管道带压封堵技术简介.ppt

输油气管道不停输带压封堵 维抢修技术简介 前言 一、管道维抢修技术简介 二、 不停输带压封堵技术 三、带压封堵作业风险点及控制措施 四、西气东输带压封堵应用案例介绍 五、关于带压封堵的几点思考 前言 随着国民经济的高速发展，石油天然气等能源已成 为推动经济引擎的强大动力，需求不断增大，近年来， 我国输油气管网呈现出高速增长的趋势，目前全球输油 气管道已达 200多万公里，我国已建管道已达 4万多公里， 在未来几年里新建和拟建管道将达 10万多公里。为了加 强输油气管网的维护管理，及时发现事故隐患，保障输 油气管网的安全平稳运行的重要性越来越高，对输油气 管网的维护与抢修需求也越来越大 。近年来，伴随着国 家建立和谐社会思想和对高危行业安全问题要求的提高， 给管线的安全运行提出了更高的要求。管道维抢修技术 的诞生正是顺应了这一发展趋势。在国外，经过几十年 的发展，维抢修技术现已日臻成熟，在国内维抢修技术 的成功运用也有 20多年的历史了。 一、管道维抢修技术简介 从保障管道安全运行方面来讲 ， 维抢修技术分为两个 部分：一是管道的应急抢修技术；二是管道的带压维修技 术 。 这两方面的技术对于保障管线的正常运行是缺一不可 的 。 管道抢修技术的宗旨是在最短的时间内 ， 把运行管 线的意外情况或是发生的损坏及时控制住 ， 并且尽快恢复 输油气生产 ， 把事故带来的损失降到最低 。 管道抢修技术 主要为：管线的堵漏技术 、 管线的非焊接连接技术 、 管线 的无火焰切管技术等 。 例如 ， 利用高压夹具在线堵漏 、 采 用专用套筒进行管线连头 、 使用爬管机进行管道的冷切割 等 ， 可暂时或永久地解决管道安全事故 。 管道带压维修技术即管道不停输开孔 、 封堵技术 。 宗旨是： 1、 在管线遇到较严重破坏 ， 抢修技术不能完成 修复时 ， 尽快消除事故 、 恢复管线运行 。 2、 在一般抢修 完成后 ， 利用封堵技术把抢修后的安全隐患全部消除 。 3、 在不影响管线输送的条件下 ， 有计划的进行管线改造 。 二、不停输带压封堵技术 管道带压封堵技术是一种安全、经济、快速高效的在役管道 维抢修特种技术。它能在不间断管道介质输送的情况下完成对管 道的更换、移位、换阀及增加支线的作业，也可以在管道发生泄 漏时对事故管道进行快速、安全地抢修，恢复管道的运行。 管道突发性事故的抢修 ,过去传统的做法必须停输、清管或 放空置换后进行或采取一些临时性补救措施，给管线的安全运行 带来了极大的隐患，影响正常输油气任务的完成。 我国的管道不停输封堵业务在借鉴国外技术的基础上，通过 科研攻关，实现了多项技术工艺的自主创新，封堵设备日趋完善， 封堵能力、规格、种类不断提高，业务范围也不断扩大，封堵口 径从 25毫米到 1020毫米多种管径，封堵压力最高达 10兆帕。 不停输带压封堵技术安全可靠，无污染，既不影响管线的正 常输送，又能保证安全、高效、环保地完成新旧管线的连接工作。 不停输带压封堵技术适用的介质有石油、天然气、水、乙烯、煤 气、中质油、航油等无强腐蚀性的介质。 目前，国内外多家公司（ TDW、 FLOWSERVE、 FURMANITE等）掌握的带压封堵技术已成功应用于世界 各地的输油气管道上，逐渐发展成为成熟的管线维抢修手 段。国内多个技术力量雄厚的厂家已能生产制造各类高压 封堵器、开孔机等相关封堵施工设备。管道局维抢修分公 司作为管道系统内带压封堵保驾单位，已成功将此项技术 应用于西气东输、兰成渝、陕京线等多条在役管道的维抢 修作业中，取得了良好的业绩。我公司在丹阳大桥改线、 引压管改造、长铝支线改线、 111阀室泄漏治理、定远压 气站连头、长宁管道改线、中沧线连头等维抢修作业中都 曾应用带压封堵技术，总体安全成功率较高，经济性较好。 二、不停输带压封堵技术 二、不停输带压封堵技术 1、 不停输封堵原理 在完全密闭状态下 ， 在需改造管段两侧 ， 利用物理 、 机械手段 ， 将改造管段从管线中隔断 ， 进行维护 、 修理 、 更换等改造作业 。 物理机械手段包括桶式 、 悬挂式 、 折叠 式等多种形式；对运行中的管线改线 ， 有停输改线和不停 输改线两种方式；不停输改线通常采用管线不停输封堵技 术与设备 ， 先将改线段两端分别用旁通管接通 ， 以旁通线 输送介质 ， 然后封堵主管线 ， 主管线可进行任意改造施工 作业 ， 待新管段与主管线连头后 ， 解除封堵 ， 切换至新管 段正常输送 ， 最后将旁通拆除 。 停输改线一般是将管线停 输 ， 利用封堵方法将改线段与主管线堵断 ， 清空改线段介 质 ， 切断旧管段 ， 以新管段代之 。 2、不停输封堵工艺 不停输悬挂式封堵施工工艺 3、不停输封堵竣工图 4、封堵类型 （ 1） 按管线工作压力分为高压封堵 、 中压封堵 、 低压封 堵 。 低压封堵：管线压力为 0 0.5MPa 中压封堵：管线压力为 0.5 2.5MPa 高压封堵：管线压力大于 2.5 5.0MPa 超高压封堵：管线压力为 5.0 10.0 MPa （ 2） 按工作原理分为 :塞式封堵 、 筒式封堵 、 囊式封堵 、 冷冻封堵 、 管内智能封堵等形式 。 （ 3） 按管线形式分为：立管封堵 、 水平管封堵等 。 A、 塞式封堵（又分悬挂式和折叠封堵） 悬挂式封堵是指在管道上焊接等径封堵三通 ， 然后开与管 道内径相同或相近的孔 ， 再利用封堵器主轴将悬挂式封堵头送 入管道的封堵方法 ， 此方法的优点是可以封堵高压介质 ， 目前 国内最高封堵压力为 10MPa。 执行标准 钢制管道封堵技术规程 第一部分：塞式 、 筒 式封堵 （ SY/T 6150.1-2003） 折叠式封堵是指在管道上焊接折叠封堵三通 ， 然 后开比管道内径小的孔 ， 再利用封堵器主轴将折叠式 封堵头送入管道的封堵方法 ， 此方法的优点是可以开 小孔实现大口径管道的封堵 ， 节约成本 ， 缩短作业时 间 。 此方法适用于压力较低 ， 口径较大的管线的封 堵 。 目前国内最大封堵口径可达到 1020mm。 B、 筒式封堵 筒式封堵是指在管道上焊接封堵四通，然后将管道开 断，利用筒式封堵头将管道封堵的方法，此方法的优点 是对管线内壁光洁度要求不高，适用于易燃易爆的气体 及高温介质的封堵。此种方法在化工行业中应用较多。 C、 囊式封堵 囊式封堵是指在管道上焊接法兰短节 ， 然后在管道上开 送挡板孔和送囊孔 ， 利用送挡板装置和送囊封堵器分别将挡 板和封堵囊送入管道 ， 并向封堵囊内充入氮气 ， 实现封堵的 目的 。 其优点是成本较低 ， 其缺点是只能用于管线压力小的 封堵 ， 不能用于不停输封堵作业 。 一般用于油管道的封堵 ， 停输后实施 ， 静压力一般不超过 1MPa。 1-送取囊装置； 2-夹板阀； 3-法兰短节总成； 4-介质； 5-密封囊； 6-档板装置； 7-更换的中间管锻； 8-压力管道； 9-氮气瓶 D、 冷冻封堵 冷冻封堵是指通过外界环境对管道内介质降温 ， 使之 形成固体而实现封堵的目的 。 一般适用于管道停输和作业 管线空间小的场所 ， 对于介质有一定要求 。 此种方法在海 底管道上应用较多 ， TDW及多家国外公司都拥有冷冻封堵技 术 。 E、 管道内智能封堵器 5、 不停输开孔封堵作业总体流程 (1)准备工作 机具设备试验 道路平整 作业坑开挖 各种材料、配件准备及进场 (2)不停输开孔作业 三通焊接 开孔机安装及试压 开孔 接旁通 置换 (3)不停输封堵作业 封堵 放空置换 (4)切管拆除与安装 拆除切除段 吊装 安装新管线 (5)解除封堵安装堵塞 拆除设备 安装塞堵 (6)后续工程 旁通管拆除 防腐回填 场地恢复 6、不停输封堵施工过程（动画） ：标准不停输 开孔、封堵工艺 7、施工步骤及技术要求 1）三通焊接及要求 (1)焊接工艺要求 在役管线焊接封堵三通必须进行焊接工艺评定 ， 制定出 适合的焊接技术规程 。 （ 2） 管线允许施焊的压力计算 三通焊接前 ， 应测量焊接位置管壁厚度 ， 符合带压施焊 压力要求才可焊接 。 管线允许带压施焊的压力 式中： p 管道允许带压施焊的压力 ， MPa； s 管材常温下的屈服极限 ， MPa； t 管壁厚度 ， mm； c 修正值 ， mm， 通常取 2.4； D 管道外径 ， mm； K 安全系数 ， 易燃易爆气体 K=2， 成品油 K=1.8， 原油 K=1。 （ 3） 三通焊接人员资质要求 三通焊接较为特殊 ， 焊接人员应取得相应的三通焊接工 艺焊接资质 ， 方可进行相应的焊接工作 。 （ 4） 管线介质流速的控制 三通焊接前 ， 还要对管道内介质流速进行限制 ， 因为 流动的介质将带走较多的温度 ， 若流速过快 ， 易引起较多 焊接缺陷 。 当介质为液体时 ， 流速不应大于 5 m/s； 当介质 为气体时 ， 流速不应大于 10 m/s。 （ 5） 焊工数量要求 对护板长度大于或等于 750mm的对开三通 （ 对开四通 ） 进行纵向直焊缝的焊接时 ， 每道焊缝应至少两名焊工同时 施焊 。 在管道外径大于或等于 325mm的管道上进行对开三通 （ 对开四通 ） 环向角焊缝的 焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊，且两电 弧间应相距至少 50mm。 （ 6） 焊接顺序要求 每道纵向直焊缝两名焊工焊接时 ， 应按图 1 A所示焊接 顺序同时焊接 。 每道纵向直焊缝四名焊工焊接时 ， 应按图 1 B所示焊接顺 序同时焊接 。 图 1 纵向直焊缝焊接顺序 对开三通（对开四通）的两道环向角焊缝不应同时焊 接。当两名焊工同时焊接一道环向角焊缝时，应按图 2所 示焊接顺序同时焊接。 纵向直焊缝的焊接：对开三通 (对开四通 )纵向直焊缝 应加垫板 。 环向角焊缝的焊接：对开三通 （ 对开四通 ） 护板与管 道的环向角焊缝的焊接宜采用堆焊形式 ， 见图 3。 不对开三通 （ 对开四通 ） 护板厚度小于或等于 1.5倍管壁 厚度时 ， 焊角高度和宽度应与护板厚度一致 ， 见图 4。 对开三通 （ 对开四通 ） 护板厚度大于两倍管壁厚度时 ， 焊角高度和宽度应等于 1.5倍管壁厚度 ， 见图 4。 2）管线开孔 管线开孔是在全密闭的条件下进行的，这样可保 证作业的安全。 开孔可以在管线任何角度进行。 3）管线封堵 封堵可以在管线任何角度进行。 立管水平封堵 水平管倾斜封堵 倒立封堵 4）机械断管 ： 机械断管设备有很多种类，如：气动爬（锯） 管机、液动爬（锯）管机、手动管子割刀、外卡式断管设备等 5） 新旧管线碰头 为了确保动火安全 ， 我们通常在封堵头和焊口之间 采用隔离囊或黄油墙隔离后再进行焊接 。 8、长距离改线封堵施工工艺 长距离改线封堵施工工艺的现象很多 ， 一般是指管线距离 较长 ， 架设长距离旁通线成本太高 ， 在两碰头点两侧分别架设 短距离旁通线 ， 实现多次封堵而达到改线的目的 。 施工工艺如 下： 注： 1.表示悬挂式封堵器 注： 1.表示悬挂式封堵器 2.表示隔离囊 注： 1.表示悬挂式封堵器 2.表示 隔离 囊 注： 1.表示悬挂式封堵器 2.表示隔离囊 三、带压封堵作业风险点及控制措施 1、人身伤害风险及控制措施 a、施工人员高空作业坠落平台牢固、围栏、阶梯、 安全带 b、作业工具高空坠落摆放整齐、查隐患、安全帽 c、设备吊装坠落设备完好、规范作业、科学指挥、 控制人员、安全防护 d、作业坑坍塌放大边坡、支护、排水、检查 e、氧气、乙炔爆炸检查、摆放间距、避免日晒碰撞、 规范作业 2、作业事故及控制措施 a、焊接短节和三通时，焊穿管壁焊工资质、测厚、 焊评、疏散、降压、强制通风、上夹具或堵漏（塞堵、 顶丝） 三、带压封堵作业风险点及控制措施 b、开孔时发生卡刀保持同轴度、控制转速、及时 退刀、应急处置 c、弧板掉落改进中心钻、改进防涨圈、改进操作方 法、带压打捞（纠偏、磁力） d、夹板阀泄漏严密性试验、更换备用阀、更换垫 片、强制吹扫、放空置换 e、塞堵泄漏加两道密封圈、收塞堵拆开孔机、更换 密封圈后重下 f、下塞堵时开孔机损坏上下压力平衡、保证运行工 况稳定 g、其它不可控事故停止作业、降压放空、置换抢 修 四、西气东输带压封堵应用案例介绍 案例 1：丹阳大桥改线工程 2004年 10月 12月，由于沪宁高速拓宽改造丹阳大桥， 需将公路附近管线不停输封堵改线 1016主管线 4MPa下带压封堵接 323旁通 1440m 封堵时少量泄漏 案例 2：引压管改造工程 西气东输管线投产后，发现干线阀门的引压管、 TEG 管阀门存在泄露隐患，为消除这一重大安全隐患，与管道 局维抢修公司合作研制了小口径封堵器，并设计了专用三 通焊接和粘接工艺。最高引压管口径为 34mm， 壁厚为 3mm 6mm， 最高压力为 10MPa， 历时 2年多，共完成 707个点 的改造。 四、西气东输带压封堵应用案例介绍 案例 3：长铝支线改线工程 由于拟建的郑（州） 西（安）客运专线铁路与长铝支 线索河水库穿越段交叉重合，为确保管道和铁路的安全， 采用不停输封堵施工方案将此段线路进行改线。 219管线 2MPa下带压封堵，由于改线段较长 (2.7Km)， 采用双侧双封施工方法。 四、西气东输带压封堵应用案例介绍 案例 4： 111阀室泄漏治理工程 2007年 1月上旬，为解决 111阀室 1201阀门连接 法兰泄漏的安全隐患，在 356管线 7.8MPa压力下实施 立式封堵，更换法兰垫片。 四、西气东输带压封堵应用案例介绍 案例 5：定远压气站带压开孔连头及弧板打捞工 程 2008年 10月下旬，定远压气站压缩机管线带压开孔连头 施工，首次成功实施了 6MPa下主管线开 890孔，由于 开孔机设备故障，导致进站侧弧板掉落， 2009年 1月中 旬，再次进行弧板打捞施工，采用超声探测与录像探测 相结合的方法对弧板进行定位，使用研制的专用磁力打 捞器，在 6MPa压力下将约 200Kg重的弧板顺利打捞出来， 消除了安全生产一大隐患。 五、关于带压封堵的几点思考 不停输带压封堵施工技术已广泛应用于国内外油 气管道的维抢修作业施工，管道局维抢修分公司在我公 司也多次成功实施，在封堵管径、压力和开孔方式等诸 多方面均有突破，解决了生产实际中许多难题，但也出 现过一些问题，在大口径油气管线的带压开孔和带压封 堵技术在实际应用方面，仍然存在一定的局限性，初步 总结主要有以下几点需进行改进： 一、开孔机整体还需适应更高工作压力，需研制适合 工况的夹板阀等施工装备，承受工作压力 10MPa的极 端条件，这对西气东输和施工单位都亟待解决的技术 问题。 二、不断探索新的带压开孔和封堵技术，解决相关 技术难题，将施工遗留的安全隐患消除到最低。研 究水平开孔的作业方法，直接用进出口球阀代替夹 板阀控制开孔和封堵时的临时截断，但需研究开孔 时的中心钻定位、铁屑处理、取弧板等技术难题， 并在工艺设计阶段对球阀的安装位置和标高提前确 定，做好工程施工配合等问题。 三、改进和完善技术标准、施工组织方案和作业管理 措施，保证技术合规和作业过程安全顺利。对带压 焊接许用压力、带压开孔和封堵操作规程进行规范， 制定行业标准或国标。同时，完善带压开孔和封堵 的作业指导书，结合施工过程的风险点控制，对作 业管理措施和应急措施进行全面的梳理，使作业始 终处于规范和受控范围之内。 带压封堵作业是一种特殊的高危抢修作业，风险 较大，作业过程中需要多方协调、共同创造良好的作 业条件，一旦出现意外，在保证安全的前提下，应科 学合理地及时果断对作业进程进行调整，杜绝人为事 故的发生。 只有妥善解决了以上技术和管理相关问题，才能 保证今后带压开孔和带压封堵实施的安全性和可靠性， 使这项技术在高压、大口径管道计划性在线抢修中发 挥应有的作用，为长输管道的安全运行提供有力的保 障。 谢 谢！