360度對管器的研制

劉相麟　楊文學　胥新剛　李文東　段新軍

摘 要：新疆油田公司重油開發公司采油作業三區所轄九6區于1989年建成投產，簡230井區于2000年投產，目前作業區管理著轉油站2座、計量站163座。全年產液450萬t左右，年產油量26萬t。

作業區成立至今，對現場存在的安全隱患、不合理點及可優化點進行維修優化。在維修的過程中有大量的管線、法蘭連接操作，由于法蘭、管線受長期埋地、定位或環境溫度變化的影響，使管線、設備產生微移或變形，導致拆卸檢修后安裝的過程中兩管線錯位現象，對設備維修安裝造成一定的困難及安全隱患。

關鍵詞：360度；管線對接；常見缺陷；防止措施

中圖分類號：TE832 文獻標識碼：A

一、前言

壓力管道通常是指一個管道系統，除了管道本身，它還包括各種不同型號規格的閥門、管配件（如：彎頭，三通，法蘭等）、螺栓、墊片、管托、支吊架等，石油化工裝置中的壓力管道施工，具有力量投入多、施工工期長、質量控制難度大等特點。

隨著目前大型和特大行石油化工裝置相繼進入后期維護階段，施工維護工期不合理性導致施工質量控制具有更大難度。部分施工企業為了搶工期，保進度，抱有僥幸心理，甚至以犧牲工程質量為代價，為壓力管道運行留下安全隱患。

在日常過程中法蘭連接、管線焊接連接操作極為普遍，在設備大修及日常管理當中都會有很多次的管線對接，一半以上的存在以下問題：

（1）設備拆卸后安裝，法蘭連接操作存在著兩個法蘭面不易對中，需要用撬杠、鋼絲繩、改錐等工具采取撬、拉、別等措施才能安裝到位。由于撬杠無法固定，螺栓連接的過程中只要操作人員稍有用力不勻法蘭就會發生位移，存在撬杠易打滑、改錐容易變型的現象。操作不規范、工作效率低，甚至會帶來打滑后撬杠傷人的安全隱患。

（2）由于管線的腐蝕和工藝的要求需要我們經常對管匯進行更換。由于安裝焊接拉力的不同，鋼材材質自身微變，溫度、壓力以及回填管溝管線受壓變形等多種原因，使管線錯位。如果遇到錯位嚴重的地方，只有采用撬杠、千斤、倒鏈或卸松其它法蘭螺絲，甚至使用電氣焊進行切割、焊接使之復位。

二、現狀調查

為了安全高效的完成本年度檢修工作任務，對目前大量的管線連接安裝操作中存在管線不易對中、而且，由于管線、法蘭有時兩個對接面的不同，操作過程中一種工具無法完成，改善操作時間長的現狀刻不容緩。

法蘭、管線連接操作更安全可靠、方便快捷、步驟規范，是一個擺在操作員工面前需要切實解決的問題。為此，小組成員對管線對中和法蘭對中進行了對中員工人數，對中時間，管徑，法蘭直徑進行了一次原因調查分析。

（1）法蘭上因為孔多，容易找支點，易對中，連接法蘭需要14min，人員2～3人。平均2.5人，實際3人，屬地員工3人。

（2）管線上是光滑的，不容易找支點，不易對中。連接操作平均總計用時16min完成管線安裝操作，操作員工3～7人。平均為4.5人，實際操作人員為5人。屬地員工4人，一人為電焊工。

（3）管徑越大越不好連接。大管徑錯位后，需要的回復力大，用人多，用時多。

由于管線和法蘭它的錯位性質是一樣的，而且管線對中用人明顯高于法蘭對中人數，如果能徹底解決管線焊接的對正，就能完成法蘭的有效對正。

三、設計新型360度對管器

1 設定目標值

（1）根據前期表6、表7管線連接操作調查表中數據顯示，管線連接平均16min，最短為8min，因此我們確定挑戰這一時間，將活動目標定為：進行管線連接操作時間控制在5min以內。

2 目標可行性分析

（1）法蘭在對正的情況下，1人上齊8條螺栓需要1min，而拆裝對管器時間只要低于4min，就能完成目標值。

（2）動火作業要求不超過2人。屬地員工1人，電焊工1人。

（3）小組成員都是富有研發經驗的高技能人才。

（4）作業區領導的大力支持。

3 設計新型對管器

（1）部件加工制作

切割加工制作H形支架，橫板長度為220、寬度為50mm；距離端頭15mm處鉆孔φ9mm。用兩塊相同的懸掛鋼板和支架板焊接在一起。在懸掛鋼板外側鉆孔φ15mm。

研制新型360度對管器，該裝置主要部件有（圖2）：主體材料，支架部分、支架與頂絲配合、連接部分，懸掛裝置，加力部分組成。

通過研制新型管線對接裝置，現場操作人員對管線進行對中（圖4），對中操作時間在3～5分鐘完成。

（2）結論

實際操作驗證，360度對管器的研制成功，在檢修中對中管線、法蘭時起到操作省時、省力的作用。并且對接操作的過程中，可以避免以往使用撬杠對中打滑的現象，完全達到活動目標。

四、輸油、氣管線在線焊接時常見的缺陷及防止措施如下：

（1）焊接燒穿

在帶壓管道上施焊時，如焊接熔池下方的金屬不能承受熔池重力或內壓應力時，就會出現燒穿泄漏現象。焊接前需要用超聲波測厚儀檢查焊接部位管道的實際厚度，然后根據需要的熔深確定焊接參數或焊接熱輸入：影響燒穿的因素主要是壁厚、焊接參數、鋼管內壓、焊條藥皮類型、管內介質的種類及流動條件等。通常壁厚增加、管內介質流速增加、管內壓降低均使焊接燒穿的危險減小。

（2）氫致裂紋

管內介質的流動，加速焊接區的冷卻，促使焊接接頭硬化及氫致裂紋的產生。為了避免焊接氫致裂紋的形成，除了采用低氫焊接材料和降低焊接應力外，必須設法降低焊接熱影響區的硬度，并減少淬硬組織的構成比例。為此對焊接熱輸入、焊接預熱溫度以及回火焊道技術的配合應用提出了要求。

五、經濟效益

（1）目前共加工對管器2套，加工成本為500元/套（秦勝公司機械加工廠），總成本為：500×2=1000（元）

（2）連接管線、法蘭時使用360度對管器，節約大量人力及時間。通過數據統計，對管器制作完成后，目前采油作業三區平均每天用2次，按操作員工每人月平均工資4000元，日工作時間為8h計算，平均每個節約操作時間為（原用時16min-現用時3）+16×3=61min，每年用480次，故降低人工操作成本計算為：

節約人工成本=[（月工資/工作時間]×每個節約時間×檢修期間所需要操作個數-制作個數-制作成本=[（4000/20× 8×60）]×61×240×2-1000=11297（元）

六、社會效益

（1）安全可靠，有效的降低了員工的勞動強度，杜絕操作中存在的打滑等安全風險。

（2）在操作過程中，利用對管器可節約操作員工2人。

（3）裝置加工成本：總成本費用500元/個。低成本解決了生產中的管線安裝操作中存在的問題，實用性強，并具有較好的推廣應用前景。

結論

經實際操作驗證，360度對管器的研制成功，在檢修中對中管線、法蘭時起到操作省時、省力的作用。并且對接操作的過程中，可以避免以往使用撬杠對中打滑的現象，減少了對操作中工的傷害，提高了勞動效率。

參考文獻

[1]馬國光.渦流工具在氣田地面集輸上的應用研究[J].油氣田地面工程，2015（11）.