曹勇 王利敏 魏科元 鄭海 邢玉敏

中石化勝利油建工程有限公司

西南成品油管道北盤(pán)江跨越段樁號(hào)為AQ083-084，海拔高度585.68 m。下游馬馬崖一級(jí)水電站建成后，該段管道將被淹沒(méi)，因此需要進(jìn)行改線。由于改線處管道靜壓力超過(guò)8 MPa，若采用一次性常規(guī)雙側(cè)雙封工藝，封堵風(fēng)險(xiǎn)較高；若采用排油降壓施工工藝，排油量較大，作業(yè)周期長(zhǎng)。故決定采用階梯降壓封堵技術(shù)，從而有效解決了封堵壓力高、停輸時(shí)間長(zhǎng)的難題。

1 工程概況

西南成品油管道北盤(pán)江遷改線路水平長(zhǎng)度約1 182 m，在北盤(pán)江跨越兩側(cè)新建2座閥室，管道設(shè)計(jì)壓力為10 MPa，材質(zhì)為X60，一般線路段管道規(guī)格為φ406.4×10.3 mm，LSAW，特殊地段規(guī)格為φ406.4×12.7 mm，LSAW。設(shè)計(jì)采用封堵工藝完成管道遷改。

2 常規(guī)雙側(cè)雙封施工風(fēng)險(xiǎn)

改線工程帶壓封堵施工原設(shè)計(jì)為兩側(cè)雙封雙堵后斷管連頭，但通過(guò)查閱竣工測(cè)量資料得知，改線管道位于安順-晴隆段，線路總體走勢(shì)呈U型。上游封堵點(diǎn)距離上游最近閥室安順大坪閥室約11.3 km，兩者之間的海拔最高點(diǎn)相差902 m；下游封堵點(diǎn)距離下游最近站場(chǎng)晴隆沙子站約28.6 km，兩者之間的海拔最高點(diǎn)相差948 m。

受海拔落差影響，在保證輸送的前提下，本工程2處封堵點(diǎn)的運(yùn)行壓力通過(guò)站場(chǎng)減少泵力進(jìn)行壓力下降調(diào)節(jié)的幅度微乎其微，而管線停輸后，2處封堵點(diǎn)的壓力源于管道內(nèi)油品靜壓，更是無(wú)法調(diào)節(jié)，在高靜壓情況下進(jìn)行帶壓封堵施工，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

封堵點(diǎn)管道壁厚為10.3 mm，根據(jù)《鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程 第一部分:塞式、筒式封堵》（SY/T6150.1-2011）中關(guān)于管道允許帶壓施焊的壓力計(jì)算公式 P=2￡s（T-C）÷D×F，可在理論上計(jì)算得出此壁厚下最大允許帶壓施焊的壓力為9.68 MPa，與上、下游封堵點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行壓力8.11 MPa和8.52 MPa相比較為接近。由于原管道在高強(qiáng)度下已運(yùn)營(yíng)近10年時(shí)間，管壁磨損在所難免，焊接時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

上、下游封堵點(diǎn)停輸后靜壓分別為7.82 MPa和8.30 MPa，壓力較大，超過(guò)目前國(guó)內(nèi)常規(guī)封堵壓力（4.50 MPa）近1倍，高靜壓對(duì)封堵皮碗的密封性和密封時(shí)間提出了很高要求。臨水作業(yè)，一旦在新舊管道連頭期間發(fā)生意外，大量油品外泄，將造成較大次生災(zāi)害。

3 階梯降壓封堵施工設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)多次勘查論證，為確保施工安全可控，結(jié)合管道平直段位置、海拔高度及進(jìn)場(chǎng)道路依托條件等因素，計(jì)劃在安順大坪閥室和上游封堵點(diǎn)之間新增第一個(gè)封堵點(diǎn)，海拔高度996 m，運(yùn)行壓力5.65 MPa，停輸靜壓為5.25 MPa；在下游封堵點(diǎn)和晴隆沙子站之間新增第二個(gè)封堵點(diǎn)，海拔高度1 084 m，運(yùn)行壓力4.50 MPa，停輸靜壓4.50 MPa。新增的第一封堵點(diǎn)和第二封堵點(diǎn)分別在5.25 MPa和4.50 MPa壓力下先進(jìn)行封堵施工，切斷上、下游封堵點(diǎn)與兩側(cè)海拔最高點(diǎn)的靜壓傳遞，使上、下游封堵點(diǎn)停輸靜壓降至2.57 MPa和3.80 MPa，此時(shí)再進(jìn)行上、下游封堵點(diǎn)的管件焊接、開(kāi)孔、封堵及新舊管線連頭施工。各封堵點(diǎn)位置及壓力關(guān)系如圖1所示。

圖1 封堵點(diǎn)位置及壓力關(guān)系

4 階梯降壓封堵施工工藝

4.1施工流程

階梯降壓封堵施工流程如圖2所示。

圖2  階梯降壓封堵施工流程

4.2 作業(yè)要點(diǎn)

4.2.1施工準(zhǔn)備

（1）人員設(shè)備準(zhǔn)備

對(duì)施工進(jìn)場(chǎng)人員進(jìn)行一次全面的工程技術(shù)交底及安全交底，并組織開(kāi)展一次漏油應(yīng)急演練。對(duì)所有參與封堵的設(shè)備進(jìn)行一次保養(yǎng)，確保各類液壓元件密封良好。備齊備品備件及應(yīng)急物資，由專人清點(diǎn)，確保施工物資無(wú)遺漏。

（2）技術(shù)參數(shù)準(zhǔn)備

施工前，對(duì)同管徑、壁厚管道進(jìn)行一次帶壓模擬封堵試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及皮碗的密封性能。同時(shí)記錄開(kāi)孔及封堵的各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)，作為施工的參考數(shù)據(jù)。

（3）作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

作業(yè)坑應(yīng)先采用人工開(kāi)挖，暴露管線后再采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，開(kāi)挖應(yīng)有專人指揮。作業(yè)坑坡度應(yīng)滿足安全要求，坑底應(yīng)干燥平整，配備必要的排水設(shè)施。動(dòng)火區(qū)與封堵區(qū)需采用沙袋及耐火材料建立隔離墻。

（4）應(yīng)急措施準(zhǔn)備

針對(duì)封堵施工期間可能發(fā)生大規(guī)模泄漏事故，結(jié)合環(huán)保需要，在上、下游封堵點(diǎn)均建立泄漏油品收集池，配合油罐車外運(yùn)，以確保管道發(fā)生泄漏時(shí)油品收集規(guī)范、及時(shí)，不污染北盤(pán)江水域。同時(shí)，為防止泄漏油品一旦進(jìn)入江內(nèi)污染下游水域，在原跨越橋下方50 m和80 m位置水流較緩地帶設(shè)置2道岸灘圍油欄（如圖3所示），在封堵施工期間安排應(yīng)急隊(duì)伍和抽油設(shè)備在此待命。

圖3 施工現(xiàn)場(chǎng)圍油欄布置

4.2.2施工過(guò)程

（1）管件焊接

管件焊接前應(yīng)根據(jù)裸管焊道情況、連頭位置及舊管線通球等因素進(jìn)行合理定位。定位選點(diǎn)在直管段上，讓開(kāi)孔部位盡量避開(kāi)管道焊縫。同時(shí)，管件定位位置應(yīng)確保管道橢圓度誤差不超過(guò)管外徑的1%，并進(jìn)行軸向及周向壁厚檢測(cè)，防止選在壁厚的薄弱點(diǎn)。焊接前還應(yīng)確定管道運(yùn)行工況（壓力、流速等）滿足管件焊接要求。應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程要求施焊，確保焊接安全。

（2）帶壓密閉開(kāi)孔

管道開(kāi)孔前，按規(guī)范要求組裝夾板閥與開(kāi)孔機(jī)。夾板閥內(nèi)孔與三通管件法蘭內(nèi)孔的同軸度誤差不應(yīng)超過(guò)1 mm，中心鉆U形卡環(huán)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，刀具結(jié)合器與液壓開(kāi)孔機(jī)主軸之間的錐度連接結(jié)實(shí)緊固，筒刀與開(kāi)孔聯(lián)箱內(nèi)孔的同軸度控制在1 mm以內(nèi)。測(cè)量計(jì)算開(kāi)孔數(shù)據(jù)。進(jìn)行管件、夾板閥與開(kāi)孔機(jī)整體氣密試壓和夾板閥密閉試壓，確保開(kāi)孔后管道介質(zhì)不發(fā)生泄漏。

管道開(kāi)孔時(shí)，按設(shè)備操作規(guī)程合理調(diào)配液壓站運(yùn)行參數(shù)，避免因功率小出現(xiàn)卡刀或功率大發(fā)生設(shè)備震顫等情況。

開(kāi)孔完畢后，將刀具提入開(kāi)孔聯(lián)箱內(nèi)，根據(jù)切削下的鞍型板外觀確定開(kāi)孔完成情況，為封堵施工提供依據(jù)。

（3）管道封堵

停輸封堵施工前，按規(guī)范要求組裝封堵器。檢查封堵頭導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)向滑動(dòng)情況，確保完好，均勻緊固封堵皮碗壓板螺栓，并根據(jù)管道內(nèi)壁結(jié)垢和腐蝕情況判定封堵頭皮碗的擠壓程度，測(cè)量計(jì)算封堵數(shù)據(jù)。調(diào)整管道至停輸工況后關(guān)閉兩側(cè)截?cái)嚅y室，穩(wěn)定半小時(shí)進(jìn)行封堵施工。

停輸封堵時(shí)，先封下游封堵點(diǎn)，后封上游封堵點(diǎn)，下封堵頭時(shí)要緩慢勻速，通過(guò)觀測(cè)孔隨時(shí)觀察下封尺寸，封堵頭到位后，應(yīng)緊鎖封堵器主軸。

封堵完成后，通過(guò)泄油方式降低封堵外側(cè)壓力，使封堵頭內(nèi)外形成壓力差，根據(jù)壓力變化判定封堵是否嚴(yán)密。

（4）封堵段抽油

確定管道封堵嚴(yán)密后進(jìn)行排油，排油應(yīng)考慮進(jìn)氣點(diǎn)，防止管道內(nèi)部形成負(fù)壓，影響封堵嚴(yán)密性。

（5）機(jī)械切管

在役管道切割應(yīng)采用機(jī)械切割方式進(jìn)行。切割前，先根據(jù)連頭尺寸進(jìn)行切割定位，并預(yù)留黃油墻位置。切割過(guò)程中應(yīng)持續(xù)淋水給刀片降溫。切割即將完成時(shí)，用釬子及時(shí)塞住切口，防止夾刀。

（6）砌筑黃油墻

先對(duì)連頭管道進(jìn)行內(nèi)壁清理，然后噴射干粉覆蓋，用黃油膩?zhàn)悠鲋�黃油墻。黃油膩?zhàn)訛槟z塊狀的黃油和滑石粉混合物，要求硬度適中，使用前摔成圓柱體，一層順著管道方向一層橫著管道方向交替碼放到管道內(nèi)。每層碼放完畢后，要用銅錘用力拍打，使黃油膩?zhàn)映浞纸佑|、無(wú)間隙。碼放完最后一層黃油膩?zhàn)雍�，用木缸慢慢頂�?shí)黃油墻端面，均勻涂抹一層黃油進(jìn)行密封。黃油墻封堵的有效長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.5倍管徑，最后用可燃?xì)怏w檢測(cè)儀檢測(cè)黃油墻端面的可燃?xì)怏w濃度，確保完全隔離舊管道內(nèi)的油氣。

（7）管線碰口

管線對(duì)口與焊接時(shí)，嚴(yán)禁敲擊震動(dòng)；施工要迅速，時(shí)間越短越好；如果環(huán)境溫度太高，需對(duì)黃油墻部位的管線采取降溫措施。同時(shí)應(yīng)有黃油墻倒塌的應(yīng)急方案。

（8）解除封堵

在甲方確認(rèn)新管線可以投入使用后先進(jìn)行壓力平衡施工，確認(rèn)封堵頭兩側(cè)壓力一致后再進(jìn)行解除封堵作業(yè)。解除封堵時(shí)應(yīng)先提上游封堵頭，再提下游封堵頭，封堵頭提出時(shí)要精確計(jì)算提出的尺寸。

（9）塞堵施工

開(kāi)孔時(shí)切下的鞍形板應(yīng)隨塞堵裝回管道，鞍形板裝回管道前應(yīng)清邊，清邊后鞍形板外徑宜比開(kāi)孔孔徑小10～20 mm。塞堵安裝時(shí)，應(yīng)檢查塞堵的方向，確保鞍形板的方向與管道方向一致。塞堵完成后，通過(guò)塞堵上下壓差變化確定塞堵嚴(yán)密性。

圖4 施工現(xiàn)場(chǎng)照片

5  結(jié)語(yǔ)

總結(jié)西南成品油管道北盤(pán)江改線工程的施工過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)高壓雙側(cè)雙封及排油降壓封堵方式相比，階梯降壓封堵技術(shù)具有管件焊接風(fēng)險(xiǎn)小，安全性高；封堵壓力小，封堵嚴(yán)密性好，安全系數(shù)高；

停輸周期短，經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)因此是一項(xiàng)可操作性強(qiáng)、安全系數(shù)高的封堵技術(shù)，值得在高靜壓輸油管道遷改工程中推廣應(yīng)用。

作者：王利敏，男，1985年生，本科，工程師，2006年畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，現(xiàn)任中石化勝利油建工程有限公司管道工程技術(shù)服務(wù)公司副經(jīng)理，主要從事油氣地面工程方向的施工管理工作。

《管道保護(hù)》2017年第3期（總第34期）