“开天窗”焊割法在油田管道工程中的应用
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摘要：在我国油田的管道维修以及安装的施工现场当中，常常可能会遇到种种管道的切割焊接，当中的一部分焊缝位置不理想，与此同时，施工现场又有地表条件，厂房以及施工现场设备的条件的限制，油田管道工程施工现场管道纵横交错，这些客观条件都让管道焊缝的背面没办法得到正常的施焊（如图一所示），或者进行正常焊接的时候代价很高，在这种情况下，一般会采取“开天窗”的办法来施工。
关键词：管道维修；管道焊接；开天窗；焊缝；残余应力
Abstract: in China's oil pipeline repair and installation of construction site, often can encounter all sorts of pipe cutting and welding, a part of the weld location is not ideal, at the same time, surface conditions and the construction site, building and construction site equipment conditions, pipeline construction site oil pipeline project, arranged in a crisscross pattern, these objective conditions have a back pipe welding seam can't get welding normal (as shown in Figure 1), or when the normal welding costs are very high, in this case, the general will take the "open window" approach to construction.
Keywords: pipeline repair; pipe welding; skylight; welding; residual stress
中图分类号：TE973.3文献标识码：A文章编号：
一、开天窗的定义
所谓的“开天窗”，它的含义一般指的是在容器或者是管道上方运用气割的方法（或者其他办法）对容器或者是管道开一个缺口，之后通过这个缺口在里面堆着管道背面进行管道的焊接。本文所说开天窗定义对其定义有一定程度的拓展，本文说的开天窗不仅仅是在容器或者管道的上面开缺口，也可以在管道或者是容器的侧面开缺口；同时本文所指的开天窗目的也不仅仅局限于焊接，也包括对管道和容器进行切割，或者是由于工艺需要，对管道或者容器进行填土封堵等等。
“开天窗”焊接法的应用
（一）进行管道焊接或者管道切割
在油田管道工程中空间狭窄的位置，进行管道焊接或者管道切割。这也数据传统的开天窗的定义。本文选择了一个施工工程作为例子，（如图一）
，这是在一个联合站的原油罐区进行的Ø5298的污水管线更换。Ø5298污水管线的两侧分别是另外一条Ø5298污水管线以及Ø325滴水管线，他们之间相隔大约0.5米。管线的位置在原油罐区之内，罐区内地下管线数量多，纵横交错。在施工的时候，首先要把原管线拆掉，然后再对新管线进行施工。在对原管线进行拆除的时候，因为原管线的闸门关不严，管线之内污水四溢，管线的底部也积满了污水。因为是进行管线更换，所以其停产时间不能过长，所以为了要节约时间，在对管线进行切割的时候就只能用开天窗的办法了，开天窗具置如图二所示：
在进行新上管线进行碰头的时候，管线的焊接也要运用开天窗的方式，天窗开焊的位置如图三所示。
值得注意的是，在开天窗的时候，天窗的尺寸如图三的a所示大小，除了要保证进行背面焊接之外，还要负荷工程的施工标准以及设计要求，根据《石油天然气产工艺管道工程施工及验收规范》规定，天窗尺寸应大于100mm。
在实际工作过程中，天窗也可以在管线以及容器的一侧来开，但是如果天窗在管线的一侧开，就比较容易造成应力集中或者是焊接变形，也是为什么天窗一般开在上部的主要原因。
（二）填土封堵，进行焊接施工
在管线开天窗的主要应用中，还包括对管线的顶部开天窗，以便于填土封堵，进行焊接施工。实例施工天窗位置如图四所示。
在油田管道工程中，在用的管线因为管线内所输送的物质大多数具有腐蚀性，比如污水和原油等，因此对管线以及管线的管件有很严重的腐蚀作用，所以说，油田管道工程的在用管线阀门在长期使用之后都会产生不同程度的腐蚀。再加上长期使用之后，管线之内容易结垢，结砂，因此很多阀门都在长期使用之后不能完全严密关闭，其中情况最严重的是输送污水的阀门，这对新上连接管线碰头时候的施工带来很大不便。针对这种情况，一般的开天窗工序是在焊口1施焊前，对焊口前面进行堵土，然后再进行施焊。假如欣赏的管线口径大，焊口1施焊时间比较长，就可能出现管线介质液体的渗漏以至于无法进行施焊的情况。遇到这种转股康的时候，一般的解决办法是采用如图四所示的位置开一个天窗C，通过对天窗重新进行填土封堵，等到焊口1的焊接作业进行完毕之后，在进行天窗的焊接。
（三）对底部进行开孔引流
油田管道工程开天窗焊接法有一种应用就是对底部进行开孔引流的应用。在油田管道工程现场施工当中，如果如图四中的管道阀门1渗漏比较严重的话，这样管道内液体的流量就比较大，这样的话单单依靠堵土作业时难以对管道进行封堵的，所以此时就必须要进行底部的开孔引流。如图五所示：
如果阀门2的渗漏比较眼中的话，在焊口2的地方就很难甚至是无法进行焊接作业了，这时候就可以在爱妃们2的后面管线底部线焊接一个油管接头，在油管机头内部对管线进行开孔，让渗漏的液体由油管接头流出来，这时候再对焊口2前部进行填土封堵，就比较容易了。在焊口2焊接完成之后，再用相同口径的丝堵上油管的接头。当然，假如在阀门2与焊口2之间有庞统的阀门，而且在管线底部和下方相连，这时就能以此用作引流。
油田管道工程还有一种应用是带压开孔填土，以便于切断管线。在油田管道工程的管线改造或更换施工当中，因为管线的距离在几十公里以上，在管线碰头的时候不能进行扫线施工（要用泵车或者压风机冲洗以减少管线内部的原油）。这时候对原管线进行切割时很困难甚至是很危险的，因为这时候管线之内有高纯度的原油，特别容易着火，严重的话甚至会引发爆炸，给施工安全带来严重威胁，这时候就可以用带压开孔机进行管道的开孔。施工案例如图6所示，
这是2003年油田管道工程的一次施工，在图例当中Ø3257的原管线是管道工程中采油厂输油首站到输油末站的原油干线，其年运输原油的总量多达100多万吨，因为地方政府对原管线的跨河段进行改造，让原管线升高一段。此时可以在管线碰头点内测各焊接一个DN150短节，再用带压开孔机进行管道的开孔。
参考文献：
[1]油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范SYO402-2000.
[2] 于桂杰,许霞. 膨胀管残余应力测试[J]. 实验力学. 2009(02).
[3] 王慧志. 浅谈下向焊技术在石油管道焊接中的应用[J]. 中国科技信息. 2008(17).