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摘要：管道带压开孔封堵是指在密闭状态下，以机械切削方式在运行管道上加工出圆形孔的一种作业技术，主要运用于石油、化工、管道等行业。当在役管线需要加装支管时，或因腐蚀穿孔跑冒滴漏或人为损坏导致泄漏时，可采用管道带压开孔封堵技术完成，既不影响管线的正常输送，又能保证安全、高效、环保的完成新旧管线的连接工作。流体管道的不停输带压开孔封堵新技术,使得管段施工与生产运行两不误成为现实。这种新技术施工周期短,安全性强,施工分准备、开孔封堵、竣工防腐三个步骤进行,使用的新设备主要有开孔机、封堵机、锯切机。实际使用证明,效果良好。本文通过对管道带压开孔封堵作业过程的介绍，阐述了流体管道不停输带压开孔封堵新技术。
关键词：带压不停输；开孔封堵；安全；高效；环保
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1施工准备阶段
1)施工前准备
施工设备进入现场前，对每一个设备的性能进行检查。确保进入现场施工的设备完好齐全。对进入现场施工的人员进行安全教育培训合格后方可进入施工。对于易损易耗材料除了备足计划用量外要有库存或备件，防止发生施工待工现象。施工机具，如：开孔机所用密封材料、链接器密封材料、开孔部位连接所用法兰短节、开孔机所用夹板阀、夹板阀关闭后封堵管道所用封堵堵饼、密封圈及盲板等应足量备齐。
2)管件焊接前准备
管件焊接前首先确认管件型号是否和开孔母管型号相符。管件上半瓦和下半瓦配套，可以分别做标记，以免混淆。开孔母管要选择腐蚀点少的部位作为焊接点，若不清楚内壁腐蚀情况必须用测厚仪进行测量再进行焊接。根据《钢制管道封堵技术规程第一部分：塞式、筒式封堵》SY／T6150．1-2003标准中关于管道允许带压实焊的压力计算公式，进行计算：
P=2σs(T-C)÷D×F(1)
式中，P——管道允许带压施焊的压力，MPa；
σs——管材的最小屈服极限，MPa；
T——接处管道实际壁厚，mm；
C——因焊接引起的壁厚修正值，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）
2管道带压开孔封堵作业流程及步骤
图1输气管道不停输带压封堵作业示意图
1）确认工作管线运作情况。
清理现场动火点、封堵点障碍。开挖操作坑，按照规范放坡或打支护。
3）清除老管线需要焊接处的保温层及防腐漆，打磨露出新的金属表面，同时检测管线的实际厚度（用电动刷进行除漆，壁厚大于5mm）；
4)测量管线的接地电阻，安装接地极，采取相应的技术措施，使管线的接地电阻小于或等于4欧姆；
5)三通现场焊接。在接地电阻小于或等于4欧姆的前提下将三通坡口打磨成单边35°，双边70°，除掉灰尘。焊接前三通安装要保证法兰轴线与母管的垂直线不大于0.1mm，轴线同轴度不大于0.05mm；
6)焊接完毕后，安装夹板阀、开孔机并对三通进行压力试验，稳压10分钟，不渗不漏为合格。
7)开孔作业
a)清洁开孔机与断管连箱的贴合面,检查O形圈后,用螺栓连接开孔机与断管连箱(紧螺栓时一定要对角对称上紧,避免偏差),关闭断管连箱上的截止阀,放倒开孔机与断管连箱,手动将开孔钻杆伸出一定的长度,清理刀具和钻杆配合面,检查并确保传递平键牢固,将筒刀扶正装于钻杆上,用专用套筒板手将中心钻旋入钻杆中心螺孔内,紧固筒刀并使其与钻杆同心。
b)清除中心钻上U形卡上面的油脂并保证其灵活性,检查测算U形卡的位置以确保其能够勾住将被切割下来的管件,将筒刀缩回断管连箱内,测量并记录中心钻尖顶至断管连箱法兰面的距离H3和筒状刀尖至断管连箱法兰面的距离H4。
c)将开孔机吊起,在断管连箱与夹板阀间加石棉垫子并连接固紧,将液压站放置到位,连通高压胶管与开孔机的油马达,检查夹板阀,保证闸板开启。
d)进行空机试车,将开孔机减速箱定在低档位上,启动液压站,开启开孔机,从开孔机进给箱向下观测确保钻杆为顺时针旋转,调节液压站输出流量稳定在80L/min,测定钻杆转速达到16r/min,变量泵刻度达到89%。
e)确定被封堵的母管直径D0、H1、H3、H4、断管连箱中的中心钻尖顶至母管管顶之间的空行程距离S1(S1=H1+H3),以及由中心钻开始钻削管顶至筒刀将母管整个切断时的有效切削行程S2(S2=D0+H1+H4+C,其中C为超位量,取3~5mm)。
f)将开孔机进给箱手柄置于手动进给位置,回零计数器并记录钻杆原始刻度数据,手摇进给箱使刀具空行程下降S1,保证中心钻已经轻轻顶住母管管顶后,再手动回摇两圈,此时用手盘动飞轮数圈,确定刀具在机器内腔中无阻卡后,方可进行开孔。
g)将进给手柄置于自动进给位置,空载运行液压站后启动开孔机进行开孔切削,同时保证钻杆不反转,观察计数器读数、钻杆上的刻度和开孔机的运行情况。
h)开孔前期保持钻杆处于低转速运行,管道钻通后逐渐提高转速,同时将管道内的压力降至正常压力的0.4倍(防止压力过大吹偏开孔刀),直到封堵作业完成后再恢复压力。在开孔作业即将结束时,应降低转速,当行程值为S2时,断管切削作业完成,此刻关闭开孔机和液压站,将进给手柄置于手动位置,摇动上部方头,将断管刀连带被切割下的管件缩进断管连箱内,使钻杆刻度值恢复至原位,并关闭夹板阀,开启断管连箱上的截止阀,排放箱内的气体,同时拆除与液压站联通的高压胶管,吊下并放倒断管连箱和主机,拔正U形卡,拖出料块。
8)安装旁通管线，并进行压力试验。试验压力为工作压力的1.5倍。
9)封堵作业
a)安装封堵器、膨胀器与封堵连箱。首先旋动膨胀筒中心螺杆使其缩至极限,然后将封堵器与封堵连箱加密封垫连接固紧,将主轴伸出封堵连箱,使膨胀筒中心螺杆上的外四方插入封堵器传动轴上的方孔中,用活螺套拧紧结合为一体后再将其缩回封堵连箱内,并测量膨胀筒下端面至断管连箱法兰面的距离H5。
b)将组装好的两套封堵器、膨胀器与封堵连箱分别安装到两个已开好孔的夹板阀上,此刻膨胀筒在夹板阀上的安装是有方向性的。膨胀筒是单边封堵,单边通流。背相安装管段两端的膨胀筒的封堵面,严禁搞错方向。在下放膨胀筒前应预制好旁通,并按照各部件安装记录,将膨胀筒下放到位。封堵器传动轴的进给尺寸为:
S0=H1+H5+D0+[(L-D0)/2]
式中L———膨胀筒的长度,mm。
c)注意膨胀筒缺口的方向,吊装封堵器,加密封垫与夹板阀连接固紧,从顶部插入标有刻度的活动传动杆,将初始值与行程值S0相加,得到下封堵到位的刻度值;然后,接临时旁通管道,开启夹板阀上的旁通针形阀直至压力平衡后关闭,并开启夹板阀,启动液压站,操纵其手动阀将膨胀筒送至断孔中。到位后关闭液压站,用专用套板逆时针旋转活动传动杆,驱使膨胀筒打开并与断孔面紧密贴合为止。
d)放空封堵管段,通过压力表验证封堵效果,若还存在泄漏,更换膨胀器密封,再次封堵。
e)更换作业完成后,撤除封堵和临时旁通。在封堵连箱的截止阀上接通平衡管,开启阀门通流,使恢复的管段中充压达到平衡后,按前所述对封堵器进行反向操作,即顺时针旋转操纵手柄,使膨胀筒缩小,脱离封堵孔,提取膨胀筒缩进连箱,并保持上提行程与下降量一致。
f)关闭夹板阀,拆除临时旁通管道、封堵连箱和封堵器等。
10)送堵饼
a)检查堵塞、胶圈和封堵机法兰胶圈，确认无误，安装送堵机。
b)慢慢打开阀门，检查有无渗漏情况，如果正常，进行送堵，到位后锁闭堵塞（注意观察压力变化,适当补充压力降低值），卸压后压力表为零，无渗漏情况后为合格,拆除送堵机、封堵夹板阀。
c)焊接堵饼，第一遍在最短的时间内焊完，在保证三通温度90-100度以下前提下将焊缝焊两遍，不渗不漏，冷却后进行渗透检测，最后所有焊道涂防锈漆防腐。
3效果分析
在管道施工过程中，对于新旧管线连接时，传统的方法是将所有涉及的管线与投入的管线之间隔断阀门关闭，进行吹扫、置换，然后用气焊、锯、钻等开孔方法，将新旧管线进行连接，此施工方法技术比较成熟，但是存在较多的安全隐患，且由于停产、吹扫管道所造成的经济损失也十分巨大。帶压开孔封堵施工技术是在不停产的情况下实施不动火连接，无介质泄漏，事故隐患少，技术先进，设备操作简单，与停产动火连接管线相比，既保证生产装置安全稳定运行，又产生显著的经济效益和社会效益。
4结语
带压开孔技术是在管线正常生产的前提下完成管道上的开孔等施工工作，可作为管道维护抢修的一种新的补充手段，具有安全性高、成本低、工期短、节约资源的优势，具有一定的推广应用价值。通过近几年对不停输带压开孔封堵技术的研究与实践，总结出了目前国内外比较先进的带压开孔封堵技术及其应用的范围。不停输带压开孔封堵技术有利于环境保护、能源节省、提高企业效益，更有助于企业更好的履行社会职责。
参考文献：
［1］秦红．不停输带压封堵技术研究［J］．管道技术与设备，2009(2)
［2］薛福连．流体管道不停输带压开孔封堵新技术［J］．焊管，2006(5)
［3］张琼飞．不停输带压封堵技术［J］．油气田地面工程，2007(7)
［4］张潇．不停输带压封堵技术［J］．石油工程建设，2001(3)
［5］李贵宾．管道不停输带压封堵施工新技术［J］．油气储运，2005(1)
关键词：带压不停输；开孔封堵；安全；高效；环保
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1施工准备阶段
1)施工前准备
施工设备进入现场前，对每一个设备的性能进行检查。确保进入现场施工的设备完好齐全。对进入现场施工的人员进行安全教育培训合格后方可进入施工。对于易损易耗材料除了备足计划用量外要有库存或备件，防止发生施工待工现象。施工机具，如：开孔机所用密封材料、链接器密封材料、开孔部位连接所用法兰短节、开孔机所用夹板阀、夹板阀关闭后封堵管道所用封堵堵饼、密封圈及盲板等应足量备齐。
2)管件焊接前准备
管件焊接前首先确认管件型号是否和开孔母管型号相符。管件上半瓦和下半瓦配套，可以分别做标记，以免混淆。开孔母管要选择腐蚀点少的部位作为焊接点，若不清楚内壁腐蚀情况必须用测厚仪进行测量再进行焊接。根据《钢制管道封堵技术规程第一部分：塞式、筒式封堵》SY／T6150．1-2003标准中关于管道允许带压实焊的压力计算公式，进行计算：
P=2σs(T-C)÷D×F(1)
式中，P——管道允许带压施焊的压力，MPa；
σs——管材的最小屈服极限，MPa；
T——接处管道实际壁厚，mm；
C——因焊接引起的壁厚修正值，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）
2管道带压开孔封堵作业流程及步骤
图1输气管道不停输带压封堵作业示意图
1）确认工作管线运作情况。
清理现场动火点、封堵点障碍。开挖操作坑，按照规范放坡或打支护。
3）清除老管线需要焊接处的保温层及防腐漆，打磨露出新的金属表面，同时检测管线的实际厚度（用电动刷进行除漆，壁厚大于5mm）；
4)测量管线的接地电阻，安装接地极，采取相应的技术措施，使管线的接地电阻小于或等于4欧姆；
5)三通现场焊接。在接地电阻小于或等于4欧姆的前提下将三通坡口打磨成单边35°，双边70°，除掉灰尘。焊接前三通安装要保证法兰轴线与母管的垂直线不大于0.1mm，轴线同轴度不大于0.05mm；
6)焊接完毕后，安装夹板阀、开孔机并对三通进行压力试验，稳压10分钟，不渗不漏为合格。
7)开孔作业
a)清洁开孔机与断管连箱的贴合面,检查O形圈后,用螺栓连接开孔机与断管连箱(紧螺栓时一定要对角对称上紧,避免偏差),关闭断管连箱上的截止阀,放倒开孔机与断管连箱,手动将开孔钻杆伸出一定的长度,清理刀具和钻杆配合面,检查并确保传递平键牢固,将筒刀扶正装于钻杆上,用专用套筒板手将中心钻旋入钻杆中心螺孔内,紧固筒刀并使其与钻杆同心。
b)清除中心钻上U形卡上面的油脂并保证其灵活性,检查测算U形卡的位置以确保其能够勾住将被切割下来的管件,将筒刀缩回断管连箱内,测量并记录中心钻尖顶至断管连箱法兰面的距离H3和筒状刀尖至断管连箱法兰面的距离H4。
c)将开孔机吊起,在断管连箱与夹板阀间加石棉垫子并连接固紧,将液压站放置到位,连通高压胶管与开孔机的油马达,检查夹板阀,保证闸板开启。
d)进行空机试车,将开孔机减速箱定在低档位上,启动液压站,开启开孔机,从开孔机进给箱向下观测确保钻杆为顺时针旋转,调节液压站输出流量稳定在80L/min,测定钻杆转速达到16r/min,变量泵刻度达到89%。
e)确定被封堵的母管直径D0、H1、H3、H4、断管连箱中的中心钻尖顶至母管管顶之间的空行程距离S1(S1=H1+H3),以及由中心钻开始钻削管顶至筒刀将母管整个切断时的有效切削行程S2(S2=D0+H1+H4+C,其中C为超位量,取3~5mm)。
f)将开孔机进给箱手柄置于手动进给位置,回零计数器并记录钻杆原始刻度数据,手摇进给箱使刀具空行程下降S1,保证中心钻已经轻轻顶住母管管顶后,再手动回摇两圈,此时用手盘动飞轮数圈,确定刀具在机器内腔中无阻卡后,方可进行开孔。
g)将进给手柄置于自动进给位置,空载运行液压站后启动开孔机进行开孔切削,同时保证钻杆不反转,观察计数器读数、钻杆上的刻度和开孔机的运行情况。
h)开孔前期保持钻杆处于低转速运行,管道钻通后逐渐提高转速,同时将管道内的压力降至正常压力的0.4倍(防止压力过大吹偏开孔刀),直到封堵作业完成后再恢复压力。在开孔作业即将结束时,应降低转速,当行程值为S2时,断管切削作业完成,此刻关闭开孔机和液压站,将进给手柄置于手动位置,摇动上部方头,将断管刀连带被切割下的管件缩进断管连箱内,使钻杆刻度值恢复至原位,并关闭夹板阀,开启断管连箱上的截止阀,排放箱内的气体,同时拆除与液压站联通的高压胶管,吊下并放倒断管连箱和主机,拔正U形卡,拖出料块。
8)安装旁通管线，并进行压力试验。试验压力为工作压力的1.5倍。
9)封堵作业
a)安装封堵器、膨胀器与封堵连箱。首先旋动膨胀筒中心螺杆使其缩至极限,然后将封堵器与封堵连箱加密封垫连接固紧,将主轴伸出封堵连箱,使膨胀筒中心螺杆上的外四方插入封堵器传动轴上的方孔中,用活螺套拧紧结合为一体后再将其缩回封堵连箱内,并测量膨胀筒下端面至断管连箱法兰面的距离H5。
b)将组装好的两套封堵器、膨胀器与封堵连箱分别安装到两个已开好孔的夹板阀上,此刻膨胀筒在夹板阀上的安装是有方向性的。膨胀筒是单边封堵,单边通流。背相安装管段两端的膨胀筒的封堵面,严禁搞错方向。在下放膨胀筒前应预制好旁通,并按照各部件安装记录,将膨胀筒下放到位。封堵器传动轴的进给尺寸为:
S0=H1+H5+D0+[(L-D0)/2]
式中L———膨胀筒的长度,mm。
c)注意膨胀筒缺口的方向,吊装封堵器,加密封垫与夹板阀连接固紧,从顶部插入标有刻度的活动传动杆,将初始值与行程值S0相加,得到下封堵到位的刻度值;然后,接临时旁通管道,开启夹板阀上的旁通针形阀直至压力平衡后关闭,并开启夹板阀,启动液压站,操纵其手动阀将膨胀筒送至断孔中。到位后关闭液压站,用专用套板逆时针旋转活动传动杆,驱使膨胀筒打开并与断孔面紧密贴合为止。
d)放空封堵管段,通过压力表验证封堵效果,若还存在泄漏,更换膨胀器密封,再次封堵。
e)更换作业完成后,撤除封堵和临时旁通。在封堵连箱的截止阀上接通平衡管,开启阀门通流,使恢复的管段中充压达到平衡后,按前所述对封堵器进行反向操作,即顺时针旋转操纵手柄,使膨胀筒缩小,脱离封堵孔,提取膨胀筒缩进连箱,并保持上提行程与下降量一致。
f)关闭夹板阀,拆除临时旁通管道、封堵连箱和封堵器等。
10)送堵饼
a)检查堵塞、胶圈和封堵机法兰胶圈，确认无误，安装送堵机。
b)慢慢打开阀门，检查有无渗漏情况，如果正常，进行送堵，到位后锁闭堵塞（注意观察压力变化,适当补充压力降低值），卸压后压力表为零，无渗漏情况后为合格,拆除送堵机、封堵夹板阀。
c)焊接堵饼，第一遍在最短的时间内焊完，在保证三通温度90-100度以下前提下将焊缝焊两遍，不渗不漏，冷却后进行渗透检测，最后所有焊道涂防锈漆防腐。
3效果分析
在管道施工过程中，对于新旧管线连接时，传统的方法是将所有涉及的管线与投入的管线之间隔断阀门关闭，进行吹扫、置换，然后用气焊、锯、钻等开孔方法，将新旧管线进行连接，此施工方法技术比较成熟，但是存在较多的安全隐患，且由于停产、吹扫管道所造成的经济损失也十分巨大。帶压开孔封堵施工技术是在不停产的情况下实施不动火连接，无介质泄漏，事故隐患少，技术先进，设备操作简单，与停产动火连接管线相比，既保证生产装置安全稳定运行，又产生显著的经济效益和社会效益。
4结语
带压开孔技术是在管线正常生产的前提下完成管道上的开孔等施工工作，可作为管道维护抢修的一种新的补充手段，具有安全性高、成本低、工期短、节约资源的优势，具有一定的推广应用价值。通过近几年对不停输带压开孔封堵技术的研究与实践，总结出了目前国内外比较先进的带压开孔封堵技术及其应用的范围。不停输带压开孔封堵技术有利于环境保护、能源节省、提高企业效益，更有助于企业更好的履行社会职责。
参考文献：
［1］秦红．不停输带压封堵技术研究［J］．管道技术与设备，2009(2)
［2］薛福连．流体管道不停输带压开孔封堵新技术［J］．焊管，2006(5)
［3］张琼飞．不停输带压封堵技术［J］．油气田地面工程，2007(7)
［4］张潇．不停输带压封堵技术［J］．石油工程建设，2001(3)
［5］李贵宾．管道不停输带压封堵施工新技术［J］．油气储运，2005(1)