低壓瓦斯系統(tǒng)帶壓開(kāi)孔技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析

周海峰，王賢山，楊金生，劉曉海，丁鵬飛

(正和集團(tuán)股份有限公司，山東 廣饒 257300)

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)，主要運(yùn)用于石油、化工、管道等行業(yè)。當(dāng)在役管線需要加裝支管時(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。該作業(yè)危險(xiǎn)性極強(qiáng)，對(duì)施工人員的技能水平、專業(yè)素養(yǎng)要求極高，在業(yè)內(nèi)被形象的比喻為“刀尖上的舞蹈”。

煉油生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)連續(xù)、動(dòng)態(tài)的過(guò)程, 受裝置加工量的大小、原料性質(zhì)、操作條件變化等因素的影響, 但低壓瓦斯系統(tǒng)排放是不間斷的。在裝置不停工，原在役管道沒(méi)有預(yù)留閥門的情況下，采用帶壓開(kāi)孔技術(shù)是提高效率、降低成本的重要技術(shù)。而帶壓開(kāi)孔技術(shù)受到管內(nèi)壓力、溫度、壁厚等因素的影響，施工存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。本文介紹了某煉廠低壓瓦斯線帶壓開(kāi)孔技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，以供同類企業(yè)參考。

1 工程概況

某煉廠油品質(zhì)量升級(jí)項(xiàng)目建成后，各裝置陸續(xù)開(kāi)工投產(chǎn)，原有裝置也處于開(kāi)工運(yùn)行階段。由于新裝置與原有裝置共用一套火炬系統(tǒng)，原低壓瓦斯放空火炬線在役運(yùn)行，新老裝置火炬系統(tǒng)低壓瓦斯放空線需合并一處。由于帶壓開(kāi)孔技術(shù)施工難度大，且在企業(yè)首次使用，沒(méi)有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

為確保施工任務(wù)順利實(shí)施，2017年12月，該煉廠委托專業(yè)公司承擔(dān)施工任務(wù)，在架空約6.5m的Φ813×9.5mm和Φ711×8.5mm的混合氣體管線上帶壓開(kāi)等徑孔各一處，使新老裝置低壓瓦斯放空火炬線貫通。企業(yè)召開(kāi)專題會(huì)，研究制訂處理措施，低壓瓦斯系統(tǒng)DN700、DN800 開(kāi)孔作業(yè)計(jì)劃。管線未開(kāi)孔前情況見(jiàn)圖1。

圖1 管線未開(kāi)孔前情況

作業(yè)前，企業(yè)按照施工方要求，對(duì)火炬管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行采樣分析，主要成分如表1。

表1 低壓瓦斯管網(wǎng)介質(zhì)組成

表1(續(xù))

從分析數(shù)據(jù)可以看出，混合氣體包含氫氣、氮?dú)狻⒓淄椤⒁彝椤⒈椤⒍趸肌⒈┑?1種成分。由于各成分爆炸危險(xiǎn)度不一，最大爆炸壓力從5.0-8.6兆帕不等，帶壓電焊難度很大，稍有不慎就會(huì)閃爆，施工安全難度較大。

2 施工方案

2.1 施工工藝流程

此次帶壓開(kāi)孔所用的施工工藝為無(wú)閥門帶壓開(kāi)孔工藝，施工工藝流程如下：

施工準(zhǔn)備——設(shè)備入場(chǎng)——確定開(kāi)孔點(diǎn)--搭建開(kāi)孔操作平臺(tái)——測(cè)試管線焊接處厚度--焊接管件(材料甲供)——做滲透試驗(yàn)(甲方負(fù)責(zé))——開(kāi)孔鉆機(jī)——調(diào)試開(kāi)孔機(jī)——進(jìn)行壓力試驗(yàn)——氮?dú)庵脫Q開(kāi)孔機(jī)連接箱和三通內(nèi)的易燃?xì)怏w——開(kāi)孔作業(yè)——開(kāi)孔完畢——加蓋盲板——清理現(xiàn)場(chǎng)——施工完畢。

2.2 施工工藝操作步驟

搭建開(kāi)孔6×6.5操作平臺(tái)，安全施工護(hù)欄1m；開(kāi)孔管件法蘭焊接、滲透試驗(yàn)；三通管件、法蘭焊縫、開(kāi)孔連接箱實(shí)施氮?dú)鉁y(cè)驗(yàn)壓力和檢漏工作，安裝好開(kāi)孔機(jī)和連接箱；測(cè)量開(kāi)孔管件、開(kāi)孔連接箱、母管線的總長(zhǎng)度，計(jì)算開(kāi)孔刀的自由行程和開(kāi)孔時(shí)進(jìn)刀的尺度；三通管件、連接箱及開(kāi)孔機(jī)氮?dú)庵脫Q，達(dá)到開(kāi)孔條件，進(jìn)行開(kāi)孔；開(kāi)孔完畢后，開(kāi)孔刀提起，對(duì)開(kāi)孔接合器內(nèi)的氣體進(jìn)行放散、置換，拆開(kāi)孔機(jī)；懸掛“開(kāi)孔完畢”標(biāo)示；清理現(xiàn)場(chǎng)，施工完畢。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工平面圖及其施工步驟

3.1 作業(yè)施工示意圖、完工示意圖

以Φ813×9.5mm螺紋鋼混合氣體管線開(kāi)孔作業(yè)為例，作業(yè)示意圖2如下。

圖2 作業(yè)施工示意圖

帶壓開(kāi)孔完工示意圖如圖3。

圖3 帶壓開(kāi)孔完工示意圖

4 作業(yè)過(guò)程中的安全事項(xiàng)

4.1 開(kāi)孔過(guò)程作業(yè)

開(kāi)孔施工按施工方案進(jìn)行施工；開(kāi)孔前密封艙必須用氮?dú)庵脫Q；開(kāi)孔過(guò)程中必須保證密封氮?dú)獠粩嘧⑷搿ＴO(shè)備出現(xiàn)異常、保護(hù)氮?dú)獬霈F(xiàn)異常、氣柜液位高于60%、氣柜運(yùn)行工況異常、生產(chǎn)裝置出現(xiàn)波動(dòng)、火炬系統(tǒng)出現(xiàn)異常、施工機(jī)具出現(xiàn)氣體泄漏等情況時(shí)均需立即停止施工，待異常處理完成后方可施工作業(yè)。

4.2 起鉆作業(yè)

起鉆作業(yè)按施工方案進(jìn)行作業(yè)；起鉆作業(yè)時(shí)氣柜液位必須在40%以下；生產(chǎn)裝置工況穩(wěn)定；火炬系統(tǒng)工況穩(wěn)定；鉆具密封艙壓力穩(wěn)定；拆卸螺栓作業(yè)人員必須佩帶空氣呼吸器和可燃?xì)怏w、硫化氫氣體報(bào)警儀。拆卸螺栓工具必須使用防爆工具。生產(chǎn)裝置工況不穩(wěn)定或者氣柜液位高于60%時(shí)必須立即把拆卸的螺栓進(jìn)行回裝把緊。起鉆時(shí)剩下對(duì)角2條螺栓時(shí)氣柜液位必須保持在20%以下。氣柜液位在20%以下時(shí)，必須快速拆除剩下對(duì)角2條螺栓。

4.3 盲板加裝作業(yè)

盲板密封面在地面檢查無(wú)問(wèn)題，墊片等級(jí)型號(hào)符合要求，并與法蘭等級(jí)型號(hào)一致。墊片安裝合適后與法蘭蓋進(jìn)行捆綁固定便于一次安裝到位。起鉆作業(yè)完成后，快速將法蘭蓋安裝到位，進(jìn)行緊固螺絲作業(yè)。作業(yè)人員佩帶空氣呼吸器，攜帶便攜式硫化氫、可燃?xì)怏w報(bào)警儀，作業(yè)工具為防爆工具。

盲板加裝作業(yè)按施工方案進(jìn)行作業(yè)，加裝盲板作業(yè)必須迅速，盡量避免碰撞產(chǎn)生火花，各有可能碰撞面建議采取措施，防止碰撞產(chǎn)生火花。

4.4 施工應(yīng)急預(yù)案

4.4.1 管件帶壓焊接

危險(xiǎn)因素：焊接時(shí)擊穿，導(dǎo)致里面的介質(zhì)燃燒爆炸，焊接管件溫度過(guò)高。

預(yù)防措施：焊接點(diǎn)必須做測(cè)厚，計(jì)算允許帶壓施焊的壓力，焊接時(shí)采用小電流緩慢焊接；現(xiàn)場(chǎng)要準(zhǔn)備不同直徑的木塞子，帶壓堵漏器材等；準(zhǔn)備足夠的消防器材；焊接人員每人必備一臺(tái)手持式紅外線溫度檢測(cè)設(shè)備，實(shí)施溫度檢測(cè)。

應(yīng)急預(yù)案：焊接時(shí)出現(xiàn)電流擊穿，立即終止作業(yè)，切斷電源；焊接人員先由逃生通道逃生，對(duì)擊穿的泄露點(diǎn)采用合適的木塞子堵漏，必要時(shí)采用合適的帶壓堵漏器材實(shí)施帶壓堵漏，有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人員通知業(yè)主，消防車即時(shí)進(jìn)行消防。

4.4.2 管道帶壓開(kāi)孔

危險(xiǎn)因素：開(kāi)孔作業(yè)時(shí)介質(zhì)泄露，產(chǎn)生著火；開(kāi)孔時(shí)刀具被卡住，導(dǎo)致開(kāi)孔機(jī)拆不下來(lái)。

預(yù)防措施：開(kāi)孔前，調(diào)整開(kāi)孔機(jī)、開(kāi)孔結(jié)合器和刀具，保證良好的整體同軸度；開(kāi)孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速控制在20r/min；開(kāi)孔機(jī)安裝完畢后，必須先對(duì)管件，夾板閥、開(kāi)孔機(jī)做整體氣密性試驗(yàn)，有開(kāi)孔機(jī)放空閥處注入氮?dú)猓谧⑷氲獨(dú)庠噳骸饷苤埃陂_(kāi)孔三通短節(jié)中填入150～200mm厚的黃油，主要用來(lái)降溫、消除靜電、火花等，在檢查各個(gè)連接面和焊口沒(méi)有泄露時(shí)方可進(jìn)行開(kāi)孔。調(diào)整開(kāi)孔機(jī)系統(tǒng)壓力，防止刀具因?yàn)榕ぞ夭粔蚨a(chǎn)生卡刀。

應(yīng)急預(yù)案：刀具如果被卡住，立即停機(jī)，手動(dòng)退刀3mm，或通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)壓力增大扭矩的辦法，解決不了。應(yīng)當(dāng)在開(kāi)孔點(diǎn)后方重新焊接管件，進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)。

4.4.3 帶壓開(kāi)孔設(shè)備吊裝

危險(xiǎn)因素：吊車卷?yè)P(yáng)機(jī)失靈，繩索下滑，吊裝件墜落傷人。吊裝到位后，在設(shè)備沒(méi)有安裝好或是安裝好以后，沒(méi)有完全摘掉吊車大鉤，吊車啟動(dòng)拉翻開(kāi)孔設(shè)備或拉壞管件等設(shè)備。

預(yù)防措施：現(xiàn)場(chǎng)選用的吊車，作業(yè)前實(shí)施全車檢查和調(diào)試，由專業(yè)人員駕駛吊車。作業(yè)期間要專人指揮，吊車旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)不能站人。

應(yīng)急預(yù)案：現(xiàn)場(chǎng)的吊車檢查或試車不合格的及時(shí)更換，安全小組，做到時(shí)刻防范。措施到位把危險(xiǎn)降到最低。若操作人員受傷，及時(shí)用電話呼叫急救，啟動(dòng)安全指揮救援車，同時(shí)通知業(yè)主方和監(jiān)理方還有施工方的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。

5 危險(xiǎn)因素的識(shí)別與控制

5.1 現(xiàn)場(chǎng)安全措施

發(fā)電機(jī)、配電箱、電焊機(jī)每處配備8kg干粉滅火器2具，用火現(xiàn)場(chǎng)配備8kg干粉滅火器2具、35kg干粉滅火器1具。施工過(guò)程中，施工區(qū)域外20m設(shè)為警戒區(qū)。施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置施工公告牌、安全標(biāo)志、警句齊全，警戒線。施工設(shè)備、材料及消防器材，按標(biāo)準(zhǔn)配備。保障施工現(xiàn)場(chǎng)安全通道暢通。施工人員一律穿著防靜電工作服，佩戴安全帽。施工前清除作業(yè)區(qū)內(nèi)各種易燃物。施工現(xiàn)場(chǎng)配備消防車。

5.2 開(kāi)孔作業(yè)安全措施

施工人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)方可上崗操作。操作人員熟知施工所用設(shè)備的操作，維修，保養(yǎng)規(guī)程；了解本次施工組織設(shè)計(jì)及主要施工內(nèi)容；熟知施工安全措施和應(yīng)急預(yù)案；施工前認(rèn)真檢查開(kāi)孔設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即進(jìn)行修復(fù)，設(shè)備不帶“病”作業(yè)；設(shè)備嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行安裝，設(shè)備之間的連接要牢靠；開(kāi)孔前對(duì)開(kāi)孔機(jī)、開(kāi)孔結(jié)合器、閥門及三通做嚴(yán)密性試驗(yàn)。開(kāi)孔完畢，拆卸開(kāi)孔機(jī)前，放空時(shí)人員站上風(fēng)處，確認(rèn)閥門關(guān)閉嚴(yán)密后，方可拆卸開(kāi)孔機(jī)。

5.3 電氣焊作業(yè)安全措施

焊工應(yīng)熟悉焊接工藝規(guī)程。焊接、氣割作業(yè)時(shí)人員應(yīng)使用護(hù)眼用具、護(hù)耳用具等防護(hù)用具。氣瓶距易燃材料至少15m，氧氣瓶應(yīng)與燃?xì)庖兹嘉镔|(zhì)隔離開(kāi)，應(yīng)有6米的間距，在存放處應(yīng)豎立醒目的警示牌。所有電焊設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行日常的故障檢查，有故障的設(shè)備應(yīng)立即拿下。焊機(jī)引線端不可連接在焊機(jī)的框架上。焊機(jī)上附設(shè)的附屬線路應(yīng)予接地，含有可燃?xì)怏w或液體的管道以及導(dǎo)電體不能做接地回路，鏈條、鋼絲繩、吊車和起重機(jī)不能用做輸送焊接電流。帶有接頭或距焊把3米以內(nèi)修復(fù)過(guò)絕緣層的線纜不許使用。焊接纜線(引線)應(yīng)吊在高處，避免被移動(dòng)設(shè)備刮扯，若不能掛起，纜線應(yīng)放在通道的一側(cè)；在纜線橫穿通道的地方，若可能應(yīng)掛起來(lái)或置于地上，用保護(hù)性覆蓋物蓋住。焊工身體的任何部位禁止與焊把未絕緣的金屬部件以及任何裸露的導(dǎo)體相接觸。在潮濕地帶進(jìn)行焊接時(shí)，必須設(shè)置干燥平臺(tái)以供焊工站立之用，吸潮的不能作為絕緣物質(zhì)使用。焊工必須穿戴皮手套握焊把，禁止用涼水冷卻焊槍。

5.4 材料及設(shè)備的搬運(yùn)與儲(chǔ)存作業(yè)安全措施

設(shè)置專人、專車負(fù)責(zé)材料運(yùn)輸，運(yùn)輸過(guò)程中駕駛?cè)藛T應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行交通管理部門的規(guī)定。運(yùn)輸車輛進(jìn)入站場(chǎng)要配帶防火帽。存放區(qū)內(nèi)的通道至少要有1m寬且不能用于貯物，材料和設(shè)備均不能擺放在安全通道上。在存放區(qū)應(yīng)放置滅火器，并有專人監(jiān)管。存放的位置應(yīng)避開(kāi)架空電力線。材料及設(shè)備的存放要注意防雨、防潮，應(yīng)配備防雨蓬布。在施工現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)備必須定置擺放，保證安全通道及安全距離。

5.5 動(dòng)火安全措施

辦理用火、破土和進(jìn)入受限空間作業(yè)許可證，持證作業(yè)。動(dòng)火現(xiàn)場(chǎng)道路暢通，利于消防車進(jìn)出。動(dòng)火前組織有關(guān)施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)"施工組織方案，同時(shí)進(jìn)行安全教育，提高安全意識(shí)。嚴(yán)格按照動(dòng)火報(bào)告及操作規(guī)程施工作業(yè)，確保安全無(wú)事故；動(dòng)火區(qū)設(shè)立安全區(qū)，由專人看守。施工現(xiàn)場(chǎng)防火、防爆必須做到器材落實(shí)，人員落實(shí)，消防器材必須專人看管，安全監(jiān)護(hù)人必須到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并一直在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。動(dòng)火前清理現(xiàn)場(chǎng)易燃物，施工現(xiàn)場(chǎng)20m以內(nèi)不準(zhǔn)存放易燃物。動(dòng)火必須在指定范圍進(jìn)行，不得擅自擴(kuò)大動(dòng)火范圍。施工期間每隔30min進(jìn)行一次檢測(cè)，認(rèn)真做好檢查記錄。動(dòng)火操作人員必須嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程。全部動(dòng)火部位必須設(shè)專人監(jiān)護(hù)。作業(yè)人員一律穿著防靜電工作服、鞋靴和防護(hù)服，關(guān)閉手機(jī)。管線帶壓動(dòng)火焊接時(shí)使用低氫焊條，直流反接。施工結(jié)束后，同施工負(fù)責(zé)人和安全監(jiān)督人員組織現(xiàn)場(chǎng)清理工作，確認(rèn)施工現(xiàn)場(chǎng)余火全部熄滅。

6 作業(yè)實(shí)施過(guò)程

12月14日，新低壓瓦斯管線氣密。DN700、DN800管線橋焊接，加強(qiáng)板、短節(jié)預(yù)制，法蘭焊接，作業(yè)平臺(tái)搭建，吊車等施工準(zhǔn)備按計(jì)劃實(shí)施。

12月24日，各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成，施工人員到場(chǎng)確認(rèn)作業(yè)條件。企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人員輪流值班，盯靠現(xiàn)場(chǎng)，晝夜不停。

12月25日、26日，兩臺(tái)施工鉆機(jī)及工器具到場(chǎng)，預(yù)定的保護(hù)氮?dú)膺\(yùn)送到相應(yīng)位置。

12月25日，新瓦斯系統(tǒng)開(kāi)始氮?dú)庵脫Q。PSA界區(qū)注氮，晚上20∶26，氮?dú)忾_(kāi)始放空；12月26日上午11∶25，重整界區(qū)注氮，氧含量低于0.5%，管線系統(tǒng)內(nèi)部介質(zhì)達(dá)到施工作業(yè)條件。

12月27日9∶00，兩臺(tái)鉆機(jī)到達(dá)預(yù)定作業(yè)位置。施工人員佩戴勞動(dòng)保護(hù)設(shè)施，啟鉆。12∶30， DN700管線開(kāi)孔完成。15∶00，DN800管線開(kāi)孔完成。

12月27日16∶00，起鉆機(jī)，蓋盲板，法蘭對(duì)正，管線封閉順利完成，施工人員離開(kāi)作業(yè)位。

7 小結(jié)

企業(yè)制定的《作業(yè)計(jì)劃》和《開(kāi)孔作業(yè)方案》是低壓瓦斯帶壓開(kāi)孔工程實(shí)施的前提條件。

作業(yè)過(guò)程中，計(jì)劃周密，施工全過(guò)程協(xié)調(diào)及動(dòng)火監(jiān)護(hù)，及時(shí)預(yù)判、識(shí)別危險(xiǎn)因素，施工技術(shù)及安全措施到位，確保施工工作按期、保質(zhì)、安全、高效。