不停气开孔技术在天然气管线中的应用

陈伟超

摘 要：燃气管道不停气带压开孔作业在全密封环境下进行，不仅能正常供气，而且可使燃气管道作业的安全性和可靠性得到提高，因此近年来这项技术在天然气管线维护和管理过程中广泛应用。本文主要分析了不停气带压开孔封堵技术原理、使用范围、施工工艺，并结合具体的工程分析了不停气开孔作业的控制要点和安全性因素。

关键词：天然气管线；不停气开孔技术；施工工艺

中图分类号：TE88 文献标志码：A

1 不停气带压封堵技术原理

不停气带压封堵技术指在不停止正常的输送燃气、降低管道压力以及管线的正常运行条件下，用专用的开孔设备对天然气管线进行开孔，对新旧管道进行碰口接线或者在原来的管道上增加旁路等作业的新工艺。不停气带压封堵技术原理就是通过开孔机器在下部装有轴封填料，让机器设备在带压作业时不会出现渗漏，从而保证开孔设备在一个完全密封的环境下对燃气管道进行开孔和封堵，新管线与运行管线不动火连接，作业过程中不会出现介质泄漏，确保整个施工过程中正常运行。

2 适用范围

不停气带压封堵技术适用管线、储罐等油气运输设备在不停输油气存储介质条件下，进行支路或者配管的连接施工作业。

3 施工工艺

不停气带压封堵技术一般是在管道母线上垂直开孔，新管线与法兰封堵接管水平连接，开孔过程中用闸阀配合开孔和封堵，然后用冷却刀具对其进行冷却。施工工艺流程为：施工准备——确定开孔位置——安装管道、管件——焊接——安装设备阀门、刀具——开孔——封堵——完工处理。

4 应用举例

厦门华润燃气有限公司为在厦门辖区内提供稳定的雙气源保障，将西三线气源在海沧门站高压出站管与现役高压管网的中海油LNG气源进行对接，为不影响正常供气，在这两段高压管道交叉处采用不停气带压开孔连头的作业方式进行作业。本次施工主要包括施工准备、管件安装与焊接、开孔封堵作业和施工处理等4个环节。

施工处现役DN600高压管道材质为L360钢管，设计压力4.0MPa，埋地深度1.1m（管顶距地表深度），与出站DN700高压管道垂直交叉。施工的难点在于距离在役DN600管道北侧2m平行敷设有一条中海油DN400在役天然气管道，埋地同样是1.1m，故此次连头方案为：出站管道从在役管底敷设，采用弯头和开孔四通管件底部连接。

4.1 施工准备

施工准备工作包括人员准备、现场准备和技术准备等内容。由于不停气带压封堵技术对作业人员的技术要求比较高，燃气管线作业具有一定的危险性，所以现场作业人员不仅要熟悉电动开孔机的相关参数以及操作技能，而且还要熟悉现场环境，在作业过程中，严格遵守开孔机作业规范和作业要求，确保作业的安全性。现场准备主要指在作业前要准备施工材料、作业机器设备是否齐全；开挖的作业坑和安全通道是否符合作业标准，对容易出现坍塌的部分要做好相应的防护措施；并配备交通工具、通信设备以及安全设施和消防设施。技术准备工作指施工单位必须按照施工方案做好现场施工组织准备、确定指挥、监督、施工作业人员的职责。并向施工作业人员做好技术交底工作，让作业人员了解施工步骤、作业标准以及安全防护工作，确保施工顺利进行。

4.2 设备安装和焊接

首先确定开孔位置和作业点，确保施工周围的环境比较开阔，开孔部位尽量避开管道的焊接部位，如果无法避免则要打磨开孔刀具切削部位。其次，确定开孔位置，按照不停气带压封堵作业示意图，将新连接的支线管道与法兰封堵接管，然后清除母管上的防腐层，将DN600/700四通管件贴合在DN600的母管上，并调整四通管件，让四通管件与母管轴线垂直，然后焊接到母管上。最后，将重心钻、套钻以及刀具安装在钻机上，然后将封堵闸阀加密封垫并与法兰封堵接管连接在一起，检查闸阀开关是否正常，将闸板开关拉到最大开启位置，检查阀门内部没有障碍物，确保开孔刀具能够顺利作业，并对封堵闸阀连接开孔机、连箱，并进行气压试验，以免出现漏气现象，确保现场准备妥当以后，才能进行钻孔作业。

4.3 开孔、封孔作业

首先做好刀具的降温工作，摇动钻机扳手，将钻头中心钻与接触母管顶部位置，进行调试，让钻头空钻2min～3min，确认钻头工况正常以后，才能正式开启钻机。手动进刀的速度比较缓慢，如果进刀过程中出现卡刀的情况，可以先退刀再进刀，不能强行摇动。小管径开孔时，如果马鞍块切断，则不能再进行进刀，以免钻通对面管壁，造成管道泄漏。管壁切透以后，在反方向转动扳手，将刀具退到到钻机标记位置，关掉电源和闸阀开关。然后卸载钻机、取下刀具以及马鞍型切块，钻孔机安装在封堵闸阀上并与连箱连接，闸板开到最大的最值，并摇动手轮将堵头送到法兰内部螺栓孔底部，手轮摇动的速度比较缓慢，堵头入扣以后再旋转拧紧开关。堵头拧紧以后，反方向转动扳手，将钻杆和钻机提升到现场标记的位置，然后释放闸板阀和连箱内的介质，通过介质排放量确定堵头封堵情况。如果封堵比较正常，那么可以正常拆卸钻机并卸掉闸板阀，再一次检查封堵情况，再一次确认闸板阀没有泄露情况以后，用阀盖加垫盖并紧固或者将连接处焊接。

4.4 收尾工作

不停气带压封堵作业结束以后，要及时地清理钻孔机上面的污渍，并做好钻孔的维护和保养工作，延长钻孔机的使用时间。首先拆卸钻机机、退刀导杆，检查钻孔机的连接位置是否有移动情况，清理闸阀、刀具上的物质，查看刀具是否有磨损、减速机和齿轮箱润滑油是否充足等，各个部件是否齐全，确定无误以后，将钻孔机装箱入库。其次，对燃气管道、管件、接口进行防腐处理，以免受到水、酸碱等污染物质的腐蚀。然后回填管沟、作业坑，恢复作业区域的地貌，并做好燃气标志，提醒注意保护。施工结束以后，还要将这些施工作业图以及技术资料整理存档为后期燃气管道的保养和维修提供参考依据。

5 施工安全性分析

第一，钻机开孔过程中，机器设备、法兰、阀门等连接面可能造成介质泄漏现象，天然气如果泄漏遇到明火很容易爆炸。所以钻机作业前，必须检查开孔器的密封性，确保密封垫没有损伤、钻杆连接完好。在确认天然气管线的温度范围内，用静压力测试焊接连接件和开孔机器，将开孔机和阀门安装并焊接在开孔短节上试压，试压30min以后，没有泄漏现象，才能进行作业。第二，由于带压开孔时，开孔机筒刀切削管线时会产生大量的铁屑，这些铁屑如果落入到管道内，会被天然气带走，影响到下一个工艺设备、仪表的精度。因此，必须处理好铁屑问题。在开孔位置安装过滤器上游管线，在垂直向上方向开孔，可以将铁锈落入到筒刀中，作业的时候筒刀可以将铁屑带出来，避免对施工工艺的影响。第三，消除设备自身影响。由于开孔作业时，开孔机安装在天然气管线上，开孔机本身具有一定的重量，给管道以及支撑结构造成一定的影响，所以在选择开孔机的时候，尽量选择轴向尺寸和钻孔工具。

结语

不停气带压封堵技术改变了传统停止输运、降压、排放介质等作业方式，避免了施工影响用户的正常用气，降低了作业的成本，具有极大的经济性。但是不停气带压封堵技术的开孔、焊接具有一定的风险。因此，施工单位在作业的时候，一定要制定严密的施工计划，施工人员按照施工技术规范进行，确保不停气带压封堵作业的安全性和可靠性。

参考文献

[1] 崔钢，刘向东.高压管线带压开孔改线技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015（29）：4267-4268.