沈阳曹台末站站外动火连头技术应用分析

鞠 睿 杨俊峰

1.河南城建学院 河南平顶山 467036，2.沈阳燃气集团 辽宁沈阳 110005

沈阳曹台末站站外动火连头技术应用分析

鞠 睿1杨俊峰2

1.河南城建学院 河南平顶山 467036，2.沈阳燃气集团 辽宁沈阳 110005

基于西气东输工程在沈阳燃气于洪天然气门站进行的一级动火连头作业工程实例,介绍了在天 然气改造和扩建等施工作业中的动火连头技术,针对动火的危险性和重要性,制定了一整套安全可靠的动火连头技术方案。该工程应用了磁力钻开孔、爬管机机械切割、气囊封堵、氮气置换、对口焊接、无损检测等技术,为城镇燃气工程——动火连头作业提供了技术参考。

动火连头 安全交底 氮气置换 动火防护

随着天然气的普及，燃气设施在城市改造与建设进程中出现改建、扩建的需要，不可避免动用电焊、气焊等方法进行动火补焊、碰接及改造。动火作业是一项技术性强、要求高、难度大、颇具危险性的作业，为了避免发生火灾或爆炸事故，已投用的燃气设施动火作业必须采取一系列安全技术防护措施。沈阳燃气工程自投产点火以来,已成功地实施多处动火连头带施工工程,取得了较为成功的经验，现就沈阳曹台末站站外动火连头施工工程进行介绍。[1-2]

1 工程概况

该工程起于中石油末站，沿新蔡公路敷设，止于沈阳燃气于洪天然气门站。线路设计采用管道材质为L415，规格φ610×12.5mm，设计压力为5.0 MPa，三层PE普通级绝缘防腐管线。

2 组织机构

带气接线应有专人负责,实行统一指挥。负责人必须全面掌握管网工艺流程及新建工程情况,必须精通带气作业技术,组织制定带气作业方案,并向全体工作人员交底。

2.1 人员组织

人员组织包括工程总指挥以及各个分项目经理，该工程组织如图1所示。

2.2 连头组施工组织

施工需要人员见表1。

表1 沈阳曹台末站站外动火连头施工人员安排

3 连头施工计划

根据沈阳燃气有限公司于洪天然气门站投产计划，油田曹台末站站外连头计划在2012年12月5日做施工准备，2012年12月6日施工连头。具体施工计划见表2。

表2 沈阳曹台末站站外动火连头具体施工安排

4 施工方案及措施

4.1 连头工作的施工流程（见图2）。

4.2 连头准备工作

（1）施工前应根据设计文件及相关标准规范，做好现场技术交底工作，准备好现场记录资料；准备在有限期限内的可燃气体报警器和便携式测氧仪。[3]

（2）准备施工设备、机具、材料，包括磁力钻和已经试压的管材等。

（3）办理各项施工手续，包括动火报告、征占地和超占地手续。

（4）与相关专业的施工单位取得联系，保证工程施工顺利进行。

4.3 技术安全交底

（1）确定连头施工的进场人员，以现场实际施工人员为准，明确施工、应急职责；

（2）根据沈阳输油气公司批准的连头施工方案，向参加连头作业的施工人员进行技术安全交底，介绍施工方案的施工要求和措施，识别连头作业的风险和安全作业的要求；

（3）按照批准的方案，施工前与输油公司代表联系，与沈阳输油气公司代表共同对连头施工人员进行技术安全交底，并对施工过程中可能发现的风险进行共同识别，并对现场应急预案进行协商，共同制定应急预案。

（4）施工现场布置相应的警示标志，并设置警戒线；禁止非施工人员进入施工现场。焊工等特种作业人员，必须持证上岗。

（5）连头施工人员劳保穿戴整齐、规范、佩戴胸卡。

（6）检查氧气、乙炔气瓶及液化气罐摆放是否达到安全距离。施工现场要放置足量的灭火器，防止意外的发生。

（7）坚持文明施工，应严格清理施工现场，充分做到“工完料尽场地清”。

4.4 注氮置换

氮气置换的目是在连头动火之前置换掉管道及设备中空气和天然气，避免在连头施工过程中因天然气与空气混合而达到爆炸极限。

4.4.1 氮气置换方法

设备置换方法：将容器密封，选择一个合适进气点和出气点，严格按照进气口进气，出气口出气。充入氮气，当压力达到0.4MPa时停止通入氮气，打开设备放空阀门，泄压，降到正常压力后再关闭放空阀，再次充压，反复充压、降压，直到检测出口氧气含量合格为止。

管道置换的方法：主要采用持续通入氮气，在出口检查氧含量，直到合格。

4.4.2 注氮所需氮气用量

按照1t液氮转化为1个标准大气压、5℃状态下的气体体积为808 m3，管道注氮总量计算公式为：

其中：M——注液氮的质量，kg；

k——管道充压系数（结合具体情况一般取1.2）；

V——管道总容积，m3；

u——氮气比容，m3/kg。

本次注氮管道长度为1100 m，管道规格DN 600；经计算管道管容为310 m3（约合460 kg）

置换过程中的氮气损失按30%注氮量考虑，因此该段置换共计需要液氮约460×1.3≈600 kg。由于注氮量较大，另考虑应急情况，本次准备一台0.8 MPa，6t液氮车，同时配备2台气化能力100m3/h的空温汽化器，足够保证注氮的所需氮气量。

根据现场实际情况控制注氮的速度，置换过程中管道内氮气速度不应大于5 m/s；根据现场实际本次氮气置换空气的推进速度取2～3 m/s，注氮出口压力为不大于0.8 MPa。

4.5 动火连头施工

4.5.1 动火点临时独立接地

工业动火中的防护接地是指为防止被动火设备和管道因焊机杂散电流引起火灾而设置的专用接地线，把杂散电流引入大地，是保障动火作业安全的一种专用措施。本工程动火焊前根据要求安装单独动火专用接地，接地体安装在焊接操作坑内，用L50×50×2500角钢直接打入地下，角钢顶部用扁钢引出，接到焊接引线上。当测试接地电阻大于1Ω时，再增加1根角钢，或对埋设接地的土壤浇盐水增湿和添加降阻剂直到实测接地电阻值小于1Ω为接地合格。

4.5.2 连头施工

燃气临时站施工如图3所示。将连头点1和2单独断开后，用弯管将施工点1和施工点2进行连接。原有管线拆除。氮气置换完成后与沈阳输油气公司现场检查置换合格同意后，用爬管机切割管端封堵，管道连头焊接执行相关技术规程；焊接采用半自动焊接方法；焊接完完毕后，清理干净焊缝表面的焊渣、飞溅，按标准要求进行焊缝外观检查，用保温被包裹焊道，使焊道缓慢降温，直至焊道温度接近环境温度后，拆除保温被；焊口检查合格后要申请无损检测，根据设计要求连头焊缝必须通过100%的X射线和100%的超声波检验。射线照相探伤执行《石油天然气钢质管道无损检测》（SY/T4109—2005）标准，Ⅱ级为合格；超声波探伤执行《石油天然气钢质管道无损检测》（SY/T4109—2005）标准，Ⅱ级为合格。

焊缝无损检测合格后，及时进行防腐补口、补伤施工；其施工工序、执行标准和技术、质量要求与主体管线防腐补口、补伤施工相同。

4.5.3 连头施工作业安全要求

（1）在连头作业坑，安排专人负责对管沟及机械设备进行监视，机械设备与沟边的距离大于1.5m，作业坑内管道两侧分别设置逃生通道；作业坑放坡大于1∶0.5。

（2）作业坑内设置含氧测试仪，现场安全员负责该含氧仪记录。因为在组对和根焊期间，采用医用氧气对作业肯内补充氧气，保证作业坑内的氧气含量。

（3）连头施工期间站场内及站场内与连头点的现场通讯采用防爆对讲机；所有进入站场内的人员必须关闭手机；站场内的使用工具为防爆工具。

5 安全措施

5.1 氮气置换安全措施

（1）进驻施工现场前由安全负责人组织全员进行安全教育，并记录《班前讲话记录》。严格遵守岗位职责，操作流程、安全规程和异常事故处理方法，对于发现的异常情况及时上报，并尽可能做好相应安全处理，将事故发生率降到最低点；危险操作必须有人监护，并且要派有经验的人员监护。

（2）进入施工现场必须穿工作服、戴安全帽，对违反规定者将给予警告并处罚，由此造成的后果由当事人负责。对进入现场的其他人员也必须戴安全帽并要经过施工单位现场负责人确认安全后方可进入。

（3）电焊工要穿戴专用防护服、防护手套，正确使用护眼罩。

（4）注氮作业人员进入现场前，必须进行安全交底、技术和任务交底，并明确各自职责。

（5）只要开始启动加注氮气装置，所有施工人员都要提起警惕，尤其是末端人员要时刻注意末端管口情况并且要保持高度的警戒，不要使自己和其他人员受到伤害。

（6）依据现场情况在置换现场设警示区，有明显的置换警示标志以防其他无关人员误入。在置换过程中，置换区域内严禁有非置换的人员。置换设备、人员要在管道侧面，严禁正对置换封头。置换过程中，管道正上方严禁有人停留。

5.2 管线连头安全措施

（1）在连头作业前，必须对全体施工人员进行安全交底并进行HSE教育，项目部和沈阳分输清管站内人员共同识别当日施工存在的风险及防范措施，同时向每位施工人员传达。

（2）施工人员劳保穿戴整齐、规范，施工警戒区域禁止吸烟，现场布置相应的警示标志，围拉警戒线，非工作人员禁止入内。

（3）指定地点停放施工机具，如氧气瓶、乙炔瓶、电焊机、发电设备等应放在距离动火点上风处。

（4）连头作业时，设备、人员必须由专人指挥，焊接采取接地防护且埋深达到500mm以下。

（5）在连头作业时，安排专人负责对管沟及机械设备进行监视，且与沟边的距离大于1.5m，如果有异常必须及时通知作业人员停止施工，并立刻撤离到沟上，排除隐患后方可继续施工。

（6）施工现场设备安装防火帽，并在设备旁边放置干粉灭火器。坚持文明施工，施工完毕后，必须严格清理施工现场，充分做到“工完料尽场地清”。

（7）管沟开挖坡度要根据地质和地下水位情况适当加大放坡坡度。沟下作业逃生通道设置位置和坡度是否按要求进行修筑，逃生通道设置于便于施工人员上下管沟，同时逃生通道不碍于作业施工。环境保护按照相关要求执行。

6 经验总结

通过具体接管工程实施作业及现场管理的实践,有以下几点认识：

（1）带气接线工程作为一项危险作业,作业时必须制定出切实、严密、可行的实施方案,按作业方案中安全技术条件要求做好现场的一切准备。

（2）带气作业是一项调压、管线、焊接、安装、安全保卫等各个岗位密切配合的系统工程,因此,必须要有统一的指挥,各岗位要有高度负责的精神,一切要为现场带气作业工作服务。

（3）总结本次施工，不足之处主要在于：对漏气裂缝处理不完全，只使用了临时堵漏和隔热手段，没考虑焊接过程中应力把漏气裂缝拉开使临时堵漏失效，而导致面积较大的漏气起火，加大了施工难度、增加了工作量、延长了作业时间。今后碰到类似情况应先用小块钢板补好漏气裂缝再进行大面积贴补焊，避免大面积漏气。

（4）燃气动火安全要求高，具体动火操作必须严格按照安全动火规定执行，千万不可马虎大意和侥幸疏忽。在具体工作中，我们尽量使用非停输碰接等技术替代动火作业，在必须动火的操作中，一定要坚持认真细致地做好安全工作，严格按照批准方案实施，才能在动火作业中最大限度地减少发生火灾爆炸事故的机率，确保国家、人民的生命、财产不受损失，确保企业安全生产和稳定发展。

1 张兴盛,黄晓琳.带压开孔封堵技术在长宁天然气管线的应用[J].石油化工应用,2006,(6).

2 向群等.我国天然气输气管道建设综述[J].焊管，2004，9（5）：9-12。

3 魏菊香.浅议城市燃气输配管网建设[J].城市燃气，2005，3：9-11。

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1672-9323（2013）01-0077-04

2012-12-19）