输油管道带压开孔堵孔作业

输油管道带压开孔堵孔作业

张庭臣

国家管网集团有限公司东北分公司

输油管道抢修，改建，以及新老线对接等动火施工作业时，需将施工段管线连接排空设备将管线内介质排空，在不影响管线运行的状态下进行动火前的预制开孔也就是带压开孔。此工作是运行中输油管线动火施工的重要组成部分。所开孔按用途分为高压封堵孔，低压封堵孔，排油孔等。本文主要探讨80mm排油孔的手动进给开孔与堵孔操作

1 带压开孔定义

一种技术，将机械连接或焊接的分支管件连接到在用的管道或设备上，然后在此管件内部将此管道或设备进行钻孔或切割，使其形成开口。

2 开孔位置的确定

开孔位置原则上应按照施工图纸标记的位置，但在实际施工作业中有时会因为某些原因而改变开孔位置。

应避免在距法兰连接或螺纹连接少于460mm内，或在距管线焊缝（包括焊接管线的纵向焊缝）约70mm内进行焊接或开孔。开孔位置的选择应确保接头位置能为开孔机的安装、操作和拆除留出作业空间。

如遇下列情况也应改变开孔位置。弯头上，管线变形较大处（如塌陷、扭曲等）。

3 预制焊接

预制焊接是将开孔短接焊接在开孔点上。

管道允许带压施焊的压力不宜超过0.1MPa，且管道壁厚应大于5mm。

为避免过热或烧穿，管线内介质应保持一定流速，以便把焊接产生的热量及时带走。管道内介质流速一般应小于5m/s。

焊接前应先去除开孔点管道防腐层，打磨去除防腐漆、铁锈等附着物。使焊接点表面光洁。短接的焊接部分应打磨成与管线弧度一致。 

将开孔短接放置在开孔点上，用水平尺校正后焊接。

焊接时，对于螺纹连接型短接，其堵塞不应取出，待完全冷却后方可取出。以防止焊接时短接受热变形过大导致堵塞堵孔时操作困难甚至拧不到位。对于法兰连接型短接，堵塞可取出，待焊接完一遍时在短接内倒入水，以避免短接温度在焊接时过高而损坏堵塞锁紧孔密封胶圈。

4 压力试验

压力试验一般采用清水，其目的是检测开孔短接的焊接质量以及阀门和法兰间的密封性。试验压力的确定应综合考虑到运行管线的运行情况，在不影响正常运行和安全的情况下确定。实验压力一般为管线压力的1.5倍。

    将试压法兰与夹板阀连接，连接试压泵。加压时注意压力表压力变化，当压力值达到试验压力时停止加压。关闭试压法兰阀门，打开试压泵回流阀。观察焊接处和夹板阀法兰连接处应无渗漏，压力表压力无明显下降。此状态下稳压十五分钟。

5 管线开孔

长春维抢修队目前使用的是中船重工（沈阳）辽海输油设备有限公司的开孔机。采用380伏750瓦电机驱动，手动进给。

开孔设备：

   开孔机，连接器，刀具组合，夹板阀，开孔短接，加强圈，试压法兰，泄压接头，夹板阀排油接头，驱动电机等。

5.1.1 开孔前检查

检查开孔机旋筒进退应灵活。

检查开孔筒刀与刀架的连接固定螺丝应紧固无松动，导向钻紧固无松动，刀架与开孔机主轴连接良好，卡销无缺陷。

将旋筒退至标尺零位。

测量夹板阀止口平面与管线距离以确定导向钻切削之前的行程。

测量计算进刀位置H1=B+A-X,见图1，H= B+A见图2，及切割距离H2，见图3。

A—导向钻头尖端至阀结合面

B—阀顶端至管顶端

J—阀面至管件顶端

X—螺纹旋合长度

计算行程距离H=H1+H2

测量距离J，堵孔时用于计算送堵行程。

确认阀内无影响钻孔的异物（如短接上的螺母，石块）。

将开孔机与夹板阀连接。将进给旋筒旋至之前确定的行程位置（导向钻抵到管壁）并回转半圈。

图1 （螺纹连接）      图2 （法兰连接）     图3

5.1.2 开孔作业

将驱动电机置于开孔机上，确定站稳并扶好后启动开孔电机。顺时针缓慢旋转旋筒并保持力度的均匀，用手感觉刀具切削时的振动并仔细听切削的声音，以判断刀具和开孔机的工作状态。根据之前所做的标记判断切削深度。将要钻透时更应放缓进刀速度直至完全钻透。确认钻透后将旋筒旋至零位并关闭夹板阀。将驱动电机取下。打开夹板阀上的排油阀，排出连接器内原油。同时开孔机上的泄压阀门也应打开。以便原油快速排出。判断夹板阀是否关严。确认排空后将开孔机取下。用法兰盲板将夹板阀盲紧。开孔完成。

将开孔筒刀内切下的钢板取下。清除切屑并检查刀具的磨损情况。如良好则将刀具擦干净备用。

6 开孔过程中易出现的问题及处理

6.1 刀具卡顿

刀具卡顿是管道开孔时常见的现象，轻则延长开孔时间，严重时会将刀具损坏（打刀）。进而影响施工进度增加施工成本。给企业造成损失。所以控制刀具卡顿是掌握开孔技术较的关键。

刀具不锋利，管线材质较硬，管壁较厚，驱动电机功率不足，钢材内部组织不均匀，操作的原因等。以上都有可能出现刀具卡顿现象。

刀具不锋利，必要时更换刀具。

管线材质较硬时，在施工前就应提前了解作业段管线的材质。如更换新刀具，采用合金齿刀具及在开孔时放缓进刀速度。

管道壁较厚时，随着钻孔行程的加深，受刀筒内积屑和摩擦都的影响会出现刀具卡顿现象。这时应减少进刀量并停止持续进刀，改用电机转一到两圈进一次刀的办法，直至将孔钻透。

驱动电机功率不足，这种情况多放生在夏季和管壁较硬较厚时。由于夏季温度高，驱动电机长时间带负荷工作导致机体温度升高不易散发，致使电机功率降低出现刀具卡顿现象。出现这种情形时，应停止操作并停止电机带待电机温度降下来再工作。

6.2 卡销断裂

卡销断裂一般是由于刀架与开孔机芯轴孔深度不符，致使卡销在开孔过程中受力导致断裂。断裂的后果是当出现卡刀需将刀具提起时，刀具提不起来而造成开孔失败。或孔开透时刀具落入管线中。

6.3 导向钻折断

出现这种情况是因为导向钻切削刃不锋利，操作时没有试探性进刀，钻尖接触管壁时打滑导致定心不准。随着钻孔的加深倾斜角越来越大最终折断。导向钻折断后一般会落入管道中，钻入一定深度及将要钻透时导向钻折断对接下来的开孔不会产生太大影响，但一定小心谨慎，用手感觉和用耳听的办法判断导向钻是落入管道中还是卡在管壁上。

6.4 退刀不到位

孔开透后退刀不到标尺零位，这样会在关阀时闸板有可能撞到刀具上。轻则划伤夹板密封胶圈使阀门密封性变差，重则将导向钻及刀架撞弯使刀架报废。

6.5 留在刀具内的钢板没有取出

由于操作人员疏忽，忘记了开孔后检查刀具的环节。使钻上一个孔时的钢板留在刀筒内。由于留在刀具内的钢板和切屑占据了刀具内空间，空间不足致使孔不能完全钻透，结果开孔失败。因此作业时应时刻不忘工作程序，避免出现纰漏，造成不必要的损失。

7 堵孔

堵孔是动火施工的最后工作。在开孔前应检查堵孔器，操作是否灵活，行程是否到位。将堵塞装到堵孔器上并与开孔短接相连测试，确认堵孔无问题后方可待用。

堵孔前确认密封胶圈已装上，连接器紧固螺丝无松动，连接器与堵孔器连接良好。

测量计算堵孔行程H=K+J+G-X见图4，Hd=K+J+G,见图5。

J—阀面至管顶的距离

K—管顶至堵塞定位距离

G—阀门连接器至堵塞底距离

图4                     图5

将堵孔器连接在开孔短接上。全开阀门，匀速旋转送堵手轮至之前测量好的位置时，停止送堵并确认堵塞已到位。锁环锁紧。打开放空阀讲堵孔器内原油排空。根据原油排空情况判断堵孔是否合格。

将堵塞连接器与堵孔器芯轴分离。拆下堵孔器，拆下阀门，拆下堵塞连接器，将短接盖盖上，螺丝拧紧。堵孔完成。

【参考文献】

[1] 《石油工业带压开孔作业安全规范》SY 6554-2011

[2] 《带压开孔技术操作规程》

[3]  陈伟，《输油管道带压开孔的压力试验方法》