沈陽曹臺末站站外動火連頭技術應用分析

鞠 睿 楊俊峰

1.河南城建學院 河南平頂山 467036，2.沈陽燃氣集團 遼寧沈陽 110005

沈陽曹臺末站站外動火連頭技術應用分析

鞠 睿1楊俊峰2

1.河南城建學院 河南平頂山 467036，2.沈陽燃氣集團 遼寧沈陽 110005

基于西氣東輸工程在沈陽燃氣于洪天然氣門站進行的一級動火連頭作業工程實例,介紹了在天 然氣改造和擴建等施工作業中的動火連頭技術,針對動火的危險性和重要性,制定了一整套安全可靠的動火連頭技術方案。該工程應用了磁力鉆開孔、爬管機機械切割、氣囊封堵、氮氣置換、對口焊接、無損檢測等技術,為城鎮燃氣工程——動火連頭作業提供了技術參考。

動火連頭 安全交底 氮氣置換 動火防護

隨著天然氣的普及，燃氣設施在城市改造與建設進程中出現改建、擴建的需要，不可避免動用電焊、氣焊等方法進行動火補焊、碰接及改造。動火作業是一項技術性強、要求高、難度大、頗具危險性的作業，為了避免發生火災或爆炸事故，已投用的燃氣設施動火作業必須采取一系列安全技術防護措施。沈陽燃氣工程自投產點火以來,已成功地實施多處動火連頭帶施工工程,取得了較為成功的經驗，現就沈陽曹臺末站站外動火連頭施工工程進行介紹。[1-2]

1 工程概況

該工程起于中石油末站，沿新蔡公路敷設，止于沈陽燃氣于洪天然氣門站。線路設計采用管道材質為L415，規格φ610×12.5mm，設計壓力為5.0 MPa，三層PE普通級絕緣防腐管線。

2 組織機構

帶氣接線應有專人負責,實行統一指揮。負責人必須全面掌握管網工藝流程及新建工程情況,必須精通帶氣作業技術,組織制定帶氣作業方案,并向全體工作人員交底。

2.1 人員組織

人員組織包括工程總指揮以及各個分項目經理，該工程組織如圖1所示。

2.2 連頭組施工組織

施工需要人員見表1。

表1 沈陽曹臺末站站外動火連頭施工人員安排

3 連頭施工計劃

根據沈陽燃氣有限公司于洪天然氣門站投產計劃，油田曹臺末站站外連頭計劃在2012年12月5日做施工準備，2012年12月6日施工連頭。具體施工計劃見表2。

表2 沈陽曹臺末站站外動火連頭具體施工安排

4 施工方案及措施

4.1 連頭工作的施工流程（見圖2）。

4.2 連頭準備工作

（1）施工前應根據設計文件及相關標準規范，做好現場技術交底工作，準備好現場記錄資料；準備在有限期限內的可燃氣體報警器和便攜式測氧儀。[3]

（2）準備施工設備、機具、材料，包括磁力鉆和已經試壓的管材等。

（3）辦理各項施工手續，包括動火報告、征占地和超占地手續。

（4）與相關專業的施工單位取得聯系，保證工程施工順利進行。

4.3 技術安全交底

（1）確定連頭施工的進場人員，以現場實際施工人員為準，明確施工、應急職責；

（2）根據沈陽輸油氣公司批準的連頭施工方案，向參加連頭作業的施工人員進行技術安全交底，介紹施工方案的施工要求和措施，識別連頭作業的風險和安全作業的要求；

（3）按照批準的方案，施工前與輸油公司代表聯系，與沈陽輸油氣公司代表共同對連頭施工人員進行技術安全交底，并對施工過程中可能發現的風險進行共同識別，并對現場應急預案進行協商，共同制定應急預案。

（4）施工現場布置相應的警示標志，并設置警戒線；禁止非施工人員進入施工現場。焊工等特種作業人員，必須持證上崗。

（5）連頭施工人員勞保穿戴整齊、規范、佩戴胸卡。

（6）檢查氧氣、乙炔氣瓶及液化氣罐擺放是否達到安全距離。施工現場要放置足量的滅火器，防止意外的發生。

（7）堅持文明施工，應嚴格清理施工現場，充分做到“工完料盡場地清”。

4.4 注氮置換

氮氣置換的目是在連頭動火之前置換掉管道及設備中空氣和天然氣，避免在連頭施工過程中因天然氣與空氣混合而達到爆炸極限。

4.4.1 氮氣置換方法

設備置換方法：將容器密封，選擇一個合適進氣點和出氣點，嚴格按照進氣口進氣，出氣口出氣。充入氮氣，當壓力達到0.4MPa時停止通入氮氣，打開設備放空閥門，泄壓，降到正常壓力后再關閉放空閥，再次充壓，反復充壓、降壓，直到檢測出口氧氣含量合格為止。

管道置換的方法：主要采用持續通入氮氣，在出口檢查氧含量，直到合格。

4.4.2 注氮所需氮氣用量

按照1t液氮轉化為1個標準大氣壓、5℃狀態下的氣體體積為808 m3，管道注氮總量計算公式為：

其中：M——注液氮的質量，kg；

k——管道充壓系數（結合具體情況一般取1.2）；

V——管道總容積，m3；

u——氮氣比容，m3/kg。

本次注氮管道長度為1100 m，管道規格DN 600；經計算管道管容為310 m3（約合460 kg）

置換過程中的氮氣損失按30%注氮量考慮，因此該段置換共計需要液氮約460×1.3≈600 kg。由于注氮量較大，另考慮應急情況，本次準備一臺0.8 MPa，6t液氮車，同時配備2臺氣化能力100m3/h的空溫汽化器，足夠保證注氮的所需氮氣量。

根據現場實際情況控制注氮的速度，置換過程中管道內氮氣速度不應大于5 m/s；根據現場實際本次氮氣置換空氣的推進速度取2～3 m/s，注氮出口壓力為不大于0.8 MPa。

4.5 動火連頭施工

4.5.1 動火點臨時獨立接地

工業動火中的防護接地是指為防止被動火設備和管道因焊機雜散電流引起火災而設置的專用接地線，把雜散電流引入大地，是保障動火作業安全的一種專用措施。本工程動火焊前根據要求安裝單獨動火專用接地，接地體安裝在焊接操作坑內，用L50×50×2500角鋼直接打入地下，角鋼頂部用扁鋼引出，接到焊接引線上。當測試接地電阻大于1Ω時，再增加1根角鋼，或對埋設接地的土壤澆鹽水增濕和添加降阻劑直到實測接地電阻值小于1Ω為接地合格。

4.5.2 連頭施工

燃氣臨時站施工如圖3所示。將連頭點1和2單獨斷開后，用彎管將施工點1和施工點2進行連接。原有管線拆除。氮氣置換完成后與沈陽輸油氣公司現場檢查置換合格同意后，用爬管機切割管端封堵，管道連頭焊接執行相關技術規程；焊接采用半自動焊接方法；焊接完完畢后，清理干凈焊縫表面的焊渣、飛濺，按標準要求進行焊縫外觀檢查，用保溫被包裹焊道，使焊道緩慢降溫，直至焊道溫度接近環境溫度后，拆除保溫被；焊口檢查合格后要申請無損檢測，根據設計要求連頭焊縫必須通過100%的X射線和100%的超聲波檢驗。射線照相探傷執行《石油天然氣鋼質管道無損檢測》（SY/T4109—2005）標準，Ⅱ級為合格；超聲波探傷執行《石油天然氣鋼質管道無損檢測》（SY/T4109—2005）標準，Ⅱ級為合格。

焊縫無損檢測合格后，及時進行防腐補口、補傷施工；其施工工序、執行標準和技術、質量要求與主體管線防腐補口、補傷施工相同。

4.5.3 連頭施工作業安全要求

（1）在連頭作業坑，安排專人負責對管溝及機械設備進行監視，機械設備與溝邊的距離大于1.5m，作業坑內管道兩側分別設置逃生通道；作業坑放坡大于1∶0.5。

（2）作業坑內設置含氧測試儀，現場安全員負責該含氧儀記錄。因為在組對和根焊期間，采用醫用氧氣對作業肯內補充氧氣，保證作業坑內的氧氣含量。

（3）連頭施工期間站場內及站場內與連頭點的現場通訊采用防爆對講機；所有進入站場內的人員必須關閉手機；站場內的使用工具為防爆工具。

5 安全措施

5.1 氮氣置換安全措施

（1）進駐施工現場前由安全負責人組織全員進行安全教育，并記錄《班前講話記錄》。嚴格遵守崗位職責，操作流程、安全規程和異常事故處理方法，對于發現的異常情況及時上報，并盡可能做好相應安全處理，將事故發生率降到最低點；危險操作必須有人監護，并且要派有經驗的人員監護。

（2）進入施工現場必須穿工作服、戴安全帽，對違反規定者將給予警告并處罰，由此造成的后果由當事人負責。對進入現場的其他人員也必須戴安全帽并要經過施工單位現場負責人確認安全后方可進入。

（3）電焊工要穿戴專用防護服、防護手套，正確使用護眼罩。

（4）注氮作業人員進入現場前，必須進行安全交底、技術和任務交底，并明確各自職責。

（5）只要開始啟動加注氮氣裝置，所有施工人員都要提起警惕，尤其是末端人員要時刻注意末端管口情況并且要保持高度的警戒，不要使自己和其他人員受到傷害。

（6）依據現場情況在置換現場設警示區，有明顯的置換警示標志以防其他無關人員誤入。在置換過程中，置換區域內嚴禁有非置換的人員。置換設備、人員要在管道側面，嚴禁正對置換封頭。置換過程中，管道正上方嚴禁有人停留。

5.2 管線連頭安全措施

（1）在連頭作業前，必須對全體施工人員進行安全交底并進行HSE教育，項目部和沈陽分輸清管站內人員共同識別當日施工存在的風險及防范措施，同時向每位施工人員傳達。

（2）施工人員勞保穿戴整齊、規范，施工警戒區域禁止吸煙，現場布置相應的警示標志，圍拉警戒線，非工作人員禁止入內。

（3）指定地點停放施工機具，如氧氣瓶、乙炔瓶、電焊機、發電設備等應放在距離動火點上風處。

（4）連頭作業時，設備、人員必須由專人指揮，焊接采取接地防護且埋深達到500mm以下。

（5）在連頭作業時，安排專人負責對管溝及機械設備進行監視，且與溝邊的距離大于1.5m，如果有異常必須及時通知作業人員停止施工，并立刻撤離到溝上，排除隱患后方可繼續施工。

（6）施工現場設備安裝防火帽，并在設備旁邊放置干粉滅火器。堅持文明施工，施工完畢后，必須嚴格清理施工現場，充分做到“工完料盡場地清”。

（7）管溝開挖坡度要根據地質和地下水位情況適當加大放坡坡度。溝下作業逃生通道設置位置和坡度是否按要求進行修筑，逃生通道設置于便于施工人員上下管溝，同時逃生通道不礙于作業施工。環境保護按照相關要求執行。

6 經驗總結

通過具體接管工程實施作業及現場管理的實踐,有以下幾點認識：

（1）帶氣接線工程作為一項危險作業,作業時必須制定出切實、嚴密、可行的實施方案,按作業方案中安全技術條件要求做好現場的一切準備。

（2）帶氣作業是一項調壓、管線、焊接、安裝、安全保衛等各個崗位密切配合的系統工程,因此,必須要有統一的指揮,各崗位要有高度負責的精神,一切要為現場帶氣作業工作服務。

（3）總結本次施工，不足之處主要在于：對漏氣裂縫處理不完全，只使用了臨時堵漏和隔熱手段，沒考慮焊接過程中應力把漏氣裂縫拉開使臨時堵漏失效，而導致面積較大的漏氣起火，加大了施工難度、增加了工作量、延長了作業時間。今后碰到類似情況應先用小塊鋼板補好漏氣裂縫再進行大面積貼補焊，避免大面積漏氣。

（4）燃氣動火安全要求高，具體動火操作必須嚴格按照安全動火規定執行，千萬不可馬虎大意和僥幸疏忽。在具體工作中，我們盡量使用非停輸碰接等技術替代動火作業，在必須動火的操作中，一定要堅持認真細致地做好安全工作，嚴格按照批準方案實施，才能在動火作業中最大限度地減少發生火災爆炸事故的機率，確保國家、人民的生命、財產不受損失，確保企業安全生產和穩定發展。

1 張興盛,黃曉琳.帶壓開孔封堵技術在長寧天然氣管線的應用[J].石油化工應用,2006,(6).

2 向群等.我國天然氣輸氣管道建設綜述[J].焊管，2004，9（5）：9-12。

3 魏菊香.淺議城市燃氣輸配管網建設[J].城市燃氣，2005，3：9-11。

TE832

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1672-9323（2013）01-0077-04

2012-12-19）