程志杰

中國石油管道局工程有限公司維搶修分公司

  

摘要：在天然氣管道主線或旁通線上設引壓管控制氣液聯動閥，是管道安全運行的重要保障。介紹了兩種高壓封堵技術施工工藝，以解決引壓管或引壓管根部閥門在線更換出現的問題。經過大量現場應用證明效果良好，具有重要的推廣意義。

關鍵詞：天然氣管道；西氣東輸二線；引壓管；水平封堵；現場應用

 

隨著天然氣管道輸送壓力越來越高，給管道維搶修工作也帶來新的挑戰。在役管線帶壓封堵技術是在完全密閉狀態下采用物理機械手段將改造管段從管線中隔絕堵斷，從而進行任意改造作業，其在處理管道安全隱患方面具有無火焰操作、環保、安全等優點[1-3]。目前國內常規封堵技術應用已經比較成熟，高壓水平封堵、小口徑非焊接封堵等特殊封堵技術正在探索應用階段。

1  高壓水平封堵技術應用

西氣東輸二線（西二線）西段在隱患整治中需要對位于新疆霍爾果斯3#閥室與旁通球閥連接的2根變形的引壓管進行更換。引壓管與主線設計壓力同為12 MPa，運行壓力為7.2 MPa。經過現場勘查決定采用不停輸高壓水平封堵技術進行更換。

1.1 高壓水平封堵技術

在水平狀態下進行封堵三通焊接、開孔封堵等作業。開孔封堵作業過程中需要采取技術措施削減水平狀態下重力對主軸的影響，以免造成開孔位置偏離、封堵不嚴密等現象。其優點是經濟損失小，不影響主管線介質輸送，安全環保。

1.2  工藝流程

首先采用水平高壓封堵方式隔斷管徑406 mm管道。工藝流程以一側作業點為例，另一側作業點與之相同，如圖 1所示。

圖 1 高壓水平封堵工藝流程圖

（1）作業坑開挖。為保護閥室地下附屬設施，全部采用人工開挖。

（2）焊接封堵三通和平衡短節。測量封堵處管線橢圓度不超過1%；測量管線壁厚，盡量避開變形和嚴重腐蝕區域；確定焊接點后清潔周圍的防腐層，焊接DN400封堵三通及DN50平衡短節。焊接完畢后進行焊道檢測，合格后方可進行下一步工序。

（3）安裝夾板閥和球閥。將DN400夾板閥安裝到封堵三通上、DN50球閥安裝到平衡短節上；測量并記錄開孔、封堵、下塞堵的相關尺寸。

（4）開孔。組裝并調試好開孔機；計算開孔尺寸；將開孔機安裝到閥門上；對開孔機、閥門進行整體嚴密性壓力檢測，檢測壓力為管線運行壓力；測檢合格后進行開孔作業；開孔完畢后回收開孔刀，關閉閥門，通過開孔結合器上的放空閥排空開孔機內的天然氣，然后拆除開孔機。

（5）封堵。組裝并調試封堵器；計算封堵尺寸；將封堵器安裝到封堵夾板閥上，連接平衡管以平衡壓力，檢查各連接部位無泄漏后封堵；封堵到位后從閥室放空線排空管徑406 mm旁通管道內的天然氣，并進行氮氣置換（圖 2）。

 

圖 2 封堵示意圖

（6）更換作業。采用機械方式切除舊引壓管，焊接特制封頭將原1#引壓管廢棄。重新選擇合適位置焊接已預制好的新引壓管（圖 3）。

 

圖 3 引壓管更換完成示意圖

（7）解除封堵。新線試壓合格后，拆除封堵器。安裝開孔機下塞柄，加蓋盲法蘭。

2  小口徑非焊接封堵技術應用

西二線霍爾果斯首站、昌吉分輸站、36#閥室、48#閥室等需對引壓管及引壓管根部閥門進行更換，其運行壓力都在10 MPa左右。針對閥室站場運行壓力高引壓管位置不一等特點，考慮到引壓管管徑小、壁厚薄，焊接操作稍有不當就可能焊穿管壁等難點。管道局維搶修分公司改進了小口徑非焊接封堵技術，在不影響主管線介質輸送的前提下對存在安全隱患的的引壓管及引壓管根部閥門進行了在線更換。更換作業期間主管線繼續運行（開孔封堵期間壓力需降到10 MPa以下），改造完畢后解除封堵，恢復管線正常輸送。

2.1  小口徑非焊接封堵技術

首先在引壓管根部焊接Z型套管，套管上設有凹槽及定位點，用于注膠及開孔定位。然后安裝封堵四通，將其底部與主管道焊接，上部通過注入高強度耐磨陶瓷結構膠代替焊道進行密封，實現改造管段與主管道隔絕堵斷，然后對管道實施開孔封堵作業，進行引壓管更換等。

2.2  工藝流程

小口徑非焊接封堵工藝流程如下。

（1）前期準備。施工前將引壓管所連的氣液聯動閥休眠，防止引壓管封堵時氣液聯動閥自動關閉。

（2）焊接套管。首先確定焊接點，清潔焊接點周圍防腐層。采用氬弧焊將套管焊接在引壓管根部位置。

（3）焊接封堵四通。將四通焊接安裝到主管線上，四通本體間、四通與套管、四通與厚壁主管道間均采用焊接方式固定。針對水平位置的引壓管，應使用腔體加大的四通，因為四通橫向擺放時腔體若無法容納太多的鐵屑造成堆積，會在下封堵過程中被封堵頭頂塊推進四通后腔，使頂塊與四通后腔壁之間有縫隙，在壓縮時產生傾斜，從而影響封堵效果，并可能造成機器損壞。

（4）注膠。四通與引壓管間靠密封圈、壓緊環、高強度耐磨陶瓷結構膠進行黏接固定。

（5）安裝防脫卡具。安裝防脫卡具防止開孔后引壓管飛出，保障施工安全。

（6）開孔。安裝閥門到封堵四通上，組裝調試好開孔機并安裝到閥門。對封堵四通、閥門、開孔機進行整體嚴密性壓力檢測，檢測合格后通過四通密閉腔體對管道進行開孔作業，開孔完畢后收回主軸、關閉閥門，此時四通內部和開孔機隔斷，排空開孔機內的天然氣，拆卸開孔機。

（7）封堵。組裝調試好封堵器并安裝到閥門，下封堵至預先計算好的位置，繼續下移主軸對封堵頭密封套進行壓縮，保證密封效果（圖 4）。排空閥門氣液聯動執行機構和管線內的天然氣，進行封堵效果驗證。封堵成功后，采用機械方式斷管，斷管位置在四通非焊接端靠近四通處。將預制好的新引壓管與四通經焊接連接，無損檢測合格后提出封堵頭，關閉閥門，排空封堵器內的天然氣，拆除封堵器。此時，引壓管即可開始正常運行。

圖 4 封堵作業

（7）下塞堵。組裝好塞堵到開孔機；安裝開孔機到閥門，用氮氣置換掉結合器內的空氣；壓力平衡后打開閥門，伸出主軸，將塞堵送到預定位置，拆卸閥門及開孔機。擰好盲蓋，完成換管（圖 5）。

 

圖 5 完成封堵換管后的現場示例

3  結語

水平高壓封堵技術的成功應用，保證了工程建設順利推進和下游正常供氣，降低了工程造價，節約了生產成本。小口徑非焊接封堵技術在西一線引壓管改造中普遍推行，并應用于西二線高運行壓力、高鋼級開孔作業、高要求焊接工藝（四通與管徑1219 mm、X80管道焊接）。這兩項技術為解決管道引壓管不停輸改造提供了新思路。

 

參考文獻：

[1]張仕民，梅旭濤，王國超，李亨濤，王宏生.油氣管道維搶修方法及技術進展[J].油氣儲運，2014，33(11)：1180-1186.

[2]張大勇，姚佳林.油氣管道維搶修技術進展[J].化工設計通訊，2018，44(05)：55.

[3]楊春龍. 油氣管道封堵搶修技術發展現狀與展望[J]. 冶金叢刊，2018(08)：59-60.

[4]彭忍社，王龍帥.在線封堵技術在西氣東輸引壓管改造的應用[J].油氣儲運，2009，28(8)：2.

  

作者簡介：程志杰，1982年生，工程師，畢業于大慶石油學院，主要從事維搶修工程項目管理工作。聯系方式： 0316-5295863，261450069@qq.com。