帶壓開(kāi)孔技術(shù)在生產(chǎn)平臺(tái)改造項(xiàng)目中的可行性應(yīng)用

趙 晨

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

陸地上的石油化工裝置往往隨著社會(huì)需求發(fā)展而不斷改造、擴(kuò)建，其中最直接的變化就是新增工藝流程，也就是增加管道。但在這個(gè)變化過(guò)程中，就存在新增管道與原工藝流程管道連接或切割等施工作業(yè)。這些施工作業(yè)中有些裝置或管道可以完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)后再進(jìn)行作業(yè)，但有些無(wú)法完全停止。這就要求我們對(duì)這類(lèi)無(wú)法完全停止的管道使用帶壓開(kāi)孔技術(shù)進(jìn)行施工。帶壓開(kāi)孔就是流體管內(nèi)的介質(zhì)（氣態(tài)、液態(tài)）在沒(méi)有外泄的情況下，以冷切割（機(jī)械切削）的方式在管道母材上機(jī)加工出橢圓形或圓形孔的一種施工方式。帶壓開(kāi)孔優(yōu)點(diǎn)：屬于施工作業(yè)中先進(jìn)工藝，無(wú)需動(dòng)火切割作業(yè)，可省去相關(guān)工機(jī)具準(zhǔn)備工作，安全無(wú)污染。該施工作業(yè)方法即不影響裝置或設(shè)施的生產(chǎn)工藝工作，又能保證管道的維修，更換及增加等特殊作業(yè)。經(jīng)濟(jì)性、安全性高，減少污染排放。

1 項(xiàng)目工況簡(jiǎn)述及技術(shù)參數(shù)

某涉外項(xiàng)目火炬塔在原有28 寸的火炬管線上新接出一根16 寸支管，以連接新增系統(tǒng)。由于工藝需要，新增管線要與原管線成45 度角，且原28 寸火炬管線正在運(yùn)行當(dāng)中，管道內(nèi)是可燃?xì)怏w，因此防爆防火措施要求極高。需在動(dòng)火區(qū)域周?chē)萌啦即钤O(shè)圍欄（高度為2 m）。還需對(duì)新增管線內(nèi)不斷地輸送惰性氣體，如氮?dú)猓M(jìn)行氣體置換。

此類(lèi)工況是帶壓開(kāi)孔管線施工中具有代表性的案例之一，對(duì)施工的技術(shù)措施及安全保障提出了非常高的要求，因此對(duì)其進(jìn)行分析論述，闡明帶壓開(kāi)工技術(shù)的可行性。

表1 技術(shù)參數(shù)

2 防爆系數(shù)計(jì)算

當(dāng)對(duì)三通中間的縱縫及兩端的環(huán)縫進(jìn)行焊接時(shí)受熱中心點(diǎn)的溫度約為1 800 ℃，假設(shè)熱影響區(qū)域?qū)挾葹?0 mm、長(zhǎng)度200 mm、高度為700 mm，熱影響區(qū)域體積為0.007 m3，熱影響區(qū)域的平均溫度為800 ℃，假設(shè)火炬線內(nèi)的溫度為20 ℃，根據(jù)公式V1/T1=V2/T2，氣體受溫度影響膨脹后的體積為0.28 m3，比原體積增加0.273 m3，而整條火炬線的總體積約2 000 m3，膨脹的0.273 m3氣體體積對(duì)整條火炬線可以忽略不計(jì)，因此熱膨脹對(duì)整條火炬線沒(méi)有影響。

3 帶壓開(kāi)孔施工方案

1）作業(yè)前必須檢查所有的設(shè)備、工具和材料的完整性、完好性和工作性能。

2）焊接管件時(shí)，焊接導(dǎo)向鉆定心裝置；

3）選擇適合的割刀和導(dǎo)向鉆；

4）在安裝開(kāi)孔機(jī)之前，檢查管件、閥門(mén)和管線溫度并記錄，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)告；

5）在安裝開(kāi)孔機(jī)之前，確認(rèn)得到所需的測(cè)量數(shù)據(jù)，如開(kāi)孔定位測(cè)量等；

6）關(guān)閉閥門(mén)，安裝開(kāi)孔機(jī)，然后確認(rèn)安裝開(kāi)孔機(jī)后，用氮?dú)膺M(jìn)行試壓和置換，并同時(shí)測(cè)量含氧量，當(dāng)達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)才可繼續(xù)進(jìn)行施工。作業(yè)區(qū)域根據(jù)作業(yè)需求鋪設(shè)好防火毯和防風(fēng)防火帆布；

7）用無(wú)倒鉤的導(dǎo)向鉆鉆透管壁；

8）更換正常帶倒鉤導(dǎo)向鉆進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)，鉆孔作業(yè)時(shí)管子內(nèi)一直充氮；

9）當(dāng)測(cè)量桿達(dá)到標(biāo)記時(shí)，停止液壓站；

10）確認(rèn)管壁完全被切透；

11）收回切刀，關(guān)閉閥門(mén)；

12）使用適配器上的放空閥對(duì)適配器和開(kāi)孔機(jī)進(jìn)行放空；

13）取下開(kāi)孔機(jī)，拿出切塊交給客戶(hù)。

4 帶壓開(kāi)孔現(xiàn)場(chǎng)工作流程圖

帶壓開(kāi)孔現(xiàn)場(chǎng)工作流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 帶壓開(kāi)孔現(xiàn)場(chǎng)工作流程圖

5 帶壓開(kāi)孔注意事項(xiàng)

1）火炬管線高處動(dòng)火作業(yè)并在運(yùn)行的火炬線上焊接，易導(dǎo)致火炬管內(nèi)氣體由于溫度過(guò)高而發(fā)生氣體膨脹，造成火炬管內(nèi)壓力增高，發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。

2）鉆孔作業(yè)前對(duì)斜三通DN400 管內(nèi)部進(jìn)行充氮置換，鉆孔作業(yè)過(guò)程中三通內(nèi)部一直充氮（控制含氧量低于4.5%），通過(guò)氮?dú)獾牧鲃?dòng)帶走一部分焊接熱量，氮?dú)鈮毫Σ灰滋撸乐箤⒒鹁嫦纭?/p>

3）三通安裝前應(yīng)在正上方開(kāi)一個(gè)小孔用于塞焊，將三通倒扣在28 寸火炬主管線上，中間兩條縱縫和管件的兩端焊縫進(jìn)行焊接，兩條縱縫的焊縫應(yīng)飽滿(mǎn)，焊縫高度應(yīng)符合要求，兩端的角焊縫的焊腳高度為管件的厚度，焊接時(shí)應(yīng)分段、分層進(jìn)行，管件兩端與火炬管焊接時(shí)，焊接電流不易過(guò)大并分段焊接，防止熱量過(guò)高將火炬管焊穿，焊接用φ3.2焊條，焊接第一層電流為100 A，焊接第二、三層電流為110 A，必須嚴(yán)格執(zhí)行，防止焊接熱量過(guò)于集中。焊接完成后進(jìn)行探傷。最后將塞焊孔進(jìn)行塞焊并進(jìn)行負(fù)壓試驗(yàn)。在作業(yè)區(qū)域周?chē)萌啦歼M(jìn)行隔離，防止焊接時(shí)火花飛濺，動(dòng)火點(diǎn)配備兩個(gè)以上的滅火器。

4）三通上焊接法蘭(DN400 RF PN2.0MPa)，法蘭口進(jìn)行100%RT 探傷。法蘭與管線的中軸線一致，保證螺栓能自由穿入，安裝方向一致。螺栓緊固應(yīng)均勻?qū)ΨQ(chēng)，扭矩值正確，緊固后的螺栓與螺母宜平手套。齊。墊片周邊應(yīng)整齊，尺寸與法蘭密封面相符。

5）法蘭焊接完成后，將閥門(mén)（DN400 Class150）進(jìn)行安裝，具體要求如下：

a.閥門(mén)安裝前要進(jìn)行試壓，試壓合格后對(duì)閥門(mén)進(jìn)行標(biāo)記。閥門(mén)手輪方向施工圖未注明的，以方便操作即可，但手輪不宜朝下。水平管道上的閥門(mén)，其閥桿一般應(yīng)安裝在上半周范圍內(nèi)。

b.閥門(mén)在關(guān)閉狀態(tài)下安裝。

c.對(duì)于安裝閥門(mén)的位置，需在其下方做一個(gè)支撐，以支撐閥門(mén)的重量。

6 安全管理與應(yīng)急措施

安全管理主要三個(gè)方面：人員行為、機(jī)物狀態(tài)、環(huán)境條件。

人員資質(zhì)：施工人員需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，且必須有對(duì)應(yīng)安全人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。作業(yè)前必須檢查所有的設(shè)備、工具和材料的完整性、完好性和工作性能。

作業(yè)前應(yīng)檢查周?chē)沫h(huán)境，并配備充足的滅火器。還必須將作業(yè)區(qū)域根據(jù)作業(yè)需求鋪設(shè)好防火毯和防風(fēng)防火帆布。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)許可的控制:

1）作業(yè)許可必須報(bào)項(xiàng)目安全負(fù)責(zé)人進(jìn)行審批方可作業(yè)。

2）安全負(fù)責(zé)人必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，不得隨意簽署作業(yè)許可。

3）明確所有作業(yè)人員的職責(zé)，嚴(yán)格履行各自的工作職責(zé)。

4）使用項(xiàng)目管理規(guī)定中的作業(yè)許可申請(qǐng)單。無(wú)申請(qǐng)單或不是項(xiàng)目最新體系的申請(qǐng)單或代簽作假等不符合規(guī)章制度的將視為無(wú)效，并對(duì)責(zé)任人進(jìn)行相應(yīng)的處罰。

勞保穿戴及身體防護(hù)

1）在切割進(jìn)行時(shí)，應(yīng)佩戴干燥合適的焊接防護(hù)

2）當(dāng)施工人員在高處的工作平臺(tái)、腳手架或提升設(shè)備上作業(yè)時(shí)，必須配備防墜落設(shè)備。

3）應(yīng)做好防止或限制金屬塊掉落風(fēng)險(xiǎn)的措施，以防發(fā)生掉落砸傷人或物的情況。

4）當(dāng)切割作業(yè)噪聲超過(guò)85dB 時(shí)，應(yīng)佩戴達(dá)到防護(hù)要求的耳塞或耳罩。

5）切割作業(yè)時(shí)應(yīng)佩戴合乎要求的呼吸防護(hù)用品，以防止切割時(shí)產(chǎn)生的金屬屑進(jìn)入施工人員體內(nèi)。

7 結(jié)束語(yǔ)

伴隨著大量的海洋平臺(tái)建設(shè)和開(kāi)工，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后需對(duì)其進(jìn)行維保、改造、檢修等措施以保證其安全的運(yùn)行，一旦開(kāi)始上述施工往往平臺(tái)需要停產(chǎn)，甚至對(duì)整個(gè)平臺(tái)管線進(jìn)行清理后才能開(kāi)展相關(guān)工作。這將給平臺(tái)的安全運(yùn)行帶來(lái)極大的隱患，經(jīng)濟(jì)上也損失很大的效益。

而帶壓開(kāi)孔作業(yè)不影響整個(gè)平臺(tái)的正常運(yùn)行，大大縮短維修改造作業(yè)時(shí)間，減少停產(chǎn)待機(jī)時(shí)間，減少環(huán)境污染，又避免了維修過(guò)程中用火焰切割相關(guān)部位帶來(lái)的安全隱患。該技術(shù)既不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又可安全、經(jīng)濟(jì)的達(dá)到平臺(tái)改造的目的。