苏蕙蕙带压不停输封堵过程风险控制技术的研究

1带压不停输封堵过程控制技术的研究上海煤气第二管线工程有限公司苏蕙蕙摘要：本文介绍工程施工中不停输封堵技术工艺。重点研究了在带压燃气管道上进行不停输施工中的焊接（旁通三通、封堵三通（四通）零件）、开孔、封堵、断管等方面的问题,施工过程中的控制措施是封堵作业成功的关键要素之一。针对施工过程中的作业要点和风险，提出相应的控制措施和方法。从而有效地保证了管线封堵施工安全。关键词：带压不停输封堵过程控制一、概述：随着城市燃气管网建设的不断推进，燃气用户的不断发展，城市燃气管道的更新、改造日益增多，管道抢修也会时有发生。考虑到城市城市人口稠密、各类工业企事业分布相对集中、环境污染等原因，采用停气放散施工会受到现有市政设施及过往车辆、行人、环保因素的制约，为减少在燃气管道更新改造中所带来的种种社会影响，保证了沿线燃气用户的正常用气，采用实施不停输封堵技术工艺是一项较为安全、经济、快速、高效的施工技术。作为带气不停输封堵工艺施工的安全问题是敷设整条管线安全建设的关键组成部分。若发生不停输封堵事故不仅导致管线质量安全事故，影响沿线用户的正常用气，甚至严重污染破坏周边时候社会环境，严重的带气不停输封堵事故将产生灾难性的后果，给社会和人们带来巨大的损失。近年来，随着公司不停输封堵工艺的不断发展和运用，不停输封堵技术也有了较快的发展。如何控制做好带压不停输封堵作业过程中存在的分险和问题是完成不停输封堵施工的重要因素。本文总结了施工中的经验和问题，对不停输封堵过程的风险问题辨识和控制技术措施作以初步的探讨。二、带气不停输技术比较及应用情况：目前，我公司带气不停输封堵技术主要采用膨胀筒筒式封堵技术和盘式封堵技术。筒式封堵技术和盘式封堵技术在运用中各有利弊点详见下表：2表一：序比较指数封堵技术名称筒式封堵盘式封堵1封堵原理用开孔机将所需改造的管段整管切断，然后用封堵器将膨胀桶沿着切断孔送入管道中央，通过封堵器的传动装置将桶膨胀，从而封住气源。用开孔机切出马鞍形孔，再用封堵器通过液压传动推动曲柄连杆，将高分子橡胶皮碗送入管内，推向供气反方向，达到封堵气源的目的。2技术优点由于封堵孔为整个管径，因此无论管道有无杂质或变形，都不会影响封堵效果。所需开孔时间相对较短，囊式封堵头在管道内进行推动力较大，所以其密封性较好；对原管道破损相对较小。3技术缺点开孔要切断整个管径，耗时较长；对原管道破损相对较大。因封堵头为圆锥形，当遇到管道失圆或螺纹管时，封堵效果不大理想；无法带走管道内的铁屑等杂物，会影响封堵效果。4压力级制相比盘式低，适用于中、高压管道。压力级制较高，适用于高压管道。综上所述，结合筒式封堵技术和盘式封堵技术的技术比较，公司组织编制了不停输封堵工艺作业指导书、操作规程、技术表格，对相关技术及操作人员进行了全面的培训、考核。公司将不停输工艺技术运用在承接的各项工程中，顺利完成工程任务。带压不停输封堵工艺流程为：施工前期准备（工作坑开挖、封堵设备材料进场、封堵孔管道处支撑）→在管道开孔、封堵部位安装、焊接四通或三通管件→焊接部位无损检测→连接新管、新管氮气置换、严密性试验→用开孔机对原管道进行带压开孔及新管通气→将封堵器等封堵装置连接在管道上进行封堵作业及废除老管道→拆除封堵器等设备→零件防腐及基坑填埋。运用工程一：友新路石湖西路节点高压天然气不停输管道迁移工程（筒式不停输双侧单堵）32011年11月，位于苏州友新路工程Φ406钢管，口径406×7.9，材质Q235B，运行介质为单方向气源的天然气，设计压力0.8MPa，运行压力0.4MPa，新管材质L290。本工程的主要目的是将原有Φ406钢管移位。因原有钢管需要移位，高压管线因用户原因不能停气施工改造。未不影响用户正常用气，工程采用筒式不停输封堵工艺。在需移位母管两侧分别安装一个BF400×400法兰三通（旁路孔零件）和一个PFEX400四通零件（封堵零件），法兰三通与新排管道镶接后，采用不停输带压开旁路孔方式完成新管道通气，在新老管道同时运行的情况下，利用筒式封堵技术完成对老管道的封堵，从而将老管道废除，达到管道移位的目的。本工程整个封堵拆除废除管道耗时13小时完成。1、2为旁路孔零件3、4为筒式封堵器5为放散球阀筒式封堵工程示意图运用工程二：宁波北仑富春江路高压管线不停输管道改线工程（盘式不停输双侧单堵）2012年10月，宁波北仑富春江路东侧一根高压管线需要移位搬迁。已知高压管线口径323.9mm，壁厚7.9mm，设计压力4.0MPa，运行压力2.0MPa，材质L360，气源方向由南向北，移位管线长度约350m，新排管材质为L360，壁厚11.9mm。本工程是宁波市重点工程，由北仑区政府牵头，配合穿山疏港高速田洋王互通项目的建设，由于管道直接关系到下游宁波市北仑区海关出口加工区一批重点用户单位，故314254无法采用传统的停气镶接工艺。为不影响用户正常用气，保证管线施工期间管线的正常运行，采用了高压不停输盘式封堵工艺实施。高压不停输作业主要采用盘式封堵+囊式辅助封堵工艺，从管线进场准备、焊接三通、开孔、氮气置换、封堵、下囊、废除旧管、零件防腐及基坑填埋等工艺流程，在业主方通力配合下，顺利完成了工程的封堵和改线作业。为公司在北仑地区及宁波市场今后的发展奠定了坚实的基础。1、2为DN300×200旁通三通；3、4为DN300封堵三通；5、6为DN300×200下囊三通；L、M、O、P为放散球阀；a、b、c、d为平衡孔E、F为DN150-2.5MPa球阀盘式封堵工程示意图三、操作过程中存在的主要风险问题：结合公司几年工程运用实施，推广不停输作业工艺技术上是切实可行的，产生了明显的经济及社会效益。总结实际应用情况，带压不停输封堵技术过程主要有几个关键施工环节：施工前准备、焊接（旁通三通、封堵三通（四通）管件）、管线开孔、管线不停输封堵和下塞堵（回填）。在不停输作业工艺过程中存在的风险问题主要有下列几点：51、带压不停输焊接：是在带压管线开孔封堵处上焊接三通（四通）管件，焊接过程和焊接结果对整个不停输封堵施工起着至关重要的作用。焊接作业时会存在焊接穿透、管壁褶皱、管材结构发生缺陷等问题，最终造成封堵作业失败或更严重的事故。2、管道开孔和封堵：1）、对管道进行开孔时，期间会产生一定量的铁屑，在气体的流动下会流至管道下游，最终会影响调压器处的过滤器，在今后的管道运行中需要对调压器进行一定的维护。2）、封堵作业选点和封堵顺序对整个管线封堵有重要影响。3）、在开孔、封堵工序作业中对开孔封堵设备的严密性试验检漏工作尤为关键，忽略此项将影响开孔封堵作业过程的实施，甚至引发严重事故。4）、切断管道前，如何检验封堵器两端的封堵有效性，有无发生余气泄露而引起事故也是影响下堵作业的关键。3、封堵零件的外防腐工艺往往在忽视，因封堵、开孔零件的不规则性，造成外防腐质量达不到技术施工防腐，会影响施工质量。四、带压不停输作业过程的应用控制和提高针对带压不停输作业过程中存在的风险问题，我们采取了以下措施加以控制和提高改进：1、带压焊接操作要点和实施控制：1）、焊接前，清除母管外防腐，打磨焊缝；零件安装时，先装上瓦，后装下瓦。上瓦覆盖母管表面部分的焊缝必须磨平，以确保零件法兰端面水平且与管道中心线平行。同时，应对母管材质及封堵零件材质进行确认，必须具备符合要求的焊接工艺评定及焊接工艺指导书方可进行焊接，目前我公司采用封堵零件厂家选用16mn或20作为封堵零件材质，但亦可根据我公司要求变化材质，满足业主方要求。2）、达到焊接技术：①管道流速要求:封堵管件焊接时，管道内液体流速不应大于5m/s，气体流速不应大于l0m/s。6②对开三通(对开四通)护板与管道的环向角焊缝的焊接宜采用堆焊形式,详见下图图：环向角焊缝堆焊焊接形式③对开三通(对开四通)护板厚度小于或等于两倍管壁厚度时，焊角高度和宽度应与护板厚度一致，详见下图：图环向角焊缝焊角尺寸3）、焊接无损检测：特殊零件无损检测按《无损检测控制程序》执行，采用着色探伤或者磁粉探伤方式对焊缝进行检测。焊完后，及时清除焊缝表面的焊渣和飞溅，按照GB50369-2006中10.3.1的规定，仔细检查表面质量，表面不得有裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。外观检测不合格的焊口不得进行无损检测和承压试验。①着色探伤采用着色探伤对零件焊缝进行检测：在被检表面施加渗透剂前，应使表面无油污、锈蚀、切屑、漆层及其他污物，表面应充分干燥。随后施加渗透剂和显像剂。检测结果：7—10分钟后，观察显像剂痕迹，可用肉眼或5—10倍放大镜。按显示痕迹的大小和色泽浓淡来判断缺陷大小和严重程度。检验标准：按JB/T4730.4－2005《承压设备无损检测》中渗透检测质量分级进行评定级别，出具评定报告。②磁粉探伤：对工件表面进行处理，工件表面不得有油脂、铁锈、氧化皮或其他粘附磁粉的物质。磁化方法：采用磁轭法磁化工件，磁化电流根据标准试片实验结果来选择；在磁化时磁轭要交叉磁化同一部位，以免漏检；因两管径不同磁化时磁极由于两端有高低，接触不良，需填钢板改善磁化条件。72、管道开孔和封堵过程的操作要点和实施控制：1）、开孔作业选点应避开管道的螺旋焊缝、环焊缝。若无法避开时，对开孔部位的焊接进行适量打磨，开孔刀中心钻不应落在焊缝上。封堵部位的管道椭圆度与壁厚误差不得超过管外径的1%。2）、在开孔前必须确认开孔零件的预留空间，防止开孔失败可以重新安装封堵零件，重新进行开孔、封堵作业。3）、实施封堵顺序：下封堵头时，先下下游堵头再下上游堵头；解除封堵时，先提上游堵头，再提下游堵头；解除封堵头时，要在堵头两侧压力平衡后进行。4）、在对封堵开孔前，要严格做好零件的严密性试验以及夹板阀内泄漏试验工作。①内泄漏试验：未安装开孔机前，通过夹板阀两侧平衡孔对零件注入一定压力的空气（管道设计压力1.15倍）进行严密性试验（阀门内泄试验），以一小时压力无下降为合格标准，每30分钟的记录不少于1次，参照《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005。②整体严密性试验：安装开孔机，打开夹板阀，对系统注入一定压力的氮气（管道设计压力1.15倍）进行整体严密性试验，以一小时压力无下降为合格标准，每30分钟的记录不少于1次，参照《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005。严密性试验如有泄漏，采取相应措施排除，再进行严密性试验，直至合格才可施工。5）、切断管道前，必须在废除管道两侧安装放散孔，通过放散后进行氮气置换，用甲烷测试仪每隔15分钟测试一次，以每次甲烷含量小于1%为合格，连续三次达标为合格标准，如有泄漏，检查原因直至完全封住气源，然后方可对已隔断气源部分的母管进行施工作业。3、封堵零件外防腐改进措施：公司长期采用环氧煤沥青（五油四布—特加强级）作为封堵零件的外防腐工艺。为确保管件长期使用安全可靠的重要性，经过工艺改进现改用冷缠带+弹性玻璃胶的防腐工艺，该工艺能够更好地补偿零件不规则面，达到防腐要求。五、结束语8近年来，公司在燃气管道不停输封堵技术上积累了大量的经验，立足于在封堵过程所遇到的问题和风险，并进行分析、适当的改进和提高，使带压不停输封堵工艺的操作性更为可行，保障了安全生产，杜绝燃气施工的安全隐患。我们相信，只有不断完善工艺水平、在工作中总结经验，认真分析、研究、改进，就可以更好的为用户服务，安全、高效地满足燃气管线建设。