熔敷截面的1/3后按照?qǐng)D3進(jìn)行直至完成。

環(huán)焊縫焊接工藝參數(shù)的確定見表2，尤其對(duì)最容易燒穿管道環(huán)行焊縫的根焊和熱焊部位加強(qiáng)重點(diǎn)監(jiān)控，對(duì)根焊和熱焊焊接時(shí)交替進(jìn)行，根焊道7、11，焊接長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)熱焊道8、9交替焊接，一根焊條焊接的長(zhǎng)度，并對(duì)管子的熱輸入量進(jìn)行記錄，其余部分嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，焊縫高度為管線壁厚的2倍，即17.5×2=35mm，最終成形焊縫見圖7。

表2 縱焊縫的焊接工藝參數(shù)的確定

圖7 環(huán)向角焊縫焊角尺寸（護(hù)板厚度大于1.4倍管壁厚度）

2.2.4 安裝夾板閥并進(jìn)行三通、閥門試壓：用潔凈水和氮?dú)膺M(jìn)行試壓，打開閥門，注水至三通卡環(huán)以下，閥門上蓋盲板，用氮?dú)馍龎?，?duì)三通、閥門進(jìn)行整體試壓，三通卡環(huán)試驗(yàn)伸縮，閥門帶壓開關(guān)，試驗(yàn)壓力為管線運(yùn)行壓力的1.1倍。檢驗(yàn)三通焊道及閥門，檢查所有焊道和結(jié)合部位，閥門（內(nèi)漏），壓力不變化為合格。

2.2.5 開孔機(jī)安裝完成后應(yīng)對(duì)三通、閥門、開孔結(jié)合器部件腔體進(jìn)行氮?dú)庵脫Q。使用可燃?xì)怏w檢測(cè)儀測(cè)量排氣口處氣體，含氧量小于2%為置換合格。置換完成后對(duì)三通、閥門、開孔結(jié)合器再進(jìn)行整體打壓，試驗(yàn)壓力為管道運(yùn)行壓力的1.1倍，穩(wěn)壓5分鐘。打壓時(shí)需進(jìn)行階段（30%、60%、100%、110%）升壓。使用泡沫水噴淋三通焊逢、各部件結(jié)合面，觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生，以壓力不降低、不產(chǎn)生氣泡為合格。要求開封堵孔作業(yè)時(shí)管線運(yùn)行壓力應(yīng)穩(wěn)定在7.5MPa以下，流速穩(wěn)定，小于5m/s，孔完全被開透后將刀退出，關(guān)閉夾板閥，泄放壓力。使用氮?dú)鈱?duì)腔體內(nèi)天然氣進(jìn)行置換，并使用可燃?xì)怏w測(cè)爆儀測(cè)量排氣口處氣體，當(dāng)甲烷含量小于爆炸下線的20%時(shí)為合格，拆卸開孔機(jī)。同時(shí)氮?dú)庵脫Q旁通管線內(nèi)的空氣，并使用可燃?xì)怏w測(cè)爆儀測(cè)量排氣口處氣體，當(dāng)含氧量小于2%時(shí)為合格，平衡旁通管線壓力，穩(wěn)壓24小時(shí)后導(dǎo)通。

2.3 管線開孔封堵

將管線運(yùn)行壓力應(yīng)穩(wěn)定在規(guī)定要求以下，流速小于5m/s保持穩(wěn)定，根據(jù)預(yù)定的方案實(shí)際開設(shè)3″平衡孔、Φ1016封堵孔、Φ813旁通孔、Φ325下囊孔，實(shí)施封堵作業(yè)，平衡孔閥門觀察10分鐘，若封堵隔離段管道壓力沒(méi)有回升，則將隔離段管線壓力降為0.0MPa，觀察10分鐘，若壓力無(wú)回升則封堵成功。封堵成功后，從上游平衡孔處進(jìn)行注氮吹掃，吹掃結(jié)束后，在管線內(nèi)向封堵頭方向安裝2個(gè)隔離囊，將2個(gè)3″平衡孔連接到放空火炬上。從上游下囊孔處向封堵段管線進(jìn)行注氮，在下游平衡孔處進(jìn)行檢測(cè)，直至檢測(cè)合格后實(shí)施焊接、連頭等后續(xù)作業(yè)。

3 取得的效果

為了確保工程質(zhì)量，在實(shí)施過(guò)程中做到工序跟蹤、作業(yè)及時(shí)調(diào)整、確保工序之間的連貫性，同時(shí)建立HSE兩書一表、醫(yī)療應(yīng)急預(yù)案、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、技術(shù)交底等為施工作業(yè)人員消除一切后顧之憂；施工過(guò)程中每一步均采取確認(rèn)、記錄、銷項(xiàng)處理等層級(jí)嚴(yán)密的控制措施，確保本工序各項(xiàng)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求；本工程共焊接三通6處，焊接3″平衡孔2處，平衡端接2處，焊接連頭彎管2處，機(jī)械開孔8處，封堵2處，安裝及拆除旁通管線80m，最終該單位工程由2個(gè)分部工程、9個(gè)分項(xiàng)工程組成的封堵施工，經(jīng)相關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)核驗(yàn)一次驗(yàn)收合格。

參考文獻(xiàn)

[1] 鋼質(zhì)管道帶壓封堵技術(shù)規(guī)范（GB/T 28055-2011）[S].

[2] 鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程（第2部分）：擋板-囊式封堵（SY/T 6150.2-2011）[S].

作者簡(jiǎn)介：於慶豐（1973-），江蘇無(wú)錫人，石油化工工程質(zhì)量監(jiān)督總站管道儲(chǔ)運(yùn)分站高級(jí)工程師，研究方向：工程質(zhì)量監(jiān)督管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）