天然气管道不停输带压封堵技术应用实践.pdf

4 8 石 t,b 工 { jf建 设 天然气管道不停输带压封堵技术应用实践 江 涛，朱圣平，李方圆 山东省天然气管道有限责任公司，山东济南 2 5 0 1 0 1 摘 要 针对天然气管道不停输带压封堵技术存在的各种施工风险 ，如焊接熔透 、卡刀等，通过 优化施工方案 ，精心组织前期施工准备 ，合理控制关键施工工艺，保证 了淄青天然气管道 弥河段 改造项 目不停输 带压封堵施 工的成功 实施。实践表明 在长输天然气管道检维修、改造等场合 ， 不停输带压封堵技术能够有效降低对正常管输造成的影响，是一种安全 、经济、有效的施工手段 关键 词 天 然气 管道 不停 输 ；封堵 开孔 动 火连 头 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ i ． i s s n ． 1 0 0 1 - 2 2 0 6 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 1 3 0 引 言 淄青天然气管道是 中石化在山东省境内建设的 一 条输气干线 ．管道规格 D 5 0 8 mm X 6 ． 4 mm．设 计 压 力 3 ． 9 MP a ．该 管 道 在 山东 寿光 纪 台镇 穿 越 弥 河。2 0 1 2年 ．受强台风“ 达维 ”的影响 ．弥河水 位暴 涨 ．洪 水 冲刷导 致河道 内管道 埋深 不足 。为确 保管 道运行 安全 ．经 专家论 证 ．确定 了采用 定 向钻 技术 穿越 弥河 的改线 方 案 ．改线 长度 8 9 8 m．改 线 完成 后 ．新 旧管道采 用不 停输带 压封堵 方式 进行 连 头对 接 。 1不停输 带压 封堵 施工方 案 的确定 1 ． 1 封 堵 次数 的确定 改线后河道两侧连头点的距离长达 8 9 8 m．架 设长距离旁通管道的难度很大 ．且不经济 ．因此决 定 采用 “ 四封 ”施 工方 案 ．即 在 河道 两岸分 别进 行 两次 不停输 带压 封堵 ．在封 堵点 两端分 别架设 旁 通管 道 1 ． 2施 工机具及 施 工工序 不停输 带压 封堵施 工采 用 的施 工机 具主要 包括 K K J 一 5 0 0型 开 孔 机 2台 、T C H 5 0 0封 堵 接 合 器 4 台 、S V 5 0 0夹 板 阀 4台 、T P P 5 0 0液 压 站 2台及 封 堵三通 、封堵皮碗等。施工工序为管道测厚一 焊 接封 堵三通 管 件一 安装 夹板 阀开 孔机一 设备 试压一 开 孑 L 一 安 装 封堵 器 封 堵 作 业一 管 道 放 空一 割 管 连 头一新管道置换一启封投产一下塞堵一拆阀门、装 肓板一 旧管道 拆除 1 ． 3管道允许施焊压力计算 经计算 ．管道允许施 焊最大压力为 2 ． 5 MP a ． 而焊接点处管道实际运行压力为 2 ． 3 MP a ．满足管 道施焊 的压 力要求 2 施 工准 备 2 ． 1作 业坑开挖 以动火 连头 点为基 点 ．河道两 岸需 开挖 2 0 13 1 X 4 ． 5 m X 3 m作业坑各 1 个 开挖作业坑时．在开挖 段管道中心两侧设置管道支撑点 2处 ．以防止因自 重导致管道变形 作业坑两端设置安全通道 、通道 宽 度 ≥1 0 0 0 n l n 1 ．坡 度 ≤ 6 0 o ．呈 阶 梯 状 设 置 ≤ 2 0 0 mm的台阶 为保证在运管道安全 ．开挖作业 坑时采用人工与机械相结合 的方式进行开挖 ．首先 使用人工将管道及光缆开挖 出来 ．然后再使用机械 开 挖作业 坑 作业 坑示意 见 图 1 上游封堵点 新 旧管道连头作业 Ⅸ下游封堵点 图 1 带压封堵作业坑 示意 2 ． 2焊接 工 艺评 定 封 堵 三通及 管件 焊接 前按 照 A P I S t d 1 1 0 4编制 焊接T 艺评 定报告 ．施 工时严 格按 照焊 接工艺 评定 报告规定 的焊接工艺施工 ，检查管道和焊条材质 ． 控制 焊接 电流和层 间温 度 ．防止层 间温 度过 高熔 透 母材 第 3 9卷第 6期 汀 涛等 天然气管道不停输带压封堵技术应 实践 4 9 3关键 施工 工艺控 制 3 ． 1封 堵 管件焊接 焊接前 严格 监控 管道 运行 压力 ．将 压力 控制 在 管道允 许 的施焊 压力 以下 定 位焊 接点 时尽 量避让 管道焊 缝 ，无法 避开 时 ，应适 量打磨 开孔 刀 切削部 位的焊道 ．保证管件与母材间的缝隙 1 I T l m定位 完成后 ，使用壁厚测试仪进行壁厚测试 ．并做周 向 、轴向测试记 录，防止焊接 点处于壁厚薄弱点 焊接 时应 在焊 口附 近原管 道上 打接 地桩 ．并 灌饱 和 食 盐 水 使 其 接 地 电阻 ≤4 Q管 件 焊 接 采 用 S MA W 焊 接_ [ 艺 ．焊条选 用 E 5 0 1 5型 ．直径 3 ． 2m lq l 为合理 控制 层 间温度 和焊 接熔 深 ．预堆 焊及 根焊 电 流控制在 1 0 0～1 2 0 A，填充焊 、盖面焊 电流控制在 1 0 0～1 3 0 A；管件焊接完成后 ，使用磁粉 、渗透检 测对焊道进行无损检测。管件焊接参数见表 1 。 表 1 管件焊接的参数控制 焊道 焊接速度／ e ra／ rai n 热输入／ k J ／ ra m 预 堆 焊 1 2～l 8 0 ． 8～1 ．6 根焊 6～l 2 1 - 2～3 ． 6 填充焊 6～1 2 1 ． 2～3 ．2 盖面焊 7～1 3 1 ． 6～3 ．6 3 ． 2 不停 输 带压 开孔 1 管件及开孔接合器试压。安装夹板阀 、开 孔 接合 器后 ．从 接合 器 的针 型阀处 注入 氮气 ．对 管 件的焊道 、阀门及接合器整体进行试压 ，试验压力 为管道运行压力 ．稳压时问 1 0 ra i n ．使用发泡剂检 验管件的焊道 、阀门及接合器的结合面有无渗漏 ， 合格后关闭夹板阀．放空接合器腔 内压力后关闭接 合器 针型 阀 ．再 对 夹板 阀的 密封性 进行 检验 ．确 认 夹板 阀密 封无 问题后 正式 进行 开孔 作业 2 开孔作业 不停输带压开孔应按照 “ 先开 上游 ．后 开下 游 ”的顺序 进行 开孑 L 过 程应 注 意以 下 三点 其一 。开 孑 L 操作 人 员应根 据 中心钻 钻透 管 顶的壁厚来计算开孔行程 ．并在标 尺杆 上做好标 记 ；其二 ，操作 人员确认 开孔 完成后 。关闭液压 站 ．将手 柄 打到手 动进 给 ．将筒 刀手 动提 至开 孔接 合器 内，关闭夹板 阀；其三 ，打开开孔接合器上的 放气阀 ．将接合器 内天然气放空 ，卸下开孔机 。取 出马鞍块并做好标记 ．开孔作业完成 。 3 ． 3不停输 带 压封堵 f 1 实施封堵作业前控制管道内气体流速不超 过 5 m ／ s ．按 照 “ 先 下游 ．后上游 ”的顺序进行 施工 。 2 不停输带压封堵施工的程序 首先平衡封 堵接合器与管道内压力 。打开夹板阀．启动液压站 ． 开始封堵作业 ；封堵时 ，通过液压站缓慢下封 ．封 堵头即将到位后 ，停止继续下封．利用封堵头在管 道内形成的节流吹扫开孔时落人管道底部的铁屑和 杂物，吹扫 1 m i n后，将封堵头一次封堵到位 3 封堵效果检验 封堵完成后 ．利用管道上 的平衡放散孔检验封堵效果 ．打开放散阀门 ．当压 力下降 1 MP a时，停止放空 ．并观察压力表有无 变化 ，如果 封堵 隔离 段压 力没有 明 显上升 ，继续 泄 压 观 察 ，直 到 管 道 压 力 为 1 MP a时 。再 次 观 察 ． 如果压 力 上升很 快 ，则需 要重新 封堵 ．如 果压力 没 有上 升 ．则封堵 成 功 3 ． 4割 管连 头 放空封堵管道内的天然气后 ．利用机械割管机 进行不动火割管作业 ．割管过程要始终用喷淋水冷 却切 15割管完毕后清理管 口．在封堵管道内打黄 油腻 子墙 ．检测 可燃 气体 含量合 格后 ．在 上下游 同 时进 行新 旧管道 的组 对 、焊接 3 ． 5 管道解 封与新 管道 投产 无损检测合格后 ．对新建管道进行氮气置换作 业 ．检测含氧量小于 2 ％ 时为合格 然后连接所有 封堵接合器平衡管 ．开启平衡阀进行压力平衡 当 封堵 头两 侧压力 平衡 后 ．先提 取上 游封堵 头 ．再 提 取 下 游 封 堵 头 连 通 新 旧管 道 最 后 ，关 闭 夹 板 阀．拆除封堵接合器后进行下塞堵作业 ．下塞堵时 应仔细检查马鞍块的安装位置和安装方向．确认无 误并 下 塞堵后 ．拆 除夹板 阀 ．安装 盲板 ．进行 封堵 管件防腐 ．恢复管道正常生产 3 ． 6旧管道 拆 除 由于旧管道长度较长．放空管道内剩余的天然 气存在一定的风险．因而管道放空时采取高点放空 方 式进 行 在两 岸 封堵 点附 近设 置高 为 2 0 m 的放 空立管 5 0 m m ，放空旧管道 内天然气至微正 压时 关闭放空阀门，对 旧管道进行氮气置换 ，检 测 天然 气浓 度合 格后 ．利用 机械 割管机 分段 切割 旧 管道 为保证施工作业安全 ．旧管道内的天然气放 空作业 选择 在夜 间进行 4结束 语 淄青天然气管道弥河段不停输带压封堵施工历 时 1 1 d ，经过管件焊接 、开孔 、封堵 、动火连 头 、置 换投产等一系列施工工序 ，于2 0 1 3 年 下转第 5 5页 第 3 9卷第 6期 熊会根等 锌包钢接地极在输油气站场 的应用 5 5 连 接 具有 图 1 1 罐 环 形 接 地 网 缓 蚀 型 锌 包 钢 接 地 装 置 开挖 照 片 2 ． 3 ． 2 ． 2 接 地 网断 开前后储 罐 外底板 罐地 电位 检 测 以便 携式精密硫酸铜 电极 为参 比电极 ．采用 “ 地表参 比法”检测接地 网断开前后 1 储罐外底板 罐地电位 ．沿储罐周围设置 6个测试点．检测结果 见表 2 储罐外底板罐地电位在接地网断开前后变 化较 小 ．说 明接地 网对 储罐 外底板 电位影 响较 小 表 2 接地 网断开前后 1 储罐外底板罐地电位测试 结果 储罐外底板罐地 电位／ V v s ． C S E 测试点 接地连接时 接地断开时 1 1 ． 0 6 - 1 ． 1 4 2 1 ． O 2 一1 ． 1 5 3 1 ． 1 5 - 0 ． 9 6 4 1 ． o o 1 ． O 2 5 一1 ． 1 3 1 ． O 2 6 - 0 ． 9 4 一1 ． 1 6 2 ． 3 ． 2 ． 3 接地网断开前后恒电位仪参数变化 接地 网断 开前后 恒 电位 仪参数 变化 情况 见表 3 恒电位仪输 出电压和输 出电流基本不变 ．说 明接地 系统并没有导致保护电流流失 3 结论 1 通过对 3种接地极的分析比较得出低电 表 3 接地网断开前后恒 电位仪参数变化 输 出参数 接地连接时 接地断开时 输出电压厂 v 8 ． 7 8 ． 7 输出电流／ A 9 ． 1 9 ． 1 阻非金属模块 、热镀锌接地角钢有其各 自的优势 ， 但是作为区域阴极保护系统的站场接地网来说 ，对 站场设备 的阴极保护系统影响较大 ，站场设备和埋 地金属设施易被环境腐蚀而锌包钢接地极则不存 在 这个 问题 2 对改 造 并运行 一段 时间后 的站 场接 地 网的 检测结果表 明．C E T防雷接地极 和接 地线未见腐 蚀 、而且接地 网对储罐阴极保护系统 的影响较小。 其 主 要 原 因 是采 用 C E T接 地 极 改造 接 地 网减小 了 接地极与罐底板的电位差 ．有效减小了阴极保护电 流流失 参考 文献 [ 1 ]何金 良， 曾嵘． 电力系统接地技术[ M] ． 北京 科学出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 张丽丽． 浅谈非金属接地模块 与金 属接地极 的差 异与施 工[ J I_ 中 国对外 贸易 英文版 ， C h i n a s F o r e i g nT r a d e ， 2 0 1 2 ， 4 3 9 6 ． [ 3 ]吴运策 ， 胡 铁军 ， 唐瑶 ． 几种不 同接地材料 在不同土壤 土质条件 下的对 比分析 [ A1． 中国气象学会 S 1 3第十届防雷减灾论坛 雷电灾害与风险评 估【 C 】 ． 沈阳 中国气象学会 ， 2 0 1 2 ． 5 8 4 5 8 7 ． I 4l 徐洪振 ， 樊刚 ， 钟毅 ， 等． 锌包钢连续 挤压包覆技术叫． 南方金属 ， 2 0 0 7， 3 1 - 3 ． [ 5 ]周佩朋 ， 王森， 李志忠 ， 等． 耐蚀性金属接地材料研究综述l J l l 电力 建设 ， 2 0 1 0 ， 3 1 8 5 0 5 1 ． [ 6 1杨万国 ， 刘 同刚 ， 徐风刚 ， 等． 油气站场埋地管 网阴极保 护案例及 对比分析Ⅲ． 石油工程建设 ， 2 0 1 1 ， 3 7 5 4 6 4 9 ． 作 者 简介 熊 金 根 1 9 6 5 一 ， 男 ，江 西 南 昌人 ， 高级 工 程 师 ．1 9 8 6年 毕业 于华 中工学院 电力 系统及 其 自动 化专 业 ． 现从 事 电力设 计和输 油气管道腐蚀 与防护专业检 测及 技术 研 究 X - 作 。 收稿 日期 2 0 1 2 1 2 2 1 一卜 卜 ” - 一 - 卜 一 _ 一 - 十一 - 一 - 卜 一 -一 一 - 一 ” 一 _ 卜一 十一 一 _ 一 卜 ” 十一 一 卜 - 一 - 一 - 一 卜 一 - 一 - 一 - 一 十一 一 一 十一 卜 一 一 - 一 上接 第 4 9页 5月 2 6日顺利完成 了新管道的置换投产 ．标志着 本次天然气管道改线项 目取得 了圆满成功 实践证 明，通过科学设计施工方案、精心组织施工 、缜密 控制关 键施 工工 艺 ．不停 输带 压封 堵技 术可 成熟 应 用于天然气管道维修 、改造等作业场合 。本次不停 输 带压 封堵 施工 的成 功 实施 ．为今 后类 似工 程 的开 展 积 累 了一定经 验 参考 文献 [ 1 ]袁平凡 ， 余立 ， 左松 涛． 不停输 带压封堵 技术在 川渝地 区的应用 l J 1． 天然气工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 9 1 0 8 1 1 0 ． [ 2 】S Y ／ T 6 1 5 0 ． 1 2 0 1 l ， 钢制管道封堵技 术规 程第一部分 塞式 、 筒 式 封堵『 S 1 ． [ 3 ]李贵宾． 管道不停输带压 封堵施工新技术 【 J l _ 油气储运 ， 2 0 0 5， 2 4 1 4 8 51 ． [ 4 ]高利 民，赵连河． 膨胀筒式不停 输封堵 工艺在管道改造中的应用 删 ． 石油工程建设 ，2 0 0 6 ，3 2 5 3 7 3 9 ． 作 者 简介 江 涛 1 9 8 3 一 ，男， 山东济阳人 ，工程 师 ， 2 0 0 9年毕业于 中国石油大学 华 东油气储运 专业 ，硕 士， 现从事长输天然气管道 生产运营 、安全管理 方面的工作。 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 1 8