带压开孔技术在工业管道施工中的应用

带压开孔技术在工业管道施工中的应用

                        ,伊晓东

         乌鲁木齐石化公司设备安装有限责任公司       新疆乌鲁木齐   830019

摘要：带压开孔技术的原理及优点与适用范围带压开孔技术是指在无介质外泄的状态下，利用设计的管件与阀门连接，利用专用开孔设备，以机械切削的方式在运营管道上加工出圆形孔，达到管线不停运开孔的目的。它相对于停输改造施工而言，具有施工影响小、效益高、安全系数大的优点，尤其针对企业工业管道施工，其优点更加突出。

关键词：带压开孔焊口检测  严密性试验

一、概 述

带压开孔技术起源于美国，由中国施工企业引进并进行了技术创新，技术发展至今已相当成熟，目前主要应用在输油、输气、供热管道领域。随着城市建设的大力推进，越来越多的建设项目涉及管道的迁改，企业逐渐意识到常规停运作业给企业生产带来的巨大负面影响，也希望能引进并推广带压开孔技术，从而实现管道不停运作业。

带压开孔技术的原理及优点与适用范围带压开孔技术是指在无介质外泄的状态下，利用设计的管件与阀门连接，利用专用开孔设备，以机械切削的方式在运营管道上加工出圆形孔，达到管线不停运开孔的目的。它相对于停输改造施工而言，具有施工影响小、效益高、安全系数大的优点，尤其针对企业工业管道施工，其优点更加突出。

该技术主要适用于带压管线在不停输、不降压、保证正常运行的情况下完成管道的更换、抢修、迁改、换阀及增加支线等施工作业。目前，带压开孔的最大直径可达DN3000，最大承压 6.4 MPa，适合碳钢管、不锈钢管、铸铁管、PE 管、PCCP管等大部分管道施工。

二、施工内容及方法

1、工艺流程

现场踏勘及方案编制→设计加工开孔短节、三通→剥离管线、罐体保温层→测量管线、罐体开孔焊接位置壁厚→操作坑开挖→焊接开孔短节、三通→短节、三通焊口检测→安装业主提供的阀门→安装开孔设备→严密性试验→进行开孔作业→拆除开孔机→人员设备退场清理场地。

2、施工准备

先进行现场踏勘，项目进场前，技术人员需对管线情况进行踏勘，以便于设备机具、施工材料准备。同时记录以下几项参数：管道外径及壁厚、管道材质、介质流向、管线设计压力及运行压力、旁通孔规格型号、各作业点的空间位置及相对距离、当地水文环境情况、其它技术要求等。

3、施工位置的确定

项目进场后，根据现场实际情况和施工意图，通过技术人员现场测量，确定开孔及封堵施工位置。

4、操作坑开挖

操作坑开挖尺寸需满足封堵施工规范要求， 一般按下述公式确定:

(1) 封堵作业坑底最小宽度:W = D + K

式中 W 为坑底最小宽度;D 为管道外径;K 为作业宽度常规值，通常取2．6～3．2m。

(2) 封堵作业坑长度:L = L1 + L2 + L3

式中 L为工作坑长度;L1为旁通作业点到封堵作业点的距离，L1≥2． 5L4 ( L4  为管件长度);L2旁通作业点到工作坑边缘的距离，L2 ≥3D，且 L2≥1． 5  m;L3  为封堵作业点到工艺平衡孔的距离。

(3) 封堵作业坑深度:H = h1 + h2 + D

式中 H 为工作坑深度; h1为管顶至地面的距离;h2为管底至坑底的距离，h2≥70cm。

施工前，需根据现场实际情况在工作坑内设置管道支撑结构，以确保管道施工过程中的稳定性，防止管道位移变形。

5、管外壁打磨

管外壁打磨的主要目的是去除管道外表的防腐层，除去管线表面的油污和底漆以及清除管外壁凸起和毛刺部分，确保管件安装后的密封效果。

6、组对焊接、焊缝检测及阀门安装

组对开孔短节，根据焊接工艺评定，采用手工电弧焊进行开孔短节的焊接作业，焊接过程中液位应保持稳定。

  检测采用湿式磁粉检测，由业主指定检测单位进行检测。

闸阀安装到开孔短节上，采用金属缠绕垫密封，螺栓紧固。在紧固螺栓时需要对角紧固。

7、设备安装

准备工作完成后，依次安装管件、阀门和开孔机。对于碳钢管，可采用焊接方式将管件安装在管道上，保证焊缝饱满、不渗漏;对于其他材质

的管道，若无法直接焊接，则在管件与管道之间填充密封胶进行密封，最后浇筑高强度混凝土墩将 管件固定。在管件、夹板阀和开孔机安装完成后，对该套系统进行气密性压力试验，试验压力应为管道工作压力的1.25倍。

    将开孔设备组装完成后，安装至闸阀上。在组装开孔设备时，筒刀要与开孔接合器保证同心，误差小于0.3mm。

8、开孔设备严密性试验

使用氮气对开孔设备进行严密性试验，使用泡沫水对开孔设备进行检漏。实验压力为管线运行压力1.1倍，稳压5分钟。

9、带压开孔

开孔前，首先进行钻具空行程距离 S1 和切断管道全行程距离 S2 计算，以便准确掌握开孔刀切削时的给进情况。开孔过程中，将开孔机与液压站连接，进行开孔作业，由操作人员全程在平台上负责尺寸控制，并通过测杆转速测量确定开孔刀的实际转速，以确定开孔刀的转速是否正常。在开孔时如发生卡刀现象，需停止开孔，将主轴上摇10mm后，再重新开始开孔作业。

10、关闭闸阀，拆除开孔机。

    开孔完成后，将开孔机主轴手动收至开孔初始尺寸，关闭闸阀。将开孔机接合器内压力卸掉，拆除开孔机。

11、工艺优化

钻孔参数优化：带压开孔技术多应用于碳钢管，施工经验、工艺参数基于碳钢管作业，如若遇到铸铁管道，考虑气本身具有刚度大、韧性差等材质特性，与碳钢管自身优良的物理特性相差甚远，无法完全按照以往的钻孔参数进行开孔作业，对此，需做出适当调整。碳钢管采用中高转速切削钻孔，回转转速为 8-10 r / min，铸铁管钻孔需采用低转速切削，回转转速为 4-5r / min，以减轻对管道的振动，同时保证切口的光滑平整以利于封堵作业。

三、应用情况及取得的经济效益

1、应用情况

在乌石化公司供排水厂均质罐改造,需要进行开孔作业，需要在直径18m的J1均质罐侧壁距离地面1.5m的位置水平开DN450孔1个，J2均质罐DN500的立管上水平开DN450孔1个，DN400的埋地管线上垂直开DN250孔1个，DN250的立管距离地面2米的位置水平开DN250孔1个。涉及管材为碳钢管，均保质保量地完成了各项目施工，得到了业主等单位的一致认可。

2、取得的经济效益

乌石化公司供排水厂目前有一个含油均质罐在用，随着上游污油的排入，仅一个含油均质罐不能满足目前生产的需要，需要增加一个含油均质罐进行切换和备用，设备停运导致上游装置停工，损失较大，无法停运处理施工，所以采用在线开孔技术所带来的附加经济效益和社会效益难以估算。

四、结束语

带压开孔企业工业管道领域的成功应用，很好地解决了停运作业带来的负面社会影响和巨大的经济损失，对今后类似领域工程的施工将产生广泛而深远的影响。随着社会的不断进步，各企业、各职能部门对停水作业造成社会影响的重视程度越来越高，在未来工业管道、容器施工领域，带压开孔技术势必将成为首选。

参考文献:

1、周卫军，郭 瑞，张 勇，等． 不停输带压开孔封堵技术的应用［J］．管道技术与设备，2009，12(6):35－38．

2、薛福连．流体管道不停输带压开孔封堵新技术［J］．焊管，2006，29(5):72－73．

3、陈 裕，陈 健，等． 油气管道不停输带压封堵实施工艺［J］．装备制造，2009，15(8):248－249．