1 前言 

某天然氣公司長輸天然氣管道從 1992 年開始建設(shè)，經(jīng) 過 20 余年的發(fā)展，從?108 螺旋焊縫鋼管發(fā)展到?219 無縫鋼管， 從玻纖防腐發(fā)展到 3PE 防腐，從年用氣量百萬立方發(fā)展到上億 立方，長輸管道從材質(zhì)到防腐再到輸氣規(guī)模都有了長足發(fā)展，同 時也造成了各種材質(zhì)、管徑的管道并存的局面，隨著管道輸氣規(guī) 模日益擴大，沉重的輸氣任務(wù)致使唯一的輸氣管道無法停氣清 管，管道中積水造成輸氣能力降低。某天然氣公司采用帶壓開孔技術(shù)對廣元至旺蒼輸氣管道(該管道于 2003 年建成投運， 管道外徑 159mm，管道壁厚 5.5mm，管道材質(zhì) L245ERW 鋼管，設(shè) 計壓力 4.0MPa，日常運行壓力為 1.2-2.5MPa)進(jìn)行排水，有效的 解決了天然氣輸送和管道排水的矛盾，此技術(shù)改變了傳統(tǒng)的停氣、切割、動火焊接的作業(yè)方式，降低了社會影響，減少了經(jīng)濟損失，并可避開夜間作業(yè)，減少了人力、物力的投入，提高功效，降低勞動強度和消耗，避免作業(yè)風(fēng)險，提高安全性。

2 帶壓開孔原理 

管道帶壓開孔工藝，是在管線不停止輸送介質(zhì)，不降低壓力，正常運行管線的條件下，利用特殊對開三通法蘭短接、球閥連接在管道或者設(shè)備上，用機械或者手動的開孔工具實現(xiàn)在線開孔(如圖1)。其開孔過程，在全密閉空腔完成，開孔機刀具切削過程不 接觸空氣，故沒有起火或者爆炸的可能性。在開孔過程中不停 輸，時耗短，且沒有污染，同時經(jīng)濟效益和安全程度都比較高。 

3 管道帶壓開孔排水工藝流程 

施工準(zhǔn)備 → 施工基坑及管溝開挖 →對開三通(帶特殊法 蘭)組對和埋地閥焊接→無損檢測→組裝開孔設(shè)備并試壓→鉆 孔 →關(guān)閉閥門拆除開孔設(shè)備→連接排水管線 → 開啟閥門排水 →關(guān)閉閥門拆除排水管線→加盲板→防腐和恢復(fù)地貌→作業(yè)完 成。 

4 施工前的準(zhǔn)備工作 

（1)管道帶壓開孔焊接要求。查閱管道竣工資料，確定管道相關(guān)設(shè)計參數(shù)，根據(jù)相應(yīng)技術(shù)規(guī)范計算確定開孔管道是否允許帶壓施焊。

根據(jù)《鋼質(zhì)管道帶壓封堵技術(shù)規(guī)范》(GB/T28055-2011)關(guān)于管道允許帶壓施焊的壓力計算公式，廣元至旺蒼輸氣管道最大允許帶壓施焊壓力計算如下: 

P=2￡s(T-C)÷D×F

P=管道允許帶壓施焊的壓力，單位為 Mpa 

￡s=管材的最小屈服極限，取值 245 Mpa 

T=焊接處管道實際壁厚，取值 5.5mm 

C=因焊接引起的壁厚修正值，一般取 2.4mm 

D=管道外徑，取值 159mm 

F=安全系數(shù)，(原油、成品油管道取 0.6，航煤、煤氣管道取0.5) 

根據(jù)輸氣管道設(shè)計參數(shù)帶入上式得出廣元至旺蒼輸氣管道最大允許帶壓施焊壓力 P=4.77MPa 大于管道最大操作壓力 4.0MPa，故管道滿足外部施焊要求。為滿足旺蒼城區(qū)居民用氣 需求，廣元至旺蒼輸氣管道最低輸氣壓力不得低于 1.2MPa，結(jié)合該管道允許帶壓施焊壓力、設(shè)計壓力等因素，故該管道帶壓開孔運行壓力確定為 1.2MPa，遠(yuǎn)小于管道允許帶壓施焊壓力 4.77MPa，具備帶壓施焊條件。 

(2)對開孔、焊接、排水等，可以編制專業(yè)施工技術(shù)方案，同時提出質(zhì)量檢驗措施，也要提前勘察施工現(xiàn)場。技術(shù)方案要求切實可行、可操作性強，要健全壓力管道安裝質(zhì)量保證體系。在施工前，必須做好技術(shù)交底工作，對特殊施工人員焊工、檢測工 進(jìn)行資格審查，同時對焊接工藝評定報告進(jìn)行審核，所有技術(shù)文 件、表格準(zhǔn)備要求就緒。 

(3)施工前，確保機械設(shè)備就位并可以正常地調(diào)試及運行。提供的管材、管件進(jìn)行復(fù)核，鋼管及對開三通不能夠有磨損、裂紋、氣孔、皺褶、重皮、夾渣等缺陷，無超過壁厚負(fù)偏差的銹蝕和凹陷，密封材料不能夠有氣孔、雜質(zhì)、飛邊、毛刺、裂紋等缺陷;對開三通、閥門、盲板等材料應(yīng)有材質(zhì)證明書和產(chǎn)品合格證并標(biāo)識齊全，閥門還應(yīng)有試壓報告;開孔機、開孔刀具連接頭準(zhǔn)備就緒，專用閥門及對開三通提前定制。 

(4)模擬試驗。根據(jù)廣元至旺蒼輸氣管道管道參數(shù)、介質(zhì)參數(shù)、運行參數(shù)，施工單位按照經(jīng)審核的施工方案會同業(yè)主單位在作業(yè)前進(jìn)行模擬試驗。 

(5)操作現(xiàn)場要求。開孔點作業(yè)坑的開挖應(yīng)有足夠的操作空間，兩側(cè)應(yīng)設(shè)有方便上下的安全通道;作業(yè)坑土質(zhì)不穩(wěn)定時， 應(yīng)有預(yù)防作業(yè)坑塌方的措施;地下水位較高的地段，應(yīng)采取降水措施。設(shè)備應(yīng)擺放在距離作業(yè)坑 1m 以外。作業(yè)區(qū)外設(shè)置安全警戒區(qū)，并設(shè)有明顯的安全標(biāo)識。作業(yè)人員需配備安全繩，對作業(yè)坑內(nèi)天然氣泄漏情況不間斷監(jiān)測。 

5 管道帶壓開孔排水施工過程 

首先在待開孔管道上帶壓焊接一個對開三通，然后在三通上部安裝一臺埋地球閥，待開孔機與法蘭閥門連接后，打開閥門。把開孔機刀具通過閥門接觸到需要開孔的管道，然后在該 短接、閥門、鉆機適配器刀具放置空間里面按被開孔管道的設(shè)計 壓力做好試壓及氣密工作，試壓合格后轉(zhuǎn)動刀具在管道上開孔。開孔成功后退出刀具和開孔留下的鐵塊和鐵屑，退至閥門以外的鉆機適配器空間中，關(guān)閉閥門，鉆機適配器泄壓并拆除開孔機，排水管線與法蘭閥門連接，打開閥門，氣體流動將管道內(nèi) 積水帶出。排水完成后，關(guān)閉閥門，拆除排水管線。閥門加裝盲 板并防腐后恢復(fù)地貌，帶壓開孔排水施工完成。 

5.1 對開三通組對焊接 

開孔點軸向位置確定原則:(1)日常管道巡護(hù)過程中聽到有 水響的管段;(2)管道鋪設(shè)高程起伏較大段的高程最低點;(3)應(yīng)選擇在直管段上，開孔部位宜避開管道焊縫。開孔點徑向位置確定原則:管道內(nèi)積水一般沉積于管道下方，最佳開孔點在管道垂直下方;受地形限制地段，開孔部位宜選擇在管道徑向 5 點至 7 點鐘方向。廣元至旺蒼輸氣管道開孔點軸向位置確定在靜樂 寺、高橋子、彭家灣、盧家壩等四個點，開孔點徑向位置確定在管 道徑向5點至6點鐘方向。 

確定開孔位置后，將預(yù)制球閥的對開三通扣在待開孔的管 道上，球閥中心對準(zhǔn)開孔位置，其正下方配對另一半對開三通， 兩片對開三通組對合適后進(jìn)行焊接。焊接對開三通時，管道內(nèi)天然氣流速不應(yīng)大于 10m/s，嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程施焊。焊縫 焊接質(zhì)量應(yīng)采用滲透探傷和超聲波探傷進(jìn)行檢驗。 

5.2 管道開孔設(shè)備安裝及氣密性試驗

對開三通焊接經(jīng)檢測合格后，開孔設(shè)備與球閥法蘭段連接， 然后對開孔機、閥門、管件等部件進(jìn)行整體試壓，試壓選擇管道設(shè)計壓力 4.0MPa，試壓采用氮氣進(jìn)行  氣密性試驗，氣密性試驗的同時將鉆機適配器和球閥間空氣置換為氮氣。用肥皂水噴涂法蘭連接口，檢查整個連接段氣密性，檢測確認(rèn)無泄漏后，打開開孔機放空閥，將連接段氣體放空至常壓以利于查驗鉆孔進(jìn)度，然后關(guān)閉放空閥。 

5.3 管道帶壓開孔 

管道帶壓開孔時，旋轉(zhuǎn)鉆機手柄用力要均勻。鉆頭鉆透管壁時，天然氣會充滿球閥和適配器，通過開啟鉆孔機放空閥可以檢測到天然氣。繼續(xù)旋進(jìn)鉆頭，當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄，鉆頭能順利進(jìn)入，表明鉆頭已完全鉆透管壁，開孔完成。開孔完畢后將刀具和鐵塊退回至適配器內(nèi)，完全關(guān)閉閥門。開啟放空閥，釋放適配器內(nèi)的壓力和隨天然氣帶出的鐵屑，把開孔機從閥門上拆除。

5.4 排水作業(yè) 

排水管線與球閥法蘭連接,排水管線末端引至開孔作業(yè)點 25 米外固定，排水放散點宜設(shè)置在四周空曠、較平整的地方，半徑5米范圍設(shè)置警戒線，配備消防器材，做好排水收集工作，防止管道排水外流造成周邊環(huán)境污染。確認(rèn)排水放散點四周安全， 具備排水條件時，開啟球閥進(jìn)行排水作業(yè)，排水過程中對放散點四周天然氣濃度實時監(jiān)控，當(dāng)可燃?xì)鈿怏w濃度達(dá)到 5%時，關(guān)閉球閥停止排水，待空氣中可燃?xì)怏w濃度降至 1%，開啟球閥繼續(xù) 排水。作業(yè)完成后關(guān)閉球閥，拆除排水管線。

5.5 封堵、防腐及地貌恢復(fù) 

埋地球閥法蘭側(cè)加裝與球閥同壓力等級的盲板，并對盲板 連接進(jìn)行檢漏，確認(rèn)無泄漏后，對對開三通、球閥防腐處理，待防腐層固化后，對操作坑進(jìn)行土方回填，并做好地貌恢復(fù)。地貌恢復(fù)后應(yīng)在地面埋設(shè)標(biāo)志樁，標(biāo)志樁內(nèi)容包括管道里程、埋深等信息。 

6結(jié)語 

管道帶壓開孔技術(shù)近年來已經(jīng)廣泛的認(rèn)可和使用，與傳統(tǒng)施工工藝相比，保證了正常天然氣輸送的連續(xù)性，時間短、速度快、施工方便、安全可靠、對環(huán)境無污染。隨著這項技術(shù)日益完善、成熟、成本不斷降低，相信不久的將來帶壓開孔技術(shù)會得到更好的發(fā)展和應(yīng)用。