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【关键词】管道 带气改造 开孔 天然气门站
某天然气门站接收上游天然气,为主城区及周边地区用气起到调压、计量及净化作用。原设计天然气出站规模为10×104Nm3/ h,随着城市的高速发展,该站的输气规模已经无法满足要求。为此,决定在站内再安装一套高压计量撬,将站内高压出口的气流引入新建的高压计量撬,使改建后门站的进出站规模达到20×104Nm3/h。由于该门站的重要性,一旦长时间停止供气,将产生巨大的经济损失。因此,该改建项目需要在原有管道带压、带气情况下,引出一条管线与新建的高压计量撬相连接,将经济损失降到最低。
改造管道主要参数如下:主管设计压力P=4.0MPa,外径Do=610mm,内直径Di=586.2mm,实际厚度δn=11.9mm,材质为L360。
1 施工方案确定
通过查阅文献结果显示,国内目前用于管线、门站等储运设施在不停输油气储存介质的条件下,进行支路或配管的连接施工作业方法,较多采用管道不停输开孔封堵技术。该技术是在管道不停止输送介质、不降低压力,保证管线正常运行情况下对管线进行维修、抢修加接旁路、更换或加设阀门、更换管段和管线局部改道等的施工作业和处理管线内部故障的方法。
不停输开孔封堵技术需要根据管线尺寸来配备相应规格的开孔设备,且只有闸阀和球阀这种在阀门打开状态下阀腔为空腔的阀门才能适用。同时该技术,需要在施工管段上开六个孔:两个旁通孔、两个封堵孔以及两个泄压及平衡孔,开孔量大。对于此改造工程,不具备开六个孔的空间,且由于改造时间紧,之前也无采用不停输开孔封堵技术进行改造的经验,缺少相应设备。故此工程结合实际情况,制定如下施工方案。
1.1 方案一
将原主管割断后,焊接DN600*250-CLASS300三通,然后通过DN250球阀与支路管线连接。根据现场实际测量准备焊接的三通长度为88cm,原主管上焊缝与球阀法兰处的焊缝间距109cm。割掉从原有主管上焊缝开始长88cm管段后,直接焊接三通,使焊缝之间的间距为最大20cm。
根据分析,如按方案一进行施工,实际操作过程中,可能会产生以下不利影响:
(1)由于地质沉降,两侧球阀存在一定的位差,导致三通无法对口;
(2)主管切割后由于高温受力影响,主管切口形状改变,致使三通无法对口;
(3)假设采用强制对口将三通与主管焊接,该段管子在高达4Mpa的内压与强制对口残余应力共同作用下,易在焊口产生裂纹等缺陷。
1.2 方案二
直接在Φ610*11.9的主管道上开口,开口直径Φ297,在开孔处焊接一个规格为Φ297*22,材质为16Mn的Ⅲ级支管锻件,然后通过DN250-CLASS300RF球阀与支路管线连接。
根据GB50028-2006《城镇燃气设计规范》6.4.17第2条规定,当支管道公称直径≥1/2主管道公称直径时,应采用三通。而如方案二,在主管上开孔方式进行改造,其开孔公称直径50mm时,应进行补强,故此处采用了增加支管壁厚的整体补强形式[5]。经设计分析,采用等面积补强法计算,规格为Φ297*22,材质为16Mn的Ⅲ级支管锻件,其规格材质能满足整体补强要求。
综上所述,从施工过程及施工后降低可能产生的危害角度考虑,方案二较方案一具有更好的可行性。同时,方案二需要焊接1道焊口,与方案一的2道焊口相比,其工作量及难度都大大降低,有利于施工。故本工程,采用方案二的形式进行改造施工。
2 技术要点
方案二的主要施工流程示意。从示意中可以看出,改建项目在施工过程中应重点考虑以下几方面:
(1)保证施工过程中改造管段内部天然气置换完全,天然气残余浓度应低于其爆炸极限值LEL(Lower Explosive Limit)5%~15%,从而避免由于开孔过程中的火星、热量等因素可能导致的安全隐患;
(2)主管上开口位置定位及打孔准确,保证与支管锻件组对的对口间隙,坡口角度、钝边、管线对口错边量等其它尺寸符合设计文件规定;
(3)主管与锻件组对完成后,应严格按照焊接工艺指导书要求,保证焊缝根焊熔透,成型良好,无超标缺陷。
3 技术实施
3.1 封堵
在该门站改造施工前准备过程中发现,改造管段左侧球阀存在内漏情况。为保证改造管段在关闭两端阀门后,阀门两侧的天然气无法渗入,故向出现内漏情况的左侧阀门内部注射密封脂,达到进一步封堵阀门密封面,保证密封性能的要求。3.2 气体置换
天然气的主要成分是甲烷,当空气中天然气的爆炸极限LEL(Lower Explosive Limit)为5%~15%的时候,遇到明火,天然气就会发生爆炸。天然气爆炸在瞬间产生高压、高温,其破坏力和危险性巨大。为保证改造过程中的安全性,应将改造管段内部气体置换完全,严格控制改造管道内部天然气含量低于其爆炸极限。
施工改造管段采用氮气置换。可将管段上配有的压力表及传感器接管,直接作为泄压、泄气及平衡孔使用,其中一个接管作为氮气接入口,一个接口作为泄压泄气口。置换过程中,先通过泄压泄气口,将改造管道泄压,降至常压后,再开启氮气入口,置换管段内天然气。置换过程中,用天然气浓度检测仪阶段性的测量泄气口天然气浓度,当LEL低于5%时,实测LEL为0%,完成气体置换。
3.3 开孔
管道开孔切割采用等离子进行切割。等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发),并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。该切割形式可有效避免由于氧气乙炔切割导致的割渣掉进管道内。在进行等离子切割前,先进行定位打孔,再按照定位打孔的边线进行切割,避免切割误差导致管道开口过大或过小。
3.4 组焊
3.4.1?管口组对
割口完成后应进行坡口的打磨,打磨后准备进行对口。Φ273短管与Φ610开口进行组对时,应满足以下条件:
检查各方面是否规范,排除可以引发安全事故的各种隐患,如人的不安全行为、不良的施工环境和不到位的管理措施等。同时,也包括施工方案中的技术措施是否符合安全强制性标准,方案的组织机构是否合理,各种应急救援预案能否满足要求等。其次,是在石油天然气长输管道工程施工过程中的监督和检查。在这个阶段HSE监理工作就是监督和检查施工队的各项措施以及在施工现场的落实情况,定期进行各项监督和检查,不断提出新的修改意见和建议,以便及早发现问题。最后,HSE监理工作是报告并承担责任。HSE监理要及时向有关单位或者主管领导汇报一些违反管理标准的安全隐患,并且及时采取制止的措施,处理有关事故隐患。对于那些由于监理人员检查和监督不负责所造成的安全事故,监理人员要承担一定的责任,按照事故的大小情况监理人员应该依法接受相应的处分。
健全长输管道施工过程中的HSE监理体系
不断健全HSE监理体系是一项非常重要的内容,是监理人员在执行工作时的工作依据、制度和准则,需要不断地规范和更新。在建立健全石油天然气长输管道施工过程中的HSE管理体系,主要分为两个层次,一是公司层面的HSE管理,二是项目部的HSE管理。公司层面HSE管理的主要工作是,分析在长输管道施工过程中员工健康、安全生产、环境保护现状,制定HSE管理体系文件,对施工现场进行一般性安全检查、专业性安全检查和节假日前后的安全检查等,以防范安全事故的发生。项目部的HSE管理重点做好安全施工,确保施工过程的安全进行,防止由于认得不安全因素而造成的事故和损失。施工过程具有健全的HSE监理体系是石油天然气长输管道施工正常运行的而基础条件。HSE监理体系的文件要依照架构性、清晰性、顺序性、可遵循性的原则,在规范执行工作的同时,不断地完善内容上的不足。最主要的是提高监理人员的责任心和较强的HSE意识,不断加强监理人员的HSE培训和知识教育,从而提高监理人员的HSE监理技能。尤其是针对工作人员中的一些知识缺乏、经验不足、意识薄弱和执行力不达标的个人,必须加强HSE监理培训教育,提高其各方面的素养,进而完善HSE监理体系。
HSE监理工作的监控对象
对工程施工进度的监控石油天然气长输管道工程施工进度涉及到业主和承包商的利益。所以,在长输管道工程施工过程的HSE监理中,必须做好计划的施工进度和实际工程执行的进度相协调,这是工程正常运行的关键所在。为了有效的进行项目工程施工进度的管理,HSE监理人员可以要求承包管理人员采用施工进度曲线等技术向HSE监理人员提供有效的报表。总之,HSE监理人员必须对长输管道项目工程施工阶段的进度进行全程的监督和检查,确保工程在有效期间顺利圆满完成。对石油天然气长输管道工程费用的监控对于石油天然气长输管道工程,费用监控就是对工程所用的费用支付实行监督和管理。一般情况下,HSE监理人员除了监控好合同中工程量清单所列各项费用以外,还应该作好工程实施过程中的所有费用的监督和管理,在此期间要设法减少或者避免不必要费用的花销。总的来说,在监理工作中,HSE监理人员一定要对工作全面负责,细心监督各项细微的费用之处,做出准确记录,避免发生事后的纠纷。
结束语
关键词:长输油气管道;工程建设;安全管理;管道事故;石油天然气输送 文献标识码:A
中图分类号:U175 文章编号:1009-2374(2017)08-0258-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.127
长输管道是石油天然气运输的主要方式。石油天然气对于我国经济建设起着重要的作用,科学合理地使用石油天然气能源,可以不断优化能源消费结构。目前,我国很多长输管道正面临着使用年限长久、线路出现老化等问题,极易发生管道安全事故,威胁人们的生命安全以及对环境造成的破坏,因此加强对长输油气管道的安全管理就显得尤为重要。
1 我国长输油气管道工程建设中的安全管理现状
近年来,我国油气储运行业呈现快速的趋势,同时也是世界上能源需求大国。经济建设离不开能源,人们的日常生活也离不开能源。为了满足对能源的需求,国家和地方都在积极开展长输管道的建设工作。长输油气管道工程建设是一项长期工程,并且与我国的经济发展紧密联系在一起,对于长输管道的安全管理就显得尤为重要。在这样背景下,对于长输油气管道的建设和安全工作任重而道远。
2 我国长输油气管道工程建设中安全管理存在的问题
2.1 长输油气管道的腐蚀问题
长输油气管道一旦被腐蚀会直接影响到使用寿命,也会加大事故发生的概率,给生态环境造成威胁。我国东北输油管道在施工过程中使用的是20年寿命的沥青防腐,早已超出了使用年限,长输管道防腐层老化问题严重,从而加大了东北管道管网的安全隐患。
与其他工程项目不同,长输管道在施工过程中会穿过公路、河流、铁路甚至是地势复杂的地方,其中在河流中施工安全隐患问题最为严重,挖沙取土会造成河道滚动、河床下降等问题,一旦防护不当会直接危害管段,尽管在施工中会采取打桩的方式将可能的地方做加固,但是随着使用年限的增加,这些管桩逐渐在河床之上,影响到管道的安全运行,势必会造成腐蚀穿孔、漏油的问题发生,后果不堪设想。针对长输管道存在的腐蚀问题,相关部门必须给予高度重视,将损失降到最小。
2.2 不法分子偷窃天然气,影响长输管道的正常运行
在我国很多地方都存在不法分子偷窃天然气行为,受到经济利益的驱使以及相关法律法规不健全,这就给不法分子的偷窃行为带来了机会,开孔盗气会直接影响到长输油气管道的正常运行。在我国鲁豫平原中原油田中,这种开孔盗气的行为屡见不鲜,加之监管力度不强,当地的农民素质水平不高,利用塑料薄膜从开孔地方盗取天然气,从而留下严重的安全隐患。
2.3 第三方施工的非法占压Ю吹陌踩隐患
长输油气管道工程建设在申请获批以后,需要根据政府的建设规划进行长输油气管道的设计和施工,从而可以避免不同工程项目之间产生冲突。第三方施工主要会带来以下安全隐患:工程之间的安全距离小、由于第三方施工导致长输管道被损伤、在长输管道两侧违章搭建或是挖沙取土等,这些都会给长输管道带来安全隐患,影响正常运行。
2.4 由于自然灾害导致的长输管道被破坏
在长输油气管道施工过程中会穿过自然地质灾害严重的地区,一旦发生自然灾害会严重破坏长输管道,威胁到管道的安全,严重情况会直接威胁到人们的生命安全、破坏生态环境。因此,施工单位在施工过程中必须充分考虑施工地段存在的隐患,设计科学合理的施工方案,确保在每一地段长输油气管道的正常运行。
2.5 在设计、施工过程中产生的安全隐患
在长输油气管道设计阶段中,如果出现设计失误有可能造成长输管道压力偏低,或是在施工过程中材料使用不当以及施工质量达不到标准,会影响到焊接质量和防腐层。这些问题会给长输管道带来严重的安全隐患,同时在长输管道运行过程中,如果操作人员操作不当或操作失误极有可能破坏长输管道的正常运行。
2.6 天然气供应和管网建设问题
目前,我国长输油气管道尚未构建完整的网络,在很多城市中的居民和工业用户都是通过单一的气源和长输管道提供的天然气满足日常生活的需求,无法共享管网的资源。未来的十年后,我国天然气将会出现供需缺口,为了满足人们对能源的需求,从国外引进天然气管网将成为我国天然气发展的必然趋势。
3 解决我国长输油气管道工程建设中安全管理存在问题的措施
3.1 长输管道的腐蚀防护
最初我国针对长输管道的防腐主要采用沥青防腐技术,随着科学技术的发展,新型双层溶解环氧技术逐渐取代了传统的沥青防腐技术。在长输管道的防腐层上应该选择绝缘性能好、耐腐蚀性好、透气性强的材料。同时在长输管道施工过程中需要根据施工现场的土壤条件和环境选择适宜的防腐层材料。比如,在山地铺设管道时,就应该使用三层聚乙烯防腐材料,具有良好的抗冲击性。
3.2 完善相关法律法规,提高保护长输管道意识
目前,我国已经制定出台了《石油天然气管道保护条例》,也起到了对长输管道的保护作用,但是偷窃的行为仍然存在。这就需要相关部门加大宣传力度,提高人们对长输管道的保护意识,让人们正确认识对长输管道保护的重要性,只有这样才能从根本上避免偷窃问题的出现。同时,国家应该不断完善相关法律法规,地方政府也要颁布并监督相关法律法规的实施,有利于确保长输油气管道的安全运行。
3.3 加强宣传相关律法规,严惩非法占用管道的行为
加强对《石油天然气管道保护条例》的宣传力度,对于违规占用管道的行为进行必要的惩罚,同时长输油气管道安全管理人员要熟悉《石油天然气管道保护条例》的各项内容,定期开展长输油气管道保护的宣传活动,有助于提高人们对长输油气管道的保护意识,从根本上解决违规占用管道的行为,为长输油气管道的安全运行提供保障。
3.4 开展安全生产专项整治,强化内部安全保卫工作
为了保障长输油气管道的安全运行,管理部门需要定期开展专项活动,不断完善油气区的环境。针对各种自然灾害给长输管道带来的安全隐患,相关部门需要制定应急预案并根据实际情况不断完善;可以将政府预案和管道企I预案结合起来,提高应急预案的可行性;加大监控自然灾害的力度,设置预警标识等。
3.5 实施对油气管道设计、施工和运营全过程的安全管理
在长输管道工程建设的设计阶段中,需要全面考虑施工场地的地质环境对长输管道的安全影响,通过安全评价可以确保长输管道工程的顺利进行以及长输管道的安全运营。
在施工过程中,相关部门要建立科学的工程项目监理制度和QHSE管理体系。对施工所需的材料,比如钢管等,必须进行必要的审查,确保钢管的质量符合标准。
在长输管道运行过程中,应该加强完整性管理的宣传力度,为长输管道的安全运行提供有力保障,同时在运行过程中,企业必须严格按照安全管理制度和相关技术操作规范。
3.6 优化资源配置,引进国外能源
将长输管道充分结合起来,有利于实现资源的最优配置,满足人们生产生活的需要,减少不必要的浪费。同时,针对我国石油天然气资源短缺的问题,应该积极引进国外的天然气资源,维持国内和国外市场的供求
平衡。
4 结语
目前,我国很多长输管道仍然处于建设中,为了满足经济建设和人们生活对于能源需求的与日俱增,必须加快长输油气管道的建设,而安全管理是长输油气管道建设和运营的重点工作内容。针对存在的安全隐患问题,相关部门必须制定相关法律法规,并严格落到实处,加大长输管道保护的宣传教育,提高人们的保护意识,从根本上实现对长输管道的安全管理,也是对人们生命安全和生态环境的重要保障,同样对于推动我国经济建设起着重要的现实意义。
参考文献
[1] 姚伟,李红利.中国油气长输管道建设及存在的安全
隐患[J].油气田地面工程,2014,33(9).
[2] 梁仁聪,李爱华,刘建国,等.油气长输管道安全建
设与管理探讨[J].安全、健康和环境,2013,13(9).
关键词:燃气管道;施工;管理;质量
天然气管道施工是与人民生活息息相关的大事,燃气管道的施工质量不仅影响天然气的使用效果,更是直接关系到人们的财产和人身安全,在日常生活中,天然气管道爆炸事故屡见不鲜,绝大部分原因都是由于施工质量不过关所引发的问题。为此,有必要针对管道施工技术和质量控制进行进一步探讨,提出切实可行的施工方案。
一、燃气管道施工技术
在本文中,主要以某天然气管线施工为例进行分析。该段天然气工程中27km为水网段,9km为山区段,其他为综合性施工段。在当前燃气管道工程中钢材和制管技术不断发展,管线钢的种类随着输送压力、输送量、管道用钢、管道安全等技术指标不断的丰富,由于本次工程的重要程度较高,所以采用了我国自主研发的针状铁素体管线钢,同时,部分路段应用了X100-X120钢级的管线钢和相关技术。
(一)钢材和制管技术
燃气管道施工技术关系到后续的投入和使用,对居民的日常生活和工作具有非常大的影响。现阶段的燃气管道施工技术已经告别了原来的单一技术,针对管道施工的不同环节,采用不同类型的技术,从根本上提高燃气管道的质量和性能,不仅可以更好的输送燃气,同时能够有效节省成本。
(二)管道防腐技术
燃气管道施工技术在目前的发展中,不仅仅在管材和制管技术当中取得了一定的成效,同时在管道防腐当中取得了较大的突破。管道防腐是燃气管道工程施工的必要指标,由于燃气管道大部分是修建在地下或者是一些隐蔽的地方,很容易与地下的各种气体或者是物质发生反应,再加上燃气本身具有的一些特性,燃气管道的被腐蚀程度要比一般的管道更加严重。从燃气管道防腐的发展史来看,现阶段主要是采用内减阻涂层技术,这种技术的好处在于,能够降低磨阻、增加管输量,同时可以降低管道运行综合成本。通过不断的改进,这种技术在现阶段的应用当中,通过钢管的有效性旋转,将环氧涂料通过高压无气的喷枪涂在钢管的内表面,使钢管内表面形成高质量、连续光滑的有效涂层。由此可见,管道防腐技术在目前的应用当中,已经相当成熟,并且从多个方面出发,避免了单一技术的地域限制性。
(三)焊接技术
焊接技术作为燃气管道修建的一种重要保障,在应用的过程当中,必须遵守最安全、最有效、最长久的原则。燃气管道的焊接首先要保证安全性,两个管道或者是两个以上的管道在焊接的过程中,必须保证严丝合缝,不能出现一点问题,同时在焊接完成以后,要进行相关的测试和检验,减少隐患的发生概率。其次,焊接技术必须在效率和使用时间上得到保证,目前的燃气使用数量有很大的提升,地区之间的管道焊接更要在效率和使用寿命有所延长,避免反复检修对居民生活带来的不便。
就当前的焊接技术来看,从第一条长输管道建设开始,国内管道现场焊接施工大致经历了手工电弧焊上向焊、手工电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊等四个发展过程。管道建设中,为保障施工的高效率和高质量,应优先考虑熔化极气体保护自动焊工艺,并不断的研制管道新一代的自动焊设备。
二、燃气管道施工质量的控制分析
(一)施工技术控制
对于一个施工项目,施工工序通常很多,并且各项施工工艺也各不相同,这就要求现场的施工人员根据施工的具体情况,做好各个方面的技术准备。在本文列举的案例当中,为了保证在各个路段能够有效的保证燃气管道修建质量,不仅仅采用了专业的施工技术,同时还准备了突况的备案、特殊地质的使用施工技术以及遇到极端天气的处理方案等等,这些都是对施工技术进行严格控制的措施。相对来说,燃气管道的质量控制是多方面的,任何一项工作都要从多个角度出发,避免遗漏所造成的恶性影响。
(二)连接施工技术要点
燃气管道施工中,对于管道材质的选择有很多种,如金属管和塑料管等。目前,硬质塑料管是使用规模较为广泛的一种,该种材质具有抗腐蚀,密封性好等特点,使用也较为方便。对于管道的连接作业要视管道的具体粗细而定,又由于燃气管道施工的特殊性对管道的密封性有极高的要求,所以,必须采用科学规范的施工方法才能确保施工的安全性。塑料管道具有极强的熔合性,在管道尺寸较为细狭的位置,可以采用电熔方法将管道连接;当管道尺寸比较粗时,就必须采用焊接的方式进行管道连接。无论采用哪种方法,都要以保证连接处的密封性为首要前提条件。
(三)管道施工的后期质量验收
整体管道铺设完工以后,要进行严格的质量验收。质量验收要派专业的技术人员前往开展作业,验收时必须对管道的密闭性和安全性进行检验,一是要对管道的强度和密闭性进行合格性实验,要检测各项接头处是否牢固,并选择较为安全的气体进行先期测试,看是否存在漏气点,如果存在漏气现象,要对具置加以确定并及时维修;二是要对整体管道系统进行内部吹扫,保证管道内部的光华与清洁,以利于气体的输送,对于细狭管道位置要尤其注意,避免发生局部阻塞现象。三是对于管道的材料进行防腐检测,如果管道材料选用的是金属材质,则该环节尤为重要,防腐层检查要通过对管道防腐处理的外观做出判断,如果防腐技术操作不规范,就必须立即进行返工操作。
三、总结
天然气作为一种新能源,其优点正在逐渐显现,其利用率高,使用时更加经济环保,具有极高的性价比,是我国城市居民的必备能源之一。燃气管道施工具有其自身的特点,为此要因势利导,在保证施工质量的前提下不断开发新的施工技术,保障天然气管道施工的高效畅通,为实现能源的有效替代打下坚实的基础,使天然气能源更好的服务于全人类。
参考文献
[1]张晓松,牛亚楠,李永威,等.城镇天然气管道占压隐患现状调研与处理方法[J].煤气与热力,2010(09).
[关键词]天然气;管道腐蚀;阴极保护
中图分类号:TE988.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)09-0372-01
在天然气管道保护方面,多是选择的阴极保护。主要是通过电化学方式使得管道阴极极化,从而使得处于地面中的钢管能够不会受到水分和土壤的腐蚀。这种方式是通过埋地钢管跟外加的辅助阳极电性进行连接,因此是牺牲了阳极材料的腐蚀,进而实现了管道的寿命延长的目的。当前社会中先后发生过很多管道腐蚀事故,给生活带来极大的安全隐患。所以研究天然气管道腐蚀与阴极保护,对社会的发展需要拥有重大的意义。
一、管道腐蚀认识
世界范围内,管道腐蚀都是常见的难题之一,通常其出现存在着电化学和化学的原因,在天然气管道腐蚀中常见到是内壁腐蚀和外壁腐蚀两种。
(一) 内壁腐蚀
所谓的内壁腐蚀原因,主要在于输送管道在运送天然气的过程中,由于天然气内在的水分会形成一定的亲水膜,进而容易出现电化学腐蚀的情况。这与天然气中存在的氧、硫化氢以及二氧化碳等化学物质一同造成了内壁腐蚀的情况的出现。两者在与管道中的金属元素接触之后,就会产生化学反应,进而形成化学原电池,腐蚀管道内壁。再加上天然气本身就具有一些腐蚀性的化学元素,这样就加剧了天然气管道内壁腐蚀。
(二) 外壁腐蚀
所谓的外壁腐蚀通常发生在埋地或者是管道架空时候,由于收到环境的复杂性影响,很容易发生化学腐蚀以及电化学腐蚀,当管道埋入地下的时候,会发生化学腐蚀,使得其管道外壁变薄,但这对于天然气管道穿孔影响有限,但是电化学腐蚀则会局部性的腐蚀,造成了天然气管道表面凹凸不平,产生穿孔情况。
二、天然气管道腐蚀的防御措施
针对天然气管道腐蚀的问题,经过多年的研究,总结了一些有效的方法,在我国领域主要采用的方法包括了绝缘层防腐法、排流保护法、保护性涂层、新材料选择以及电极保护法等。
(一)绝缘层防腐法
该方法就是在管道上涂抹上一层绝缘层,如玻璃布、沥青等绝缘物质。这样把管道包裹起来,使之能够与土壤隔离。避免了管道跟土壤的接触,从而有效的减少腐蚀的发生。因此对于绝缘层物质就要求比较高,需要完整无损,同时能够具有很强的电绝缘性能和隔水性能。防止土壤中的电解质渗透到管道上,进而产生电化学腐蚀。绝缘层需要满足要求:第一黏贴处保证完好,具有良好防水性和稳定性;第二材料要抗腐蚀便于施工。物质材料的选择通常有沥青、聚氯乙烯等。在官道上涂抹碳防腐材料最为流行,碳具有稳定性,不易发生化学反应的优势。
(二) 排流保护法
该方法是通过地下杂散的电流方式来避免发生管道跟突然的直接接触产生腐蚀。主要原理过程就是将管道排流导线的排电流跟电气化铁路钢轨以及变电站的阴极相同,在管道中杂散的电流不经过土壤的情况下,使得导线引流来完成对管道防腐的需要。
(三) 保护性涂层
在天然气的长输管道中使用该方法比较频繁,根据喷涂的位置不同可以将其分为内涂层和外涂层两种。内涂层的主要作用就是用来减少输差。所以内涂层需要具有表面光滑、粗糙感低、耐磨强、硬度大、附着力强等特点,同时还有在采用先内后外的施工方案的时候,需要内涂层具有耐短期高温的优势。
三、天然气管道实行阴极保护的分析
相对来说通过阴极保护这种方式成本相对较低,并且在延长管道寿命方面能够达到几倍甚至几十倍的效果,其经济效益不言而喻。虽然当前在阴极保护方面还是处于一个初期的开发阶段,但是在其他部门,如石油等已经开始了阴极保护的实践。其为天然气管道开展阴极保护提供了丰富了经验,目前石油行业已经形成了一套标准的阴极保护技术。在近年来也相继在全国各地开始投入使用,为城市天然气的管道阴极保护提供了研究的基础。同时,国外在该领域研究也为国内使用提供了借鉴。
(一)城市天然气管道阴极保护的作用
当前国内面临着天然气管道腐蚀情况逐渐严重的问题,仅仅靠过去传统的方法很难从根本上消除管道的电化学腐蚀。而阴极保护这种方式,其原理是根据电化学腐蚀原理,使得埋地钢管能够全部处于阴极区域不会受到腐蚀,是非常好的仿佛方法。且应当在使用过程中与绝缘层防腐法结合使用。事实已经证明,在城市天然气管道防腐蚀时候,采用涂覆绝缘层的方法和阴极保护法,双重技术,能够达到非常好的效果。这样管道的安全性将会大大的提升,也使得管线的使用寿命比涂覆绝缘层更为延长一倍,使用这种方法,管道故事明显减少,并且成本降低,经济效益得到了提升。
(二) 天然气管道阴极保护在城市中的应用
近年来,天然气管道阴极保护在城市中引起了极大重视。目前发生的天然气管道腐蚀穿孔事故,分析其原因大部分都是服饰店局部的绝缘层质量比较差,导致出现了穿孔问题,但是大部分的阶段还是好的,运行也正常。可见天然气管道阴极保护方式效果显著,对于城市中输配管网的阴极保护措施早期的使用,因为受到了资金的限制,仅仅只能够采用绝缘层防腐法,并没有使用阴极保护,所以使得天然气管道出现腐蚀穿孔泄漏等问题。但是近年来在国家经济发展以及城市相关部门重视之下,天然气管道阴极保护得到了极大的关注,逐渐增加了对阴极保护技术 投入,有效的延长了管道的使用寿命,节约了相当大的抢修和维修成本,实现了经济效益和社会效益的双重收获。
四、结论
当前国内人们已经开始认识到通过防腐绝缘层和阴极保护措施的联合,能够达到最为经济、合理的效果。防腐层很难能够保证在生产、运输、施工中不受到任何的损害,所以不可能将管道跟腐蚀环境以及介质完全的隔离。要维持有效的防腐效果,就需要跟阴极保护合作。阴极保护对腐蚀反应拥有着极大的干预效果,通过阴极极化的电化学手段,保证了管道不会收到腐蚀,延长了天然管道的使用寿命。
参考文献:
关键词:高压天然气;管道焊接;工艺选择;质量控制
引言
焊接工艺及质量控制高压天然气管道焊接工艺是一项特殊操作工艺,施工过程具有一定的危险性,焊接质量好坏对工程应用也具有重要影响。焊接工艺涉及焊接方法、焊接步骤、焊接材料、设备工具、焊接操作人员等各个方面。焊接工艺主要包括焊接前准备、施工、焊接后防护三个阶段,主要操作工艺有打底、中层施焊、盖面及检查记录等。
一、天然气管道焊接各项准备工作
天然气管道焊接实践操作之前,通常需要施工人员对管道情况、施工环境等进行深入调查,并根据各项调查结果制定出焊接施工方案,作为天然气管道焊接程序中的指导性参考指标。与此同时,焊接操作环节还需选择适合该工况的各项操作技术,提前分析可能会出现的各种问题,制定出针对性防范对策,最大限度提升天然气管道焊接工艺水平。
二、天然气管道焊接工艺分析
1、根焊打底作业
天然气管道焊接实践操作之前,根据相关要求,需要以坡口机对管道进行深加工,使之以V型的坡口呈现出来,并给予坡口两端除锈操作。接着用专业外对口器对管线进行组对,再以电加热带实施预热操作,即可进程根焊作业程序中。而在根焊打底作业程序中,应当合理利用短弧控制技术,金属粉末药芯焊丝以美国赫伯特80N1为主要选择,用作打底材料,确保根焊中的焊缝始终保持均匀性,防止出现焊穿等情况。此外,在根焊焊接实践程序中,还必须注意几个要点:第一,给予试板试焊提前检测,并查看氩气中是否掺杂着各种杂质;第二,焊接操作过程当中,应当对防风棚进行合理利用,以防刮风对焊接水平造成不利影响;第三,焊接操作之前,必须根据相关规定严格执行预热操作,且预热温度必须满足既定要求,以防焊接环节出现裂纹;第四,对焊接成品进行反复检查,从源头上控制次品的出现。
2、填充焊接及热焊作业
填充焊接及热焊作业过程当中,建议采取药芯焊丝自保护半自动焊焊接工艺,焊丝选择以美国林肯气保药芯焊丝为主。当底层焊接程序完成之后,通常会留存下来部分熔渣或者是飞溅物,因此在填充焊接及热焊作业之前,还需对熔渣与飞溅物进行有效清理。同时,严格把握接口处的焊接操作,确保中层的焊缝接头和底层的焊缝接头之间的间距始终高于1mm,并将焊缝厚度控制在3~5mm之间,确保各项操作程序均能达到国家相关要求。
3、盖面焊接作业
盖面焊接作业过程当中,同样建议采取药芯焊丝自保护半自动焊焊接工艺,焊丝选择以美国林肯气保药芯焊丝为主。盖面焊接作业对于焊缝外观及焊缝颜色等方面都具有较高要求,不仅需要外观的光滑性,同时还需要焊缝颜色与管道颜色相近,且确保过渡程序的自然性。同时,在焊缝宽度方面,应当超出坡口两侧2mm左右,并将高度控制在1.5~2.5mm间。如果盖面表层存在着残留物体,还需要施工人员对其进行及时处理,并给予盖面相关保温措施与防腐措施,以防出现侵蚀破坏等情况,最大限度提升焊接操作水平。此外,如果工期在冬季,必须给予管道各项保温措施,以防发生裂纹等情况。而焊接作业完成之后还要求质检人员严格检查其外观及质量,一旦发现任何问题,需要施工人员予以及时处理,以免后期出现管道泄漏等安全隐患,给企业及国家造成巨大损失。
4、记录程序
天然气管道焊接实践过程中,施工人员除了要根据施工计划书严格执行焊接程序之外,还需养成良好习惯对各项关键数据进行及时记录与整理,具体包括电焊电压数据、电流数据、焊前基本预热情况,焊后相关热处理情况以及焊缝所用材质等基本信息。必须强调的是,当每一项焊缝操作完成之后,都需要施工人员对其进行编号,以便于后期检查工序的便捷性。
三、焊接质量控制内容
1、管理措施
1.1焊接前管理准备工作
一是在焊接施工前制定各项工艺操作规范及管理制度,结合具体实际进行不断完善和改进。建立科学的质量保障体系,确保各项施工质量达标。二是严格检查和记录工作,对使用的焊接材料、工具、操作等进行详细检查和记录,确保与设计方案一致。
1.2操作过程管理工作
设立现场监护人员,对焊接施工工具选择、各项参数设置、施工流程步骤等必须按照施工方案进行,确保从源头上控制质量。
1.3做好施工质量和安全评估工作
对完成的每一项工作进行施工后质量评估,发现问题及时采取适当措施进行解决。
2、技术措施
质量控制技术措施主要是针对人员操作、设备选型、材料选择等进行控制,采用技术手段确保焊接质量达到目标要求。
2.1焊接工艺控制
天然气管道焊接施工前务必按照标准进行焊接工艺评定,按照评定书和焊接工艺指导书编写科学完善的焊接工艺卡,施工技术人员和班组要进行书面的技术交底,相关材料需交送质量检查员一份。不同焊接工艺、不同管道分开记录填写;对焊接位置、工艺号要清晰注明;质量控制员要严格对焊接工艺卡进行检查和治理控制,做好记录。
2.2施工人员、设备及焊材控制
保证焊接质量一是要求所有参与焊接施工的人员都必须经培训考核合格并取得相应资格,上岗焊工必须在合格证书范围内承担相应焊接工作,包括现场监护人、质量控制员、检验员等都必须是专业人员;二是要求焊接设备、器材、仪表性能良好,严禁超负荷及故障使用;三是严格控制焊接材料的采购验收、保管、发放及使用等几个环节,做到合理、科学、高效。
2.3焊接环境控制
应采取措施确保合理的焊接作业环境,一是确保环境温度,保证焊接不受影响;二是确保风速不超过焊接方法的规定值;三是对焊接电弧1m范围内的湿度进行控制;四是研究在下雨、暴风、下雪等恶劣天气下进行焊接作业。
2.4焊接操作及检验控制
对天然气管道焊接施工中容易发生问题的承插焊口、凸台焊口、三通焊口、计量孔板焊口、管道支吊架焊接、管托焊缝质量等设置专门的工艺条件,并进行检查确保合格。检验员要对焊接焊口、数量、质量等进行检测、探伤,确保管道操作及检验合格,保障质量。
2.5焊接后质量控制
焊接施工后,对焊口外观质量、管道标记、焊口标记、检测报告及现场记录等必须逐一审核,出现问题及时解决;对焊接工艺涉及的资料进行整理,做到完整、及时、准确,符合要求后再进行移交。
结束语
高压天然气管道焊接质量控制主要是指采取一系列的有效措施和方法,降低焊接过程存在的失误、过错和风险,避免不正当的操作和其他原因引起焊接质量的缺陷,以达到控制焊接质量的效果。管道焊接质量控制是要控制影响焊接质量的因素,解决质量控制易发生的问题。
参考文献
[1]於朋,王少锋,胡松青.长输管道全自动焊接工艺技术研究[J].青岛大学学报:工程技术版,2014,29(1):115-119.
关键词:天然气工程;施工技术;质量控制;分析
引 文:一方面,在世界经济格局一体化发展的今天,我国在经济贸易,尤其是资源能源的开发与利用方面的融合更加密切。天然气工程就是其中十分重要的一项。我国作为天然气资源大国,在天然气的开发和利用方面技术相对仍旧较为落后;另一方面,现代化城市建设的整体趋势和建设资源节约环境友好型社会的需要,使城市现代化建设高速发展的过程中,城镇居民与工商户中天然气用户的数量在大幅递增。在以上两方面的形势下,加强天然气工程施工管理和质量控制,确保天然气的科学开发、安全供应和合理使用尤为重要。本文就当前我国天然气工程在施工质量管理过程中存在的一些问题和不足进行简单的分析,并就如何加强天然气工程的施工质量管理提出自己的建议和看法,从而更好地提高天然气工程施工质量管理的水平和效益,进一步的促进和推动我国天然气工程的安全、长效、可持续发展。
1天然气工程的施工特点
1.1天然气工程质量要求较高
我国对天然气工程质量要求不仅表现在施工原材料及设备必须符合我国相关质量要求,而且其材质的承压等级必须符合国家相关规定。加强质量监督,保证施工材料质量合格、工程方案合理、施工队伍过硬、施工质量合格。
1.2影响天然气工程的因素较多。
主要影响因素包括设计、施工材料与设备、自然环境以及管理与施工人员的专业素质等, 都会直接或间接的对天然气工程的施工质量产生较大的影响。因此,天然气工程必须严格把关,加强施工技术与质量控制。
1.3天然气工程施工难度大
在天然气工程施工过程中,存在着大量的隐蔽工程,使得施工难度加大, 对于这些隐蔽工程,如果质量监管人员没有对其进行及时的监督和检查,就有可能造成工程施工质量不合格和返工,从而对工程的使用与日后维护埋下安全隐患。
2施工技术内容与当前存在的问题
2.1施工技术的主要内容有:①图纸的熟悉与会审;②施工组织设计与施工总平面图;③施工图技术交底;④施工质量管理制度;⑤隐蔽工程的检查和验收;⑥工程质量检验与评定制度;⑦工程检查、验收与竣工验收制度。
天然气工程施工技术管理的目标就是在确保合同工期和质量要求的前提下,力求降低工程施工成本、追求施工的最大利润,保证工程质量并按期交工。通过技术管理工作,运用管理的职能与科学的方法,促进技术工作的开展, 做好施工各项准备、加强施工过程重点难点控制、科学管理现场施工、优化配置提高劳动生产率、降低资源消耗,科学组织各项技术工作,以达到高质量地全面完成施工任务。
2.2目前来看天然气工程施工技术管理工作存在以下几个方面的问题。(1)施工人员资格审查不严谨,部分工程施工技术人员达不到专业水平,出现多数施工技术人员对工程的工艺、规范不了解,对行业知识不熟悉。(2)部分施工单位在接到施工图纸后,没有组织专家对图纸进行审查,同时对于技术人员之间的技术交流也不够重视,施工单位和设计单位缺乏相互沟通。(3)天然气工程实施中,存在施工材料、设备进场验收不到位。
3天然气工程施工技术
3.1天然气工程项目实施前,要认真做好施工准备,特别是施工、监理、设计单位组成的施工图会审。了解设计单位对施工项目的设计意图及施工要求。一定要通过熟悉施工图纸,了解总平面与施工图几何尺寸、平面位置、标高是否一致;工艺管道、电气管道线是否合理。在施工过程中,注意根据施工的环境,业主的要求,施工的具体特点,施工人员与材料等因素,因地制宜选择合理的施工方案。技术交底是一项不容忽视的重要工作,对保证工程施工进度和工程质量至关重要。整个工程施工,各分部分项工程,均要进行及时准确的技术交底。对于特殊和隐蔽工程,更应加强技术交底工作。通过施工单位技术负责人、项目技术负责人、工长、班组长进行层层技术交底,使现场技术人员、施工人员了解工程的设计意图和要求,质量控制点,在施工过程中做到心中有数。
3.2在天然气工程的施工过程中,由于施工质量要求较高,也就对施工人员的技能素质提出了更高的要求,要想保证工程施工的质量,施工单位就要对施工人员进行技能培训,以保证施工人员熟练掌握工程施工中的各项技能, 促使施工人员加深对工程施工的质量意识,从而自觉的在工程施工过程中进行规范操作,以提高工程建设的质量。施工单位只有持续的对施工人员进行技能培训,才能够保证施工人员掌握先进的施工方法,并对工程施工中存在的问题进行有效的改善和创新,从而保证工程施工质量的提高。
3.3为确保工程质量不出现任何差池,需要加大对施工材料的检查, 一定要仔细核对材料规格、型号等,以保证材料的适用性,确保天然气工程施工中使用的管材、管件、衔接零件等部件都要满足工程的要求, 这样才能保证天然气工程不会因为设备材料质量而引起安全事故,管理人员应加强施工材料的监管, 才能保证天然气工程的顺利施工以及后期的投人使用。
4天然气工程质量控制
天然气工程质量高、影响因素多、工程隐蔽性强的特点,需要在施工过程中配备一支高效的专职质量监管团队,对工程施工进行综合监督与分项检查以保证工程施工质量的提高。不仅要对施工技术人员进行监督, 保证技术人员的专业素质, 和施工中人员的工作能力以及提高技术员工的政治素养和责任心,而且还要对已经完成的工作进行检查, 确保工程的质量。对于施工中存在的质量问题要及时地进行原因分析,并制定出相应的解决方案,对于施工工序的变更和现场签证等要进行严格的监督和管理,要保证工序变更的有限性和签证的适用性,从而有效提高工程施工的质量和效率,促进天然气工程施工的顺利进行。
5结束语
由此可见,一个合格的天然气工程需要多方面的共同努力,在天然气工程施工技术管理质量控制方面的具体工作中,要下大气力、周密部署、严格执行。当前,天然气工程施工技术管理中还存在着很多问题,迫切需要施工技术管理者不断地去完善,严格工艺流程,规范施工过程,打造合格的天然气工程,切实保障人民群众生命财产安全,促进我国经济社会发展。
参考文献:
[1] 赵建平.天然气工程施工质量控制与管理[J].中国石油和化工标准与质量,2012( 9 ) .
[2] 杨军.天然气工程施工管理及质量控制[J].技术与市场 ,2011(5).
关键词:“多接一”回拖定向钻穿越 控制施工风险
天然气管道施工中的河流、大中型道路穿越一直为整个线路工程关键工程,传统施工多采用开挖施工,施工中会带来交通堵塞,产生出行不便,土地植物植被被毁等一系列问题,同时,江河、湖泊以及不可拆迁建筑物、供水、电信电缆等密度增加也使管线施工将经常面临交叉管线及其它地上构筑物的妨碍,促进了天然气输气管道非开挖技术的诞生和成长,定向钻由此诞生定向钻穿越技术作为管道非开挖铺设的一种方法早在上世纪70年代就开始在美国应用了,80年代后期得到迅速发展。其发展适应了人们对环境及其潜在的责任义务的认识在不断提高,及对工程项目本身的成本费用节省及其特性的考虑。随着定向钻机器的国产化,定向钻穿越作为管道非开挖敷设的先进技术是施工优先选择的对象。如何既能有序地开展定向钻工程又能降低施工成本,减少社会矛盾已成为施工单位迫切解决的问题。在工程施工中通过多次实践,我们认为运用“多接一”回拖定向钻是进一步减少借地面积、保证控制施工风险、减少成本、减轻社会矛盾的有效施工方法。
1 长输管线定向钻施工的特点
定向钻穿越施工具有不会阻碍交通,不会破坏绿地,植被,不会影响商店,对交通,环境,周边建筑物基础的破坏和不良影响。没有水上、水下作业,不影响江河通航,不损坏江河两侧堤坝及河床结构,施工不受季节限制,具有施工周期短、人员少、成功率高和施工安全可靠等特点。易于调整敷设方向和埋深,管线弧形敷设距离长,并且可以使管线绕过地下的障碍物。定向钻埋深一般达到三米以下,穿越河流时,一般埋深在河床下7-18米,地层内部的氧及其他腐蚀性物质很少,所以起到自然防腐和保温的功用。与其它施工方法比较,进出场地速度快,施工场地可以灵活调整,尤其在复杂地段施工时可以充分显示出其优越性,并且施工占地少工程造价低,施工速度快。
2 长输管线定向钻穿越施工的工艺
定向钻穿越施工工艺一般分为二个阶段:第一阶段是按照设计曲线路由钻一个导向孔;第二阶段是将导向孔进行扩孔,并将管线沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中,完成管线穿越工作。具体如下:
2.1 钢管预制:在离定向钻穿越的出土点约5m处,布管预制成品,长度大于设计长度约3~5m,焊接后经过外观、无损检测合格后按规范中的要求进行耐压和严密性试验。并在定向钻穿越回拖前一星期进行焊口防腐,并对预制成品管道进行电火花防腐检漏,放置滚轮托架上备用。
只有当受到布管场地限制时可采用二接一或多接一布管方式,即平行布置二排和多排成品管。
2.2 钻导向孔: 钻机被安装在入土点一侧,要根据穿越的地质情况,选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达,钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转(或使用泥浆马达带动钻头旋转)切削地层,不断前进、测量和调整钻头的钻进方向,保证所完成的导向孔曲线符合设计要求,如此反复,直到钻头在预定位置出土,完成整个导向孔的钻孔作业。
2.3 预扩孔和回拖预制管线:一般情况下,直径大于200毫米时,就要进行预扩孔,视具体的钻机型号和地质情况确定预扩孔的直径和次数。由于在钻导向孔阶段,钻出的孔往往小于回拖管线的直径,为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3~1.5倍,需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。
2.4 回拖预制管线:地下孔经过预扩孔,达到了回拖要求之后,将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好,开始回拖作业,并由钻机转盘带动钻杆旋转后退,进行扩孔回拖,由于扩好的孔中充满泥浆,所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态,管壁四周与孔洞之间由泥浆,这样即减少了回拖阻力,又保护了管线防腐层,经过钻机多次预扩孔,最终成孔直径一般比管子直径大1.5倍,一般不会损伤防腐层。
3 整条定向钻和定向钻“多接一”工艺的区别及风险控制要素
“多接一”回拖定向钻穿越就是当第一排成品管回拖与第二成品管首尾相接时,暂停回拖,第一排预制管回拖与第二排预制管进行焊接、无损检测和防腐补口,完毕后再继续回拖,以此类推将管线回拖至入土点为止。由于“多接一”回拖定向钻可停留的一般控制在时间为5个小时内,这5个小时里以焊接占用时间为最长,万一焊接质量不合格进行返修,那么将影响到管道回拖的成功率,这也是定向钻“多接一”风险所在。
3.1 整条定向钻穿越和“多接一”回拖定向钻穿越的区别
3.1.1 流程的区别 整条定向钻
3.1.2 施工方法的区别 定向钻“多接一”与整体回拖定向钻穿越在施工工序上主要是增加了两(几)段布管、中途焊接、无损检测及防腐补口。其中两段布管及管道中途焊接是最为关键的步序,体现了“多接一”的内涵。“多接一”回拖定向钻除整条定向钻穿越具有的特征外,主要是将回拖的钢管分两段及多段进行布管、组对、焊接、无损检测、防腐补口及水压试验。因此各项工序之间必须紧密衔接,只有合理安排好各工序之间的衔接,定向钻“多接一”才能顺利实施。随后再进行管道的回拖直至回拖结束。
3.2 风险控制 除了地质地貌等客观因素,“多接一”回拖定向钻时钻机可停顿的时间不能过长(约为5个小时),在这5个小时里必须完成管道焊接、无损检测、防腐补口后才能进行管道的回拖。因此各项工序之间必须紧密衔接,否则一旦由于时间的延误导致钻机卡钻,那么造成的损失往往是不可估量的。
那么如何规避和控制“多接一”回拖定向钻的风险,我们还是应从技术上、管理上加大施工控制和管理,规避风险,才能保证穿越的成功。具体控制如下:
3.2.1 施工方案的确定 定向钻施工前应进行工程勘察。工程勘察应按《岩土工程勘察规范》GB50021、《岩土工程勘察规范》DBJ13-84和《城市地下管线探测技术规程》,进行地质勘测及地下管道的排查:收集现场交通、水源、电源、施工运输道路、施工场地等资料;与其他部门(通信、电力、给排水等)核对地下管道,并用探测仪确定定向钻施工路线位置的其他管道的种类、结构、位置走向及埋深;用地质勘探钻取样或用局部开挖的方法,取得定向钻施工路线位置的地下土层分布、地下水位、土壤和水分的酸碱度等资料。只有在勘测结果表明现场土质较好,方可进行“多接一”回拖定向钻穿越。如有砂层不宜采用“多接一”回拖定向钻穿越,且整体回拖定向钻长度尽量减少,甚至采用分几段整体回拖定向钻进行穿越。
采用泥浆扩孔回拉的钢管,其壁厚应根据埋深、回拉长度和土层条件等确定,钢管最小壁厚可按表1选用。
施工前要仔细察看现场,确定合理的焊接位置。布管时应打土墩,两段低中间高的方法,有利管道试压时的余水排净。最佳位置为离出土点40米进行焊接。焊接位置尽量选择在平地较高处,避免在低洼和积水处。
定向钻导向孔轨迹宜由斜直线段、曲线段、水平直线段等组成。其应根据管线技术要求、施工现场条件、施工机械等进行轨迹综合组合。
定向钻铺设钢管最小允许曲率半径应采用公式(式1)计算,也可用不小于1200D估算。
在穿越长度和工艺条件许可的条件下,“多接一”回拖定向钻穿越管道曲率半径应尽量取大一些,以管道的直径1500倍为宜,但最小曲率半径不应小于300m。穿越管道在入土点之后20m~30m内应为直管段。
3.2.1.1 定向钻导向孔轨迹设计可采用作图法或计算法确定:
①作图法:入、出土角和曲线段的确定可按图进行。
图中:α1――入土角
α2――出土角
A――入土点
D――出土点
B――第一曲线段和直线段轨迹变化点
C――直线段和第二曲线段轨迹变化点
h――轨迹(铺管)深度
L1+L2+L3――定向钻铺管水平长度
②计算法:入、出口角和曲线段的计算可按本上图及下列公式计算。
入土角应符合下列条件:①入土角应根据机具设备性能确定。②入土角应根据施工场地条件确定。③入土角应根据穿越路由上既有地下管线(构筑物)的分布情况确定。④入土角(点)距穿越障碍物起点的距离应能完成造斜段的钻进。⑤入土角(点)应能达到铺管深度要求。⑥入土角宜为6°~10°度为宜,“多接一”回拖定向钻时取小值。⑦出土角宜为4°~10°,“多接一”回拖定向钻时也取小值。
定向钻穿越公路、铁路、河流、地面建筑物时,最小覆土深度应符合设计和专业规范要求;当设计和专业规范无特殊要求时,最小覆土深度应符合表2的规定。
工作坑: 定向钻铺管应根据场地条件、管线类型、管径、材质、埋深、地质条件、既有地下管线分布情况及定向钻施工的设计参数确定工作坑的形状、大小和深度。工作坑支护形式分有钢板桩、钢筋混凝土排桩、喷锚支护及放坡支护等,支护方法和适用条件可按表3选用。
3.2.1.2 回拉力计算及定向钻机选择 定向钻回拉力宜按公式(2)计算:
定向钻机宜根据式2计算值的1.5~3倍来选择。采用“多接一”回拖定向钻穿越取3倍。
3.2.2 人员配备 整体回拖定向钻只需要一个定向钻机组即可,不需要配备管道施工机组。而“多接一”回拖定向钻要在回拖连头过程中,还需配备管道焊接、防腐机组。同时也要求回拖连头时对口管工和施焊焊工的技能较高和心理素质稳定,具体如表4所示:
3.2.3 机具配备 “多接一”回拖定向钻较整体回拖定向钻时主要增加中途焊接、防腐等工序,因此在设备上主要增加焊接、防腐补口等设备。同时在“多接一”回拖定向钻前要对焊机和发电机进行检查和保养以确保焊接顺利进行,具体如表5所示:
3.2.4 材料配备上 “多接一”回拖定向钻穿越过程中对材料配备上也是有一定的要求,主材的选择:回拖连口的管材要进行选择,主要选择壁厚和圆周长相近的钢管,我们以Φ813X14.3为例,依据GB/T9711.1-1997《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分A级钢管》规定Φ813X14.3规格的钢管为例:
直径误差允许在1%,(即8.13mm),圆度误差允许在1%,(即8.13mm),壁厚误差在上偏差19.5%(即2.788mm),下偏差在-8%(-1.14mm)绝对值差为3.93mm。GB 50369-2006《油气长输管道工程施工及验收规范》规定的错口和错口校正要求:当壁厚14mm
辅材的选择:焊接用的焊丝选用原封未开封的焊丝和焊条,预热的气体选用满瓶装的。
3.2.5 气候和环境的要求 “多接一”回拖定向钻穿越过程前要收集当地的气象信息,避免在大风大雨潮湿的恶劣天气中进行,如无法避免应准备好放雨设施,如:防风防雨棚。“多接一”回拖定向钻穿越过程中头道钢管回拖是在一般设定在上午和清晨,这样有利途中焊接时间控制在上午10点和下午20点之间。
4 施工过程的控制
4.1 施工协调 “多接一”回拖定向钻穿越过程中的施工协调是保证穿越成功的重要措施。管道中途焊接与检测、防腐等工序衔接不好,那么穿越的后果将不堪设想。为了把协调工作落到实处,在施工前由项目部组织召开“多接一”回拖定向钻的专题会议,明确各个机组各自的职责。要求在开工当天,提前进入施工现场,进行机具设备布置。尽可能采用搭接工序,在焊接开始时由监理通知检测单位在指定施工区域待命。只有协调好各工序之间的衔接,才能确保“多接一”回拖定向钻顺利进行。
4.2 管道中途焊接 本穿越工程中管道焊接质量的好坏将影响到管道回拖的进度,因此焊接时派线路上焊接合格率最高的焊工进行焊接,焊接时的环境温度必须在0℃以上,焊接时的风速不应超过8m/s,当超过8m/s时,要采取防风措施。焊接时1m范围内的区域,大气相对湿度应不超过90%。特别在雨天应在防风棚内施工,并要对管口进行干燥处理,以确保湿度要求。这样可以确保焊接一次成功。
4.3 泥浆控制 管道回拖是“多接一”回拖定向钻穿越的关键一步。由于“多接一”回拖定向钻穿越工艺对泥浆性能要求不同于整条穿越,由于钻机中途停顿,如果泥浆的流动性不好,其悬浮和携带泥屑的作用就会大打折扣,钻具切削下来的泥屑就可能大量地沉积在孔内,从而增加管道二次回拖阻力。
因此对泥浆的性能提出了非常高的要求,要使泥浆达到以下要求:①泥浆具有良好的造壁功能;②低的降失水性;③好的成孔性;④好的流动性;⑤合适的泥浆比重:泥浆配置根据地质不同而不同,但对粘度的要求是非常高的,不应低于50s。泥浆PH值控制在8~10。
5 “多接一”回拖定向钻推广前景
由于能源紧缺,高效、清洁的天然气开发能缓解能源紧张的局面,尤其是在浙江等经济发达地区,这几年管道及复线管道安装也在紧锣密鼓的开展,同时开挖工作进行各类地下管线施工导致的社会问题和环境污染问题已越来越受关注,政策处理的成本越来越高,因此管道定向钻穿越工程量势必增加,这对于推广“多接一”回拖定向钻非常有利。
我公司在杭嘉线输气管道工程支线线路工程I标段及诸暨至萧山天然气输气管道工程和慈东工业区天然气利用工程定向钻穿越多次应用二接一施工,积累了一定的经验和控制方法。虽然“多接一”回拖定向钻施工比整条定向钻穿越难度大,只要在方案论证、中途焊接、回拖等工序上严格把关,其优越性所带来的经济效益和社会效益是非常明显的,矛盾的引发几率也减少。相信“多接一”回拖定向钻施工在今后的管道安装中将起到更大更积极的作用。
参考文献:
[1]郭清泉.广东LNG工程珠江定向钻穿越施工风险防范措施[J].维普资讯网,2009(08).