大口径管道施工连头作业中的间隙控制

孙洪业，杨锁军，王谡，陈强，李东明

（河北华北石油工程建设公司，河北任丘 062552）

大口径管道施工连头作业中的间隙控制

孙洪业，杨锁军，王谡，陈强，李东明

（河北华北石油工程建设公司，河北任丘 062552）

大口径管道连头作业是长输管道施工中收尾阶段的关键工程。文章从大口径管道连头作业所需的主要设备、连头作业特点、不同工况下连头间隙的控制要点、施工中影响间隙大小的各种因素及预防方法等方面对该施工经验进行了较为系统的总结。

大口径管道；连头作业；间隙控制；经验总结

大口径长输管道连头是控制工程收尾的关键，本文以西气东输中D 1 016 mm×21 mm的X70钢管道连头作业为例，进行分析介绍。

1 主要设备

（1）70 t吊管机两台，用于连头前的摆管、吊运连头用管段、死口调整间隙、配合管段下料的切割作业等。

（2）320型挖掘机一台，用于清挖管沟和作业坑、横向调整间隙等配合工作。管道外对口器一套，用于保证装配质量、提高装配速度、调整装配间隙。

（3）移动电焊作业车三台，用于提供电源和进行焊接作业。

2 不同工况下的间隙控制要点

2.1 平段直接连头

当两端管道为平段时，应进行上下左右的调整，使两端管道处在同一轴线上。具体方法是：用粉线拉两端管段的平行线，上面拉管上壁或内壁，下面和侧面也可以拉管外壁或内壁以确保测量精度。拉线过程中要两边互相拉、互相验证，从而确保调整的准确性。

连头时必须保证两端管道同心且两端管口之间上下左右距离一致，用装细土编织袋垫牢固。如果在沟下连头，两端管道宜各暴露长度20 m，以便于施工时的调整，避免出现斜口而引起应力集中。

2.2 平段水平转角连头

当两端管段有水平转角时，应根据水平转角的中心位置，向一面返半个冷弯管 （或热弯管）的尺寸，进行冷弯管 （或热弯管）下料切割组对。此时应特别注意控制好冷弯管的俯仰角 （迭加角），否则会给以后的施工留下难以消除的后患，加大施工难度。

弯管焊接完成后连死口应在另一端留出的一段直管段上进行，弯管焊接完成后要进行摆管、垫管等调整工作，具体摆管方法参照2.1进行。此工作是决定下料尺寸准确与否的重要因素，并需要施工人员具有丰富的施工经验和高度的责任心。

2.3 垂直转角连头

当两端管段有垂直转角时，应根据垂直转角的中心位置，向一面返半个冷弯管 （或热弯管）的尺寸，进行冷弯管 （或热弯管）下料切割组对。此时的组对顺序应该是先组对下管口而预留上管口，并将弯管转角控制到最佳状态，可以采用粉线拉直使之平行于弯管直管段，其延长线拉至下一管口，注意上下左右都要拉线，以尽量消除误差。

弯管焊接完成后仍需进行摆管调整等进一步的确定性的工作。此时注意吊装位置，如果焊口未焊完，吊点位置应选择在焊口前的管段上，以免焊口因受过大应力而断裂；如果焊口已经焊完，吊点位置应选择在离最前管口300 mm的管段上，以增加力臂长度。同时保证吊管机受力不要过大，防止压塌管沟，保护沟下人员安全。在进行沟下摆管作业时，管沟侧吊管机履带距离管沟应在1.5 m以上（此距离可根据具体地质条件进行合理的调整），并要安排专人在沟上监控周围的地面是否有裂缝，并随时对沟下人员和吊管机操作手预警，以保证施工人员的安全，真正做到以人为本，预防为主。

2.4 三维斜向连头

当两端是直管段要在中间镶弯管，且弯管不只是单一水平转角或垂直转角 （叠加角）时，此时下料方法应采用直接吊弯管靠管下料法，多次试吊弯管调整角度，使弯管两端直管段下平面与直管段上表面平行，角度调整合适后应保持不变，直至连头焊接开始。在进行两端管段下料时，将弯管吊起，在管口两端的直管段上的侧面搭上线坠，观察弯管两端的直管段与下面直管的位置是否处在垂直状态，当确认两端达到垂直状态时，即在下直管上做标记1。

此时在弯管两端管口的最上方分别垂一线坠，线坠垂体尖与弯管内壁之间留1mm间隙，量出管口钝边到线坠尖 （管道处于下坡时）或线 （管道处于上坡时）的距离。当管道在下坡时，从前面做好的标记1处加此管端所量出的距离；当管道处在上坡时，从前面做好的标记1处减此管端所量出的距离。形成新标记点2，以标记点2为基准，再减去组对间隙和坡口加工的尺寸，形成标记点3，然后在管圆周方向上用铜皮圈带圈好并画出一条过标记点3的圆周线。这条圆周线就是我们所要的真正切割线，确定好后进行切割下料、打磨、组对，在组对、点焊时要同时控制好两端的间隙。

3 施工中影响间隙的各种因素及预防方法

3.1 天气

连头前一天应了解最近的天气情况，以便根据天气情况确定预留间隙的大小。如果当天的天气是阴或多云，说明一天的气温变化不大，不必预留间隙。如果当天是晴天而且温差大，则应考虑温差所引起的热胀冷缩，以确定是预留间隙还是加长短节。

3.2 季节

一年中对连头作业影响最大的季节是夏季，因为夏季气温高、温度变化大。影响最小的是春、秋、冬三个季节，这三个季节中一天的气温比较恒定，太阳的加热效应不明显，管道热胀冷缩也不明显，所以影响小。

3.3 温度、管道暴露长度、管材热膨胀系数

温度主要是指一天温差的大小，是必须考虑的重要因素，它对沟上连头作业或沟下未回填连头作业影响最大。管道暴露长度和管道膨胀量成正比，这也是必须考虑的重要因素之一。具体膨胀量的计算 （低碳高强钢）可参考以下公式：

式中 △L——膨胀量/m；

a——钢材的线膨胀系数，取1.2×10-5℃-1；

L——管道暴露长度/m；

△t——t2-t1/℃；

t1——开始下料时温度/℃；

t2——连接时的温度/℃。

例如：某一大口径管道下沟后有100 m未回填，这中间有一处需要连头施工。此处是夏天温差较大的山区，早晨气温为25℃，到下午2时气温为35℃，这时需计算膨胀量为多少？

这表明，如果早晨下料，就必须预留12 mm的余量，这样才能保证切割完毕管段能准确放入空隙中，有效地避免了因温差变化而引起的下一道口没有间隙而顶伤钝边。

膨胀量要与摩擦系数综合考虑，是一个参考数值，具体量值要根据实际情况确定。

3.4 地形

在进行连头作业时，应根据周围的地形情况，尽量选择有利地形进行施工，以达到可控、可用、可调的目的。

3.5 作业时间点、操作时间

在准备就绪的情况下，应在上午11时之前完成死口之前的所有焊接工作 （至少完成管壁厚2/3的焊接，以保证吊管机调整管道时焊口不会发生断裂），利用11时至14时之间的温度变化引起的管道热胀冷缩，寻找组对间隙最佳时机，一旦间隙合适立即进行定位焊。

4 结束语

以上经验是我们在多年实践中总结出来的行之有效的方法，只要在施工中合理地加以运用就会取得很好的效果。

[1]中国石油天然气人事服务中心.油气管线安装工［M］.北京：石油工业出版社，2005.

Gap Control in Large Diameter Pipeline Tie-in Operation

SUN Hong-ye（Hebei Huabei Petroleum Engineering Construction Co.,Ltd.， Renqiu 062552， China）,YANG Suo-jun,WANG Su,et al.

Tie-in operation belongs to the last phase in large-scale long-distance pipeline construction.In this article,the experience of tie-in operation for large diameter pipeline is introduced systematically,which includes main equipment,tie-in operation characteristics,technical key points of tie-in gap control,factors affecting tie-in gap size during operation,and so on.

large diameter pipeline;tie-in operation;gap control;experience summary

TE973.3

B

1001－2206（2011）06－0049－02

孙洪业 （1973-），男，河北河涧人，高级工程师，燕山大学焊接自动化专业在读生，主要从事安装专业教学及施工技术研究工作。

2011-04-10