浅谈带油开口技术在航空煤油管道施工中的应用

侯中伏 张雪艳 季信军

中国化学工程第四建设有限公司 湖南岳阳 414000

随着我国经济的高速发展， 人们的出行方式也在发生着变化，飞机越来越多地成为首选交通工具。 现有机场已不能满足人们出行的需求， 亟待进行机场航站楼、机场跑道、停机位，以及航空煤油管道等的扩建。 其中航空煤油管道新旧管道连接施工是重要的建设部分，若采用传统的施工方法，需要先将管道内的航空煤油压力降低，将管道内航空煤油排出；机械切割旧管道后，再进行新旧管道连接。 此方法存在抽油时间过长的缺点，影响航班供油，可能会造成大量航班延误。 现结合长春龙嘉国际机场二期扩建项目供油工程等项目的施工经验， 简要介绍带油开口技术在航空煤油管道施工中的应用。

1 工艺原理

带油开口技术是指在密闭、 不停输、 带压的状态下，在航空煤油管道上，焊接封堵三通后，按要求安装夹板阀、开孔机等设备，以机械切削方式，在运行管道上进行开孔；从开孔处将封堵头送入管道并密封管道，阻止管道内介质流动； 然后进行新增管道与原有管道连接的一种施工技术。

2 工法特点

与传统施工方法比较， 带油开口技术具有如下优点：

（1） 不需要停用原有管线，能够满足不停航的施工要求，不影响航班的正常运行。

（2） 施工过程中辅助一定的措施，能够避免施工时产生焊渣、铁屑等杂质，可较好地保证航空煤油的质量。

（3） 基本都是在管道内封闭的环境下完成，动火作业较少，能够最大限度地保证施工安全。

（4） 涉及的管道长度较短，借助油槽等工具即可收集管道内的残余航空煤油， 不会造成施工场地的污染，能够最大程度地满足环保要求。

3 适用范围

带油开口技术适用于机场航班较多， 停机位比较紧张，不具备停航条件的航空煤油管道的扩建工程。 该技术能够在保证航空煤油管道的正常运行的同时，保证航空煤油质量和施工安全， 提高新旧管道连接的施工进度。

4 施工工艺

带油开口技术施工工艺流程见图1。

图1 带油开口技术施工工艺流程图

4.1 准备工作

航空煤油管道带油开口施工准备的内容以封堵三通位置确定、 管道焊接时航空煤油运行压力的控制为重点，主要内容包括：封堵三通安装位置确定；工作坑的位置和尺寸确定；管道允许施焊压力的确定和控制；带油开口施工的施工工序确定； 带油开口施工中应急方案、程序的确定。

4.2 防腐层剥离

确定封堵三通位置后，用刀具、钢丝轮，将封堵三通焊接位置的防腐层清理干净。

4.3 封堵三通焊接

（1） 封堵三通组对，应按以下要求进行：管件与管道的贴合间隙不大于2mm；对开三通法兰沿管道轴线方向的两端到管顶的距离差应不大于1mm；对开三通法兰轴线与所在位置管道轴线的不相交度不应大于1.5mm；对开三通法兰平面在管子的环向上应水平；检查法兰内各片卡环伸缩应灵活， 并记录卡环缩回终点到推进到最终位置所旋转的圈数。

（2） 焊接前准备：管件上半瓦和下半瓦配套，分别作标识，以免混淆；开孔位置应避开管子本身的焊缝，开孔封堵位置的管道椭圆度不得超过管径的1%；封堵三通的焊缝位置两边50mm 内对管道管壁进行测厚，管壁厚度应满足带压焊接的条件。

根据标准要求， 管道带压施焊时的液体介质流速不得大于5m/s，管道运行压力要求低于管道允许的带压施焊最高压力。 管道允许带压施焊的压力计算公式见式（1）：

式中：P——管道允许带压施焊的压力，MPa；

δs——管材的最小屈服极限， MPa，取245MPa；

T——焊接处管道实际壁厚， mm；

C——因焊接引起的壁厚修正值， mm， 一般取2.4mm；

D——管道外径， mm；

F——安全系数（原油、成品油管道取0.6，天然气、煤气管道取0.5）。

（3） 封堵三通焊接，应符合如下要求：封堵三通的焊接应使用氩弧焊打底，且严禁使用气焊；焊接时必须穿戴焊工保护用品，避免出现弧光伤眼、烫伤等，如出现伤人事件，应立即送就近医院治疗，如出现焊穿或着火现象，应立即启用应急方案；封堵三通护板与管道的环向角焊缝的焊接应采用堆焊形式， 对开三通护板厚度等于或小于管道2 倍壁厚时， 焊角高度和宽度应等于三通护板厚度； 封堵三通定位点焊在两条纵向焊缝端头沿环向焊道上下各点焊30mm 长； 考虑焊接应力每道纵向直焊缝用两名焊工同时进行焊接， 焊接顺序如图2 所示，且纵向焊缝不应与管线焊接在一起。 管道上进行封堵三通环向角焊缝的焊接时， 每道焊缝用两名焊工同时施焊，两电弧间相距至少50mm；先焊接完成一侧环向角焊缝后，再焊接另一侧环向角焊缝。

图2 焊接顺序

4.4 夹板阀安装

夹板阀安装前，应进行强度和严密性试验。 夹板阀内孔应与三通法兰内孔同心， 不同心度不超过1mm，内部旁通应关闭； 对称拧紧螺栓， 检查两法兰的平行度，检查夹板阀，开闭应灵活自如。

4.5 开孔机安装

在夹板阀关闭状态下， 安装开孔机， 对称拧紧螺栓，并检查两法兰的平行度。

4.6 开孔前试压

封堵三通焊缝磁粉检测； 对开孔机、 夹板阀进行5min 严密性试验；然后打开夹板阀，用氮气进行整体试压验漏，并按工艺管道施工验收规范验收。

4.7 开孔作业

（1） 开孔前， 要检查开孔刀在连箱里的位置是否有偏心现象，若有则卸下刀具，先用仪器测量开孔连箱是否处于中心位置，然后测量刀具中心位置，再把刀具拧紧。

（2） 在开孔过程中如出现刀具卡住现象，应立即停机，并手动退刀10mm，再重新开孔。 如果刀具损坏，应果断提起刀盘，关闭夹板阀，换上备用刀具。

（3） 开孔作业完毕，回退开孔刀具到位后，向连箱内通入氮气，将连箱内的航空煤油排放干净，关闭夹板阀，然后拆除开孔机，管道完成开孔。

开孔示意图见图3。

图3 开孔示意图

4.8 强磁装置吸附铁屑

开孔完成后，为保证航空煤油的油品质量，需将开孔作业中产生的铁屑吸附出来。 具体步骤如下：安装强磁装置，打开夹板阀，把强磁装置伸入管道内；然后提起强磁装置，关闭夹板阀，取出强磁装置，清理铁屑；如此，反复3 次。

4.9 拆除强磁装置

铁屑吸附完成后，关闭夹板阀，拆除强磁装置，开孔工作完毕。

4.10 安装封堵器

（1） 管线开孔完毕后，安装封堵器。

（2） 开启夹板阀至全开状态，然后下降封堵头至三通封堵管件底部对需封堵面进行封堵。 具体操作见图4。

图4 安装封堵器

（3） 封堵时要仔细观察开孔时切割下来的马鞍块， 根据管道内壁结垢和腐蚀情况判定封堵头皮碗的挤压程度。

（4） 封堵完毕后，打开放空阀，判定封堵是否严密。 如封堵不严密，首先检查封堵到位尺寸。 若尺寸无误，则提起封堵头，重新进行下封堵。 若反复多次，仍然泄漏严重，则拆除封堵器，检查密封皮碗，分析原因或更换皮碗，再次下封堵；若仍然无效，则应分析管道内部原因，可考虑另外选择封堵点。

4.11 机械切割管道

封堵完毕，并排净原有管道内航空煤油后，在新旧管线连接处， 使用机械割管器不动火对管线进行切割工作。

4.12 新旧管道焊接

切割完毕后将管口内外壁的油渍清理干净， 并对管道内部进行可燃气体浓度检测。 经检测合格后，方可进行管道焊接工作。

4.13 拆除封堵器

（1） 新旧管道焊接完成，且焊缝检测合格后，提起封堵器；

（2） 向封堵连箱内注入氮气，氮气压力高于管道内航空煤油的运行压力时，关闭夹板阀，拆除封堵器；

（3） 封堵头提出时要缓慢，根据管道规格，精确计算提入的尺寸，防止未提到连箱内便关闭夹板阀，导致关闭不严，产生泄露危险。

4.14 安装塞堵

封堵器拆除后， 进行塞堵作业。 首先在塞堵上装“O”型密封圈；将塞堵连接在下堵器上，连接塞堵-塞堵柄-下堵器中心轴为一体，并计算塞堵下降的行程；对称完全伸出三通法兰的两片卡环，固定塞堵。

塞堵安装完成后，将下堵器拆下，将塞堵焊接在三通法兰内侧（图5），并对焊缝进行渗透检测和超声波检测；焊接管帽，进行渗透检测和超声波检测；塞焊螺丝孔后，在法兰外侧用钢板进行加固。

4.15 热缩带防腐

对焊缝进行检测合格后，清理焊缝，封堵三通；然后在新连接的弯头、三通表面进行热缩带安装，整个带油开口施工完成。

5 质量控制

5.1 执行的规范和标准

施工过程中执行的规范和标准包括：《民用运输机场供油工程施工及验收规范》 GB50683-2011；《钢制管道带压封堵技术规程第1 部分： 塞式、 筒式封堵》SY/T6150.1-2011；《钢制管道带压封堵技术规范》GB/T28055 -2011；《石油天然气钢制管道无损检测》SY/T4109-2013；《工业金属管道工程施工及验收规范》 GB50184-2010；《现场设备、 工业管道焊接工程施工及验收规范》 GB50683-2011。

图5 塞堵作业示意图

5.2 质量控制措施

（1） 施工前，对施工班组做好技术交底工作，使施工人员熟悉图纸和施工规范的质量要求。

（2） 做好施工材料、配件的进场验收工作，不合格的严禁进入现场。

（3） 封堵三通焊接时，严格控制焊接电流，防止焊穿原有航空煤油管道，造成煤油泄露，酿成火灾。

（4） 封堵三通焊接前，应检查其圆度，并避开原有管道焊缝位置。

（5） 开孔前，调整开孔机、开孔结合器和刀具、夹板阀门以及三通的对中组装，保证整体同轴度。

（6） 开孔机、夹板阀门组装完成后，进行整体压力试验。

（7） 开孔后，应采用强磁吸附装置，将原油管道内的铁屑吸附出来，保证航空煤油的油品质量。

（8） 新旧管线连接时，应采用氩弧焊打底。

6 安全措施

（1） 针对施工过程中可能出现的事故或存在的隐患进行评估和分析， 并提出相应的预防控制措施和应急方法。 在作业前必须对工作进行技术交底，让所有施工人员对工作的技术和安全要求有充分了解， 并且严格执行。

（2） 施工人员一律穿着防静电工作服，佩戴安全帽。 作业时必须穿工作鞋，金属焊接、电气作业应穿合格的绝缘鞋。 工作时应按规定戴工作手套。

（3） 特种作业施工人员必须持有特种作业资质证书，且在有效期内。

（4） 施工人员进入施工作业区域严禁随身携带烟火。

（5） 施工前认真检查施工设备，发现问题立即进行修复，设备不能带“病”作业。 设备严格按照操作规程进行安装，设备之间的连接要牢靠。

（6） 吊装作业前，对吊装的索具进行认真的检查确认，吊装物捆扎要牢固平衡，严禁在吊装物下站人，严禁管口碰撞等产生火花的行为。

（7） 在施工区域内有专职安全监护人员，配备防火毯、灭火器等必要消防设施。 施工作业坑内配备通风机，加强通风。 作业坑内进行动火作业时，要设立监测点进行可燃气体浓度监测。

（8） 施工过程中，施工区域外30m 设为警戒区，任何非施工人员不得进入。

（9） 现场作业完工时，施工现场必须做到“工完、料净、场地清”。

（10） 回收管道油品时，应备足与工程相适应的回收工具，杜绝洒、漏、滴现象。 施工期间产生的一切污水、污物不得随意排放、倾倒、丢弃等，更不得污染水体。

（11） 当动火区域被油品污染时，必须对污染土壤进行彻底清理，确认动火条件后方可实施用火作业。

7 环保措施

（1） 工程开工前，组织全体员工进行环境保护知识教育，提高员工环境保护意识。

（2） 施工现场不准乱扔废弃物，废弃物垃圾等应当天从现场各处清理，集中存放，并定期处理或运出现场，必须倾倒到指定地点。

（3） 各种油料应在容器内存放，废油应及时回收集中储存，严禁就地倾倒，油料对地面造成污染时应采取措施进行清理。

（4） 所有车辆、施工机械杜绝跑、冒、滴、漏现象，在车辆、施工机械进场前要进行严格、细致的检查。

8 结束语

带油开口技术能够在保证原油管道正常运行的情况下，尽量减少航空煤油排放的数量；并且借助接油槽等辅助工具，可避免航空煤油泄露污染环境，最大程度地保证施工安全，大大提高施工进度。 目前带油开口技术已经在实践中得到广泛应用，并取得良好的成效。