带压开孔封堵技术在油气长输管道施工中的应用

带压开孔封堵技术在油气长输管道施工中的应用

李晓薇

中石化中原油建工程有限公司 河南省濮阳市 457001

摘要：在国内油气管道建设施工中，对于管线的抢修、改造等，传统的施工方法都要将所涉及连接的管线截断，然后对管线进行泄压、排空等作业，这一方面给管线的安全运行带来了隐患，另一方面由停输、排空等所造成的经济损失也很巨大。和传统的施工技术相比，不停输封堵施工技术是一种相对安全、经济、高效的管道抢修、改造技术。

关键词：带压开孔封堵技术；油气长输管道；应用；

前言：为提高管道行业快速应对、处置油气泄漏事故，实现安全、高效管道抢修作业，保障管道安全运行；管道行业在补板抢修、带压开孔封堵、堵漏夹具方面的技术现状， 涵盖国内外管道抢修机具主流产品性能参数。

一、带压开孔封堵技术缺陷

除了天然老化外，防腐层破损、脱落就会造成金属管道裸露，导致埋地管道阴极保护电流流失，从而引起管道腐蚀。防腐层破损是天然气长输管道普遍存在的一项重大缺陷，而且这类缺陷比较严重。管道腐蚀容易造成管壁减薄、强度降低，天然气长输管道大都埋设在地下，虽然也都采取外防腐、阴极保护等手段进行保护，但是受到防腐层老化、破损、脱落，以及杂散电流干扰、阴极保护失效等影响，腐蚀时有发生。管道在遇到第三方施工破坏、地震、滑坡、泥石流、塌方、坠石、漂管、重物碾压等情况时，会遭受机械损伤、挤压变形和疲劳损伤等。参照油气长输管道工程施工及验收规范的规定，对于影响到最小公称壁厚的表面缺陷、深度超过公称直径2％的凹坑、以及有尖点和位于焊缝处的凹坑等缺陷，必须及时进行维修处理。但是对于一些轻微的外力损伤也要高度重视，某天然气管道河流穿越段出现爆裂失效事故，原因就是该管段在穿越施工过程中，管体局部受力发生形变，进而导致管体外壁形变处的微裂纹扩展并失效。可以通过优化结构设计、减少内壁腐蚀、降低流速、采用流线型弯头、确保内壁硬度等措施予以防范，在日常运行过程中应合理确定输气参数，减少水汽、硫化氢。

二、带压开孔封堵技术在油气长输管道施工中的应用

1.准备工作。为了保证施工中天然气放散的安全，应充分考虑实施封堵的地面环境如工作坑深度、施工时风向等条件合理设定放空管高度；为了更好地保护旁通管，旁通管采取浅埋敷设，永久管道敷设应严格按相关规范进行。三通管件焊点应选取在水平直管段上，开孔尽量避开管道的螺旋焊缝、环焊缝，若无法避开时，对开孔部位的焊缝进行适量打磨，开孔刀中心钻不应落在焊缝上且封堵部位的管道椭圆度与壁厚误差不得超过规定值，最远端两三通焊点之间距离尽可能远，如因管道原因造成封堵孔不能完成封堵，可及时再选点开孔。同时，对管道椭圆度、厚度进行测量，掌握管道外腐蚀情况，开孔点不宜选择管道外腐蚀严重的部位。焊接前，应具备符合要求的焊接工艺评定及焊接工艺指导书；焊接后，环焊缝及角焊缝100%无损检测，如建设方有额外要求应同时满足。施工前，对置换氮气用量进行理论计算，保证施工时配备足够氮气钢瓶，如果是在具备空分厂的工业厂区内进行封堵应事先与建设方生产调度部门协调好压缩氮气供给量、供给时间等条件。施工前，对设备进行清点并配备备用设备；对材料及施工用具进行清点，如紧固件、扳手、黄油、生料带等备齐并由专人统一管理。

2.开孔与封堵。在管道开孔结束后，应立即取下开孔板件，将开孔板件周围切割掉5 mm，打磨光滑，随后使用打磨抛光机对开孔板件圆心处进行打磨。将管塞倒置，随后将开孔板件圆心与管塞中心对齐，焊接开孔板件至管塞处。在整个盘式封堵完成后，进入下堵阶段，依次对每个三通零件安装下堵器，检查管塞与三通零件是否匹配，打开夹板阀，测算堵塞进给行程，安装堵塞，拧紧定位销并检查管塞、定位销的密封状况。确认密封后断开连杆与管塞的连接，将管塞安装在三通零件法兰面内，检查定位销和管塞密封无泄露后盖上盲板。采用带压开孔技术，先在缺陷部位焊接上法兰短接，然后再用带压开孔技术，把缺陷部位的管壁从管道上切割掉，最后永久性封堵住法兰短接即可。对于管道上影响清管作业的内凹变形、内壁缺陷、小的裂纹、以及其他一些局部点状缺陷，比较适合采用这种办法处理。该项技术实施的关键就是合理选择法兰短接的大小，切除面积要足够大，以免留下一些隐性缺陷，同时还要确保在焊接法兰短接时不会引起缺陷的扩展。原理是利用一对螺栓连接着的半圆形金属卡箍包覆在缺陷管道外，以恢复管道承压能力，卡箍内部通常设计有弹性密封或注脂密封结构。当夹具作为永久性修复措施时，需要与管体接触部位焊接。夹具补强的优点是能够安全、快捷地对管道进行堵漏、补强修复，在现场应用前，一定要充分了解缺陷部位焊缝余高、实际外径、椭圆度、有没有凸出物和支管、以及其他影响夹具安装的情况。

3.旁通管。旁通管在封堵后起到临时输送燃气介质的作用，旁通管的管径应能保证下游用户正常用气量，即，在下游用气量已知的情况下来确定旁通管径。此次封堵工程利用已敷设的管道作为旁通管，对于确实需要重新敷设的旁通管道就有必要进行管径计算。对旁通管径进行有依据的计算是对封堵施工方案的完善，精准地降低因封堵施工对下游供气的影响，提高施工的规范化水平，进而提高盘式封堵施工的社会效益。

4.加强监管、定期检测和科学评估。受到资金、技术、现场条件等因素的影响，管道上发现的缺陷往往不会马上得到处理，对于暂时还没有处理的缺陷，作为安全隐患加强监管和定期检测是十分必要的。应当做到：找到并确定缺陷产生的根源，尽可能阻止或减轻伤害继续发生；尽可能降低管道运行压力，同时避免运行压力、温度等出现大的波动，降低管道运行风险；定期监测及时掌握缺陷的发展趋势；针对缺陷部位制定专门的应急预案，并加强演练，确保管线一旦失效能够及时有效得到处置；就是按照要求设置明显标志，及时提醒、告知周围群众和当地相关政府部门，以便在紧急情况下能够及时正确应对；就是采取一些防护性的临时措施，比如临时加固、隔离等；按照压力管道定期检验规则要求，及时安排有资质的单位开展缺陷处管道合于使用评价工作，明确缺陷性质、最终处理方法、以及管道运行参数等，以确保管道的长期安全运行。

三、发展动态

管道应急抢修技术是一项高风险、多学科高度集成的系统工程， 应着力满足当前管道运行管理需求， 持续跟踪国外新型管道抢修技术发展动态。建议如下：（1） 解决高压力、大口径、高钢级管道封堵设备密封问题， 目的是提升封堵作业的安全性，这也是管道应急抢修的研究方向。（2） 加强管道抢修专用机具设备研发， 研究方向是智能化、数字化、轻便快捷， 例如智能组对、全自动焊接技术可缩短抢修时间； 研发高钢级管道用补强套袖； 研究高寒、山地、水网等特殊环境用抢修设备进场方式等。（3）建立管道应急抢修数据库系统， 对在役管道进行可靠性评估， 分析研究腐蚀、裂纹、凹坑等缺陷检测数据， 掌握管道缺陷发展趋势， 制定科学维修方案。（4） 开展海底管道抢修技术研究迫在眉睫，我国海底管道总长度已达5 000 km， 随着服役时间延长， 管道失效概率增加， 受制于国外技术封锁，管道维修费用十分高昂。（5）与国外知名管道抢修公司相比， 我国在海底管道抢修、高温高压封堵、管道断裂抢修以及特殊介质抢修技术方面还存在差距， 这是下一步研究工作重点。

结束语：在管道不停输情况下，一般采用带压封堵技术，带压封堵连头技术的成功应用,为今后类似的管道工程施工提供了借鉴。

参考文献：

[1]陈令彪，徐晓刚,等.盘式封堵器在管道抢险作业中的故障处理[J] .油气储运,2021(6).

[2]樊峰，孙志强. 两种不停输封堵技术的研究和对比[J] .科技风,2019(7).

[3]牛健壮.输气管道不停输带压封堵技术的应用[J].施工技术,2021(7).