特殊區域輸油管道不動火施工技術

趙鐵南

大慶油田建設集團有限責任公司，黑龍江大慶 163159

特殊區域輸油管道不動火施工技術

趙鐵南

大慶油田建設集團有限責任公司，黑龍江大慶 163159

在石化廠內的一些特殊區域，輸油管道的施工由于不允許動火作業、地段狹窄無法使用常規吊裝機械進行吊裝作業，一直是工程施工的難點。如何選用方便快捷、省時節料的施工方法是亟待解決的難題。以大連石化公司“增設航煤裝船系統項目”為例，介紹了預制場內完成動火、管道噴砂除銹和防腐預制等工作，使用自制軌道及運管小車將管道從軌道首端運送至管道安裝區域，使用可更換底座旋轉式組合抱桿輔助吊裝作業，采用法蘭方式連接管段，采用人工把緊+手動扭矩扳手緊固+電動扭矩扳手方式核查螺栓緊固程度等施工工藝，解決了碼頭棧橋成品油管道安裝難題。

特殊區域；不動火作業；碼頭棧橋；自制軌道小車；旋轉式抱桿

大連石化公司“增設航煤裝船系統項目”中，需要在原有淺海棧橋管廊上增設1條DN400成品油輸送管道。由于原棧橋設施布置在碼頭且布局緊湊，不允許動火，常規陸地上吊裝機械無法就位作業。若選用海上浮吊配合安裝作業，易受船舶特性、天氣、潮汐、風速、浪高等因素的影響，施工往往不連續、工期長、成本高。針對這種特殊情況，研制了輸油管道預制場預制、法蘭連接，使用自制軌道及運管小車進行管道運輸，使用可更換底座旋轉式組合抱桿輔助吊裝配管的施工工藝，替代常規的大型海上浮吊作業。這種工藝實用性強，軌道鋪設完成后，為后續施工人員作業提供了牢固可靠的安全帶系掛點。而且抱桿可根據工況改變相應組件的形式，可靈活拆卸循環使用，工作效率高，拆卸無需動火作業，危險系數低。

該工藝對于石化廠內現場狹窄[1-2]施工機械無法就位、甚至不允許動火的地段，DN150～800輸油管道和鋼結構施工均可適用和借鑒。

1 工藝介紹

在預制場內完成運送系統（管道運送小車+運送軌道+旋轉式組合抱桿）的制作，完成管段集中預制、管托安裝等全部動火內容，完成管道內壁的除銹防腐工作。利用現場原有淺海棧橋管廊，完成運送軌道鋪設。將運送小車放置在運送軌道上，用吊車將預制管段吊裝至運送小車上；通過運送小車將管道運送至指定位置，最后使用旋轉式組合抱桿將管道吊離運送小車至管道的安裝位置，使用工具進行管道的法蘭把接。管道在軌道上運輸和吊裝如圖1所示。

2 施工工藝流程

施工工藝流程：施工準備→管道運送系統（管道運送小車+運送軌道+旋轉式組合抱桿）的制作、安裝→管道運輸及安裝→管道試壓及吹掃→軌道等臨時設施的拆除。

圖1 管道在軌道上運輸和吊裝

2.1 施工準備

（1）工程材料到貨后，做好材料驗收、復檢工作。

（2）編制《預制場內管道集中預制》 《內外壁除銹防腐》和《法蘭、管托焊接》等技術交底資料。

（3）編制、校核棧橋管廊上管道安裝軌道運輸專項施工方案。

（4）做好施工人員培訓工作，保證特種作業人員持證上崗作業。

（5）對施工中所使用的型鋼等措施用料，進行檢驗復查。

2.2 管道運送小車、抱桿、軌道制作安裝[3]

2.2.1 運送小車及制作

運送小車的寬度以管道直徑為基礎進行設計，其結構形式如圖2所示。

圖2 小車實物結構

2.2.2 旋轉式組合抱桿制作安裝

（1）依據管廊結構柱的柱頭形式、規格及尺寸，選擇抱桿底座。抱桿結構如圖3所示。

（2）將抱桿插入抱桿底座進行固定，抱桿由φ108 mm×7 mm鋼管制作而成，在水平方向切割直徑25 mm的兩個撬杠圓孔，方便使用撬杠旋轉抱桿。

（3）將抱桿底座安裝在卸車位置。

圖3 抱桿結構示意

（4）抱桿安裝完畢后，進行試吊，檢查抱桿底座固定是否牢固、抱桿是否發生彎曲變形、連接焊縫是否開裂，確認制作安裝質量是否合格。

2.2.3 軌道制作安裝[4]

（1）運送軌道由兩條鐵軌構成，兩軌道布置間距與小車的兩走輪間距相同，見圖4。

（2）一根12 m長、規格為D426 mm×10 mm的鋼管質量為1 231 kg，需要使用2臺運送小車，鋼管的重量平均分布在運送小車的四個輪子上，每個輪子處的集中荷載為3 016 N。

工字鋼承載負荷：

式中：Q為工字鋼承載負荷值，N；W為工字鋼抗彎模量，mm3；L為支點間距，mm，取7 000 mm；P為工字鋼的允許應力，N/mm2。

根據計算結果，選用I14型工字鋼。

（3）軌道安裝前測量人員以柱頭為基準，向內側返1.5 m，確定運送小車中心線。以運送小車中心線和小車走輪間距確定軌道中心線。軌道按由近及遠的順序人工鋪設，起始端的軌道用吊車吊裝就位。

（4）起始端軌道鋪設完成后，安裝好運送小車，利用運送小車將剩余軌道依次向遠端運輸，每運輸一段軌道后，用自制旋轉式組合抱桿輔助吊裝就位，運輸一段安裝一段。

（5）在管廊每跨主軌道中間位置設置1 m寬度的十字支撐。十字支撐之間以及主軌道和十字支撐之間均使用螺栓進行連接，先緊固同一根軌道側的螺栓，用水平尺及卷尺檢測合格后，再將另一側螺栓擰緊。

（6）軌道與管廊橫梁之間使用卡子進行固定，各段軌道之間采用螺栓連接。螺栓緊固時，采用“人工把緊+手動扭矩扳手緊固+電動扭矩扳手核查”的方式檢查螺栓緊固程度，緊固和檢查一體進行，確保無遺漏，增加安裝質量和效率。

圖4 軌道平面示意

2.3 管道預制

與常規管段預制不同之處如下[5]：

（1）管段預制下料時，按照由遠及近的順序進行下料，最后一段暫時留下，待其他管段全部安裝完成后，按現場實測實量的長度進行下料。所有預制管段必須進行編號和標識工作。

（2）單根管的對焊法蘭的垂直度必須滿足設計和規范要求。每條管道的管托安裝位置與現場管廊架的橫梁間距尺寸相符；管托在管道上的焊接位置與法蘭螺栓孔的相對位置必須保持一致。

（3）管段預制完成后，按照管段編號進行無損檢測。采用“監理比例定口，監督站抽檢”的方式對管道的焊道進行無損檢測。

（4）無損檢測完畢后，對管段的內外壁進行防腐施工[6]。常用的表面處理方式有化學酸洗和機械噴砂。化學酸洗不僅成本高，污染嚴重，施工環境惡劣，而且對于作業人員健康危害極大；同時對于管道上氧化皮厚的部位處理不理想，除銹后管道表面粗糙度不夠，將影響油漆涂覆質量，降低管道的使用壽命。機械噴砂可以有力清除金屬表面的銹蝕層以及難于去除的氧化皮，造成足夠的表面粗糙度。現場操作時，通過改變噴砂槍頭形式、提高空壓機出口壓力、優化噴砂方式、選取優質噴砂磨料等方式提高噴砂除銹效率；通過選用高品質管道內、外防腐層涂料，提高漆膜的附著力、耐蝕和耐磨性能；通過引入工業管道內窺鏡、粗糙度檢測儀和漆膜測厚儀等設備，加強對管道涂裝質量的全面檢查，保證管道防腐質量的全面達標。

（5）使用空壓機對預制完的管段內部進行吹掃，清潔后進行封閉。

2.4 管運輸就位及安裝

2.4.1 管的運輸[7]

（1）運送小車放在輸油管道首端（見圖5），使用吊車將管逐根吊裝至運送小車之上（見圖6），在軌道上表面涂抹潤滑脂以減小管道運輸時的阻力。

圖5 運送小車放在軌道首端

圖6 管道吊裝置運送小車上

（2）運送一根鋼管需兩臺小車同時配合，每個小車就位安裝位置距離管道端部2 m左右，分兩組流水作業，每組使用兩個小車。

（3）管道運送時按工藝管道的規格、位置，由遠至近順序進行運輸，提高安裝效率。

（4）管道運送至卸車位置，用撬杠旋轉抱桿，由2根抱桿采用吊帶捆綁方式協作起吊，通過抱桿將管道抬離小車，然后旋轉抱桿將管道運送至指定安裝位置（見圖7）。

圖7 管道沿軌道吊裝

2.4.2 管道的安裝

（1）管道連接時要保證兩片法蘭的平行度和同心度，螺栓緊固時要對稱進行，防止墊片受力不均導致密封不嚴。

（2）螺栓悉數穿入螺栓孔，采用手動扭矩扳手對稱緊固首組螺栓2～3遍，確定扭矩值；然后使用電動扭矩扳手按照扭矩值逐組緊固；最后用手動扭矩扳手校檢所緊固的螺栓。

（3）管道安裝首先進行遠端裝船處管段安裝，然后依次由遠及近安裝，最后一段采取實測實量的方式確定管段長度，組焊完成后進行預裝配，預裝配合格后進行防腐和二次安裝。

2.5 管道的試壓及吹掃

管道安裝完成后，嚴格按照設計及規范要求進行管道的試壓及吹掃工作。

（1）連接。將試壓泵和試壓管道連接，試壓用的各類閥門、壓力表安裝在試壓系統中。采用自制盲板將整條管道兩端封堵，在盲板上安裝首末端壓力表2塊，在自制盲板最高端安裝放空閥，最低點安裝泄水閥。

（2）灌水。打開系統最高點的放空閥，關閉系統最低點的泄水閥，向系統灌水。試壓水采用潔凈清水。待排氣閥連續不斷向外排水時，關閉放氣閥。

（3）檢查。系統充水完畢后，先檢查是否有漏水滲水現象。

（4）升壓。充水檢查無異常，升壓、穩壓，采用肥皂水對法蘭連接處逐對進行試漏檢查。

（5）泄壓。試壓后，及時泄壓、排水，拆除盲板等試壓設施。

（6）吹掃。排水后，采用壓風車或現場儀表風對管道進行干燥、吹掃直至合格。

2.6 軌道等臨時設施的拆除

待管廊上管道完成試壓及吹掃工作后，將運送系統等相關的施工機具拆除。拆除時按照末端至首端的方向進行。將末端拆除的軌道部件利用運送軌道運送至首端，吊車吊離、裝車，以提高工作效率。

3 結束語

在大連石化公司“增設航煤裝船系統項目”中，管在預制場內完成動火作業等預制工作，運輸至現場，用吊車將管段吊裝至運送小車上，通過軌道上的管道運送至指定位置所對應的管架處。使用旋轉式組合抱桿將管道從運送小車上吊至管道安裝位置，然后進行管道的組對及連接，這一整套施工工藝具有操作方便靈活、節約人力和機械等優點，該施工工藝的成功應用，極大地提高了施工效率，降低了安全風險，降低了投資成本，且解決了施工無法使用機械配合吊裝作業這一施工難題，實現了石化廠內特殊區域的不動火施工作業，并給相關類型的施工提供了一個可行的解決方案。

[1]劉照元，將軍.山坳狹窄地段管線施工技術探討[J].化學工程與裝備，2010（9）：107-109.

[2]戚揚，賈西濮.貴桐狹窄隧道內管道安裝施工技術要點探析[J].工程技術，2016，48（5）：108-109.

[3]張艷霞，劉學春.鋼結構[M].北京：清華大學出版社，2014.

[4]聞邦椿.機械設計手冊[M].5版.北京：機械工業出版社，2004.

[5]康勇.油氣管道工程[M].北京：中國石化出版社，2008.

[6]權忠輿.研究與應用輸氣管道內壁涂層技術是明智之舉[J].油田儲運，2000，19（9）：1-5.

[7]張俊華.試論特殊地段管道敷設施工技術[J].中國石油和化工標準與質量，2011（9）：79.

Construction technique avoiding hot work for oilpipeline in specialarea

ZHAO Tienan
Daqing Oilfield Construction Group Co.，Ltd.，Daqing 163159，China

In some special areas of petrochemical plants，hot work construction is not permitted and conventional hoisting machinery can not be applied because of the narrow operational space.Therefore，how to select convenient，fast，time and cost saving construction method is essential to solve the problem.In the project of aviation kerosene shipment system in Dalian Petrochemical Company，the construction process as follows is adopted：implementing hot work，sand blasting and anticorrosion of pipeline in pre-fabrication yard，using selfmade rail and trolly to convey pipes from start point of rail to installation site，using base replaceable rotary gin pole to assist hoisting，using flange type connection to joint pipeline sections，using manual torque spanner+electric torque spanner to check bolt fastening.These methods solve the difficult problems in installing the product pipeline on the wharf trestle.

specialarea；operation avoiding hot work；wharf trestle；selfmade railtrolly；rotary gin pole

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.013

趙鐵南（1983-），男，黑龍江密山人，工程師，2006年畢業于大連輕工業學院，現從事石油化工建設及研究工作。Email：ztn_003@163.com

2017-03-11；

2017-07-13