在役管道不停输施工的概述及风险分析

边 远

（中海福建天然气有限责任公司，福建莆田 351100）

1 概述

管道开孔封堵技术诞生于1884年，至今已有一百多年的历史，技术发展相对成熟，在国际、国内管道领域得到广泛应用，解决了大量无法停输情况下的管道维修、改造、迁改等施工。

2 施工参照标准

GB/T 28055《钢制管道带压封堵技术规范》

GB/T 31032《钢制管道焊接及验收》

SY/T 6150《钢制管道封堵技术规范 第1部分 塞式、筒式封堵》

SY/T 4103《钢制管道焊接及验收》

3 施工过程

3.1 单侧施工工艺原理图

单侧施工工艺原理图见图1。

图1 工艺原理图

3.2 施工流程

施工流程如图2所示。

图2 施工流程图

4 施工风险分析

4.1 作业前主要考虑的风险控制点

从施工前的管道现场调查踏勘中对开孔封堵作业段的管道走向、埋深、高差、作业距离进行现场勘查。尤其需要注意的是管道直焊缝的位置，不得位于管道正上方，否则开孔钻落到焊缝位置，直接影响开孔作业。管道的倾斜角度要充分测量，管道的倾斜角度直接关系到带角度开孔、封堵的数据测量与计算及操作过程中的控制。同时还要充分考虑作业距离不足导致的设备安装受影响，尤其是在大口径管道施工时夹板阀的安装如果距离不够，使安装方向与管道成角度安装，会使管道承受较大扭力。

作业坑的验收，按照标准要求，动火坑与封堵坑之间需设置隔墙，保证动火作业在相对独立的空间内进行。

在正式开孔作业前所有设备的检查，要求所有阀门、连接器进行严密性试验。尤其是夹板阀在作业过程中开关次数较多，且是管内介质与外部环境隔断的唯一的阀门，其密封效果将直接影响作业安全。在对开孔机组装时要注意开孔中心钻U型卡环的检查，U型卡环的完整与灵活性，保证在开孔过程切掉的鞍形板顺利取出，防止掉入管道中引发开孔事故。

氮气瓶组、压力元件的检查，保证作业过程严格按照操作规程进行置换，避免压力监控不到位、置换不彻底的问题出现，影响作业安全。

4.2 作业过程中的风险控制点

4.2.1 三通的焊接过程

首先，三通安装的定位间距，应严格按照标准要求执行。三通环焊缝位置的管道实际壁厚测量，结合标准中许焊压力的计算，再次确认焊接位置是否合适。

焊接前必须进行焊接工艺的交底，焊接过程严格按照焊接工艺规程执行，预热的要求、多排多道的要求、单层的焊接厚度要求、回火/退火焊道的要求必须落实到位，工艺规程中各项措施的制定是保证焊接质量、预防焊接裂纹、减少应力集中的有效手段。

直焊缝焊接应加垫铁，保护管道不与电弧直接接触；两端加引护板焊接完成后切除，避免在三通本体上的引弧和收弧，有利于减少缺陷的产生。环焊缝焊接时，严格按照标准和焊接工艺要求控制角焊缝的焊角尺寸，既要保证焊缝强度，同时还要尽量降低焊缝位置的应力集中。焊缝及垫铁分布见图3。

图3 三通示意图

在管道带压的情况下进行焊接，尤其是管道壁厚相对较薄时，应关注焊工的精神状态，避免由于人的主观因素影响施工。三通焊接除按标准要求进行分层检测和24h延迟检测外，还应根据现场情况进行48h后的延迟裂纹检测。因堆焊焊缝本身应力集中较大，尤其是焊缝与管道连接的焊趾位置的焊接缺陷，易发展成裂纹，影响管道运行安全。三通焊接完成后，整个开孔封堵过程中每个三通均需接地。

4.2.2 开孔作业

带压开孔技术是利用开孔设备，在无介质外泄的状态下，以机械切削方式在运营管道上加工出圆形孔的作业（图4）。

图4 带压开孔示意

中心钻、筒刀的安装是必检项目，是否与管道中线垂直、尺寸测量和计算记录，均是影响开孔质量的管件因素。开孔联箱的拆装前，氮气置换、均压为必检项目。开孔过程中通过设备的操作规程和切削声音综合判断，转速与进给量是否匹配，以保证开孔质量。

开孔结束后，第一时间检查鞍形板是否取出，进而检查中心钻、筒刀的磨损情况、鞍形板切割面的平整情况。通过检查刀具的磨损可以推断开孔过程中是否平稳；通过检查鞍形板的切割面，可以推断管道切割面的情况，以了解切割面对下一步封堵作业中封堵皮碗或隔离囊的影响程度。

4.2.3 旁通的建立

旁通管线应按照SY/T6150标准中的相关要求，需要设计的必须由相应资质单位进行设计，设计文件作为归档文件，保证合规性。

旁通管线的所有焊口均需进行无损检测，不得因是临时管线而进行抽检，无损检测合格后进行管道试压。试压前对旁通管道的支撑固定进行检查，防止试压过程中或旁通投用时震动过大（图5）。旁通管道的氮气置换合格，达到标准要求后，方可进入下一工序。

图5 旁通管线示意

4.2.4 封堵作业

管道封堵技术是利用封堵设备，于完全密闭的状态下，在需改造管段两侧，利用机械手段，将改造段从管线中隔离出来，进行维护、修理、更换等改造作业的一种技术手段（图6）。

图6 封堵作业示意

管道运行参数的稳定性要求。封堵期间管道的运行参数变化尤其是管道压力的变动，对封堵效果产生直接影响。

封堵效果的验证。打开平衡孔检查压力回升情况，以确定封堵是否成功，此环节需施工各方共同见证。确定封堵成功后，平衡孔应处于敞开状态，保证封堵头与隔离囊之间不憋压。需要注意的是，带压封堵具有时效性，封堵皮碗随着封堵时间的持续，效果会有明显减弱的趋势，因此封堵完成后，尽快完成动火连头作业，是安全管理的必然要求。

4.2.5 动火连头作业

断管作业前，对该管段进行氮气置换、放空，断管过程中应持续注氮保护，防止天然气置换不彻底带来的作业风险。第一道口应采用机械段管的方式进行，断管作业时操作人员站位要正确，防止管道断开时瞬间的应力释放，对操作人员造成伤害，断管与焊接示意如图7所示。

图7 断管与焊接作业示意

新管段或管件在现场安装前需按照标准经过试压。连头管道组对焊接时，严格按照既定的焊接工艺进行作业，保证组对无应力、焊前有预热、过程不中断以及焊后100%射线和超声检测，必要时要求进行24h后的延迟检测。连头焊接要求质量高、效率高。管道封堵状态下，作业安全风险随封堵持续时间的增加而增加，同时还要保证质量，返修或割口必然会拉长管道的封堵持续时间。

4.2.6 下塞柄与安装盲板

将开孔时取下的鞍形板，经过修边以后与塞柄焊接，回装到管道上，以保证管道内检测的顺畅（图8）。

图8 下塞柄示意

作业时机的选择。下塞柄对管道压力的稳定性要求较高，压力不稳可能会造成塞柄错位，无法有效锁紧，达不到密封效果。鞍形板的安装方向应正确，避免因回装错位，引发后期内检测时的卡球问题。塞柄锁紧后，拆除联箱，需施工各方对密封效果进行确认后，再进行盲法兰的安装，盲法兰安装完毕后需再次进行检漏。

5 作业恢复的注意事项

管道防腐，尤其是三通、短接等异形件的防腐，需要验证是否达到标准要求。

旁通管线拆除时主管道已正常运行，所以涉及的吊装、动火作业须严格管控。

作业坑回填前，管道支撑的设定位置，应结合现场土质情况进行设置。需充分考虑埋地后沉降对管道的影响。

标示桩的设定应准确，为后期内检测和巡检提供位置依据。

6 结束语

在役管道不停输施工项目的质量控制，贯穿于项目的全过程，需要施工单位的周密部署，每个工序都应作为关键工序进行管控，同时也需要管道运营单位的持续检测，定期开挖检查，确保管道的安全平稳运行。