大口徑管道施工連頭作業中的間隙控制

孫洪業，楊鎖軍，王謖，陳強，李東明

（河北華北石油工程建設公司，河北任丘 062552）

大口徑管道施工連頭作業中的間隙控制

孫洪業，楊鎖軍，王謖，陳強，李東明

（河北華北石油工程建設公司，河北任丘 062552）

大口徑管道連頭作業是長輸管道施工中收尾階段的關鍵工程。文章從大口徑管道連頭作業所需的主要設備、連頭作業特點、不同工況下連頭間隙的控制要點、施工中影響間隙大小的各種因素及預防方法等方面對該施工經驗進行了較為系統的總結。

大口徑管道；連頭作業；間隙控制；經驗總結

大口徑長輸管道連頭是控制工程收尾的關鍵，本文以西氣東輸中D 1 016 mm×21 mm的X70鋼管道連頭作業為例，進行分析介紹。

1 主要設備

（1）70 t吊管機兩臺，用于連頭前的擺管、吊運連頭用管段、死口調整間隙、配合管段下料的切割作業等。

（2）320型挖掘機一臺，用于清挖管溝和作業坑、橫向調整間隙等配合工作。管道外對口器一套，用于保證裝配質量、提高裝配速度、調整裝配間隙。

（3）移動電焊作業車三臺，用于提供電源和進行焊接作業。

2 不同工況下的間隙控制要點

2.1 平段直接連頭

當兩端管道為平段時，應進行上下左右的調整，使兩端管道處在同一軸線上。具體方法是：用粉線拉兩端管段的平行線，上面拉管上壁或內壁，下面和側面也可以拉管外壁或內壁以確保測量精度。拉線過程中要兩邊互相拉、互相驗證，從而確保調整的準確性。

連頭時必須保證兩端管道同心且兩端管口之間上下左右距離一致，用裝細土編織袋墊牢固。如果在溝下連頭，兩端管道宜各暴露長度20 m，以便于施工時的調整，避免出現斜口而引起應力集中。

2.2 平段水平轉角連頭

當兩端管段有水平轉角時，應根據水平轉角的中心位置，向一面返半個冷彎管 （或熱彎管）的尺寸，進行冷彎管 （或熱彎管）下料切割組對。此時應特別注意控制好冷彎管的俯仰角 （迭加角），否則會給以后的施工留下難以消除的后患，加大施工難度。

彎管焊接完成后連死口應在另一端留出的一段直管段上進行，彎管焊接完成后要進行擺管、墊管等調整工作，具體擺管方法參照2.1進行。此工作是決定下料尺寸準確與否的重要因素，并需要施工人員具有豐富的施工經驗和高度的責任心。

2.3 垂直轉角連頭

當兩端管段有垂直轉角時，應根據垂直轉角的中心位置，向一面返半個冷彎管 （或熱彎管）的尺寸，進行冷彎管 （或熱彎管）下料切割組對。此時的組對順序應該是先組對下管口而預留上管口，并將彎管轉角控制到最佳狀態，可以采用粉線拉直使之平行于彎管直管段，其延長線拉至下一管口，注意上下左右都要拉線，以盡量消除誤差。

彎管焊接完成后仍需進行擺管調整等進一步的確定性的工作。此時注意吊裝位置，如果焊口未焊完，吊點位置應選擇在焊口前的管段上，以免焊口因受過大應力而斷裂；如果焊口已經焊完，吊點位置應選擇在離最前管口300 mm的管段上，以增加力臂長度。同時保證吊管機受力不要過大，防止壓塌管溝，保護溝下人員安全。在進行溝下擺管作業時，管溝側吊管機履帶距離管溝應在1.5 m以上（此距離可根據具體地質條件進行合理的調整），并要安排專人在溝上監控周圍的地面是否有裂縫，并隨時對溝下人員和吊管機操作手預警，以保證施工人員的安全，真正做到以人為本，預防為主。

2.4 三維斜向連頭

當兩端是直管段要在中間鑲彎管，且彎管不只是單一水平轉角或垂直轉角 （疊加角）時，此時下料方法應采用直接吊彎管靠管下料法，多次試吊彎管調整角度，使彎管兩端直管段下平面與直管段上表面平行，角度調整合適后應保持不變，直至連頭焊接開始。在進行兩端管段下料時，將彎管吊起，在管口兩端的直管段上的側面搭上線墜，觀察彎管兩端的直管段與下面直管的位置是否處在垂直狀態，當確認兩端達到垂直狀態時，即在下直管上做標記1。

此時在彎管兩端管口的最上方分別垂一線墜，線墜垂體尖與彎管內壁之間留1mm間隙，量出管口鈍邊到線墜尖 （管道處于下坡時）或線 （管道處于上坡時）的距離。當管道在下坡時，從前面做好的標記1處加此管端所量出的距離；當管道處在上坡時，從前面做好的標記1處減此管端所量出的距離。形成新標記點2，以標記點2為基準，再減去組對間隙和坡口加工的尺寸，形成標記點3，然后在管圓周方向上用銅皮圈帶圈好并畫出一條過標記點3的圓周線。這條圓周線就是我們所要的真正切割線，確定好后進行切割下料、打磨、組對，在組對、點焊時要同時控制好兩端的間隙。

3 施工中影響間隙的各種因素及預防方法

3.1 天氣

連頭前一天應了解最近的天氣情況，以便根據天氣情況確定預留間隙的大小。如果當天的天氣是陰或多云，說明一天的氣溫變化不大，不必預留間隙。如果當天是晴天而且溫差大，則應考慮溫差所引起的熱脹冷縮，以確定是預留間隙還是加長短節。

3.2 季節

一年中對連頭作業影響最大的季節是夏季，因為夏季氣溫高、溫度變化大。影響最小的是春、秋、冬三個季節，這三個季節中一天的氣溫比較恒定，太陽的加熱效應不明顯，管道熱脹冷縮也不明顯，所以影響小。

3.3 溫度、管道暴露長度、管材熱膨脹系數

溫度主要是指一天溫差的大小，是必須考慮的重要因素，它對溝上連頭作業或溝下未回填連頭作業影響最大。管道暴露長度和管道膨脹量成正比，這也是必須考慮的重要因素之一。具體膨脹量的計算 （低碳高強鋼）可參考以下公式：

式中 △L——膨脹量/m；

a——鋼材的線膨脹系數，取1.2×10-5℃-1；

L——管道暴露長度/m；

△t——t2-t1/℃；

t1——開始下料時溫度/℃；

t2——連接時的溫度/℃。

例如：某一大口徑管道下溝后有100 m未回填，這中間有一處需要連頭施工。此處是夏天溫差較大的山區，早晨氣溫為25℃，到下午2時氣溫為35℃，這時需計算膨脹量為多少？

這表明，如果早晨下料，就必須預留12 mm的余量，這樣才能保證切割完畢管段能準確放入空隙中，有效地避免了因溫差變化而引起的下一道口沒有間隙而頂傷鈍邊。

膨脹量要與摩擦系數綜合考慮，是一個參考數值，具體量值要根據實際情況確定。

3.4 地形

在進行連頭作業時，應根據周圍的地形情況，盡量選擇有利地形進行施工，以達到可控、可用、可調的目的。

3.5 作業時間點、操作時間

在準備就緒的情況下，應在上午11時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，以保證吊管機調整管道時焊口不會發生斷裂），利用11時至14時之間的溫度變化引起的管道熱脹冷縮，尋找組對間隙最佳時機，一旦間隙合適立即進行定位焊。

4 結束語

以上經驗是我們在多年實踐中總結出來的行之有效的方法，只要在施工中合理地加以運用就會取得很好的效果。

[1]中國石油天然氣人事服務中心.油氣管線安裝工［M］.北京：石油工業出版社，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

孫洪業 （1973-），男，河北河澗人，高級工程師，燕山大學焊接自動化專業在讀生，主要從事安裝專業教學及施工技術研究工作。

2011-04-10