一家天然气公司的长输天然气管道从1992年开始建设。经过20多年的发展,从108螺旋焊缝钢管到219无缝钢管,从玻璃纤维防腐到3PE防腐,从年用气量百万立方米到上亿立方米。长输管道从原材料到防腐再到输气规划都取得了长足的进展,同时也形成了各种原材料和管径并存的局面。随着管道输气规模的不断扩大,一家天然气公司选择压力开孔技术对广元至旺苍输气管道进行排水(2003年建成投产,管径159mm,管壁厚5.5mm,管道原料L245ERW钢管,设计压力4.0MPa,日常运行压力1.2-2.5MPa),有效处理天然气运输与管道排水的对立,改变了传统的停气、切割、动火焊接操作方法,减少了社会影响,减少了经济损失,可避免夜间作业,减少人力物力投入,提高效率,降低劳动强度和成本,避免作业风险,提高安全性。
2带压开孔原理。
管道压力开口工艺是在管道不断运输介质,不降低压力,管道正常运行的情况下,使用特殊的三通法兰短路,球阀连接到管道或设备上,使用机械或手动开口工具完成在线开口(如图1所示)。开口过程在全封闭腔内完成,开口机刀具切割过程不接触空气,因此无火灾或爆炸的可能性。在开口过程中,持续输送,时间短,无污染,经济效益和安全程度较高。
3管道带压开孔排水工艺。
施工准备→施工基坑及管沟开挖→对开三通(带特殊法兰)组对埋地阀焊接→无损检测→组装开孔设备并试压→钻孔→拆除开孔设备→连接排水管道→打开阀门排水→拆除排水管道→加盲板→防腐恢复地貌→完成作业。
4施工前的准备工作。
(1)管道带压开孔焊接要求。查阅管道竣工资料,确定管道相关规划参数,根据相应技能规范确定开孔管道是否承诺带压焊接。
根据《钢管带压封堵技能规范》(GB/T28055-2011)关于管道承诺带压焊接的压力核算公式,广元至旺苍输气管道承诺带压焊接的压力核算如下:
P=2ks(T-C)÷D×F。
P=管道承诺带压施焊,单位为MPA。
管道的小屈从极限为245Mpa。
T=焊接处管道实践壁厚,取值5.5mm。
焊接引起的壁厚修正值一般为2.4mm。
D=管道外径,取值159mm。
F=安全系数(原油、成品油管道取0.6,航煤、煤气管道取0.5)
根据输气管道规划参数,得出广元至旺苍输气管道承诺带压焊接压力P=4.77MPa大于管道4.0MPa,因此管道满足外部焊接要求。为满足旺苍市居民用气需求,广元至旺苍输气管道低输气压力不得低于1.2MPa。结合管道承诺的带压焊接压力、规划压力等因素,确定管道带压开口运行压力为1.2MPa,远小于管道承诺的4.77MPa,具有带压焊接条件。
(2)对于开口、焊接、排水等,可编制专业施工技能计划,共同提出质量检验措施,并提前对施工现场进行勘察。技能计划要求切实可行,可操作性强,完善压力管道装置质量保证体系。施工前,必须做好技能交底工作,对特殊施工人员的焊工和检测人员进行资质检查,共同审核焊接工艺鉴定陈述,并妥善安排所有技能文件和表格准备要求。
(3)施工前,确保机械设备到位,能够正常调试和运行。对供应的管道和管件进行审查,钢管和对开三通不得有磨损、裂纹、气孔、皱纹、重皮、夹渣等缺点,不得超过壁厚的负误差,不得有气孔、杂质、飞边、毛刺、裂纹等缺点;对于开三通、阀门、盲板等数据,应有原材料证书和产品合格证,并完全标注,阀门还应有试压陈述;开孔机、开孔刀具接头准备安排得当,专用阀门和对开三通应提前定制。
(4)模仿实验。根据广元至旺苍输气管道的管道参数、介质参数和运行参数,施工单位会同业主在作业前按照审查的施工计划进行模仿实验。
(5)操作现场要求。开口点作业坑开挖应有足够的作业空间,两侧应设置方便的安全通道;作业坑土质不稳定守时,应采取措施防止作业坑坍塌;在地下水位较高的地区,应采取降水措施。设备应放置在间隔作业坑1m以外。作业区外设置安全警示区,并设置明显的安全标志。操作人员应配备安全绳,不间断监测作业坑内天然气泄漏情况。