天然氣管道不停輸帶壓開(kāi)孔封堵

1、不停輸帶壓開(kāi)孔封堵一、不停輸帶壓開(kāi)孔管道帶壓開(kāi)孔是指在密閉狀態(tài)下，以機(jī)械切削方式在運(yùn)行管道上加工出圓形孔的一種作業(yè)技術(shù)。當(dāng)在役管線堵塞、損壞或需要加裝支管時(shí)，可采用管道帶壓開(kāi)孔技術(shù)完成，既不影響管線的正常輸送，又能保證安全、高效、環(huán)保的完成新舊管線的連接工作。     適用范圍適用介質(zhì)：除氧氣以外的任何工礦介質(zhì)（含易燃、易爆、有毒等介質(zhì)）適用材料：碳鋼、鑄鐵、球墨鑄鐵、混凝土、內(nèi)涂層鋼、聚乙烯和石棉水泥板等等特殊工藝：合金材質(zhì)、不銹鋼材質(zhì)開(kāi)孔封堵工藝    適用管徑、介質(zhì)壓力和溫度：開(kāi)旁通孔 201500 

2、0; 6.4MPa    -30330開(kāi)封堵孔 201000   4.0MPa    -30280    技術(shù)特點(diǎn)安全性：由于切削過(guò)程是在完全封閉的空腔內(nèi)進(jìn)行的，所以刀具與空氣完全隔絕，沒(méi)有著火、爆炸的可能。環(huán)保性：由于封閉開(kāi)孔,因此有毒有害介質(zhì)不會(huì)排放到大氣中。高效率：一般管徑開(kāi)孔只需要1050分鐘，大口徑也僅需68小時(shí)，施工工期短。高效益：不停產(chǎn)直接操作，可為廠家節(jié)約可觀的停產(chǎn)維修費(fèi)用，特別對(duì)燃?xì)夤艿馈⒒す艿?、石油管道帶?lái)的效益更是不可估量。   &

3、#160;                                                  

4、     開(kāi)孔機(jī) 1  基本原理和結(jié)構(gòu) 不停輸帶壓開(kāi)孔是利用短管(或剖分三通)、法蘭、閥門(mén)連接在需要開(kāi)孔的設(shè)備方位上，用由密封裝置、切削刀具和進(jìn)給裝置等組裝成開(kāi)孔工具?？稍谠O(shè)備上進(jìn)行手動(dòng)或電動(dòng)的帶壓開(kāi)孔工作，以滿足工藝的需要和實(shí)施設(shè)備的在線維修工作。 在制作鉆孔工具之前，首先要了解需進(jìn)行開(kāi)孔的容器或管道的工藝介質(zhì)的類(lèi)別、操作壓力和溫度等情況，以及該開(kāi)孔處的材質(zhì)，直徑、厚度和根據(jù)工藝要求所需開(kāi)孔的直徑大小，選擇合適的公稱(chēng)系列的短管(或剖分三通)、法蘭和閥門(mén)決定采用手動(dòng)或電動(dòng)開(kāi)孔方式以及切削刀具的結(jié)構(gòu)型式等。 

5、;鉆孔工具是帶壓開(kāi)孔能否成功的關(guān)鍵。一個(gè)典型的鉆孔工具的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中主要部件的情況說(shuō)明如下：                              圖1 帶壓開(kāi)孔工具結(jié)構(gòu)圖 1.1 短管或剖分三通根據(jù)所需開(kāi)孔的公稱(chēng)直徑和工藝介質(zhì)的操作溫度、壓力等情況，選定相應(yīng)材質(zhì)的短管或剖分三通（以短管為例）。開(kāi)

6、孔前，將此短管按照設(shè)計(jì)的焊接要求，在劃好線的部位焊接在設(shè)備或管道上。1.2 法蘭根據(jù)介質(zhì)壓力的大小，決定法蘭的結(jié)構(gòu)型式(平焊或?qū)阜ㄌm)，將法蘭焊接在短管的一端，法蘭與短管都應(yīng)選擇符合相應(yīng)的管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。1.3 閥門(mén)可選用閘閥或球閥，這兩種閥門(mén)全開(kāi)的通徑較大，也要與短管、法蘭的公稱(chēng)直徑相符合。閥門(mén)安裝在短管法蘭之前應(yīng)經(jīng)過(guò)試壓檢查，合格后才能加上專(zhuān)用墊片與短管法蘭相連。以上短管、法蘭和閥門(mén)都是永久性的部件，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)以滿足工藝條件的要求。1.4 填料函這是臨時(shí)性的裝置，填料函下部是一個(gè)與閥門(mén)一端相連的特殊法蘭，法蘭中部是填料函，用填料壓蓋壓緊填料以密封開(kāi)孔后沿鉆桿泄漏的工藝介質(zhì)。填料不宜多加

7、，23圈即可，以縮短鉆桿和整個(gè)鉆孔工具的長(zhǎng)度。1.5 鉆頭和鉆桿鉆頭是采用普通的麻花鉆，選用75 ° 90 °頂角。若開(kāi)孔較大，則應(yīng)選用前端帶有定位麻花鉆的空心銑刀代替普通的麻花鉆切割孔洞。另外，排屑也應(yīng)考慮采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。鉆桿應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性，與鉆頭用氬弧焊V型坡口焊接焊口應(yīng)打磨，保持一定的光潔度， 以保證鉆桿穿過(guò)填料函時(shí)的密封性能。1.6 棘輪扳手手動(dòng)鉆孔時(shí)，用手扳動(dòng)棘輪扳手以旋轉(zhuǎn)鉆桿達(dá)到鉆孔切削的目的。電動(dòng)鉆孔時(shí)，此處為蝸桿蝸輪減速器，和電動(dòng)機(jī)相連，驅(qū)動(dòng)鉆桿工作。1.7 壓緊螺桿它和鉆桿頂部相連，兩者間有一鋼珠，以使兩桿保持良好的對(duì)中和減少傳動(dòng)

8、的摩擦力。壓緊螺桿的作用是作為鉆頭切削的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。另外， 當(dāng)鉆孔時(shí)，管道中的介質(zhì)有一定的壓力，會(huì)產(chǎn)生推力而把鉆桿朝外頂出，用壓緊螺桿傳遞鉆孔進(jìn)給力給鉆桿，可保證鉆孔的順利進(jìn)行。1.8 專(zhuān)用墊片此墊片連接在短接管法蘭與閥門(mén)之間，當(dāng)鉆桿較長(zhǎng)時(shí)，可考慮采用此墊片以使鉆桿除填料函處有一支點(diǎn)外，在此處也可獲得一支點(diǎn)，保證鉆桿進(jìn)給時(shí)的對(duì)中及穩(wěn)定性 因法蘭采用的是標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，所以一般此墊片只要內(nèi)徑稍小一點(diǎn)， 比鉆頭的外徑稍大一點(diǎn)即可，可根據(jù)裝配的具本情況決定。 2  施工程序在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工鉆孔，可按以下步驟進(jìn)行。2.1 焊接短管法蘭在選定的方位上且未開(kāi)孔的情況下，把短管焊接到管道上，然

9、后在短管的另一端焊接法蘭，其焊接、無(wú)損檢查以及短管和法蘭對(duì)管道的垂直度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)圖2。                                           圖2 焊

10、接短臀法蘭 2.2 安裝閥門(mén)在焊好的短管上安裝閥門(mén)（閘閥或球閥）。使用專(zhuān)門(mén)為開(kāi)孔及封堵作業(yè)設(shè)計(jì)的閥門(mén)，與標(biāo)準(zhǔn)閥門(mén)相比，它具有很短的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和較大的通徑。很短的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度可以減少開(kāi)孔機(jī)和封堵器的行程，而較大的通徑又能滿足開(kāi)孔和封堵的要求。此時(shí)閥門(mén)可處于關(guān)閉或開(kāi)放的狀態(tài)，見(jiàn)圖3。                           &

11、#160;             圖3 安裝閥門(mén) 2.3 安裝鉆孔工具將開(kāi)孔機(jī)前端事先安裝好開(kāi)孔刀、導(dǎo)向鉆及連箱后，整體安裝在閥門(mén)上。在填料函法蘭和閥門(mén)一側(cè)法蘭之間加上墊片，用拉桿螺栓連接閥門(mén)法蘭即可，見(jiàn)圖4。 2.4 鉆孔確認(rèn)所有的安裝工作無(wú)誤、密封可靠后，把閥門(mén)開(kāi)到最大，以使鉆桿能自由通過(guò)直到頂在管壁上，就可以開(kāi)始鉆孔了。由于有填料函和法蘭墊片的密封作用，管道內(nèi)的介質(zhì)不會(huì)因壓力而沖出。鉆孔時(shí)先用螺桿頂住鉆桿，然后慢慢扳動(dòng)棘輪扳手，調(diào)節(jié)進(jìn)給量，進(jìn)給量不

12、宜過(guò)大，以免造成鉆桿受力過(guò)大彎曲或折斷。使用電動(dòng)鉆孔時(shí)，更應(yīng)緩慢進(jìn)給。當(dāng)孔快鉆穿時(shí)，應(yīng)注意防止鉆頭突然頂穿管壁而卡死，見(jiàn)圖4。                                      圖4 安裝鉆孔工具和鉆孔 2

13、.5 拆除鉆孔工具管孔鉆通后，緩慢退回螺桿，提升鉆桿和鉆頭，如有毛刺卡澀現(xiàn)象，可轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪扳手幾圈，使鉆頭順利退出至閥門(mén)的上密封面，然后再關(guān)閉閥門(mén)，拆除鉆孔工具整個(gè)鉆孔工作即告完成，見(jiàn)圖5。                                 圖5 拆除鉆孔工具和配管 2.6 工

14、藝配管鉆孔工具拆除后，短管、法蘭、閥門(mén)作為永久性的部件留在管道上，根據(jù)工藝或檢修的需要進(jìn)行工藝配管及設(shè)備的改造和維修工作。見(jiàn)圖5。 3  注意事項(xiàng)這種帶壓開(kāi)孔維修技術(shù)，只要正確地掌握使用方法，一般都能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取得成功。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：3.1 對(duì)于鉆屑的處理問(wèn)題。在設(shè)計(jì)鉆孔切削刀具時(shí)，應(yīng)考慮到管道內(nèi)的介質(zhì)和整個(gè)生產(chǎn)裝置的工藝流程中是否允許切屑進(jìn)入系統(tǒng)。若只允許少量切屑進(jìn)入，則可采用切割圓周的辦法鉆孔，同時(shí)考慮采用特殊的刀具結(jié)構(gòu)，以提起切割下來(lái)的馬鞍形管壁。3.2 鉆頭的切削部分不宜過(guò)長(zhǎng)，鉆孔工具的拉桿螺栓和壓緊螺桿的長(zhǎng)度應(yīng)保證鉆孔完成后，使鉆頭能

15、退至閥門(mén)密封面以上并關(guān)閉閥門(mén)，同時(shí)應(yīng)盡量避免切屑進(jìn)入閥門(mén)密封面，影響閥門(mén)關(guān)閉時(shí)的密封性能，引起工藝介質(zhì)在此處泄漏，給下一步的配管工作造成困難。3.3 將短管與管道焊接時(shí)，其下端的相貫接口焊縫應(yīng)焊透。施焊中，考慮到管道內(nèi)有流動(dòng)的工藝介質(zhì)，應(yīng)控制電流的大小以防擊穿管壁。在特殊介質(zhì)和操作條件較為惡劣的管道上施焊，應(yīng)事先對(duì)該部位進(jìn)行測(cè)厚，做到心中有數(shù)。3.4 鉆孔工具組裝完畢后，應(yīng)在一個(gè)比施工管道的溫度、壓力、耐蝕性等技術(shù)條件略高一級(jí)的模擬裝置上進(jìn)行試鉆，并對(duì)試鉆中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)調(diào)整處理，只有經(jīng)過(guò)試鉆合格后，才能在現(xiàn)場(chǎng)正式施工鉆孔。3.5 短管、鉆孔工具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能地減小其軸向尺寸和重量。在垂直方向

16、開(kāi)孔時(shí)，應(yīng)檢查管段能否承受鉆孔工具、閥門(mén)等的重量，在水平方向開(kāi)孔時(shí)，可另用支架支撐整個(gè)鉆孔工具，以避免短管焊縫因橫向受力過(guò)大而斷裂。一般情況下，可考慮采用雙面焊縫，這樣既能保證可靠的密封性又有足夠的強(qiáng)度。 二、不停輸帶壓開(kāi)孔封堵 1  施工程序 不停輸帶壓開(kāi)孔封堵施工可分三個(gè)步驟：首先是準(zhǔn)備工作，主要指施工現(xiàn)場(chǎng)的選擇和預(yù)制管道附件；其次是開(kāi)孔封堵作業(yè)，包括焊接短觀火剖分三通（以剖分三通為例）、平衡接頭、試壓、開(kāi)孔、封堵、維修、更換、增加支管等；最后是竣工防腐，投人運(yùn)行。 1.1 準(zhǔn)備工作1.1.1 調(diào)查管道現(xiàn)狀，了解管道的走向、埋深、材質(zhì)，以及

17、管道輸送介質(zhì)的壓力、溫度、流量等，以便正確編制施工作業(yè)計(jì)劃。1.1.2 選擇作業(yè)點(diǎn)，作業(yè)點(diǎn)應(yīng)有足夠的施工空間，作業(yè)管段盡量選在水平區(qū)域。1.1.3 預(yù)制剖分三通，以便對(duì)扣焊在開(kāi)孔處。1.1.4 開(kāi)挖作業(yè)坑，對(duì)地下水作必要處理。1.1.5 安裝開(kāi)孔封堵設(shè)備。 1.2  開(kāi)孔封堵作業(yè)開(kāi)孔封堵工藝裝置如圖6所示。                      

18、;    1一開(kāi)孔機(jī) 2一傘形齒輪 3一夾板閥 4一開(kāi)孔筒刀 5一封堵四向三通 6一旁通管路 7一平衡管 8一平衡閥 9一平衡接頭                 10一維修改造管段 11一封堵筒 12一旁通管路三通 13一封堵接合器 14一封堵缸 15一作業(yè)管道         

19、0;                                                  

20、60;                圖6 管道不停輸帶壓開(kāi)孔封堵工藝裝置示意圖 1.2.1 預(yù)制旁通管路，焊接封堵四向三通、旁路三通和平衡接頭，并試壓合格。1.2.2 安裝平衡閥及夾板閥；1.2.3 按順序使用開(kāi)孔機(jī)開(kāi)平衡孔、旁通道孔、封堵孔，開(kāi)孔完畢隨即關(guān)閉平衡閥或夾板閥，并拆除開(kāi)孔機(jī)。1.2.4 連接旁通管路，打開(kāi)旁通夾板閥，開(kāi)通旁通管路，保持生產(chǎn)運(yùn)行。1.2.5 使用封堵機(jī)下封堵頭，對(duì)被封堵的管段進(jìn)行搶修、改造或更換，并試壓合格

21、。1.2.6 使用封堵機(jī)提出封堵頭，開(kāi)通主管路，關(guān)閉夾板閥，拆除封堵機(jī)。1.2.7 關(guān)閉旁通夾板閥，拆除旁通管道。1.2.8 使用下塞堵設(shè)備，分別在平衡孔接頭內(nèi)、旁通路接口內(nèi)及封堵三通內(nèi)下入塞堵，堵嚴(yán)后拆去平衡閥或夾板閥，裝上盲板法蘭。 1.3  竣工防腐1.3.1 對(duì)所有施工管段防腐，加保護(hù)層。1.3.2 恢復(fù)地貌，并做標(biāo)記。1.3.3 編制竣工圖，如圖2所示。                 1一旁通路

22、法蘭蓋 2一旁通路三通 3一封堵法蘭蓋 4一封堵四向三通 5一平衡接頭 6一搶修或改造管段                            7一平衡管法蘭蓋 8一平衡管塞堵 9一封堵塞堵 10一作業(yè)管段 11一旁通路塞堵        

23、0;                                                 

24、0;                                  圖7 搶修管道示意圖 2 技術(shù)要點(diǎn) 2.1 三通管件的定位由于管路開(kāi)孔時(shí)有很多都是開(kāi)同徑孔，所以要求剖分三通管件定位準(zhǔn)確，各項(xiàng)要求如下：2.1.1 三通法蘭必

25、須向上垂直于管道；2.1.2 三通法蘭端面沿管道軸向最外端二側(cè)的高度誤差不得大于0.1mm；2.1.3 三通法蘭端面沿管道切向的偏轉(zhuǎn)角度誤差不得大于±1° ；2.1.4 三通法蘭沿管道軸向的中心線同管頂線應(yīng)重疊，誤差不得大于1mm。 2.2 三通法蘭的焊接三通法蘭的焊接在帶壓管道上進(jìn)行，管內(nèi)的介質(zhì)常常是易燃易爆或有毒物質(zhì)，一旦焊穿，后果不可想象。由于這種技術(shù)還沒(méi)有頒布正式的焊接規(guī)程，我們參考了美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)ASME標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)石油學(xué)會(huì)API標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定了一個(gè)切實(shí)可行的焊接規(guī)程，并對(duì)焊工進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)，以確保正式作業(yè)焊接一次成功。通過(guò)實(shí)

26、踐，我們總結(jié)了焊接的幾條經(jīng)驗(yàn)：2.2.1 管子的熔深要適度，過(guò)深有焊穿的危險(xiǎn)，過(guò)淺又不能滿足強(qiáng)度的要求；2.2.2 焊接速度要均勻；2.2.3 要求對(duì)稱(chēng)焊接，以減小焊接后的應(yīng)力變形；2.2.4 如果環(huán)境潮濕，可采用低氫焊條；2.2.5 焊接溫度不能過(guò)低，如在液化石油氣管道及類(lèi)似的散熱性很大的輸送管道上焊接，必須進(jìn)行焊接前后的熱處理，以保持焊接前后溫度，提高焊接質(zhì)量。 2.3 管道的開(kāi)孔開(kāi)孔前要測(cè)量有關(guān)部位的尺寸，并根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算各部位的進(jìn)尺，需測(cè)量的數(shù)據(jù)有：2.3.1 中心鉆頂尖至套料刀刃尖之間距離La；2.3.2 套料刀刃尖至連箱底部之間距離Lb；2.3.3 夾板閥上端面至管頂之間的距離Lc，管子外徑D0；2.3.4 套料刀外徑Dc，鉆桿標(biāo)尺讀數(shù)S0，管子壁厚。 各部分進(jìn)尺計(jì)算公式如下：套料刀切削進(jìn)尺Sd：     中心鉆開(kāi)始切削管頂時(shí)進(jìn)尺S1：