兰烨翔;赵冀川;谌超荣;成园磁动力
【摘 要】焊缝处错边缺陷为天然气管道常常出现的问题.天然气管道的焊缝处错边缺陷会降低管道的强度,产生安全隐患.以某建陶基地天然气管道的焊缝处错边为例,分别对不停输带压封堵换管、补强管两种常用的修复技术进行了对比分析,最终选择了补强管修复技术. 【期刊名称】《有冶金设计与研究》
【年(卷),期】2018(039)004
【总页数】5页(P78-82)
【关键词】管道焊缝;错边缺陷;不停输带压封堵;补强管
【作 者】流媒体地址兰烨翔;赵冀川;谌超荣;成园
【作者单位】高安市天然气有限公司,江西高安 330811;高安市天然气有限公司,江西高安 330811;高安市天然气有限公司,江西高安 330811;高安市天然气有限公司,江西高安 330811
【正文语种】中 文
【中图分类】U473.2+4;TE973
城镇天然气管道属于可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备，在生产、生活中广泛使用。城市天然气管网一般埋设较深，通常分为干线和支线两部分。其中，干线主要输送气源，管径大、压力等级高；支线是将天然气分输到各个使用地点，管径小。压力等级低。在干线管网上进行改造，必然涉及到千家万户。如果停气施工，事先须通知到每个家庭、每个企业，需要付出较大的工作量。对于企业，停输则意味着停产，会造成巨大的经济损失。通常对干线管网采用停气换管：停气后，关闭动火管道两端阀门，放空管段内的余气，然后用氮气将管段内的剩余天然气全部置换出来，用可燃气体检测仪测试，合格后方可实施管道对接。该方法相较于不停输施工虽安全性高，但天然气置换工作的施工工期长，工程成本高，并且实施过程中还要保证每道阀门不能泄漏，施工难度较大[1]。
1 某天然气管网的问题现状
目前，江西省建筑陶瓷产业基地内已建成地下燃气管网长度约37 km(含23 km钢制管道)。
该公司在进行天然气管道防腐层检测修复过程中，发现1处45 mm错边量的管道焊接缺陷。该天然气管道错边缺陷处为中压Φ711×10 mm钢制干线管网 (见图1)，管道材质 Q235B,设计压力 0.4 MPa，运行压力0.3 MPa。对管道进行打磨处理后，测得管道外壁错边45 mm，使用泡沫水和可燃气体检测仪后，发现焊缝处存在砂眼并伴有轻微泄漏。
图1 DN700天然气管网干线错边管道
2 修复技术对比
最佳位置 PO该段管网为天然气管网干线，控制下游用户用气规模占总用气量的50%，且园区内工业用户多为陶瓷企业。若出现停气，生产线产品全部报废。因此，必须保证24 h连续供气，否则损失巨大。目前，常规的修复方法为不停输带压封堵换管和补强管两种方式。下文就这两种技术方式来进行对比分析，以确定最终的修复方案。
2.1 不停输带压封堵换管
不停输带压封堵技术是一项输油气管线维抢修、改造的主要技术，其实用效果良好、适用范围广、施工受场所限制小、安全风险可控，能有效降低对正常管输造成的影响。
2.1.1 现场条件
根据《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》(GB 50236-2011)[2]中7.2.5，设备、卷管对接焊缝组对时，对口错边量应符合表1所示。
表1 设备、卷管对接焊缝组对时，对口错边量焊件接头的母材厚度 错边量纵向焊缝 环向焊缝T≤1 2 ≤T/4 ≤T/4
由表1所示，当错边管道母材厚度为10 mm，管道允许错边量2.5 mm。
rtyrty根据《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》(GB 50236-2011)[2]中8.1.5，管道对接焊缝处的角变形(见图1)应符合下列规定：1)当管子公称尺寸＜100 mm时，允许偏差2 mm；2)当管子公称尺寸＞100 mm时，允许偏差为3 mm。为满足以上要求，更换的管道长度为3 000 mm。
图1 管道对接焊缝处的角变形
根据《钢制管道封堵技术规范第1部分塞式、筒式封堵》(SY/T 6150.1-2017)5.9埋地管道作业坑尺寸(见图 2)的确定[3]。
图2 封堵作业坑尺寸
1)作业坑底最小宽度，按公式（1）计算：
式中：W为坑底最小宽度；D为管道外径；K为作业坑底宽度常规值，通常取2.6～3.2 m。
垂直管道安装封堵设备单侧作业坑长度，按公式（2）计算：
式中：L为作业坑长度；l1为旁通作业点与封堵作业点的间距(l1≥2.5l4)；l2为旁通作业点至隔墙距离(l2≥3D且至少大于1.5 m)；l3为封堵作业点至隔墙距离(l3≥3D且至少≥2 m)。
作业坑深度，按公式（3）计算：
式中：H为作业坑深度，h1为管顶至地面的距离；h2为管底至坑底的距离(h2≥0.7 m)；D为管道外径。
经上述计算，得出工作坑的大小（长×宽×深）为18 m×3 m×3 m。
人山2.1.2 施工工艺
水性涂料分散剂管网运行压力为0.3 MPa，属低压封堵。塞式封堵一般不适用于低压封堵，故采用筒式封堵结构。筒式封堵结构见图3所示。
图3 筒式封堵结构
其主要工艺流程如下：1)带压焊接。将开孔短接焊接在需更换管段两端(见图4)。2)开封堵孔。将相对应的开孔机、封堵连箱、封堵刀组件一起安装在夹板阀上，通过封堵连箱上的截止阀对开孔刀所在的容腔进行气密检验、用氮气置换开孔密封容腔内的空气。通过高压胶管把开孔机与液压动力站联接，启动机器，开孔刀自动向下开始开孔作业。3)开放散平衡孔。在放散平衡短节处安装开孔机，打开闸阀，通过开孔连箱上的截止阀对开孔空腔内进行氮气打压、置换，以检测开孔空腔内的密封性，在原管道上钻32 mm的放散平衡用孔，将刀具收回开孔机连箱内，关闭闸阀，放散开孔机连箱内的介质，拆卸开孔机。4)封堵过程。根据现场工艺要求确定封堵筒的开口方向，封堵器与封堵筒用螺纹连接，使用倒链等工具准确吊装封堵器至夹板阀门，通过螺栓连接封堵器、旁通管和阀门，打开夹板阀，手动旋转封堵器手柄，使封堵筒向下移动，进入管道封堵位置后，实现对管道的封堵，缓慢打开放散阀，泄放出废弃管道内的介质，介质放完后将放散阀关闭到只剩1条小缝， 并用肥皂水检测是否封堵严密，合格后，进行机械切削断管。5)更换管道。对更换管道进行切割，管子宜采用机械方法切割，当采用氧乙炔焰切割时，必须保证尺寸正确和表面平整，并用磨光机磨去热影响区。切割完成后利用吊机将废弃管道移至安全区域，将新管道移至作业管道进行对口焊接，焊接完成后需做焊口检测。6)下堵及安装盲板。将开孔料块按技术要求焊接在管件的堵塞上将堵塞及落料安装在下堵器上，将下堵器安装在夹板阀上，打开夹板阀，按操作规程进行下堵作业，确认到位后，打开下堵连箱上的放散阀，确认是否合格。拆下下堵器，安装盲板。7)防腐及回填。清理现场恢复地貌并作标识。
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