摘要：输气管道在改造或维抢修施工过程中，通常要先停输改造管段或事故管道，放空相应管道内的天然气，并用氮气进行置换后，再实施改造或维抢修作业。这种施工方法既影响下游输气用户的正常生产和生活，又会损失大量的天然气，造成严重的经济损失。采用不停输带压封堵技术，可以有效解决上述难题。基于此，本文主要对石油化工工程中膨胀筒式不停输带压封堵施工技术的改进进行分析探讨。
关键词：石油化工工程；膨胀筒式；不停输；带压封堵；施工技术；改进
1、前言
科技发展后，各行各业的技术水平都在不断地改进，走向环保、节能和降低成本等。天然气管道施工中采用了不停输带压封堵的施工技术就是最大度的节约了资源，保护了环境，并在现场施工中取得了很好的效益。
2、不停输带压封堵施工技术分析
2.1不停输开孔
①应在直管段上选取开孔点，尽量避开焊缝，要是无法避免时，要适量打磨开孔刀的切削部。开孔刀上的中心钻一定不能落在焊缝上。②避开严重腐蚀部位测量管道的厚度。开孔地方的管道圆度测量时误差不能超过管外径百分之一。用手工的电弧焊进行焊接，依据管道材质与三通材质来选择焊接材料，使用评定合格的焊接工艺。根据相关规定检测焊缝是否合格。③安装夹板阀。首先，安装开孔机，然后进行测压，所测压力与管内运行压力相等。其次，开孔作业，在开孔设备的密封腔内注入氮气，以降低氧气的含量，使其含量降至2%以下。选择合适位置进行开孔，孔的位置是平衡的，用来安装压力表与对应球阀，夹板阀和平衡管是相连的，才能保证阀板上下的压力平衡。
2.2安装旁通管道
旁通的管径是根据下游的用气量进行确定的，管道的壁厚和材质由输送压力来定。需要根据要求试压，排污阀安装在较低点，一定要安上压力表，且要做好旁通管道的固定工作，注入氮气置换后再正式运行。
2.3安装封堵头和作业情况
封堵器的安装和拆卸应是竖直的。封堵作业时管内气体流量速度每秒不大于5m。下封堵头的顺序是先下游后上游。实行封堵时，封堵头应紧围着封堵器主轴，还要仔细观察鞍形板，皮碗挤压度可以根据管壁的结垢情况和腐蚀程度判定。要对完成好的封堵效果进行验证，慢速将放空阀打开，将阀内的气体排出，将封堵段管道压力缓慢降至0.5MPa，观察30min，进行封堵严密性确认，然后进行后面的工作。
2.4管内氮气置换
要是给新的管道置换氮气，应该是把氮气从上游的平衡阀灌入，从下游的平衡阀全部放空，把管内的气体进行置换，如果检测时含氧量小于2%，就能停止灌入氮气，表示合格。把上游平衡管相连接，上游平衡阀打开，天然气慢慢进入新管道，流速应控制在5m/s内，这时天然气检测含量大于90%表示合格。
2.5解除封堵和拆除旁通管线
把全部的封堵平衡管相连接，同时打开各个平衡阀，然后压力平衡。封堵头两边的压力要保证平衡平稳后，才能把它去掉，同样，先取上游的再取下游的。关闭所有的夹板阀与全部平衡阀，然后拆掉封堵器；把连接旁通和主管道之间的阀门关闭，旁通管道线内法人介质放空，方可把旁通管线拆除。
2.6下塞堵作业和防腐工作
再一次安装上开孔机，然后下塞堵，在此前要调整好塞堵接合器内的顶杆长度，检查方向，鞍形管和管道保持一致方向。塞堵安好，开孔机主轴收回原位。切的鞍形板先进行清边然后再塞回管道，保证鞍形板外径要比所开的孔径小10～20mm。进行相关尺寸核对计算，要使下塞堵后还能正常进行清管工作。所有工作完成，更改的三通、阀门和管道要全部按照要求做好防腐工作。对于短距离和异型三通防腐可以使用黏结力强、抗阴极和剥离性能非常好的黏弹体防腐膏。
3、膨胀筒式封堵
可能存在的缺陷
3.1无法立即判断封堵是否完成
如图1所示，由于膨胀筒开口方向正对气源方向，故封堵成功与否还需要看放散后的效果，如放散后管内无燃气，则证明封堵成功。在现场实际应用中，可能会发生出现放散不成功的现象，从而不得不重新进行封堵，造成了大量的天然气被浪费，既不经济，也不环保。如果是采用一侧封堵，另一侧关闭管道阀门的方式施工，出现放散不成功就无法确定其原因是封堵不成功、还是管道原有阀门发生了问题，会造成工程时间的拖延和不必要的劳动成本浪费。
3.2提堵比较困难
当工程结束后，需将膨胀封堵筒径向缩小后提起。此步骤中需要保持封堵筒两侧气体压力的平衡，若存在压差的情况下强行收起封堵筒，则容易损伤封堵筒的密封层，导致封堵筒的使用寿命大大缩短。提堵前保证封堵筒两侧的压力平衡即新管道与原有管道的压力需要保持一致，在此过程中不得不在新管道上开平衡孔来进行压力平衡，增加了施工成本。
4.2连接方式的改进
原膨胀筒式封堵技术中封堵器与膨胀封堵筒的连接是用专用工具拧紧加固，这样需要开孔连箱和封堵连箱安装在相同位置，而这点在实际安装时很难做到，因而影响了封堵成功率。新膨胀筒式封堵技术适当调节了螺母跟膨胀封堵筒之间的连接，这样在膨胀封堵筒撑开时碰到管道开孔断面时会自动调节（见图4），使封堵效果更理想。
5、新膨胀筒式封堵试验
5.1工场间试验
工场间试验对象为DN200的钢管（0.4MPa），通气介质为氮气，见图5。其试验步骤如下：
（1）在运行管道上焊接2个对开四通管件，四通管件上安装夹板阀。
（2）夹板阀上安装开孔机。
（3）利用动力源（液压、气压）驱动开孔机，进行全密闭开孔。
（4）开孔机退刀，同时带出切割下的马鞍形管段，完成带压开孔。
（5）安装封堵机，下膨胀封堵筒。
（6）充气胀开膨胀封堵筒，使膨胀封堵筒内压力略大于运行压力，实现对改造管道的封堵。
（7）在封堵孔附近开放散孔，待余气放散完成后可以对已封堵管线进行其他施工作业。
5.2工程实例
港城路浦东北路燃气管道改造工程中，为了保障沿线用户燃气的连续供应，现场采用了新膨胀筒式封堵技术。该工程管道为DN200钢管，运行压力为0.1MPa，现场施工情况良好，施工周期从原来的5天缩短为4天。由于该处管网为单头气源，因此施工时采用了安装旁通管线的方式以保证下游用气，即在试验步骤（4）完成后，关闭夹板阀、拆除开孔机，安装封堵器，然后安装旁通管段；安装完成后，打开夹板阀及旁通管道阀门，导通旁通管道，然后继续进行试验步骤（5）直至完成封堵。
6、结语
新膨胀筒式不停输封堵技术经过工场间试验和现场项目施工，发现其具有与原技术相匹配的安全性、稳定性和可操作性，减少了平衡孔，使得操作周期变短，操作难度降低。随着管道施工要求的不断提高，该带压封堵技术不失为一种快速高效且安全经济的特种施工技术。
参考文献：
[1]蔡彪，李敬恩.带压封堵技术在冀东油气管道上的应用机械研究与应用[J].2012，4（4）.
[2]国家能源局.钢制管道封堵技术规程第一部分：塞式、筒式封堵SY/T6150.1-20116.2.1.
论文作者:郑海
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/23
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