浅谈天然气管道的施工技术及维护措施

【摘要】天然气作为现今的主要能源，普遍运用于各个领域。因其清洁环保、探明储藏量大、产地分布不均衡，人们将开采的天然气通过专用管道、运输罐车和船舶等设备运送到需要的地方，逐步替代了木材、煤炭、石油液化气等传统燃料。其中管道运输具有距离远、运量大、不间断、成本低、受周边环境变化小等特点，但需要铺设专用的管道，前期工程资金投入量大，影响管道施工因素多，施工流程、方法、工艺都会影响到工程进度、安全和質量。如何提升管道工程质量和延长管道使用寿命是撰文的目的。

【关键词】管道施工；技术要点；质量控制；维护措施

1、天然气管道施工技术特点

长输天然气管道是密闭、连续运输通道，管道多根管材通过焊接而成，管道施工线路较长，必然会穿越不同的地形、地貌与自然环境，受外界因素影响比较大，管道多埋设在地下，占地面积少，对地面活动妨碍小，运输量大，建设快，工程建设完成后可以长时间连续运输，在输送过程中损耗少，无“三废”排放，不会对周围环境造成污染。为了对天然气管道实行动态管理，在施工过程装置监控设备，达到远距离监测与遥控的目的，将现代网络技术结合传感器等新型技术运用其中，可以及时的发现管道泄露、破裂等问题，并采取相应补救措施，实现了信息化与自动化管理。

2、天然气管道施工技术

2.1穿跨越技术

长途铺设天然气管道，必然会经过城镇、村庄、农田、高山和江河湖泊，也会穿行于公路、铁路等交通设施，如何保证工程质量，必须控制外界因素的影响，综合考虑管道经过区域的地质、地形以及气候环境因素，提高施工技术和水平，应从工艺、流程和施工方案多方面保障穿跨越技术的科学运用。结合实际情况，必须合理规划管道铺设线路，对途经的施工地段环境、地质、地形进行全面勘测，施工前对途经路段的路基、桥涵进行加固，铺设安全套管，预留检查井等保障措施，施工中多采用顶管法、定向钻法、明挖法、深埋法以及架空等方法。穿跨越工程施工难度大，施工方案必须结合地形地貌，在保证工程质量的前提下，降低成本预算，压缩维护保养成本，降低对经过区间的道路、住宅、桥梁、农田、林地的影响，尽量不影响到管道沿线人们的生产生活，交通出行。

穿跨越技术以机械顶管法居多，适用机械化、长距离顶管施工技术，主要施工方法有泥水平衡、气压平衡和土压平衡，3种顶管方法主要区别在于开挖掘进面的平衡形式与泥土运输方式的不同。在砂性土壤中，需要控制地面的隆陷时，宜采用泥水平衡顶管法；在黏性土壤中，必须控制地面的隆陷时，宜采用土压平衡顶管法。顶进距离较长或有难度的，顶力接近许用力时，应设置中继间。

泥水平衡顶管是运用机械掘进技术，基本工艺原理是将已调成一定浓度和密度的泥水，通过泥水系统送至顶管机头前挖掘面处，泥水在挖掘面形成一层不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面内渗透，同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力，达到稳定挖掘面的目的；顶管机头前进的同时刀盘切削土体，被切削下来的残土与泥水充分拌合后，由排泥系统输送至地面泥水分离设备处理，经沉淀和分离，分离出的残土被运走，沉淀后的泥水再送入水系统循环使用，顶进可以不间断，施工速度快。

泥水平衡顶管施工适用土质范围广，可有效保持挖掘面的稳定，与其他顶管相比，在黏土、砂土层中总推力比较小，适宜较长距离顶管，工作坑内不吊土、作业环境好、安全系数高，泥水输送弃土连续进行能有效保证工期。无需土质改良或降水处理，施工后地表沉降小，很好控制地面隆沉、施工安全，对地面建筑物、交通、环境影响小，广泛应用于穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥等特殊地质构造地段。顶进的重要机械设备有：掘进机、主顶装置、测量仪器、基坑导轨、控制系统、泥水输送系统等。泥水平衡顶管的施工工艺流程为施工准备、顶进施工、施工测量、套管安装和主管的穿越。其中施工准备开挖工作坑和接收井，根据顶管工程具体条件选择顶进方法和顶管机械，接下来安装顶管机导轨、后座顶板、顶管机及配套设施，依据设计要求穿越管道位置、标高，调整顶管设备的安装位置和高度。现场达到顶进条件后，做设备试运行，检查各种机械设备的性能，检测中线位置和高程，确定泥水控制的主要技术参数，比如流量、流速、压力、相对密度等，在顶进中还要进行纠偏操作，全程测量和监控，保证工程质量和安全。

2.2沟槽开挖技术

输气管道通常采用埋地敷设，沟槽的开挖深度应符合设计要求，保证管道最小覆土厚度，可采用机械开挖和人工开挖。首先对管道沟槽进行测量放线，确定线路的控制桩和水准基标，设定管道沟槽的中心线、水平位置和高程。开挖深度、宽度、边坡、留台等应不同的地形和设计要求进行，侧向斜坡地段的管沟深度，应按管沟横断面的低测深度计算，以便保证管道覆盖深度；管沟边坡坡度应根据土壤类别、荷载情况和管沟开挖深度确定；深度超过5m的管沟边坡应根据实际情况，采取边坡适当放缓，加支撑或采取阶梯式开挖措施。在实际施工中，应考虑沟槽边沿的推土机、挖掘机、吊管机等机械设备形成的动荷载对边坡坡度的影响。若地下水位高于槽底时，应采取降水措施。沟槽成型后，对槽底要进行平整、夯实，制作垫层或支座，保证槽底的密实度和稳定性较好。输气管道与道路、铁路、相邻管道、电力、通信电缆等跨越交叉时，应保持安全距离的水平和垂直净距，否则应将管道设于管道沟或刚性套管进行保护，不宜与其他管道或电缆同沟敷设。

2.3钢管焊接技术

长距离输气管道需要通过焊接工艺来完成连接，按实际采用管材的直径、壁厚和材质，编制《焊接工艺规程》，坡口加工应按作业指导书的规定来检查。管口组分内对口器和外对口器，宜优先选用内对口器。按照《焊接工艺规程》的规定选用适宜的焊接材料，埋地钢管的焊接常用E4315低氢型下向焊焊条，焊条烘干主要应按厂家说明书进行。就管道焊接工艺来看，管道焊接施工首先进行焊前预加热，达到预加热温度要求后，将管道进行对接焊接对口，最后才是管口的焊接，由两人一组，各自沿时钟12点→3点→6点和12点→9点→6点，双向同时焊接。按管道材质选择焊接方法，处理焊缝，检查焊接质量，焊缝进行无损检测，检查率应为100%。施工中可以通过先进的技术设备，选用技能精良的焊接人员持证上岗，多方位综合保证并提升管线焊接质量。

采用因地制宜的施工作业方式：水平段地势平缓，采用沟上作业，使用精度高的内对口器，多机组同时流水作业，提高效率，加快施工进度；山区段因空间狭小，采取沟下作业，使用外对口器简易方便，便于操作。管道焊接质量检查项目包括：外观质量检验、对口质量检验、无损探伤检验、管道吹扫、强度和严密性试验。

2.4管道防腐

输气管道使用周期长，多采用地下埋设施工，管道使用年限取决于管道防腐效果，需要对管道做好防腐施工，否则会影响管线运行的安全性。首先对钢管进行除锈，清除锈渍、油、脂和污物，可以通过手工和动力工具清理。除锈的常用方法有手工工具除锈、动力机具除锈、喷（抛）射除锈、喷砂除锈和化学除锈。管道表面清理干净后可做石油沥青腐蚀层、环氧煤沥青防腐层、聚乙烯防腐层和煤焦油瓷漆防腐层，使管道表面与氧气分离，隔绝氧化反应。防腐层完成后要进行检查，发现问题要及时修补。管道防腐材料的选用应符合国家、行业现行产品质量标准的规定，应满足设计要求功效。所有进场产品全部检查，索取生产许可证和产品合格证书以及检验报告等资料。管道防腐的关键部位是防腐层补口、补伤的处理，补口材料采用辐射交联聚乙烯热收缩套时，应按管径选用配套的规格，产品表面应平整清洁、无瑕点、无裂口及分界变色，基材边缘应平直；也可采用环氧树脂/辐射交联聚乙烯热收缩套三层结构，并应使用无溶剂环氧树脂底漆。补口前应对管端补口部位进行表面处理，清除表层铁锈、污垢，保持补口干净、干燥，搭接部位的聚乙烯防腐层应打磨出粗糙表面。采用火焰加热器对补口部位进行预热处理，预热温度达到要求后再进行后续施工。控制好搭接长度和宽度，掌控好预加热的温度，应满足设计要求。补口质量检查包括外观、漏点和粘结力，每100个口至少抽检一个口，如不合格应加倍抽查，若加倍检查仍不合格，该管线补口全部返修。

2.5管道回填

在管道防腐处理完成后，应复查管沟的深度，清除沟内塌方、石块、机具设备、积水和冰雪等有损防腐层的杂物，然后将管道下放到沟槽底部，把管道安放并固定在沟槽中心线上，先填管道两侧及管顶上500mm范围内的土方，从管道两侧对称分层回填、分层夯实，每层厚度不宜大于200mm，管顶上部的填土要求是细粒土或沙土，不宜使用石块、树根、有机物、冻土、砖块以及大粒径填料。在山区易冲刷地段、高水位地段、人口稠密区及雨季施工时应立即回填。管口端部留出30米暂不回填，石方段管沟细土应回填至管顶上方300mm，然后回填原土石方，但石头的最大粒徑不得超过250mm；戈壁段管沟细土至少回填至管顶上方100mm；黄土塬地段管沟回填应按设计要求做好垫层及夯实，陡坡地段管沟回填采取袋装土分段回填。各种回填土均应平整密实，沟内回填土考虑自然沉降，沟内回填土宜高出地面300mm以上，最小覆盖层厚度应符合设计要求。覆土应与管沟中线一致，其宽度为管沟上开口宽度，并做成有规则的外形，对于回填后可能遭受洪水冲刷或积水浸泡的管沟，应采取压实管沟、引流等预防管道漂移的措施。管沟填土压实应先轻厚重，只有当管道承受压力试验合格，方可使用大型机械设备压实处理，否则会造成地下管道变形、弯曲和破裂。特殊管沟（如穿越铁路路基、站场、公路内的沟槽）回填土压实度应符合设计要求，不同材质的管道回填土压实度也应区别对待，比如铸铁管道、钢筋混凝土管道应达到90%以上，钢管管道应达到95%以上。

3、天然气管道维护要点

3.1管道内涂层技术

管道内壁涂层和管道衬塑是管道防腐最主要的工艺方法，对于运输不同介质的管道，发生腐蚀现象的时间节点也会有所不同。所以，在维护工作中，如何防止管道腐蚀是最主要的问题。

3.2管道外涂层技术

管道外涂层技术多种多样，主要有高效复合涂层、煤沥青防腐、

聚乙烯、聚丙烯树脂防腐等技术。

高效复合涂层施工工艺具有高效的强粘接性、抗冲击性、强渗透性等特性，不受外界温度变化干扰。高效复合涂层具有多种优良特性，适用不同地质条件，输送介质的管道。

煤沥青具有较好的防腐能力、良好的黏结能力，因此可用于配制防腐涂料、胶黏剂、防水涂料、油膏及制作油毡等，适用于防腐工程及地下防水工程中。

聚乙烯管道防腐密封性强，强度高，防水性好，质量可靠，施工便利，适用性强，对环境无污染，当前在防腐方面已普遍运用。

3.3管道阀门维护保养措施

天然气管道的输送距离非常远，必须有阀门进行控制，才能实现天然气的输送流程，对阀门的维护保养至关重要。通过阀门的开启或者关闭，实现流程的操作，对管道所有阀门进行维护保养，保证阀门的开关灵活，不渗不漏。对阀门加注润滑油维护，防止阀门生锈影响到流程切换，带来安全隐患。

结语：

天然气是生产生活的重要保障物资，管道施工建设的质量和安全对社会产生重大影响，所以在管道建设中应从勘测设计、施工技术、工程材料、运行操控、信息技术等多方面强化管理，采用新技术、新工艺、新方法来消除安全隐患，提高管网设备使用效率，方便生产和生活需要，为社会经济发展提供物资保障。

参考文献：

[1]《城镇燃气设计规范》GB50028-2006.

[2]《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-2008.

[3]《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236.

[4]《燃气输配工程技术手册》-张志贤，黄柏枝主编.

[5]《油气管道工程施工安全技术》-石仁委，迟艳芬，曹德国主编.

作者简介：

寇爽，陕西省天然气股份有限公司，陕西西安。