潘蛟

中國石油管道局工程有限公司維搶修分公司

摘要：為降低油氣管道動(dòng)火連頭作業(yè)安全風(fēng)險，節省投資，在某輸油管道維修改造中，采用了“單側封堵+氣囊隔離”工藝，巧妙利用常用管件三通下隔離囊，完成了換管作業(yè)。改造后的管件三通具有實(shí)用性強、安全性高、操作簡(jiǎn)單、施工便捷、節約成本、提升焊接質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于城鎮燃氣次高壓管線(xiàn)、成品油管線(xiàn)動(dòng)火連頭中。

關(guān)鍵詞：動(dòng)火連頭；管件三通；下囊隔離；安全性

某輸油公司在役成品油管線(xiàn)在一處鋼結構制造廠(chǎng)附近，受土壤酸堿度、雜散電流等因素影響，造成155米管段較為嚴重的外腐蝕，為消除管段腐蝕穿孔風(fēng)險，需對腐蝕管段進(jìn)行更換。該輸油管道全長(cháng)18.8公里，設計壓力6.4 Mpa，全線(xiàn)高程差265米，腐蝕管段距離輸油首站約1.8公里，距離全線(xiàn)最高點(diǎn)約5.2公里，為降低新舊管線(xiàn)動(dòng)火連頭安全風(fēng)險，節省投資，經(jīng)方案對比論證，決定在停輸狀態(tài)下，采用“單側封堵+氣囊隔離”工藝完成換管作業(yè)。

1  “單側封堵+氣囊隔離”施工工藝

該工藝是在輸油管道停輸狀態(tài)下，打開(kāi)油庫出站閥門(mén)，利用油品靜壓進(jìn)行泄壓回油，隨后關(guān)閉1號閥室閥門(mén)，從碼頭油庫啟動(dòng)真空泵充分回油，待管道內壓力穩定后，進(jìn)行下封堵作業(yè)并關(guān)閉油庫出站閥門(mén)，通過(guò)封堵端2寸平衡孔安裝無(wú)泵排油裝置，一邊注氮一邊排出低點(diǎn)殘油，最后檢測管內油氣濃度，合格后進(jìn)行機械斷管作業(yè)。在動(dòng)火連頭時(shí)，因動(dòng)火連頭上游點(diǎn)（靠近油庫端）為常壓，存在管壁殘油揮發(fā)，導致油氣濃度增大的風(fēng)險，為縮短工期、節約成本，可通過(guò)巧妙應用管件三通，加裝氮氣囊的方式進(jìn)行動(dòng)火隔離。連頭點(diǎn)下游因高程差較大、地勢起伏等原因，所以采用了封堵隔離。

2  動(dòng)火隔離常用工藝

在油氣管道運行中，會(huì )有更換管段、接駁、增加閥門(mén)、場(chǎng)站改造等需求，可在停輸或不停輸狀態(tài)下完成管道動(dòng)火連頭作業(yè)。為確保動(dòng)火連頭安全，會(huì )采取工藝截斷方式進(jìn)行介質(zhì)隔離，通常采用閥門(mén)、封堵、隔離囊（球）、盲板、黃油墻等方式將易燃易爆介質(zhì)（包括LNG、原油、成品油、天然氣以及其他可燃氣體）以及其他有害氣體與動(dòng)火作業(yè)區域進(jìn)行有效隔斷（圖 1）。動(dòng)火連頭作業(yè)參照的主要規范有GB/T 28055―2023《鋼質(zhì)管道帶壓封堵技術(shù)規范》、QSYGD 0309―2018《油氣管道動(dòng)火規范》等。

圖 1 更換管段工藝示意圖

不停輸帶壓封堵，是在不影響介質(zhì)正常輸送的狀態(tài)下，帶壓焊接旁通三通、封堵三通、下囊三通、平衡短節并帶壓開(kāi)孔，導通旁通管線(xiàn)后，完成帶壓封堵作業(yè)。在排空封堵段介質(zhì)后，氮氣置換改造管段可燃氣體，通過(guò)下囊三通放置隔離氣囊，起到多重保護作用。隨著(zhù)封堵工藝升級，液壓主動(dòng)封堵、雙級密封封堵技術(shù)得到應用，減少了下囊隔離步驟。

對于可停輸的油氣管道，大多通過(guò)閥門(mén)、隔離囊（球）、盲板、黃油墻實(shí)現油氣濃度隔離，但施工中會(huì )出現動(dòng)火連頭點(diǎn)上下游閥門(mén)泄漏，放置隔離囊（球）需要焊接下囊三通并開(kāi)下囊孔，盲板隔離后會(huì )存在法蘭連接，高溫下黃油墻有融化坍塌的風(fēng)險等問(wèn)題。

3  管件三通應用

管件三通在油氣管道動(dòng)火連頭中的應用，是對常規的隔離囊應用的創(chuàng )新，減少了在管線(xiàn)上焊接下囊三通和開(kāi)孔的步驟，實(shí)現了氣囊隔離的目的，有效把控動(dòng)火連頭焊口的質(zhì)量，提升了動(dòng)火連頭作業(yè)的安全性。

動(dòng)火連頭所用的三通為管道接駁常用的管件（圖 2），通過(guò)在三通一端內側焊接一片螺栓孔為內絲的法蘭，并配置一片高溫密封墊片和一片盲板，再安裝螺栓固定法蘭與盲板，為焊接封頭創(chuàng )造隔離條件。

圖 2 三通動(dòng)火連頭現場(chǎng)應用

在油氣管道機械斷管后打磨管口前，距離舊管線(xiàn)管口適當位置放置一個(gè)與管徑相匹配的氮氣隔離囊，隔離囊的充氣壓力不小于0.02 MPa。檢測油氣濃度和氧含量合格后，預制三通與舊管線(xiàn)對接口，在組對焊接作業(yè)過(guò)程中應進(jìn)行油氣濃度和含氧量實(shí)時(shí)監測，每次間隔時(shí)間不大于10分鐘。

動(dòng)火連頭一般采用氬電聯(lián)焊工藝，可通過(guò)三通法蘭端觀(guān)察連頭口根焊質(zhì)量。當完成舊管線(xiàn)與三通連頭口后，組對新管線(xiàn)與三通對接口。若新管線(xiàn)一端明顯出現過(guò)堂風(fēng)、積液及含氧量不達標等情況時(shí)，仍可通過(guò)三通法蘭端放置氮氣隔離氣囊。

完成管道動(dòng)火連頭后，從三通法蘭端撤出隔離氣囊，安裝耐高溫密封墊片，加裝盲板，焊接對應的封頭。為避免因橫焊造成焊接熔池受重力影響而下墜，影響射線(xiàn)探傷的準確性，可在安裝三通時(shí)，將法蘭端放置于側向位。

對于需要清管檢測的油氣管道，應選擇清管三通。對于大口徑管道動(dòng)火連頭，可選擇異徑三通，通過(guò)小口徑段安裝和撤出氮氣隔離囊。

4  結語(yǔ)

對于油氣管道動(dòng)火連頭作業(yè)，改造后的常用管件三通具有實(shí)用性強、安全性高、操作簡(jiǎn)單、施工便捷、節約成本、提升焊接質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于城鎮燃氣次高壓管線(xiàn)、成品油管線(xiàn)動(dòng)火連頭作業(yè)。但管件三通在改進(jìn)封堵工藝的同時(shí)，增加了一個(gè)封頭焊接的工作量，增多了一道焊縫。油氣管道企業(yè)可結合現場(chǎng)實(shí)際合理選擇。

作者簡(jiǎn)介：潘蛟，1984年生，工程師、一級建造師，就職于中國石油管道局工程有限公司維搶修分公司，從事油氣管道應急搶險、帶壓開(kāi)孔封堵技術(shù)工作15年，聯(lián)系方式：15902879988，277285416@qq.com。