范文峰 楊志強

國家管網(wǎng)集團浙江省天然氣管網(wǎng)有限公司

摘要：為保證油氣管道輸送效率，順利開(kāi)展管道智能內檢測，清管作業(yè)必不可少。各類(lèi)型清管器在作業(yè)中存在一定的卡堵風(fēng)險，給管道正常運行帶來(lái)威脅。本文結合現場(chǎng)天然氣管道清管作業(yè)施工經(jīng)驗，就清管器設備本體和運行條件兩方面，對影響清管器通過(guò)性的主要因素進(jìn)行了分析總結，并提出了提高清管器通過(guò)性的思路和可行措施，為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：清管作業(yè)；清管器通過(guò)性；天然氣管道

油氣管道的清管作業(yè)能有效減少管道內壁污物堆積、避免輸送截面減小，保證輸送效率；同時(shí)也是開(kāi)展管道智能內檢測的必要前提。各類(lèi)型清管器在實(shí)現清潔管道的同時(shí)，存在卡堵風(fēng)險，可能導致作業(yè)中斷。國家管網(wǎng)集團浙江省天然氣管網(wǎng)有限公司管道檢測技術(shù)團隊2024年完成14個(gè)檢測段、108次共800余公里的管道檢測，清管檢測距離累計約7200公里，共清出管道污物15 800余千克，有效保障了浙江省天然氣管網(wǎng)的安全平穩運行。在自主實(shí)施清管檢測作業(yè)的過(guò)程中，分析總結影響清管器（泡沫清管器除外）通過(guò)性能的因素，并提煉出提高清管器通過(guò)性能的有效措施。

1  影響清管器通過(guò)性的主要因素

1.1  清管器相關(guān)因素

清管設備的本體因素主要有配件材質(zhì)因素和設備結構因素兩類(lèi)。

（1）配件材質(zhì)的柔韌性。如皮碗和鋼刷的材質(zhì)柔韌性，決定了皮碗、鋼刷的變形能力。

（2）配件材質(zhì)的耐磨性。投運在長(cháng)距離天然氣管道的清管器，其皮碗在長(cháng)時(shí)間運行后出現嚴重磨損，且多為前段皮碗偏磨，嚴重時(shí)出現動(dòng)力皮碗底部磨穿，導致清管器出現“沉頭”現象，影響運行姿態(tài)，更容易發(fā)生卡堵。

（3）配件的過(guò)盈量。實(shí)際作業(yè)中，為實(shí)現清管器密封良好并保證一定的磨損余量，清管器配件均有1%~3%過(guò)盈量。但是由于整條管道可能存在不同壁厚的管節，相應地清管器所受阻力也不同，尤其是彎頭處的壁厚一般都大于直管段的壁厚，進(jìn)一步增大了彎頭處卡堵的風(fēng)險。

（4）從清管器結構（圖 1）看，其總長(cháng) L1、前后段的間距 L2及皮碗鋼刷組裝時(shí)加裝隔墊情況影響。清管器在通過(guò)彎頭等管件時(shí)，總長(cháng) L1越長(cháng)，其兩端與管道擠壓越嚴重，阻力越大，通過(guò)性就越差；清管器前后間距 L2越短，通過(guò)彎頭時(shí)需要產(chǎn)生的變形量越大，相應地其所受摩擦阻力也越大，通過(guò)性就越差；皮碗、鋼刷間的隔墊越少，皮碗和鋼刷的倒伏空間就越小，降低了其變形能力，故通過(guò)性越差[1]（圖 2）。

圖 1 清管器結構示意圖 

圖 2 清管器通過(guò)彎頭時(shí)的姿態(tài)示意圖 

1.2  清管器運行條件相關(guān)因素

清管器運行環(huán)境因素主要有管道管件本體狀況、輸氣量和管道內部異物等。

（1）管道的幾何形狀變化，如管道凹陷、橢圓度等變形缺陷會(huì )影響清管器通過(guò)性。較大的管體變形缺陷使管道的有效通過(guò)面積減小，清管器運行阻力增大，導致清管器卡頓，甚至完全卡死。

（2）管道的壁厚增加、焊口處余高過(guò)高及錯邊量會(huì )影響清管器通過(guò)性。此類(lèi)因素減小了管道截面積，增大了清管器和管道間的摩擦阻力，同時(shí)焊縫余高和錯邊這類(lèi)內壁界面的高度突變會(huì )給直皮碗帶來(lái)極大阻力，導致清管器所受阻力增大，通過(guò)性受到影響。

（3）沿線(xiàn)管件的尺寸，如分輸三通的開(kāi)孔尺寸、彎頭的曲率半徑、閥門(mén)是否通徑及能否開(kāi)到位等影響因素。GB/T 27699―2023《鋼質(zhì)管道內檢測技術(shù)規范》規定，套管三通開(kāi)孔區域軸向長(cháng)度不應大于管道外徑，同時(shí)，相鄰兩三通的中心距離 l 應滿(mǎn)足 l ＞1.5D＋（d1＋d2）/2，式中，l 表示相鄰兩個(gè)三通中心間距，D為管道外徑，d1、d2表示兩相鄰三通的開(kāi)孔直徑。若分輸三通尺寸不滿(mǎn)足規范相關(guān)要求，長(cháng)度過(guò)長(cháng)，會(huì )導致清管器在三通處無(wú)法形成有效密封，流體泄流，最終導致清管器停球。管道上的彎頭是導致清管器發(fā)生卡堵最多的因素之一，彎頭的曲率半徑越小，清管器所受阻力越大，越容易發(fā)生卡堵。一般情況下，彎頭的曲率半徑宜不小于6倍的管道外徑，最小不應小于1.5倍的管道外徑（圖 2）。A-B-C表示清管器進(jìn)出彎頭過(guò)程中所處的不同位置。從圖中可以看出，曲率半徑越小，對清管器的通過(guò)性越不利。GB/T 27699―2023規定，管道沿線(xiàn)閥門(mén)應開(kāi)啟靈活，清管、檢測期間應處于全開(kāi)狀態(tài)。全開(kāi)狀態(tài)的閥門(mén)內徑應滿(mǎn)足檢測器最低通過(guò)性能指標。同時(shí)，作業(yè)沿線(xiàn)的閥門(mén)均應為通徑閥門(mén)，不可使用變徑閥門(mén)或者蝶閥、閘閥等閥門(mén)。

（4）推球流量及分輸流量。如果三通處分輸流量遠大于推球的干線(xiàn)正輸流量，則可能因推球流量不足使清管器在三通處卡停。

（5）其他異常情況，如基建時(shí)期遺留在管道內部的鍍鋅管、工器具，以及一次性清出過(guò)多污物，均會(huì )導致清管卡堵。

2  提高清管器通過(guò)性的可行措施

2.1  針對清管器可采取的措施

（1）在不影響支撐能力的前提下，盡量提高清管配件其耗材的柔韌性，從而提高變形能力，在遇到凹陷、彎頭、壁厚增加等容易導致清管器卡頓的情況時(shí)，能通過(guò)耗材的變形量提高其通過(guò)性。

（2）提高耐磨性，減小皮碗、鋼刷等配件的過(guò)盈量。在滿(mǎn)足耐磨性要求的情況下，應該結合管道全線(xiàn)存在的各類(lèi)壁厚的管道，考慮減小清管器配件的過(guò)盈量提高其通過(guò)性。

（3）增大清管器前、后段間距，減小清管器總長(cháng)度，并避免多個(gè)直皮碗、鋼刷相鄰組裝。由于直皮碗和鋼刷內圈的倒伏能力較差，如果不加隔離墊而相鄰組裝，其變形能力變差，導致清管器整體通過(guò)性變差。

2.2  針對清管器運行條件可采取的措施

（1）排查、減少或消除可能存在的較大變形，如通過(guò)發(fā)送泡沫清管器和通過(guò)性較好的皮碗測徑清管器來(lái)初步判斷管道是否存在影響后續清管器通過(guò)的較大變形，必要時(shí)可發(fā)送變形檢測器對卡堵點(diǎn)進(jìn)行定位、開(kāi)挖及修復消除。

（2）清管作業(yè)前，做好管道基礎信息調查，掌握沿線(xiàn)管件的尺寸，分輸三通的開(kāi)孔尺寸、彎頭的曲率半徑、是否存在連續彎頭，閥門(mén)是否通徑及能否開(kāi)到位等情況，并做好可檢性評估，對嚴重影響清管器通過(guò)性的關(guān)鍵部位進(jìn)行改造。

（3）保證推球流量，避免三通分輸量過(guò)大，必要時(shí)可采取在清管器接近三通時(shí)提前關(guān)閉三通分輸閥門(mén)等方式保證清管器順利通過(guò)。

（4）清管時(shí)嚴格遵守循序漸進(jìn)的原則，按照通過(guò)能力由強到弱、清管能力由弱到強的順序投用清管器，避免一次性清除過(guò)多污物或其他異物導致清管器卡堵[2]。

3  結語(yǔ)

綜上所述，清管器的通過(guò)性是管道檢測作業(yè)的首要考慮因素，是整個(gè)檢測作業(yè)能否成功的關(guān)鍵，能夠初步掌握管道是否存在變形等可能導致卡球的風(fēng)險，為后續作業(yè)的安全評估提供依據。

為保證清管作業(yè)順利開(kāi)展，組裝清管器應選用韌性好、耐磨度強的耗材，并根據實(shí)際管道內徑選用過(guò)盈量合理的皮碗、鋼刷，減小清管器總長(cháng)度，適當加裝隔墊，保證清管器本體的良好通過(guò)性；作業(yè)前做好管道調查，排查影響清管器通過(guò)性的變形、特殊管件以及運行工況，按照通過(guò)能力由強到弱的順序，優(yōu)先保證通過(guò)性的原則有序開(kāi)展作業(yè)。

參考文獻：

[1]劉斌，楊理踐.長(cháng)輸油氣管道漏磁內檢測技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2017： 14-18．

[2]呂坦，國濱，祝興輝，等.油氣管道內檢測清管安全技術(shù)分析[J].中國特種設備安全， 2024，40(12)： 40-43.

作者簡(jiǎn)介：范文峰，1983年生，碩士研究生，高級工程師，現任浙江省管網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)中心主任，主要從事天然氣管道保護、管道完整性管理、管道檢測和管道應急搶修等相關(guān)工作。聯(lián)系方式：13616710643，fanwf01@pipechina.com.cn。