天然氣管道不停輸帶壓開孔封堵

word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯不停輸帶壓開孔封堵一、不停輸帶壓開孔管道帶壓開孔是指在密閉狀態(tài)下，以機(jī)械切削方式在運行管道上加工出圓形孔的一種作業(yè)技術(shù)。當(dāng)在役管線堵塞、損壞或需要加裝支管時，可采用管道帶壓開孔技術(shù)完成，既不影響管線的正常輸送，又能保證安全、高效、環(huán)保的完成新舊管線的連接工作。適用范圍適用介質(zhì)：除氧氣以外的任何工礦介質(zhì)（含易燃、易爆、有毒等介質(zhì)）適用材料：碳鋼、鑄鐵、球墨鑄鐵、混凝土、內(nèi)涂層鋼、聚乙烯和石棉水泥板等等特殊工藝：合金材質(zhì)、不銹鋼材質(zhì)開孔封堵工藝適用管徑、介質(zhì)壓力和溫度：開旁通孔Φ20～Φ1500≤6.4MPa-30℃～330℃開封堵孔Φ20～Φ1000≤4.0MPa-30℃～280℃技術(shù)特點安全性：由于切削過程是在完全封閉的空腔內(nèi)進(jìn)行的，所以刀具與空氣完全隔絕，沒有著火、爆炸的可能。環(huán)保性：由于封閉開孔,因此有毒有害介質(zhì)不會排放到大氣中。高效率：一般管徑開孔只需要10～50分鐘，大口徑也僅需6～8小時，施工工期短。高效益：不停產(chǎn)直接操作，可為廠家節(jié)約可觀的停產(chǎn)維修費用，特別對燃?xì)夤艿?、化工管道、石油管道帶來的效益更是不可估量。開孔機(jī)基本原理和結(jié)構(gòu)不停輸帶壓開孔是利用短管(或剖分三通)、法蘭、閥門連接在需要開孔的設(shè)備方位上，用由密封裝置、切削刀具和進(jìn)給裝置等組裝成開孔工具。可在設(shè)備上進(jìn)行手動或電動的帶壓開孔工作，以滿足工藝的需要和實施設(shè)備的在線維修工作。在制作鉆孔工具之前，首先要了解需進(jìn)行開孔的容器或管道的工藝介質(zhì)的類別、操作壓力和溫度等情況，以及該開孔處的材質(zhì)，直徑、厚度和根據(jù)工藝要求所需開孔的直徑大小，選擇合適的公稱系列的短管(或剖分三通)、法蘭和閥門．決定采用手動或電動開孔方式以及切削刀具的結(jié)構(gòu)型式等。鉆孔工具是帶壓開孔能否成功的關(guān)鍵。一個典型的鉆孔工具的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中主要部件的情況說明如下：圖1帶壓開孔工具結(jié)構(gòu)圖短管或剖分三通根據(jù)所需開孔的公稱直徑和工藝介質(zhì)的操作溫度、壓力等情況，選定相應(yīng)材質(zhì)的短管或剖分三通（以短管為例）。開孔前，將此短管按照設(shè)計的焊接要求，在劃好線的部位焊接在設(shè)備或管道上。法蘭根據(jù)介質(zhì)壓力的大小，決定法蘭的結(jié)構(gòu)型式(平焊或?qū)阜ㄌm)，將法蘭焊接在短管的一端，法蘭與短管都應(yīng)選擇符合相應(yīng)的管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。閥門可選用閘閥或球閥，這兩種閥門全開的通徑較大，也要與短管、法蘭的公稱直徑相符合。閥門安裝在短管法蘭之前應(yīng)經(jīng)過試壓檢查，合格后才能加上專用墊片與短管法蘭相連。以上短管、法蘭和閥門都是永久性的部件，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)以滿足工藝條件的要求。填料函這是臨時性的裝置，填料函下部是一個與閥門一端相連的特殊法蘭，法蘭中部是填料函，用填料壓蓋壓緊填料以密封開孔后沿鉆桿泄漏的工藝介質(zhì)。填料不宜多加，2～3圈即可，以縮短鉆桿和整個鉆孔工具的長度。鉆頭和鉆桿鉆頭是采用普通的麻花鉆，選用75°～90°頂角。若開孔較大，則應(yīng)選用前端帶有定位麻花鉆的空心銑刀代替普通的麻花鉆切割孔洞。另外，排屑也應(yīng)考慮采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。鉆桿應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性，與鉆頭用氬弧焊V型坡口焊接．焊口應(yīng)打磨，保持一定的光潔度，以保證鉆桿穿過填料函時的密封性能。棘輪扳手手動鉆孔時，用手扳動棘輪扳手以旋轉(zhuǎn)鉆桿達(dá)到鉆孔切削的目的。電動鉆孔時，此處為蝸桿蝸輪減速器，和電動機(jī)相連，驅(qū)動鉆桿工作。壓緊螺桿它和鉆桿頂部相連，兩者間有一鋼珠，以使兩桿保持良好的對中和減少傳動的摩擦力。壓緊螺桿的作用是作為鉆頭切削的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。另外，當(dāng)鉆孔時，管道中的介質(zhì)有一定的壓力，會產(chǎn)生推力而把鉆桿朝外頂出，用壓緊螺桿傳遞鉆孔進(jìn)給力給鉆桿，可保證鉆孔的順利進(jìn)行。專用墊片此墊片連接在短接管法蘭與閥門之間，當(dāng)鉆桿較長時，可考慮采用此墊片．以使鉆桿除填料函處有一支點外，在此處也可獲得一支點，保證鉆桿進(jìn)給時的對中及穩(wěn)定性因法蘭采用的是標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，所以一般此墊片只要內(nèi)徑稍小一點，比鉆頭的外徑稍大一點即可，可根據(jù)裝配的具本情況決定。施工程序在生產(chǎn)現(xiàn)場施工鉆孔，可按以下步驟進(jìn)行。焊接短管法蘭在選定的方位上且未開孔的情況下，把短管焊接到管道上，然后．在短管的另一端焊接法蘭，其焊接、無損檢查以及短管和法蘭對管道的垂直度均應(yīng)符合設(shè)計要求，見圖2。圖2焊接短臀法蘭安裝閥門在焊好的短管上安裝閥門（閘閥或球閥）。使用專門為開孔及封堵作業(yè)設(shè)計的閥門，與標(biāo)準(zhǔn)閥門相比，它具有很短的結(jié)構(gòu)長度和較大的通徑。很短的結(jié)構(gòu)長度可以減少開孔機(jī)和封堵器的行程，而較大的通徑又能滿足開孔和封堵的要求。此時閥門可處于關(guān)閉或開放的狀態(tài)，見圖3。圖3安裝閥門 安裝鉆孔工具將開孔機(jī)前端事先安裝好開孔刀、導(dǎo)向鉆及連箱后，整體安裝在閥門上。在填料函法蘭和閥門一側(cè)法蘭之間加上墊片，用拉桿螺栓連接閥門法蘭即可，見圖4。鉆孔確認(rèn)所有的安裝工作無誤、密封可靠后，把閥門開到最大，以使鉆桿能自由通過直到頂在管壁上，就可以開始鉆孔了。由于有填料函和法蘭墊片的密封作用，管道內(nèi)的介質(zhì)不會因壓力而沖出。鉆孔時先用螺桿頂住鉆桿，然后慢慢扳動棘輪扳手，調(diào)節(jié)進(jìn)給量，進(jìn)給量不宜過大，以免造成鉆桿受力過大彎曲或折斷。使用電動鉆孔時，更應(yīng)緩慢進(jìn)給。當(dāng)孔快鉆穿時，應(yīng)注意防止鉆頭突然頂穿管壁而卡死，見圖4。圖4安裝鉆孔工具和鉆孔 拆除鉆孔工具管孔鉆通后，緩慢退回螺桿，提升鉆桿和鉆頭，如有毛刺卡澀現(xiàn)象，可轉(zhuǎn)動棘輪扳手幾圈，使鉆頭順利退出至閥門的上密封面，然后再關(guān)閉閥門，拆除鉆孔工具．整個鉆孔工作即告完成，見圖5。圖5拆除鉆孔工具和配管工藝配管鉆孔工具拆除后，短管、法蘭、閥門作為永久性的部件留在管道上，根據(jù)工藝或檢修的需要進(jìn)行工藝配管及設(shè)備的改造和維修工作。見圖5。注意事項這種帶壓開孔維修技術(shù)，只要正確地掌握使用方法，一般都能在生產(chǎn)現(xiàn)場取得成功。實際應(yīng)用時，還應(yīng)注意以下幾個問題：對于鉆屑的處理問題。在設(shè)計鉆孔切削刀具時，應(yīng)考慮到管道內(nèi)的介質(zhì)和整個生產(chǎn)裝置的工藝流程中是否允許切屑進(jìn)入系統(tǒng)。若只允許少量切屑進(jìn)入，則可采用切割圓周的辦法鉆孔，同時考慮采用特殊的刀具結(jié)構(gòu)，以提起切割下來的馬鞍形管壁。鉆頭的切削部分不宜過長，鉆孔工具的拉桿螺栓和壓緊螺桿的長度應(yīng)保證鉆孔完成后，使鉆頭能退至閥門密封面以上并關(guān)閉閥門，同時應(yīng)盡量避免切屑進(jìn)入閥門密封面，影響閥門關(guān)閉時的密封性能，引起工藝介質(zhì)在此處泄漏，給下一步的配管工作造成困難。將短管與管道焊接時，其下端的相貫接口焊縫應(yīng)焊透。施焊中，考慮到管道內(nèi)有流動的工藝介質(zhì)，應(yīng)控制電流的大小以防擊穿管壁。在特殊介質(zhì)和操作條件較為惡劣的管道上施焊，應(yīng)事先對該部位進(jìn)行測厚，做到心中有數(shù)。鉆孔工具組裝完畢后，應(yīng)在一個比施工管道的溫度、壓力、耐蝕性等技術(shù)條件略高一級的模擬裝置上進(jìn)行試鉆，并對試鉆中出現(xiàn)的問題及時調(diào)整處理，只有經(jīng)過試鉆合格后，才能在現(xiàn)場正式施工鉆孔。短管、鉆孔工具設(shè)計時應(yīng)盡可能地減小其軸向尺寸和重量。在垂直方向開孔時，應(yīng)檢查管段能否承受鉆孔工具、閥門等的重量，在水平方向開孔時，可另用支架支撐整個鉆孔工具，以避免短管焊縫因橫向受力過大而斷裂。一般情況下，可考慮采用雙面焊縫，這樣既能保證可靠的密封性又有足夠的強(qiáng)度。二、不停輸帶壓開孔封堵施工程序不停輸帶壓開孔封堵施工可分三個步驟：首先是準(zhǔn)備工作，主要指施工現(xiàn)場的選擇和預(yù)制管道附件；其次是開孔封堵作業(yè)，包括焊接短觀火剖分三通（以剖分三通為例）、平衡接頭、試壓、開孔、封堵、維修、更換、增加支管等；最后是竣工防腐，投人運行。準(zhǔn)備工作調(diào)查管道現(xiàn)狀，了解管道的走向、埋深、材質(zhì)，以及管道輸送介質(zhì)的壓力、溫度、流量等，以便正確編制施工作業(yè)計劃。選擇作業(yè)點，作業(yè)點應(yīng)有足夠的施工空間，作業(yè)管段盡量選在水平區(qū)域。預(yù)制剖分三通，以便對扣焊在開孔處。開挖作業(yè)坑，對地下水作必要處理。安裝開孔封堵設(shè)備。開孔封堵作業(yè)開孔封堵工藝裝置如圖6所示。1一開孔機(jī)2一傘形齒輪3一夾板閥4一開孔筒刀5一封堵四向三通6一旁通管路7一平衡管8一平衡閥9一平衡接頭10一維修改造管段11一封堵筒12一旁通管路三通13一封堵接合器14一封堵缸15一作業(yè)管道圖6管道不停輸帶壓開孔封堵工藝裝置示意圖預(yù)制旁通管路，焊接封堵四向三通、旁路三通和平衡接頭，并試壓合格。安裝平衡閥及夾板閥；按順序使用開孔機(jī)開平衡孔、旁通道孔、封堵孔，開孔完畢隨即關(guān)閉平衡閥或夾板閥，并拆除開孔機(jī)。連接旁通管路，打開旁通夾板閥，開通旁通管路，保持生產(chǎn)運行。使用封堵機(jī)下封堵頭，對被封堵的管段進(jìn)行搶修、改造或更換，并試壓合格。使用封堵機(jī)提出封堵頭，開通主管路，關(guān)閉夾板閥，拆除封堵機(jī)。關(guān)閉旁通夾板閥，拆除旁通管道。使用下塞堵設(shè)備，分別在平衡孔接頭內(nèi)、旁通路接口內(nèi)及封堵三通內(nèi)下入塞堵，堵嚴(yán)后拆去平衡閥或夾板閥，裝上盲板法蘭?？⒐し栏瘜λ惺┕す芏畏栏?，加保護(hù)層?；謴?fù)地貌，并做標(biāo)記。編制竣工圖，如圖2所示。1一旁通路法蘭蓋2一旁通路三通3一封堵法蘭蓋4一封堵四向三通5一平衡接頭6一搶修或改造管段7一平衡管法蘭蓋8一平衡管塞堵9一封堵塞堵10一作業(yè)管段11一旁通路塞堵圖7搶修管道示意圖技術(shù)要點三通管件的定位由于管路開孔時有很多都是開同徑孔，所以要求剖分三通管件定位準(zhǔn)確，各項要求如下：三通法蘭必須向上垂直于管道；三通法蘭端面沿管道軸向最外端二側(cè)的高度誤差不得大于0.1mm；三通法蘭端面沿管道切向的偏轉(zhuǎn)角度誤差不得大于±1°；三通法蘭沿管道軸向的中心線同管頂線應(yīng)重疊，誤差不得大于1mm。三通法蘭的焊接三通法蘭的焊接在帶壓管道上進(jìn)行，管內(nèi)的介質(zhì)常常是易燃易爆或有毒物質(zhì)，一旦焊穿，后果不可想象。由于這種技術(shù)還沒有頒布正式的焊接規(guī)程，我們參考了美國機(jī)械工程師學(xué)會ASME標(biāo)準(zhǔn)、美國石油學(xué)會API標(biāo)準(zhǔn)、美國的一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定了一個切實可行的焊接規(guī)程，并對焊工進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)，以確保正式作業(yè)焊接一次成功。通過實踐，我們總結(jié)了焊接的幾條經(jīng)驗：管子的熔深要適度，過深有焊穿的危險，過淺又不能滿足強(qiáng)度的要求；焊接速度要均勻；要求對稱焊接，以減小焊接后的應(yīng)力變形；如果環(huán)境潮濕，可采用低氫焊條；焊接溫度不能過低，如在液化石油氣管道及類似的散熱性很大的輸送管道上焊接，必須進(jìn)行焊接前后的熱處理，以保持焊接前后溫度，提高焊接質(zhì)量。管道的開孔開孔前要測量有關(guān)部位的尺寸，并根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計算各部位的進(jìn)尺，需測量的數(shù)據(jù)有：中心鉆頂尖至套料刀刃尖之間距離L；a套料刀刃尖至連箱底部之間距離L；b夾板閥上端面至管頂之間的距離L，管子外徑D；c 0套料刀外徑D，鉆桿標(biāo)尺讀數(shù)S，管子壁厚δ。 c 0各部分進(jìn)尺計算公式如下：套料刀切削進(jìn)尺S：d中心鉆開始切削管頂時進(jìn)尺S：1套料刀開始切削管頂時進(jìn)尺S：2開孔完成時的進(jìn)尺S：3帶壓開孔封堵流程簡圖流程簡圖 操作說明 備注 在管道上焊接上兩個剖分三通管件對管接件孔徑尺寸精度和中線垂直精度是有嚴(yán)格要求的，防止開孔機(jī)的開孔刀切割到管接件的管壁--“掃堂”安裝上臨時旁通管線以及夾板閥并接上壓力檢測裝置夾板閥的優(yōu)點是厚度小以便減小開孔機(jī)的上下自由行程，如果自配閘板閥門一定要滿足開孔刀的孔徑要求以及開孔機(jī)能夠允許的最大上下行程量安裝上開孔機(jī)后，打開夾板閥，下落開孔刀接觸到管壁后稍稍上提，然后開始切割開孔切割開始先由導(dǎo)向鉆頭開中心孔完成定位，然后桶形開孔刀再接觸管壁開孔開孔切割完成后，上提開孔刀，靠中心導(dǎo)向鉆上的“U形棒”鉤住殘片并提到閥門閘板上方。然后，關(guān)閉夾板閥，撤掉開孔機(jī)，并換上封堵機(jī)注意：帶壓作業(yè)的任何作業(yè)之前都必須進(jìn)行壓力平衡，如：開孔之前，開閉夾板閥，或者拆卸開孔機(jī)/封堵機(jī)等，都必須進(jìn)行壓力平衡后再作業(yè)，否則將無法打開閥門或者造成設(shè)備事故打開夾板閥后，下落封堵頭到達(dá)管線的封堵位置后完成封堵，流體被導(dǎo)向旁通管路 封堵頭及密封圈的直徑