浅谈带压封堵技术在管线不停输迁移施工中的应用

浅谈带压封堵技术在管线不停输迁移施工中的应用

姚延武徐长伟王锡川韩继超郑广琦

中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳471023

摘要：管道带压封堵技术是一种安全、经济、快速、高效的在役管道维抢修特种技术。它能在不间断管道介质输送的情况下完成对管道的更换、移位、换阀及增加支线的作业。不停输带压封堵技术有效地解决了传统作业方式管道施工中存在的停产停输、动用明火、降压等问题，提高了施工安全性，既能保证安全、高效、环保地完成新旧管线的连接工作，又不影响管线的正常输送，尤其针对野外施工，其优点更加突出，应用前景更加广泛。

关键词：带压封堵；在役管道维抢修；不停输

1技术简介

管道带压封堵技术是一种快速高效、安全经济的在役管道维抢维修特种技术。它能在不影响管道介质输送的情况下完成对管道的更换、移位、换阀及增加支线的作业，也可以对泄露管道进行快速、安全地抢修，恢复管道的正常运行。

过去传统的管道抢修，多是在停输、清管后进行，影响了正常的生产运行和造成高额的经济损失。

我国的管道不停输封堵业务在借鉴国外技术的基础上，通过科研攻关，实现了多项技术工艺的自主创新，封堵设备日趋完善，封堵能力、规格、种类不断提高，业务范围也不断扩大，封堵口径从25毫米到1020毫米多种管径，封堵压力最高达10兆帕。

不停输带压封堵技术经济高效、安全可靠，适用于原油、天然气、水、乙烯等各类无强腐蚀性的介质管道。

本文主要以冀东油田南堡3号构造油气地面集输系统配套工程—油气集输管道部分D273*7管径外输气管线带压封堵移位为例，讲述带压封堵在管线不停输迁移施工的应用。

2技术特点

管道带压封堵技术特点：

（1）经济效益显著。带温、带压、不停输作业，有效保证生产的正常进行，避免停产造成的经济损失。

（2）安全可靠。在管道打开前已完成全部焊接工作，且施工过程中焊接产生的能量被介质带走，施工过程安全可靠。

（3）应用范围广。该技术已广泛应用于石油、化工、自来水、供热等多个工业领域。

（4）操作简便、适应性强。

（5）可拆卸式的密封结构。

3带压封堵设备简介

带压封堵设备简介：

（1）开孔机：有电动、手动、液压三种类型，其中液压开孔机为盘式封堵器配套设备，既可完成等径开孔，又承担着安放塞堵的任务，一机两用。液压动力，不产生火花，安全可靠。且提供的扭矩较大，并可根据实际情况任意调整。

（2）开孔结合器：容纳开孔刀、塞堵，用于夹板阀和开孔机之间密闭联接的装置。

（3）筒刀：一端带有多个刀齿、一端与开孔机相联的圆筒形铣刀。分为封堵刀、开孔刀。

（4）中心钻：安装有U形卡环，用于定位、导向和取出鞍形切板，辅助筒刀开钻的钻头。

（5）刀具结合器：将开孔机和刀具联接起来的装置。

（6）塞堵结合器：将开孔机和塞堵联接起来的装置。

（7）夹板阀：阀体采用不锈钢制造，密封严密安全可靠。

（8）液压封堵器：为带压封堵核心设备，从开孔处将封堵头送入管道并密封管道。

（9）封堵结合器：容纳封堵头，用于夹板阀和封堵器之间密闭联接的装置。

（10）封堵头：由机械转动部分和密封部件组成、用于阻止管道内介质流动的装置。

（11）密封皮碗：是专门设计为封堵器应用的由新型复合材料加强的合成制品，导向边是为了抵住管线压力起刚性支撑作用而用特殊材料加强的，三角部分是为实现管内密封而用纯耐油橡胶做成的。弹性密封皮碗底部嵌有密封环，当皮碗装在活动支架上后，这个密封环密封住封堵头上的螺栓孔。

（12）液压站：为全套设备提供液压动力，保证设备在施工过程中无静电产生。

4施工流程及操作工序

首先对施工场地进行平整及管线探坑的挖掘；再对作业坑进行挖掘；然后是施工处及周边涉及区域的排水、清淤、护坡施工工作；施工完成后进行旁通管线预制、包式三通及平衡孔短节的焊接；进行带压开孔、封堵、连头施工；管线放空、拆除；待管线连接好后拆除封堵设备，关闭旁通管线；下塞柄，上法兰盲板；管线防腐；清理现场，管沟回填；地貌恢复。

带压封堵作业：

（1）包式三通焊接。焊接方式：手工电弧焊；焊接数量：2道环形焊口和2道直缝焊口（1个包式三通），共6个。（焊接完成后进行探伤，合格后进行下步施工）

（2）平衡短接焊接。焊接方式：手工电弧焊；焊接数量：1道平焊口（1个平衡短接），共6个。（如图3-1），除以下6个外，在临时管线两端也焊有平衡短接各1个。

图3-1附件焊接位置示意图

注：1）先焊接轴向直缝焊口，防止焊接造成变形及裂纹；

2）a、f用于连接旁通管线、b、c、d、e用于封堵管线j、g、h、i、k、l用于平衡堵头两侧压力及导流泄压。

3）a与k间距≥1m；a与b间距≥2m

（3）阀门安装。在包式三通上安装夹板阀，数量：6个（DN250，6.4MPa），安装方式：吊车与人工配合；在平衡短接上安装球阀，数量：8个（DN50，1.6MPa），安装方式：人工安装。

（4）整体密封试验。对包式三通焊口、夹板阀连接密封等进行严密性试压。试压方法：安装开孔机，并与氮气瓶连接，利用瓶内压力进行整体试压；试压条件：1.0MPa，稳压30分钟无泄漏。

注：为提高工作效率，在每次开孔前进行即可，不用一次性集体试压。

（5）带压开孔作业。下堵头时确保夹板阀上的放气阀门关闭。封堵及旁通孔的开孔作业，规格及数量：DN250，6个；平衡孔的开孔作业，规格及数量：DN50，6个。（如图3-2）

图3-2带压开孔及旁通连接示意图

注：（1）先开两侧的旁通孔，利于下不旁通管线的连接；

（2）平衡孔与旁通、封堵孔可同时进行开孔作业。

（6）旁通管线连接。先预制直管段、弯头及连接法兰，带开孔完成后与旁通孔上的夹板阀连接，进行试压后投产。连接方式：法兰螺栓连接，数量：2处。连接平衡孔A/B、C/D，打开控制阀门，当旁通管线与母管内介质压力相同时，打开夹板阀a、f，旁通管线投用（如图3-3）

图3-3旁通管线投用示意图

（7）带压封堵作业。安装封堵机，进行封堵作业，规格及数量：DN250，4处；封堵时，要依照“先高压再低压，先内侧再外侧”的原则来进行，即先封高压端，再封低压端。数量4处。（如图3-4）

图3-4带压封堵顺序示意图

（8）管线残留气放空。打开封堵孔前的平衡孔对管线、设备内的残留气进行放空，同时检验封堵是否成功，检验方法：平衡孔一直有气体冒出，说明封堵不严，反之则封堵成功；封堵不严处理方法：a）更换皮碗，利用原孔再次进行封堵；b）重新选择封堵点，再次进行封堵作业。

（9）新管线连接。a）氮气置换，置换方法：利用平衡孔与氮气装置连接，对切割管段进行氮气吹扫、置换，并达到相关规范要求；

b）母管断开，断开方式：机械断开（割刀），不动火；

c）新管线连接，可提前进行预制，断开后母管内打黄油墙后（经气体检测合格），方可进行管线焊接作业。

（10）新流程贯通。提出封堵机，使介质充满新流程管线。提取方式：连接旁通管线与新管线的平衡孔，当压力达到平衡后，提取封堵机；提取顺序：b-c-d-e。

（11）拆除旁通管线。关闭旁通孔夹板阀，拆除旁通管线。

（12）塞柄安装。封堵孔安装塞柄机，进行下塞柄作业，锁死塞柄，撤下塞柄机，方式及数量：液压驱动塞柄机，6个（DN250）；平衡孔安装塞柄机，进行下塞柄作业，撤下塞柄机，方式及数量：手动旋进，6个（DN50）。

（13）安装包式三通盲板。安装方式：螺栓连接。

5结束语

不停输带压封堵技术有效地解决了传统作业方式在管道维修中存在的停输、动用明火、降压等缺陷，极大地降低了作业风险，达到了经济迅速、安全可靠的目的。相对于传统作业方式，此项工艺具有用时短、效率高、费用低、安全性能高等特点，在带压输送管线的维修、更换以及沿线站区的改造等施工中具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]带压开孔封堵作业规范[M].北京：石油出版社，1998.

[2]带压开孔封堵技术[M].北京：石油出版社，1998.

[3]《钢制管道封堵技术规程》（第1部分：塞式、筒式封堵）SY／T6150，1-2003[S].