在役管道不停輸施工的概述及風險分析

邊 遠

（中海福建天然氣有限責任公司，福建莆田 351100）

1 概述

管道開孔封堵技術誕生于1884年，至今已有一百多年的歷史，技術發展相對成熟，在國際、國內管道領域得到廣泛應用，解決了大量無法停輸情況下的管道維修、改造、遷改等施工。

2 施工參照標準

GB/T 28055《鋼制管道帶壓封堵技術規范》

GB/T 31032《鋼制管道焊接及驗收》

SY/T 6150《鋼制管道封堵技術規范 第1部分 塞式、筒式封堵》

SY/T 4103《鋼制管道焊接及驗收》

3 施工過程

3.1 單側施工工藝原理圖

單側施工工藝原理圖見圖1。

圖1 工藝原理圖

3.2 施工流程

施工流程如圖2所示。

圖2 施工流程圖

4 施工風險分析

4.1 作業前主要考慮的風險控制點

從施工前的管道現場調查踏勘中對開孔封堵作業段的管道走向、埋深、高差、作業距離進行現場勘查。尤其需要注意的是管道直焊縫的位置，不得位于管道正上方，否則開孔鉆落到焊縫位置，直接影響開孔作業。管道的傾斜角度要充分測量，管道的傾斜角度直接關系到帶角度開孔、封堵的數據測量與計算及操作過程中的控制。同時還要充分考慮作業距離不足導致的設備安裝受影響，尤其是在大口徑管道施工時夾板閥的安裝如果距離不夠，使安裝方向與管道成角度安裝，會使管道承受較大扭力。

作業坑的驗收，按照標準要求，動火坑與封堵坑之間需設置隔墻，保證動火作業在相對獨立的空間內進行。

在正式開孔作業前所有設備的檢查，要求所有閥門、連接器進行嚴密性試驗。尤其是夾板閥在作業過程中開關次數較多，且是管內介質與外部環境隔斷的唯一的閥門，其密封效果將直接影響作業安全。在對開孔機組裝時要注意開孔中心鉆U型卡環的檢查，U型卡環的完整與靈活性，保證在開孔過程切掉的鞍形板順利取出，防止掉入管道中引發開孔事故。

氮氣瓶組、壓力元件的檢查，保證作業過程嚴格按照操作規程進行置換，避免壓力監控不到位、置換不徹底的問題出現，影響作業安全。

4.2 作業過程中的風險控制點

4.2.1 三通的焊接過程

首先，三通安裝的定位間距，應嚴格按照標準要求執行。三通環焊縫位置的管道實際壁厚測量，結合標準中許焊壓力的計算，再次確認焊接位置是否合適。

焊接前必須進行焊接工藝的交底，焊接過程嚴格按照焊接工藝規程執行，預熱的要求、多排多道的要求、單層的焊接厚度要求、回火/退火焊道的要求必須落實到位，工藝規程中各項措施的制定是保證焊接質量、預防焊接裂紋、減少應力集中的有效手段。

直焊縫焊接應加墊鐵，保護管道不與電弧直接接觸；兩端加引護板焊接完成后切除，避免在三通本體上的引弧和收弧，有利于減少缺陷的產生。環焊縫焊接時，嚴格按照標準和焊接工藝要求控制角焊縫的焊角尺寸，既要保證焊縫強度，同時還要盡量降低焊縫位置的應力集中。焊縫及墊鐵分布見圖3。

圖3 三通示意圖

在管道帶壓的情況下進行焊接，尤其是管道壁厚相對較薄時，應關注焊工的精神狀態，避免由于人的主觀因素影響施工。三通焊接除按標準要求進行分層檢測和24h延遲檢測外，還應根據現場情況進行48h后的延遲裂紋檢測。因堆焊焊縫本身應力集中較大，尤其是焊縫與管道連接的焊趾位置的焊接缺陷，易發展成裂紋，影響管道運行安全。三通焊接完成后，整個開孔封堵過程中每個三通均需接地。

4.2.2 開孔作業

帶壓開孔技術是利用開孔設備，在無介質外泄的狀態下，以機械切削方式在運營管道上加工出圓形孔的作業（圖4）。

圖4 帶壓開孔示意

中心鉆、筒刀的安裝是必檢項目，是否與管道中線垂直、尺寸測量和計算記錄，均是影響開孔質量的管件因素。開孔聯箱的拆裝前，氮氣置換、均壓為必檢項目。開孔過程中通過設備的操作規程和切削聲音綜合判斷，轉速與進給量是否匹配，以保證開孔質量。

開孔結束后，第一時間檢查鞍形板是否取出，進而檢查中心鉆、筒刀的磨損情況、鞍形板切割面的平整情況。通過檢查刀具的磨損可以推斷開孔過程中是否平穩；通過檢查鞍形板的切割面，可以推斷管道切割面的情況，以了解切割面對下一步封堵作業中封堵皮碗或隔離囊的影響程度。

4.2.3 旁通的建立

旁通管線應按照SY/T6150標準中的相關要求，需要設計的必須由相應資質單位進行設計，設計文件作為歸檔文件，保證合規性。

旁通管線的所有焊口均需進行無損檢測，不得因是臨時管線而進行抽檢，無損檢測合格后進行管道試壓。試壓前對旁通管道的支撐固定進行檢查，防止試壓過程中或旁通投用時震動過大（圖5）。旁通管道的氮氣置換合格，達到標準要求后，方可進入下一工序。

圖5 旁通管線示意

4.2.4 封堵作業

管道封堵技術是利用封堵設備，于完全密閉的狀態下，在需改造管段兩側，利用機械手段，將改造段從管線中隔離出來，進行維護、修理、更換等改造作業的一種技術手段（圖6）。

圖6 封堵作業示意

管道運行參數的穩定性要求。封堵期間管道的運行參數變化尤其是管道壓力的變動，對封堵效果產生直接影響。

封堵效果的驗證。打開平衡孔檢查壓力回升情況，以確定封堵是否成功，此環節需施工各方共同見證。確定封堵成功后，平衡孔應處于敞開狀態，保證封堵頭與隔離囊之間不憋壓。需要注意的是，帶壓封堵具有時效性，封堵皮碗隨著封堵時間的持續，效果會有明顯減弱的趨勢，因此封堵完成后，盡快完成動火連頭作業，是安全管理的必然要求。

4.2.5 動火連頭作業

斷管作業前，對該管段進行氮氣置換、放空，斷管過程中應持續注氮保護，防止天然氣置換不徹底帶來的作業風險。第一道口應采用機械段管的方式進行，斷管作業時操作人員站位要正確，防止管道斷開時瞬間的應力釋放，對操作人員造成傷害，斷管與焊接示意如圖7所示。

圖7 斷管與焊接作業示意

新管段或管件在現場安裝前需按照標準經過試壓。連頭管道組對焊接時，嚴格按照既定的焊接工藝進行作業，保證組對無應力、焊前有預熱、過程不中斷以及焊后100%射線和超聲檢測，必要時要求進行24h后的延遲檢測。連頭焊接要求質量高、效率高。管道封堵狀態下，作業安全風險隨封堵持續時間的增加而增加，同時還要保證質量，返修或割口必然會拉長管道的封堵持續時間。

4.2.6 下塞柄與安裝盲板

將開孔時取下的鞍形板，經過修邊以后與塞柄焊接，回裝到管道上，以保證管道內檢測的順暢（圖8）。

圖8 下塞柄示意

作業時機的選擇。下塞柄對管道壓力的穩定性要求較高，壓力不穩可能會造成塞柄錯位，無法有效鎖緊，達不到密封效果。鞍形板的安裝方向應正確，避免因回裝錯位，引發后期內檢測時的卡球問題。塞柄鎖緊后，拆除聯箱，需施工各方對密封效果進行確認后，再進行盲法蘭的安裝，盲法蘭安裝完畢后需再次進行檢漏。

5 作業恢復的注意事項

管道防腐，尤其是三通、短接等異形件的防腐，需要驗證是否達到標準要求。

旁通管線拆除時主管道已正常運行，所以涉及的吊裝、動火作業須嚴格管控。

作業坑回填前，管道支撐的設定位置，應結合現場土質情況進行設置。需充分考慮埋地后沉降對管道的影響。

標示樁的設定應準確，為后期內檢測和巡檢提供位置依據。

6 結束語

在役管道不停輸施工項目的質量控制，貫穿于項目的全過程，需要施工單位的周密部署，每個工序都應作為關鍵工序進行管控，同時也需要管道運營單位的持續檢測，定期開挖檢查，確保管道的安全平穩運行。