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[摘 要]能源介质要供给新建项目，在保证原生产线既不能停止输送各种能源介质情况下，又要进行管道的接口，这是一项对技术手段和安全操作要求都很高的关键工序。本文针对我们设计的管道不停输带压开口机的设计思路、工作原理及在工程实践中达到的效果进行分析研究，以飨读者。
[关键词]工业介质低压管道、不停输带压开孔机
中图分类号：TU72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0191-02
1、概述
随着冶金工业快速发展方向的调整，各钢厂技术改造和完善的项目越来越多，技术改造和完善的施工项目总是在原有的基础设施上进行扩建和改造，因此，原有很多的能源介质要供给新建项目，在保证原生产线既不能停止输送各种能源介质情况下，又要进行管道的支管接口施工，这是一项对技术手段和安全操作要求都很高的关键技术。
传统的管道支管接口施工方法是：关闭管道输送源，排空管道内输送介质，对有毒气体和液体还必须使用氮气进行置换并吹扫后才能开始接口施工。管道接口完毕，再进行吹扫。对易燃易爆、有毒气体还要进行氮气置换。这种方法的缺点是：工厂生产线停产、施工工序多、时间长、污染环境、浪费资源、安全保护措施多、施工和生产付出的成本高。
工业介质低压管道在线接口施工技术是解决这一难题的有效途径，即能保证工厂正常生产、在不停止输送各种能源介质的前提下，进行管道接口的施工。于是，我们结合了工业介质管道的特点，进行了技术创新，形成了管道开口后的取片技术和管道切割完成后的钻具的磁化技术拥有自己专利技术的管道开口设备。该工艺技术可适用于管道内的介质范围为：低压的（2Mpa≤）水、气、油和易燃易爆气体管道上开孔接口（不含氧气管道）。基于的理论是：可燃介质的燃烧和爆炸的条件是：可燃介质、氧气或空气、温度，三个必备条件缺一都不可能产生燃烧和爆炸。
2、本工艺技术特点
2.1工业介质低压管道在线接口施工技术工法主要广泛用于各工厂的工业低压管道内有流体输送、有压力的情况下，使能源介质管道在不停输送和带压状态下，达到管道在线开孔连接支管的目的。
2.2不停输带压开孔机是实现管道带压开孔的专用设备，该设备结合了工业介质管道的特点，取其它管道开孔机的长处，进行了进一步的技术提升，形成了管道开口后的取片技术和管道切割完成后的钻具磁化收集铁屑技术，是拥有自己专利技术的管道开口设备。
2.3适用性强：对于管道介质为水、气、油都可以实施，理论上还可在易燃易爆气体管道上开孔（不含氧气管道），因为易燃易爆气体在没有氧气和空气的条件下是不能燃烧或爆炸的。
2.4通用性好：可以实现一机多用（即适用于不同的系统工作压力、不同通径的介质管道）。
2.5形成了科学、合理的管道不停输带压开口的连接支管的施工工艺流程和开孔机使用的操作要领，为今后的此类工程的施工提供了有效的技术支撑。
3、本工艺原理
3.1不停输带压开孔是利用法兰短节、阀门连接在需要开孔的管线（设备）方位上，用开孔工具进行手动机械开孔作业技术。
3.2带压开孔机工作性质类似镗床，主轴伸出并进行旋转运动。
4、施工工艺流程及操作要领
4.1开孔机结构示意图1
4.2开孔机工作示意图2
4.3工艺流程：在主管道上焊接带相应的法兰短管→安装阀门→安装钻孔刀→安装开口机→推进钻孔刀中心钻钻孔→检查调整密封状况→进水排气→主钻孔刀开孔→退回钻孔刀（含切割下的管片取出）→关闭阀门→拆卸开口机。
4.3操作要领
4.3.1开孔前准备工作：
1）安装手轮：拆下防尘罩，将手轮安装在丝杠上。
2）检查开孔机：检查开孔机的轴密封，应保证压盖压紧密封盖后留有适当余量。开孔机附近应用带空气开关的电源箱，确保操作人员方便开关电源。接通电源，对开孔机进行全程试验，要求进刀退刀操作灵活不卡，主轴应顺时针旋转。
3）安装刀具：根据要钻孔的规格，安装刀具。安装方法：首先，将中心钻头插入刀座，用顶丝穿过刀座侧面的顶丝孔，将中心钻头固定；然后，将桶刀安装在到座上；最后，将刀座插入开孔机主轴端孔内，用螺栓固定。中心钻头部有Φ5mm穿销孔，销孔内由Φ4mm钢丝做成的钩片机构。
4）短管法兰制作与焊接：短管法兰公称通径应与新接管道公称通径相等。与主管道焊接要牢固、无泄漏；并保证短管法兰中心线与主管道中心线垂直，且在同一平面上图3
4.3.2开孔操作
1）阀门和法兰连接，图4
2）将阀门开到最大口径；
3）开孔机和阀门连接，保证同心度和各密封面不漏；
4）需要时要桶刀腔进行进水排气或氮气置换；
5）将手轮顺时针旋转进刀，钻头（中心钻头）顶到主管道时，手轮反转半周（防止打刀）；
6）启动电机，顺时针缓慢转动手轮进刀，手操作时感觉手轮进刀阻力突然减小，说明中心钻头已经钻透管壁，然后，切断电源。
7）顺时针空转手轮继续旋转进刀，可以轻松进刀至桶刀接触管壁，当桶刀顶到管壁后反转半周（防止打刀）。
8）再启动电机，顺时针缓慢转动手轮进刀，手感桶刀切断管壁后，切断电源。切断电源后，手动进刀。如果手轮转不动，说明切削未完成。这时要反转半周手轮，重新启动电机，再继续缓慢进刀。当电机切断电源后，手轮可以转动进刀，说明开孔切削已完成；
9）逆时针转动手轮退刀至零位，关闭阀门。拆下开孔机，开孔结束。
10）安装开孔机时，电机罩需平置或向上，不得向下（防止电机进水）；
11）严禁在介质为氧气的管道上使用； 12）严格按操作说明书操作。
5、质量控制要点
5.1管道和法兰装配焊接允许偏差值（见表1、2）
5.2法兰与管道焊接垂直度偏差
5.3关键部位、关键工序
5.3.1复检阀门质量，测量阀门阀板到法兰口的尺寸
5.3.2短管和主管焊接、短管法兰焊接
5.3.3进水排气或氮气置换
5.3.4进刀速度控制
5.3.5退刀到位后管阀门
6、安全与环保特殊措施
6.1精心组织施工，每个项目开工前必须进行安全技术交底，严格执行个人安全防护用品检查制度，严格按安全操作规程进行。
6.2作业用所有的电器、机具、盘箱、灯具等必须有良好的接地及触电保护装置，各种电线、电缆用前要检查，严禁放置地面或在油污中浸泡，杜绝有裸露部位。
6.3高空作业必须搭好脚手架，铺牢跳板，临时围拦不得低于1米，作业时要系牢安全带，严禁高空抛物。
6.4未经特种作业培训或未取得合格证者，不得从事特种作业。
6.5高空管道开孔时，搭设临时脚手架要稳定牢靠，选用吊具要合理。
6.6各类重要阀门要挂上警示牌，严禁开口机带压、带电处理问题。
6.7作业附近存放的易燃、易爆物品要与火源隔开，站内应配置一定数量的灭火器材。
6.8管道施工工地应空气流通，必要时应通风设备。
七、结束语
本工艺技术成功地应用于宝钢、新余等钢厂的完善和技改工程施工中，取得了很好的效果，不但可以避免生产线停产，而且不需要管道排水，节约了大量的水资源，大大地降低成本。传统管道上开孔接支管道时，必须在停产的情况先排尽主管道中的介质，仅以水为例，一般管网排空水量在几十到几百立方米，大的管网要放掉几千立方水，仅水的直接损失一次就要数万元，排水的时间要几天，如果要算停产几天的生产产品的经济损失就难以估算了。所以，工业介质低压管道在线接口施工技术所产生的经济效益和社会效益十分巨大。
今后，国内钢厂的新建项目越来越少，冶金工业的发展主导方向是节能降耗、生产高附加值的产品，各钢厂技术改造和技术升级的项目越来越多，技术改造施工项目总是在原有的基础设施上进行改建扩建，因此，原有很多的能源介质要供给新建项目。在保证原生产线既不能停止输送各种能源介质情况下，又要实现管道的旁路开口连接支管，工业介质低压管道在线接口设备与施工技术是解决这一难题唯一有效的途径。该技术具有不影响生产，节约能源，保护环境，缩短工期等优点，具有很强的实用性和广泛的市场前景。
[关键词]工业介质低压管道、不停输带压开孔机
中图分类号：TU72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0191-02
1、概述
随着冶金工业快速发展方向的调整，各钢厂技术改造和完善的项目越来越多，技术改造和完善的施工项目总是在原有的基础设施上进行扩建和改造，因此，原有很多的能源介质要供给新建项目，在保证原生产线既不能停止输送各种能源介质情况下，又要进行管道的支管接口施工，这是一项对技术手段和安全操作要求都很高的关键技术。
传统的管道支管接口施工方法是：关闭管道输送源，排空管道内输送介质，对有毒气体和液体还必须使用氮气进行置换并吹扫后才能开始接口施工。管道接口完毕，再进行吹扫。对易燃易爆、有毒气体还要进行氮气置换。这种方法的缺点是：工厂生产线停产、施工工序多、时间长、污染环境、浪费资源、安全保护措施多、施工和生产付出的成本高。
工业介质低压管道在线接口施工技术是解决这一难题的有效途径，即能保证工厂正常生产、在不停止输送各种能源介质的前提下，进行管道接口的施工。于是，我们结合了工业介质管道的特点，进行了技术创新，形成了管道开口后的取片技术和管道切割完成后的钻具的磁化技术拥有自己专利技术的管道开口设备。该工艺技术可适用于管道内的介质范围为：低压的（2Mpa≤）水、气、油和易燃易爆气体管道上开孔接口（不含氧气管道）。基于的理论是：可燃介质的燃烧和爆炸的条件是：可燃介质、氧气或空气、温度，三个必备条件缺一都不可能产生燃烧和爆炸。
2、本工艺技术特点
2.1工业介质低压管道在线接口施工技术工法主要广泛用于各工厂的工业低压管道内有流体输送、有压力的情况下，使能源介质管道在不停输送和带压状态下，达到管道在线开孔连接支管的目的。
2.2不停输带压开孔机是实现管道带压开孔的专用设备，该设备结合了工业介质管道的特点，取其它管道开孔机的长处，进行了进一步的技术提升，形成了管道开口后的取片技术和管道切割完成后的钻具磁化收集铁屑技术，是拥有自己专利技术的管道开口设备。
2.3适用性强：对于管道介质为水、气、油都可以实施，理论上还可在易燃易爆气体管道上开孔（不含氧气管道），因为易燃易爆气体在没有氧气和空气的条件下是不能燃烧或爆炸的。
2.4通用性好：可以实现一机多用（即适用于不同的系统工作压力、不同通径的介质管道）。
2.5形成了科学、合理的管道不停输带压开口的连接支管的施工工艺流程和开孔机使用的操作要领，为今后的此类工程的施工提供了有效的技术支撑。
3、本工艺原理
3.1不停输带压开孔是利用法兰短节、阀门连接在需要开孔的管线（设备）方位上，用开孔工具进行手动机械开孔作业技术。
3.2带压开孔机工作性质类似镗床，主轴伸出并进行旋转运动。
4、施工工艺流程及操作要领
4.1开孔机结构示意图1
4.2开孔机工作示意图2
4.3工艺流程：在主管道上焊接带相应的法兰短管→安装阀门→安装钻孔刀→安装开口机→推进钻孔刀中心钻钻孔→检查调整密封状况→进水排气→主钻孔刀开孔→退回钻孔刀（含切割下的管片取出）→关闭阀门→拆卸开口机。
4.3操作要领
4.3.1开孔前准备工作：
1）安装手轮：拆下防尘罩，将手轮安装在丝杠上。
2）检查开孔机：检查开孔机的轴密封，应保证压盖压紧密封盖后留有适当余量。开孔机附近应用带空气开关的电源箱，确保操作人员方便开关电源。接通电源，对开孔机进行全程试验，要求进刀退刀操作灵活不卡，主轴应顺时针旋转。
3）安装刀具：根据要钻孔的规格，安装刀具。安装方法：首先，将中心钻头插入刀座，用顶丝穿过刀座侧面的顶丝孔，将中心钻头固定；然后，将桶刀安装在到座上；最后，将刀座插入开孔机主轴端孔内，用螺栓固定。中心钻头部有Φ5mm穿销孔，销孔内由Φ4mm钢丝做成的钩片机构。
4）短管法兰制作与焊接：短管法兰公称通径应与新接管道公称通径相等。与主管道焊接要牢固、无泄漏；并保证短管法兰中心线与主管道中心线垂直，且在同一平面上图3
4.3.2开孔操作
1）阀门和法兰连接，图4
2）将阀门开到最大口径；
3）开孔机和阀门连接，保证同心度和各密封面不漏；
4）需要时要桶刀腔进行进水排气或氮气置换；
5）将手轮顺时针旋转进刀，钻头（中心钻头）顶到主管道时，手轮反转半周（防止打刀）；
6）启动电机，顺时针缓慢转动手轮进刀，手操作时感觉手轮进刀阻力突然减小，说明中心钻头已经钻透管壁，然后，切断电源。
7）顺时针空转手轮继续旋转进刀，可以轻松进刀至桶刀接触管壁，当桶刀顶到管壁后反转半周（防止打刀）。
8）再启动电机，顺时针缓慢转动手轮进刀，手感桶刀切断管壁后，切断电源。切断电源后，手动进刀。如果手轮转不动，说明切削未完成。这时要反转半周手轮，重新启动电机，再继续缓慢进刀。当电机切断电源后，手轮可以转动进刀，说明开孔切削已完成；
9）逆时针转动手轮退刀至零位，关闭阀门。拆下开孔机，开孔结束。
10）安装开孔机时，电机罩需平置或向上，不得向下（防止电机进水）；
11）严禁在介质为氧气的管道上使用； 12）严格按操作说明书操作。
5、质量控制要点
5.1管道和法兰装配焊接允许偏差值（见表1、2）
5.2法兰与管道焊接垂直度偏差
5.3关键部位、关键工序
5.3.1复检阀门质量，测量阀门阀板到法兰口的尺寸
5.3.2短管和主管焊接、短管法兰焊接
5.3.3进水排气或氮气置换
5.3.4进刀速度控制
5.3.5退刀到位后管阀门
6、安全与环保特殊措施
6.1精心组织施工，每个项目开工前必须进行安全技术交底，严格执行个人安全防护用品检查制度，严格按安全操作规程进行。
6.2作业用所有的电器、机具、盘箱、灯具等必须有良好的接地及触电保护装置，各种电线、电缆用前要检查，严禁放置地面或在油污中浸泡，杜绝有裸露部位。
6.3高空作业必须搭好脚手架，铺牢跳板，临时围拦不得低于1米，作业时要系牢安全带，严禁高空抛物。
6.4未经特种作业培训或未取得合格证者，不得从事特种作业。
6.5高空管道开孔时，搭设临时脚手架要稳定牢靠，选用吊具要合理。
6.6各类重要阀门要挂上警示牌，严禁开口机带压、带电处理问题。
6.7作业附近存放的易燃、易爆物品要与火源隔开，站内应配置一定数量的灭火器材。
6.8管道施工工地应空气流通，必要时应通风设备。
七、结束语
本工艺技术成功地应用于宝钢、新余等钢厂的完善和技改工程施工中，取得了很好的效果，不但可以避免生产线停产，而且不需要管道排水，节约了大量的水资源，大大地降低成本。传统管道上开孔接支管道时，必须在停产的情况先排尽主管道中的介质，仅以水为例，一般管网排空水量在几十到几百立方米，大的管网要放掉几千立方水，仅水的直接损失一次就要数万元，排水的时间要几天，如果要算停产几天的生产产品的经济损失就难以估算了。所以，工业介质低压管道在线接口施工技术所产生的经济效益和社会效益十分巨大。
今后，国内钢厂的新建项目越来越少，冶金工业的发展主导方向是节能降耗、生产高附加值的产品，各钢厂技术改造和技术升级的项目越来越多，技术改造施工项目总是在原有的基础设施上进行改建扩建，因此，原有很多的能源介质要供给新建项目。在保证原生产线既不能停止输送各种能源介质情况下，又要实现管道的旁路开口连接支管，工业介质低压管道在线接口设备与施工技术是解决这一难题唯一有效的途径。该技术具有不影响生产，节约能源，保护环境，缩短工期等优点，具有很强的实用性和广泛的市场前景。