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中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
1工程概況
該工程為燃氣管道敷設工程,共需敷設:PE100,D225×12.8,850米,閥門井2個。
2 PE管敷設施工技術
2.1土石方工程
2.1.1土方開挖
土石方工程施工視施工現場具體情況擬采用機械開挖或人工開挖形式。開挖管溝前必須按設計及規劃紅線圖紙給出的樁號進行定位,管溝開挖前一般每30米挖一探坑。管溝截面一般為梯形,管溝要直,溝底要平,邊坡要一致,挖至設計溝底標高5-10cm時,用水準儀檢測后再修至設計標高。溝挖至設計標高,管頂埋深距離道路成型路面不得小于1.2米,如遇障礙時,可根據實際情況適當調整管道埋深,但最小不得小于0.9米;對于軟弱管基地段,應深挖直到自然土,超挖部分用沙回填夯實;軟質管基及特殊性腐蝕土壤,應按設計要求處理。硬質路面及擬修硬質路面上的管溝,全部采用中沙回填,用水沉法夯實。同時,管道施工采取分段流水作業,開挖一段,盡快敷設管道,及時回填。挖土方時,若地下遇障礙要停止該段作業,施工人員應國家燃氣施工有關規范并征得有關部門同意后確定解決方案才進行施工。
2.1.2驗槽
管溝開挖完畢后,應時組織有關各方共同檢驗溝槽斷面,尺寸要準確,溝底平直,坡度、轉角符合設計要求,保證溝內無塌方,溝內無積水,無各種油類及雜物。同時用尺及水準儀測量溝底高程,溝底高程允許偏差、坡向、坡度應符合設計要求,并用尺檢查管道距路中心線允許偏移±500mm,管溝寬度允許偏差0-100mm。
2.1.3回填
管道安裝完畢及做好隱蔽記錄后應盡快回填。恢復地面或路面,避免溝槽長時間暴露造成溝槽坍塌,增加回填時清溝工作量,妨礙交通等事故。溝槽回填前,應對管道進行全面檢查,管道、閥門、伸縮節等管件全部安裝完畢,管道在溝內不得有懸空現象,回填前清除溝內積水及雜物管溝回填,埋地管道管底部、兩側及管頂0.3m內用沙填實并用細河砂將縫隙填平,管頂0.3m回填土應分層夯實,PE管安裝施工時,管線需回填高于管頂不少于30cm沙袋層。
2.2PE管安裝
2.2.1PE管材料
對管材、管件進行外觀及幾何尺寸檢查,檢查管材、管件內外表面是否清潔光滑,是否有溝槽、劃傷、凹陷、雜質和顏色不均等。同時,檢查管材直徑和壁厚,任意一處直徑壁厚不合格即為不合格。
2.2.2PE管焊接
PE管焊接采用熱熔及電熔焊接兩種方式。熱熔焊接前應清除管端內外污物及加熱板附著物,管道底用圓木墊底,以防管道在焊接過程中被磨壞。管端銑口對口,其錯邊量小于壁厚的10%,最大允許間隙小于0.3mm,否則重銑直至合格。焊接過程嚴格按機具程序操作,不違規操作,施工員按規定準確記錄下焊接過程中各項參數或數據。管道接口在保壓狀態下自然冷卻,冷卻過程中不得移動管道和施加外力。焊接完成后進行焊縫外觀檢驗,接頭要求具有沿管材圓周平滑對稱的翻邊,翻邊最低處不低于技術參數要求,翻邊為實心和圓滑的,翻邊下側不應有雜物、小孔、偏移、損壞、后彎曲不得有裂紋,錯邊量小于管材壁厚的10%。電熔焊接管材或管件時,使用專用夾具對管材進行固定,焊接冷卻時間未到之前不能移動管材及管件,拆卸夾具。引入管安裝中,若必須在管溝上進行電熔彎頭焊接時,引入管必須先固定,以防止引入管自身重量造成焊口變形。電熔焊接完成后進行外觀檢驗,管件內不得有熔融材料從管件內流出,管件焊接觀察孔達到廠家要求;電熔管件無電阻絲而出。焊接過程中必須記錄焊接參數,并對焊縫外觀自檢,合格后,方可進入下一焊縫焊接。
2.2.3管道敷設要求
敷設時,應按設計施工, PE燃氣管道拖動和下管時,不能使用金屬材料直接捆扎和吊運。PE管道敷設前,進行外壁外觀檢查,無影響產品質量的劃痕,同時隨管道走向按設計要求埋設示蹤線,示蹤線埋設前應對導線的導電性、絕緣性進行檢測, PE燃氣管道敷設完畢后,再次對示蹤線進行檢查,確保示蹤線導通才可對管溝進行回填。
2.2.4套管安裝
穿越道路及障礙物按設計要求和施工規范加設鋼套管或PP、PE套管。加設鋼套管時,鋼管外部防腐,套管兩端用油麻填實達150mm以上,兩端采用柔性的防腐、防水材料密封。燃氣管道必須在套管中心。
2.3管道吹掃、強度、氣密試驗措施
2.3.1管段吹掃準備
吹掃范圍內設置的儀表應嚴格保護,無可靠保護措施時,應暫取下,待合格后再復位安裝。吹掃口位置應選擇在允許排放污水、污物和雜物的較空曠地帶,且應不危及所在地段周圍人和物的安全。同時,吹掃口安裝應有臨時控制閥門,出口應按出中心線偏離垂直線30-45度角朝空安裝,且應高出管溝。連接吹掃口的主管應牢固穩定,以保證吹掃時不發生強烈振動,并防止折斷管段。
2.3.2燃氣管段的吹掃要求
吹掃順序由干管到支管,每段吹掃長度不宜長于500m,當管道長于500m時宜分段吹掃。所有暫拆除的管道附件,儀表應復位安裝合格。吹掃干凈的管道其吹掃口應立即安設封頭封閉,以防止雜物進入管道。管道吹掃應有足夠的壓力和流量,以保證吹掃流速大于20米/秒且不宜大于40米/秒,但吹掃壓力不得大于0.3Mpa.吹掃空氣流速應逐漸提高到吹掃要求的流速,吹掃應反復數次,直到管內無雜質,吹掃時應在排氣口用白布或白板檢查5min內無鐵銹、塵土、水分及其它污物為合格。吹掃后對閥井進行清洗檢查。吹掃出的污物和雜物嚴禁進入設備和已吹掃過的管道。調壓設備、燃氣表不得與管道同時進行吹掃,已運行管線應與吹掃管線完全斷開。
2.3.3壓力試驗
用壓力膠管從空壓機出口接至試驗裝置接口上,向管內加入壓縮空氣,進行強度試驗時,壓力應逐步緩升,首先升至試驗壓力的50%,進行初檢,如無泄漏和異常現象,繼續緩慢升壓至試驗壓力。達到試驗壓力后,宜穩壓1h后,觀察壓力計不應少于30min,無明顯壓力降為合格。若發現有漏氣處可放氣后進行修理,修理后再次試驗,直至合格。強度試驗在接口安裝完成后即可進行,閥門應在安裝前進行單體強度、氣密試驗,經分段試壓合格的管段相互連接的接頭,經外觀檢驗合格后,可不再進行強度試驗。
2.3.4管道氣密性試驗
氣密性試驗在全部安裝完成后進行,埋地管必須回填土完成后進行。壓縮空氣經試驗裝置加入管道經過穩壓后將初壓放至管道設計的1.15倍即0.46Mpa,待溫度、壓力穩定后開始記錄,氣密試驗持續時間不應少于24小時,每小時記錄不小于1次,當修正壓力降小于133Pa為合格。
3燃氣管道施工技術保證措施
認真學習和領會圖紙設計意圖,組織好各專業工種技術人員對設計圖進行會審,施工人員真正領會施工設計圖的意圖、要求和特點,以便準確無誤的施工。同時確保機械設備及機具投入使用前就檢修完好,并堅持制度性的保養、調試,確保其正常使用,不得因機械故障而影響工程進度。各施工工序應嚴格執行有關規范驗收。焊接按規定的時間程序操作,按規定時間自然冷卻,嚴禁冷卻時間未夠拆卸夾具。閥門各部尺寸準確,混凝土配比準確,井蓋標高精確。此外,開挖土方采取人工清底,回填夯實至設計標高,未經復測,不準下管,按設計要求分層回填夯實至路面標高。
關鍵詞:燃氣管道工程;定向鉆越;施工技術;管理;應用
1工程概況
南方某城市天然氣管道系統分支線路中壓燃氣管道工程,所處地域地形相對平坦、多為平原,管道途徑地區少河流、山脈,經過綜合分析研究最終決定選擇非開挖定向穿越施工技術。該燃氣管道工程總長度為1km,劃分為5大標段,樁號為:G+16(0+000)G+21(1+000)。
2燃氣管道定向穿越施工技術的應用與管理
2.1穿越施工工藝流程
必須明確定向穿越施工工藝流程,具體應該根據燃氣管道工程所處位置先做好工程地質勘察工作,具體工藝流程為:前期勘察與籌備測量放線鉆機就位與調試調配泥漿分級擴孔與清理管道回托焊接試壓密封性試驗與檢測回歸修復地貌。
2.2前期勘察與準備
燃氣管道定向穿越施工的前提是做好相關準備工作,只有強化前期準備,才能為正式的定向鉆越施工打好基礎,從工程所在地的地質勘察、機械檢查、地形測量等都要有規則、有規范、有秩序地展開。
(1)地質勘測與已有管線的排查
前期做好地質勘察,通過實地勘測、勘察掌握各個工程所在地的地質條件、地理空間、地貌特征、土體特征等,同時,廣泛而深入地搜集工程附近的交通、水電等信息資料,從而為定向穿越施工方案的制定與施工的開展做好準備。建立同相關地下管線管理部門的溝通協調機制,例如:地下光纜工程、通訊工程、電纜工程、給排水管道工程等,通過全面的咨詢、核查,并借助高精度探測儀器等來明確工程所在地的地下管線類型、性質、質地、構造、分布、走向、埋藏深度等,同時,也應采用局部開挖法來深入分析工程所在地地下土層性質、結構、水位、土壤化學成分等。經全面的勘察、調查發現,本燃氣管道工程同一個已有的地下電纜管線處于相同的地域位置,該電纜線埋設深度較淺,勢必處于燃氣管道上方,對此決定埋設燃氣管道深度為:2.5~2.7m,經研究決定正確選材管道,選擇d=160,壁厚=15mm的PE100級HDPE燃氣管材,單個管材長大概為:200~300m范圍內。
(2)施工機械的籌備
備好一切所需的鉆越施工機械設備,例如:運輸工具、定向鉆機、電機組、經緯儀、泥漿系統等。深入探測管線所在地的地形、地貌特征,并參照設計圖紙來初步預測管道敷設深度施工段管道的傾斜段長度、入射點位置、進出口定位等。
2.3鉆越方案與過程
(1)鉆機到位與調試施工
待前期一切準備性工作就緒后,則要讓輔助定向鉆越施工的主體機械設備:鉆機與附屬機械設備到位,對鉆機進行調試、檢查,確保其正常運行、無任何異常問題。接下來則要進行泥漿調配,這一施工環節具有一定的技術性、工藝性,在整個工程中處于關鍵位置,通常來說要想獲得高質量的定向鉆越施工效果,首先應保證泥漿性能,具體從以下方面衡量:泥漿的動切力、靜切力、度等。基漿材料:膨潤土(5~8%),碳酸鈉,二者攪拌然后水化形成,要參照水質特性來選擇碳酸鈉的用量。
(2)導向鉆越鉆孔
①鉆越軌跡。當Dn<75,鉆桿R=75m,對應所選塑料管,要科學掌握其入土與出土曲率半徑,分別為:100m,120m。②根據管道定向鉆越的要求,掌握好鉆進的入土角度,根據本工程所選燃氣管道信號、鉆孔直徑等決定入土角=12.85°,根據所選管材直徑大小,所打導向孔預定d=200。③實際的鉆進中必須認真、細致地把握好方向,按照預期的設計、數據等掌控鉆入速度、速率、深度等,同時,也要維護導向孔的干凈、整齊。④因為通常來說,鉆桿方向較為固定,要想維持方向的穩定性,應該將以一根鉆桿為間隙在鉆點的出口與進口中間設下記號,而且每鉆進一根鉆桿,要探測兩次以上的方向,同時,也要在探測點處進行標識。要深入、全面、細致地對鉆越中的相關參數、數據等進行登記、分析,例如:扭矩、泥漿流量、壓力、方向改變度等。導向孔鉆越完工后,應該參照鉆進中鉆孔具體的軌跡、相關數據等來分析其導向孔能否成孔。要注意軸線左側、右側等的偏離,一般在鉆進長度的1%以內,深度誤差則也要積極控制,通常處于鉆進長度0.5%即可,出土點偏差也要在1m內。
(3)分級擴孔與清理。參照土體性質、土壤性能等來進行擴孔,選擇擴孔方法,結合本工程特點選擇分級反拉旋轉擴孔法,使之成孔。因為所選的HDPE管道直徑達到160,參照科學的擴孔技術標準與規定,應達到管道直徑的1.2~1.5倍,此處選擇直徑為300的擴孔器來實施擴孔操作。擴孔工序完成以后,要進行孔道清理工作,保證孔道內部沒有任何雜物、污物等,保持孔內部整潔,祛除一切障礙物,然后則要進入管道回拖施工狀態。
(4)管道的鏈接與焊接。按照規定的工藝進行回拖操作后,進行試壓檢查,如果經檢查達到了預設標準,則要參照設計規范、設計標準等同臨近管道鏈接。連接好的管道要實施焊接處理,通常采用熱熔對焊的方式,實際的焊接操作流程為:組裝、對接、焊接,為了確保焊接質量,實際焊接操作必須由專門的技術人員旁站指導,并對關鍵部位提供特殊的技術與工藝指導。以此來保證焊接質量。
(5)管道嚴密性試驗。本燃氣管道屬于中壓管道,其強度試驗壓力為設計壓力的1.5倍,嚴密性試驗壓力為設計壓力的1.15倍,而且嚴密性檢驗要在強度試驗結束后進行,且必須對檢查結果進行記錄。
(6)地貌與地層的修復。燃氣管道定向鉆越施工技術同普通的挖掘施工相比,不會對地面、地表造成太大的破壞,然而,隨著鉆具的鉆進,也會在某種程度上破壞地貌,對此應該進行地層恢復,讓施工地恢復成原狀。
2.4定向鉆越施工的優勢分析
同傳統的溝槽挖掘、管道敷設與溝槽回填的施工技術與方法相比,定向鉆越施工體現出一定的優勢和優點,具體為:施工效率高,無需大規模土方開挖,將傳統一季度工程縮減為半月;提高施工安全性,在鉆機、探測儀等的輔助下,進行定向鉆越操作,減少了對土層破壞,提高施工安全性,確保工程質量,這樣就防范了塌方、地下水上泛等問題,提高了施工安全性。定向鉆越技術的運用減少了對四周環境、建筑物等的影響度,具有良好的環境適應能力。
3結語
定向鉆越施工體現出一定優勢,具有良好的安全度、合理性,也能有效提升工程施工效率,減少對客觀環境的威脅和破壞,定向鉆越施工技術值得在燃氣管道工程中進行推廣和應用,這在某種程度上體現了其優勢,應該加大該技術的應用與普及力度,提高施工水平,打造出高質量、高效率的燃氣管道工程。
參考文獻
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[2]《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》(CJJ63-2008)[S].
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[5]張倬元,等編著.工程地質分析原理[M].地質出版社,1994.
【關鍵詞】燃氣管道;焊接技術
0.引言
燃氣管道作為一種為城鎮工業、居民輸送燃料的特種設備,在改善人民的生活質量及社會主義現代化建設方面起到非常重要的作用。焊接是燃氣管道安裝的主要工序,焊接質量的好壞直接關系到燃氣管道是否能夠安全運行。因此確保燃氣管道的焊接質量就顯得尤為重要。
燃氣管網采用的管材一般為10、20低碳鋼,可焊性好,通常在管道施工中采用的焊接方法為手工電弧焊,對焊工的操作技術要求高,其焊接質量在一定程度上決定于焊工的操作技術水平。在施工檢驗過程中發現手弧焊焊縫的質量合格率,特別是X射線探傷的一次合格率偏低,即使是技術水平較高焊工一次合格率也僅為80%左右,且Ⅰ、Ⅱ級片的比例極少。造成焊縫探傷不合格的重要因素是焊縫的內部存在超標缺陷,而且主要產生在焊縫的打底焊道部分。超標缺陷多為夾雜、氣孔及未熔合,其中最常見的缺陷為夾雜。經分析,造成超標缺陷的原因是多方面的,但主要原因是:由于手弧焊采用的焊接材料為電焊條,焊接過程中對熔池進行氣渣聯合保護,打底焊時,為了確保獲得良好的背面成型效果,一般采用滅弧焊。滅弧焊單位時間內輸入的焊接線能量較連弧焊要少,冷卻速度快,熔池冷卻時部分熔渣來不及溢出造成夾雜;此外,因管件焊縫較彎曲,各部位焊縫焊接手法不一,易引起打底焊道表面高低差較大,形成焊渣死角造成清渣困難,當焊第二道焊縫時造成層間夾渣或夾渣性未熔合。
由此得知,如何確保燃氣管道焊縫的焊接質量,提高焊縫的X射線探傷依次合格率,關鍵在與如何確保打底層焊道的焊接質量。因此,有必要采用新的焊接工藝。
1.氬弧焊打底技術的應用
為了提高燃氣管網的施工質量,我們采用了一種新的氬電聯焊焊接工藝――氬弧焊打底,手弧焊蓋面。既打底焊道采用氬弧焊工藝,其他焊道采用手弧焊進行蓋面。該工藝在某市多項燃氣管道工程的實踐應用中取得較好的效果。下面對此工藝進行介紹。
1.1氬弧焊概述
氬弧焊是氣體保護焊的一種,分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊。我們工藝中所講的氬弧焊是指鎢極氬弧焊(又稱TIG焊),屬于非熔化極氬弧焊,它是利用難熔金屬鎢和鎢的合金棒作為電極,通過使鎢極與工作之間產生電弧,并利用氬氣嚴密的保護鎢極、焊絲和熔池進行焊接的一種方法。TIG焊具有以下優點:
(1)電弧為明弧,在焊接過程中便于控制調整,可進行全位置焊接。
(2)打底焊時可采用連弧焊,焊接速度快,質量高,熔渣幾乎沒有。
(3)電極不熔化,易維持恒定的電弧長度,焊接過程穩定。
(4)氬氣是最穩定的惰性氣體之一,比空氣重,焊接時在電弧周圍形成一圈穩定的氣體保護層,不會出現氣孔和合金元素燒損,焊縫質量高。
1.2焊接技術
1.2.1接頭準備
焊接接頭準備的質量(包括接頭形式的選擇)對焊接質量的影響極大。根據管道壁厚及形狀特點,為了保證管道對接時的焊接質量,采用V型坡口對接形式。
1.2.2焊接清理
TIG焊對于工件和填充金屬表面的污染比較敏感,焊前必須除去表面的油污、氧化膜等。施工中常用的清理方法為機械清理,即用砂輪、紗布打磨或刮刀刮削,將坡口區域和焊絲金屬表面的氧化膜、銹蝕污染以及生產中造成的氧化皮去除。機械清理要在臨焊之前進行。
1.2.3電源種類與極性
對于氬弧焊打底,為了減少鎢極的燒損,選用直流正接法;對于手焊弧,為了提高焊接速度,采用直流反接法。
1.2.4焊接工藝參數
根據管道的壁厚范圍,管道的對接焊采用單道三層焊。氬弧焊打底焊絲選用?準2.0mm的JM-56鍍銅焊絲,保護氣體為純度99.9%以上的氬氣,電極采用?準2.4mm的鈰鎢極。填充及蓋面層采用手弧焊,焊條選用?準2.5mm、?準3.2mm的E4303的E4303鈦鈣型低碳鋼焊條。各層的焊接方法、焊材種類及相關工藝參數。
1.2.5焊接操作
氬弧焊打底操作的關鍵點如下:
(1)要注意保持適宜的電弧長度。因為氬弧的挺度稍差,弧長控制不好會降低保護效果影響接頭質量。
(2)要根據焊接的位置掌握好焊槍角度。
(3)要處理好填絲角度和填充位置。同時要注意焊接過程中填絲的端頭不要退出氣體保護區,以免高溫焊絲被空氣氧化。填絲時不要觸及鎢絲,以免污染電極。填絲要均勻穩定地送入熔池,不可亂動,以免破壞保護氣流。
(4)要注意掌握引弧、收弧操作。
(5)野外施工中要注意做好防風措施,保證氬氣保護氣流不被破壞。
2.結語
實踐證明,燃氣管道施工中采用氬弧焊打底技術,較手弧焊打底顯示出極大的優越性:焊接質量穩定可靠,焊接速度快,減輕勞動強度,提高勞動效率,效果顯著,特別是大大提高了一次焊接合格率。例如某市與市管道工程施工中全部采用了氬弧焊打底、手弧焊蓋面焊接工藝。在近3個月的施工中,共完成56Km5432道219管道焊口的焊接安裝工作,按比例進行X射線抽拍焊縫646道,總片數2587張,X射線探傷Ⅲ級片以上一次合格率達99.9%,Ⅱ級片以上一次合格率達95.1%,保證了燃氣管道接口的焊接質量。
因為氬弧焊的焊接材料比手弧焊的焊接材料成本要高,表面上看采用氬弧焊打底會造成工程成本的提高,但實際上并不是這樣,以某管道工程為例,經核算:采用氬弧焊打底、手弧焊蓋面工藝比采用手弧焊工藝焊接材料成本增加約3萬元,但因為氬弧焊打底的焊接質量較高,焊接質量可靠,較大的提高施工效率,焊縫檢驗一次合格率高,減少了焊縫返修及拍片次數,按工期縮短所節省的人工費及因焊接質量提高所節省的返修及拍片費計,共計節省費用為15萬元。管道工程采用了氬弧焊打底工藝后,工程總成本比手弧焊降低了12萬元。所以氬弧焊打底應用于燃氣管道施工上,不但提高了施工焊接質量,而且還會帶來較大的經濟效益。氬弧焊打底留在管道中的焊渣量幾乎沒有,有效防止焊接過程中污染管道內部,保證以后管道輸氣的潔凈度。故氬弧焊打底、手弧焊蓋面在燃氣管道施工中不失為一種先進、實用的焊接工藝。
綜上所述,在城鎮燃氣管道施工中,對于重要的管線,如:中壓支、干管,過路管線等,可采用氬弧焊打底、手弧焊蓋面焊接工藝;而對于庭院管道及戶內立管等壓力較低管線,考慮到施工的簡便,可采用手弧焊焊接工藝。
關鍵詞:水平定向鉆;燃氣管道;施工工藝
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
引言:燃氣管道施工中,不可避免地會遇到道路、涵洞、鐵路、橋梁、溝渠、河流等障礙,無法正常開挖施工,需采取特殊的施工工藝進行穿(跨)越施工,常見的情況有:頂管施工、定向鉆施工、跨越施工及水下穿越等。其中定向鉆施工技術近年在我國有了廣泛的應用,它解決了管道穿越特殊地段的施工問題,與傳統的施工方式相比,具有費用低、工期短、協調工作少等特點。定向鉆施工又稱非開挖定向鉆進法或非開挖回拖管施工法,俗稱拉管法。其工作原理為:先根據所了解的地下資料情況,結合使用探測儀探測情況,確定穿越埋深,然后用鉆機在預穿越路的一側將鉆頭斜向推進到預定深度,在無線電定位儀器的控制下,水平鉆進,鉆進到位后,安裝錐體擴孔頭,回拖擴孔,至要求直徑后,在選定穿越管材上焊接一個牽引頭,與鉆頭連接,然后由設備回牽鉆頭,把焊接好的管材拉至設備所在一側,穿越管的兩管端與原施工管線連接。
一、水平定向鉆穿越施工工藝使用水平定向鉆機進行管線穿越施工,一般分為二個階段:第一階段是按照設計曲線盡可能準確的鉆一個導向孔;第二階段是將導向孔進行擴孔,并將產品管線沿著擴大了的導向孔回拖到導向孔中,完成管線穿越工作。
1、鉆導向孔要根據穿越的地質情況,選擇合適的鉆頭和導向板或地下泥漿馬達,開動泥漿泵對準入土點進行鉆進,鉆頭在鉆機的推力作用下由鉆機驅動旋轉(或使用泥漿馬達帶動鉆頭旋轉)切削地層,不斷前進,每鉆完一根鉆桿要測量一次鉆頭的實際位置,以便及時調整鉆頭的鉆進方向,保證所完成的導向孔曲線符合設計要求,如此反復,直到鉆頭在預定位置出土,完成整個導向孔的鉆孔作業。鉆機被安裝在入土點一側,從入土點開始,沿著設計好的線路,鉆一條從入土點到出土點的曲線,作為預擴孔和回拖管線的引導曲線。
2、預擴孔和回拖產品管線:一般情況下,使用小型鉆機時,直經大于200毫米時,就要進行予擴孔,使用大型鉆機時,當產品管線直徑大于Dn350mm時,就需進行預擴孔,預擴孔的直徑和次數,視具體的鉆機型號和地質情況而定。回拖產品管線時,先將擴孔工具和管線連接好,然后,開始回拖作業,并由鉆機轉盤帶動鉆桿旋轉后退,進行擴孔回拖,產品管線在回拖過程中是不旋轉的,由于擴好的孔中充滿泥漿,所以產品管線在擴好的孔中是處于懸浮狀態,管壁四周與孔洞之間由泥漿,這樣即減少了回拖阻力,又保護了管線防腐層,經過鉆機多次預擴孔,最終成孔直徑一般比管子直徑大200mm,所以不會損傷防腐層。在鉆導向孔階段,鉆出的孔往往小于回拖管線的直徑,為了使鉆出的孔徑達到回拖管線直徑的1.3~1.5倍,需要用擴孔器從出土點開始向入土點將導向孔擴大至要求的直徑。地下孔經過預擴孔,達到了回拖要求之后,將鉆桿、擴孔器、回拖活節和被安裝管線依次連接好,從出土點開始,一邊擴孔一邊將管線回拖至入土點為止。
二、施工技術質量的控制管理由于非開挖技術實現了完全的非開挖施工,而且鋪設的管線有較深的覆土,管道在地下的質量難以用常規的方法進行檢查確認,故采用定向鉆孔法鋪設管道工程的質量控制有其特殊的一面。相對于定向(導向)法鋪設穿越段管線的主要施工工藝,工程質量控制包括兩部分:鉆孔軌跡的質量與穿越段管線回拖質量控制。在地質條件和鉆進工藝參數一定的前提下,鉆孔質量直接影響到穿越工程的成敗,后者則關系到管道的安全運行。
1、鉆導向孔的質量控制鉆孔的質量主要是指鉆孔曲線的實際軌跡是否與鉆孔的設計軌跡相符合。一般而言,實際鉆孔軌跡越接近設計軌跡,則表明鉆孔質量越好。因此,鉆進前,施工單位要按照建設單位提供的地質資料和設計的鉆孔軌跡圖,在現場觀測的基礎上繪出鉆孔曲線,標出鉆孔曲線的入土點、出土點、相應的角度、曲線長度、最大埋深及管線的曲率半徑等參數。鉆進時質量控制主要是導向孔的空間坐標(管道的埋深)和鉆孔曲線的曲率半徑(根據穿越管道的管徑計算),因為這兩個參數將直接影響穿越管道的安全運行,管道的埋深一般由定向鉆機的控向系統(計算機和地下儀表單元組成)直接運行程序,處理儀表參數顯示出的鉆進結果,操作人員只須與設計圖紙上的設計坐標相對照,保證達到設計要求的埋深即可。鉆孔軌跡的曲率半徑要由控向系統操作人員預先根據設計提供的資料計算出結果,鉆進時通過調節每根鉆桿的角度而實現對鉆孔曲率半徑的控制。對于給定了的直徑的定向鉆孔穿越管道,鉆孔的曲率半徑R由下面公式求得:R=1200Dn其中:R—每根鉆桿允許變化的角度;Dn—穿越軌道外徑對于一定曲率半徑的設計鉆孔曲線,鉆進中每根鉆桿允許調整變化的角度為:α=L*360/2Rπ式中:α—每根鉆桿允許變化的角度,L—每根鉆桿長度,R—鉆孔曲線軌跡的曲率半徑導向孔的實際出土點與設計出土點的偏差(縱橫偏移)一般按照合同要求進行控制,控制值為穿越段總長度的1-2%且不大于2M。通過控制每根鉆桿的角度變化,可以實現鉆孔曲率符合規范要求的控制值,平面的左右偏差可通過控向設備進行監測(根據方位角計算),用調整方位角的數值進行調整。鉆進水力設計與鉆孔質量有關,鉆導向孔時有泥漿回流現象,要結合環保部門的具體要求和穿越地層的地質特點,綜合鉆進中的扭矩、泥漿壓力等進行對比分析,進而采取相應措施提高鉆進質量。
2、管線回拖質量(鋪設質量)的控制穿越管道的回拖完成即標志著管道鋪設的完畢,其質量包括管道的焊接強度、外保護層的完整及管道的彎曲應力符合設計要求。
1)鋪管前管道的焊接根據設計眼球的級別來檢查焊縫。對于要求不高的管道可以進行一些簡單的壓力、沖擊等試驗,對于要求較高的管道則要進行100%的X射線照相,并進行嚴格的壓力試驗,拖管后,按照要求還應進壓力試驗,以驗證拖管時管道是否受損,能否投入使用。
2)管道外防腐層的檢驗對于要求較高的管道,在穿越管道回拖前,用電火花檢漏儀對防腐層進行檢驗,做好記錄。外保護層主要是使管道具有光滑抗磨的外表,在管道拖出后,還應對孔內運行最長的第一段管道進行檢查,以確保孔內其它管道的完整性。
3)管道彎曲應力核算管道彎曲應力可對照鉆導向孔記錄與設計的鉆孔曲率半徑進行核算,確定孔內鋪設的管道彎曲度不超過允許應力,如超過許用應力,則需修改設計方案或改選管道材料。
結束語:
水平定向鉆穿越技術是一門新興的技術,現如今已廣泛運用在各種管道鋪設的工程中。為了保證工程的順利完成,打造出高質量、高安全性的工程,我們應該了解和掌握這門技術的各個要點。從設備組成、技術工藝、注意事項、問題的產生和解決等方面入手,加大技術研究。只有這樣,才能跟緊科技技術進步的步伐。
參考文獻:
[1]顏純文.非開挖地下管線施工技術及其應用[M].北京:地震出版社,2004.
[2]劉延智.鋼質燃氣管道非開挖穿越河流工程實例[J].煤氣與熱力,2006,26(8):4-6.
【關鍵詞】燃氣工程;管道;技術
1.加強施工過程中的質量管理
燃氣工程施工質量的好壞關系到燃氣管道后期能否長期穩定、安全運營,由于地下管網設施復雜、施工環境多遍以及人為因素的影響,因此抓好施工質量管理工作就顯得尤為重要。抓好施工質量管理工作的關鍵性因素是人,人是整個施工過程和管理過程當中的組織者、指揮者和執行者,質量控制必須從人開始,充分調動人的積極性、創造性、增強人的責任感,樹立“質量第一,人人盡責”的觀念。管道建設的全過程中涉及項目的規劃、決策、勘探、設計、施工和驗收都是通過人來完成的,所以提高工程管理和施工人員的素質,增強其責任感和安全防范意識是整個工程施工質量控制的原則。
搞好施工前期階段的質量管理是保證整體工程質量的前提。在工程開工之前,要根據各個工程項目的設計藍圖、施工地點、作業環境會同施工單位、設計單位、監理單位以及相關政府職能部門進行審查交流,將施工當中可能遇到的難題盡早的做出分析判斷,此外技術交流必不可少,政府指導意見要進行全地統一,如此等等,總之就是要圍繞整個項目將工作細化,為質量管理提供先決條件。
加強施工過程中的質量管理,是保證工程項目質量的關鍵所在。施工過程中必須保證工程質量的關鍵環節、隱蔽工程和質量控制點,在綜合考慮人員素質、管理水平和技術裝備的前提下組織專業精干的管理團隊和施工隊伍進行全程跟蹤作到萬無一失。
2.協調一致保證施工進度
根據施工經驗可知,影響施工進度的因素主要有人為因素、技術因素、設備材料及配料、地理環境、社會環境因素等,在這些因素中人為因素占據主導地位,它的干擾性和不確定性最大,是質量管控工作中的重點內容。從產生的根源來看,人為因素的影響部分包括建設單位、上級主管部門、設計單位、施工單位和材料供應商,而要保證施工順利地進行并按時完工,則需要將這些部門進行統籌規劃,跨單位的協作所帶來的困難是非常大的,而這往往也是施工過程中常常容易出現分歧和問題的地方。在實際工程管理過程中,建設單位要認真制定進度控制措施,包括組織措施、技術措施、經濟措施等等,并采取定期或者不定期的現場協調會議,建立良好的信息溝通渠道,對于施工現場中出現的問題能夠及時地傳達到主管部門,最終達成一致方案。這其中就主要包括:建立工程進度報表制度,如開工程進度協調會議,施工技術調研會議等。
3.全局把握控制施工投資成本
成本控制是任何一個項目建設過程中需要考慮的重要內容,隨著項目的開展,所需的投資會越來越多,資金的消耗會隨之不斷增大,而要作好投資控制才能使能使得項目建設得經濟合理。工程建設往往周期長,參與單位多,投資控制制應當也必須貫穿于整個項目的建設過程中,而且還要作到重點突出。要做到有效地控制投資,應該從組織、技術、經濟、合同等多方面采取有利措施。從組織上采取措施包括明確項目組織架構,明確管理職能的分工,作到專人專項;從技術上采取措施,則包括采用新技術、新材料、嚴把施工組織設計,對施工圖紙進行仔細嚴格地審查;從經濟上來講,要嚴格審核各項費用的支出,對于不必要的費用作到少支出或不支出,將有限資金盡量發揮其市場作用。
技術保障上,要非常重視燃氣管道的技術設計、施工圖紙設計以及利用新技術、新材料、新工藝,使建設的管道適合現代化生產生活的需要,同時保持管道長久的利用價值。國內外的研究表明,影響項目投資的量大的階段是設計階段(內容包含項目決策、初步設計、施工圖紙設計),該階段對項目投資的影響估計達到項目全部投資的70%~90%,而項目實施階段影響投資卻可能只占10%~30%,所以由此可見設計階段是整個項領導小組需要重點關注的地方。很顯然,項目投資控制的重點在于施工以前的投資決策和設計階段,而在項目決定了投資方案后,控制項目投資的關鍵就在于設計階段,根據國外一些建設單位分析,設計費一般只相當于建設工程全部費用的1%左右,正是這少于1%的費用幾乎決定了全部后續工作的費用。
在委托設計單位正式設計之前,技術總門要對擬實施的工程項目進行前期的調研,作出合乎適宜的規劃方案,規劃方案中需要考慮到工程施工周圍的用氣規劃,考慮到未來的發展趨勢,必須通過科學的計算,確定適當的管徑。此外,工程管理部門也要不定期地與設計單位開展技術交流會議,對工程施工的意外情況進行及時的協調處理,制定出新的施工方案,從而全局把握。在新材料的應用上,近些年來管道的施工越來越多地運用PE管來代替以往的鋼管,這不僅節省了管道鋪設成本,也降低了施工難度,新材料的運用將為整個項目帶來了巨大的經濟效益。
4.做好安全檢查確保安全施工
關鍵詞:水平定向鉆;燃氣管道;施工工藝;穿越曲線;風險控制
中圖分類號:TU71 文獻標識碼:A 文章編號:
1 引言
水平定向鉆進技術作為一項新型的燃氣管道非開挖施工技術,具有不破壞環境、不影響交通、施工周期短、綜合效益高等優點。而傳統的燃氣管道施工技術是采用開挖溝槽鋪管,該方法有開挖作業面大、道路交通影響大、施工周期長等不足。因此,水平定向鉆進技術的出現,無疑讓燃氣管道施工企業帶來了更大的效益。下面,就水平定向鉆技術在燃氣管道施工中的應用進行相關探討。
2 水平定向鉆技術主要施工工藝
2.1 場地選擇、布管
施工場地包括鉆機場地和布管場地。鉆機場地較寬,根據鉆機設備進行工藝布置,必須因地制宜,綜合考慮入土點、鉆機、場地周邊環境等因素,一般控制在30m×40m范圍內。布管場地較狹長的,除出土點處需要20m×20m范圍的出土場地外,還需比穿越管道長度長100m左右的布管場地(寬度約5m,能滿足布管施工即可),布管曲率半徑可適當減小,控制在800外D以上,出土點后100~150m內布管線路應為直線。
2.2 施工前檢驗
主要包括焊接檢驗、防腐檢驗、試壓、清管等,此步驟對穿越管道施工和今后的安全運行至關重要,具體實施要求按相關技術規范執行。
2.3 鉆導向孔
鉆導向孔是檢驗穿越曲線能否成功的主要環節,若出現異常,可以及時分析調整穿越曲線,降低工程風險,因此必須保證導向曲線的合理可靠。
2.4 擴孔
擴孔能使鉆屑(土壤)和鉆進液(泥漿等)充分混合,并形成合適的空間,降低阻力,便于管道回拖,因此須根據穿越管徑、穿越地質、回拖阻力等情況,合理確定擴孔孔徑和擴孔次數。擴孔孔徑按穿越管徑逐步增大,每次擴孔增加100~150mm為宜,并選擇合適的擴孔器。
2.5 管道回拖
管道回拖是穿越工程的最后和最關鍵的一步,施工時必須連續作業,根據回拖阻力和導向曲線,合理控制泥漿,精確控向。
2.6 施工后復驗
為了檢驗回拖后管道的強度和密封性,并為穿越單項工程的竣工驗收提供依據,復驗是目前保證管道安全的最后一道檢驗措施。主要包括強度試驗、嚴密性試驗、清管、干燥等。
3管道穿越設計參數分析與確定
某定向鉆穿越工程沿線須穿越高速公路和主要街道,經綜合考慮決定采用組合定向鉆穿越的設計方案,穿越長度為987m。本工程管道設計壓力6.0MPa,材料選用X60(L415)管線鋼,管道選用外徑813mm、壁厚15.9mm的直縫雙面埋弧焊鋼管,強度設計系數取0.4。下面僅對穿越設計曲線的確定和回拖阻力的算法進行分析。
3.1 穿越曲線的確定
(1) 影響穿越曲線的因素
影響定向鉆穿越曲線的因素有很多,各因素之間的相互關系也非常復雜,綜合大量定向鉆穿越工程實踐經驗,主要有10大要素:管道與障礙物的安全間距、穿越長度、穿越曲線經過的土質分布情況、管道特性、管道曲率半徑、穿越深度、入土角、出土角、鉆桿允許折角、出入土點場地及地面標高。
(2)計算程序
為了更精確的計算設計曲線,根據幾何原理及相關技術規范特別編制了“定向鉆穿越曲線計算程序”,經多次工程實踐驗證,計算誤差很小。
(3)計算結果分析
根據計算結果分析,穿越實長為987m,入土角9o,出土角6o,入土直線段20m以上,管道曲率半徑為1500D外,即1219m,穿越曲線水平段管中與入土點管中距離為18.37m,管道距滬寧高速路面>10m,距曹安路路面>6m。經綜合分析,滿足相關技術要求,設計曲線可行。
3.2 管道回拖阻力分析和計算
(1)管道回拖阻力的組成
管道的回拖阻力大致由以下幾項組成,但是回拖時這些阻力是不確定的,甚至是隨機的。因有些阻力不是同時存在,只能作為在回拖過程中阻力異常時分析用,以便有針對性地處理回拖過程中的問題。
1)管道在洞外部分因自重引起的摩擦力
主要取決于管道入洞前的支撐方式,如果采用水浮法可忽略不計,只考慮支撐段的摩擦阻力,摩擦系數μ1根據經驗取值。
2)管道入洞角度、深度誤差產生的阻力
主要是偏離設計孔洞造成的,由于管子的剛度大,相當于重新擴孔,使扭矩和拉力增大。
3)管道曲率變化引起的阻力
穿越精度偏差過大在短距離內產生了很大的折轉角,或地層突變使曲率半徑變小產生的阻力。
4)洞內泥漿及巖土混合物引起的摩擦阻力
伴隨回拖全過程,非隨機的,與泥漿和地質的情況有關,泥漿量增大可使阻力(泥漿和巖土的混合物產生的摩擦阻力)減小。
5)洞內泥柱引起的摩擦阻力
是隨機的,粘土多時,泥漿量偏小其值會很大,增加泥漿量可減小阻力。
6)在管道抬頭階段泥柱重力產生的阻力
與管道抬頭角度和深度相關,但穿越深度較淺時,管道抬頭階段因泥柱重力產生的阻力不明顯。
7)泥柱變形產生的阻力
主要產生在粉質粘土和淤泥質粘土中,與回拖的速度有關,回拖速度快時阻力大,慢時阻力小。
(2)管道回拖阻力的計算
管道回拖阻力的分析,在處理回拖阻力異常時是必要的,但是在定量計算實際回拖阻力時將很困難,因為有些參數是隨機的,所以一般按經驗只計算回拖時的最大阻力Fmax(即鉆機的最小拉力)。計算條件假定為孔內充滿泥漿、孔壁沒有大面積坍塌、回拖前管道完全置于發送道上、管道入土時保持順暢。經過英國Land & Coasting公司的過程計算法和美國奧格公司的分段逐點計算法的應用演變,逐漸形成以下實用算法:
管道在洞中的泥漿阻力:
F切=π·D·τ·ψ·L
管道在洞內因自重產生的管壁與孔壁間的摩擦阻力:
F自=μ·q·L
回拖最大總阻力:
Fmax=F切+F自
式中μ—重力摩擦系數,(0.2~0.4,與泥漿量和泥漿性質有關);
ψ—固相含量系數,(10~25);
q—鋼管單位長度重量,kg/m;
τ—泥漿的切應力(根據經驗取9.5Pa);
D—鋼管直徑;
L—穿越長度。
ψ系數表述泥漿中粘土顆粒的濃度(即固相粒子空間的網架密度)、粘度、內介質動切應力的大小,且宏觀反映孔內巖土固相顆粒與泵入孔內的泥漿量的體積比。泥漿占有的孔內空間比例越大,ψ值越小,反之ψ值越大。一般地層土質較軟很難將孔內的介質全部置換,ψ值不可能很小。
經計算和工程實踐表明,對大管徑管線定向鉆穿越,由于鉆孔成形的好壞直接影響回拖阻力,故計算時應考慮管道在孔中因泥漿切應力引起的阻力。同時根據管道在孔中的實際狀態,計算阻力應適當留有余量以保證回拖安全,故計算重力摩擦阻力時忽略了管道曲線變化引起的受力影響和泥漿的浮力影響。
由于回拖力在整個穿越過程中是動態變化的,計算非常復雜。因此理論計算的最大阻力Fmax僅為選擇鉆機和施工控向提供依據,實際回拖時仍應密切關注回拖力突變影響。
算例:11標高速和公路組合定向鉆回拖力計算
已知條件:鋼管D外=813mm;鋼管壁厚δ=15.9mm;管道材質X60管線鋼直縫雙面埋弧焊鋼管;穿越實長L=987m;穿越段地質為粉質粘土和淤泥質粉土;穿越段曲率半徑R=1500D。
求:定向鉆回拖阻力Fmax
解:壁厚δ=15.9mm,重力摩擦系數μ=0.3,固相含量系數ψ=20。
Fmax=F切+F自=48.82+92.50≈141.32(t)
選取德國HK-250定向鉆機,允許最大回拖力約200t,滿足設計選型要求。
工程實施后的相關數據表明,實際阻力均小于理論計算阻力,在道路路基下為了防止損壞公路,控制了泥漿量,使阻力局部增大,但均在鉆機工作的安全范圍之內,做到了管道的順利回拖并保證了公路的完好。
4 風險預測與關鍵工序的施工控制
4.1 設計過程中的風險控制
設計的風險主要來源于基礎資料的準確性、設計方案的合理性、關鍵設計技術措施是否到位等。
(1)基礎設計資料的搜集
基礎設計資料越詳細越好,主要包括測量資料、物探報告、巖土地質勘探報告、現場踏勘、主管部門意見、規劃設計資料及障礙物竣工資料搜集,各項資料盡可能互相驗證。
(2)設計方案的多方案比選
主要進行穿越管線平面布置、管道設計參數選擇、設計曲線的合理選擇和管道縱斷面設計、管道回拖阻力分析、工程造價比選等,經多方案綜合比選后擇優確定。
(3)管道防腐及補口的處理
因為穿越管道是不可修復的。一旦出了問題,只能更換整條管段,所以焊口的防腐尤為重要。
(4)焊接及無損探傷
采用下向焊焊接工藝,嚴格控制焊接工序,保證焊接質量,并嚴格執行100%射線探傷和100%的超聲波探傷。
(5)試壓驗收的要求
嚴格執行回拖后的強度試驗和嚴密性試驗,保證管道安全。
4.2 施工時關鍵工序的控制與處理
(1)嚴格控制鉆桿折角
工程施工鉆桿的折轉角度是嚴格按照設計參數控制的,單根鉆桿調整角度0.48°,分三次調整,因每根鉆桿都需調整折轉角,沒有緩沖的余量,所以不能超調,通過耐心的操作和認真調整,確保了穿越曲線的平滑。
(2)泥漿(鉆進液)的控制
為了確保地表設施及路基的安全,導向孔鉆進便開始控制泥漿,根據鉆進的總體時間,確定了最小的泥漿量,嚴格控制泥漿壓力,并有專人檢查地上情況是否異常,擴孔時檢查泥漿返回情況,檢查孔內混合物返回的粘度,適時改變泥漿供給量和參數,回拖時根據阻力情況適當地調整泥漿,在路基下緩慢通過并減少泥漿量,防止泥漿擠破路面(冒漿現象)。
(3)導向系統
導向系統是穿越工程的眼睛,本項目采用了英國Sharewell公司生產的MGS導向系統,并在穿越過程中采用地面信標系統(Tru-Trucker system)配合MGS系統進行準確的跟蹤定位,確保穿越曲線平滑和順利實施。
(4)管道入洞的處理
根據理論分析和工程實踐經驗,支撐點距洞口30m,洞口下挖20m,墊高0.6m,基本上消除了入洞阻力,做到了入洞平穩,不振動,有效地避免了鉆具的損壞,使管道順利回拖有了良好的開端。
(5)地層硬度突變的處理
穿越在回拖管道進入路基附近時,出現了阻力和扭矩急劇增大情況,及時調整鉆機的拉力和扭矩通過了該地層突變段。地層的硬度突變在短距離、較淺的穿越中受地面的影響較大,如高速公路基礎較硬與河塘地層較軟的過渡地段管道容易錯位,一旦從軟地層到硬地層中易卡管,造成扭矩、阻力增大,此時應及時調整鉆機的拉力與扭矩,減少事故的發生。因此條件允許的情況下,應注意選擇鉆機的穿越方向,或適當地調整設計深度,盡量從硬地層向軟地層穿越,可降低風險,提高穿越的成功率。
(6)管道支撐的處理
管道支撐的處理,也是很重要的,是保證回拖管道防腐質量的最后一道環節。根據支撐力選擇支撐設備的承載能力,并應有足夠的接觸面積,保證防腐層不被破壞。本工程采用了輥輪支撐管道,基本上滿足了施工要求。
5 結語
隨著城市發展的不斷深入,燃氣管道工程的施工必然增多,其管道穿越的地段也將越來越復雜,因此,水平定向鉆進技術的應用也會越來越多。但目前水平定向鉆進技術的應用經驗并不多,因此,必須從設計、施工等各方面加強風險控制,加強對關鍵工序的施工控制,這樣才能提高定向鉆穿越工程的成功率,保證工程的質量。
參考文獻
關鍵詞:天燃氣 管道施工 焊接
中圖分類號:TU996.7 文獻標識碼:A文章編號:
Abstract: to ensure the long natural gas pipeline installed in the welding quality combining the actual work, the pipeline safety hazards causes are analyzed, and their natural gas pipeline in construction material selection, installation, welding technology and common problem judgment and processing measures on this.
Keywords: natural gas pipeline construction welding
近幾年來,隨著石油天然氣工業的發展,天然氣在工業生產和人民生活上的應用越來越廣泛,但因其具有高能高壓、易燃易爆、有毒有害、連續作業、鏈長面廣、環境復雜等特點,天然氣管道漏氣著火或爆炸事故屢有發生,給人民生命財產安全造成嚴重危害。其主要原因是由于天然氣管道在設計、安裝、監理檢驗、使用維護等方面沒有完全執行國家或行業有關法規與技術規范或技術標準的要求,存在質量問題或安全隱患。因此,我們在設計、安裝、監理、檢驗等方面應當嚴格按照法規要求,認真對待,避免疏忽和疏漏,確保天然氣管道建設質量,為安全使用提供質量保障。
一、天然氣管道存在的安全問題
天然氣管道具有高壓、易燃易爆、分布廣、線路長等特點,也決定了天然氣管道在施工方面的難度和用材方面的復雜性,一旦由于管道材料有缺陷、結構強度或致密性存在問題而發生泄漏,就會引起火災、爆炸、中毒以及其他人體傷害等事故,不但影響城市用氣,更重要是極易造成重特大安全生產事故,給人民生命和財產安全造成嚴重威脅,嚴重危害人的生命和裝置系統的安全,為此,確保天然氣管道的安全穩定運行至關重要。 目前石油天然氣管道存在的主要安全問題從調查的情況看,石油天然氣管道目前存在的主要安全問題有:一是管道破壞嚴重,極易釀成事故。如油氣管線被施工、勘探破壞嚴重;二是油氣管線被違章占壓。如在油氣管線附近采石、取土、挖塘、修渠、堆物、修筑建筑物等;三是管道設計施工遺留的缺陷、損傷;四是管材或相關設備缺陷;五是管道腐蝕穿孔;六是運行誤操作;七是自然災害等。
二、 國家法規對石油天然氣管道安全的基本要求
天然氣管道的施工要嚴格執行安全管理規章制度和技術操作規程,根據《石油天然氣管道保護條例》、《石油天然氣管道安全監督與管理暫行規定》的要求和規定,國家對管道的安全管理應達到下述要求:
1、天然氣管道的設計和施工要使用符合安全技術規范要求,嚴格按照國家管道設施工程建設質量標準設計、施工和驗收;管道建成后,設置永久性標志,并對易遭車輛碰撞和人畜破壞的局部管道采取防護措施。
2、天然氣管道投入使用前,使用單位應當核對其是否附有安全技術規范要求的設計文件、產品質量合格證明、安裝及使用維修說明、監督檢驗證明等文件。
三、天然氣管道施工中的不安全技術因素
(一)焊接缺陷
焊接是長輸天然氣管道工程施工的關鍵點,天然氣管道組對、焊接質量的的好壞直接影響管道安全運行,管道一旦建成、投產,一般情況下都是連續運行,管道中若存在焊接缺陷,不僅難以發現,而且不易修復,會給管道安全運行構成威脅。影響焊接質量或產生焊接缺陷的主要受焊接方法和管口質量兩方面影響,在鋼管運輸過程中沒有保護好管口,造成局部變形,若采用強力裝配方式進行焊接對口,會在焊縫內產生較高的安裝殘余應力,造成較大的應力集中。若焊接不當,怎造成管道焊縫處產生裂紋、夾渣、未熔透、未熔合、焊瘤、氣孔和咬邊等,嚴重影響管道質量。
(二)防腐層補口、補傷的質量問題
防腐層補口、補傷的質量問題主要表現:表面粗糙度達不到標準要求;補口時未按規定要求與鋼管已有的防腐層進行搭接,或搭接長度不夠;補傷時面積不能滿足標準、規范要求;補口、補傷的粘接力或厚度不符合要求,造成再次損壞或防腐能力不足等。補口、補傷質量較差將會直接影響管道抗腐蝕性能,從而引起管道的腐蝕。
(三)管溝開挖及回填的質量問題
在管溝開挖中,如果深度或管溝基礎不實,特別是采用機械壓實時,將造成管道向下彎曲變形;地下水位較高而管溝內未及時排水就敷設管道,會使管道底部懸空,如果夯實不嚴,極易造成管道拱起變形。回填土的土質達不到規范要求時,其中的石塊等可能硌傷防腐層。回填高度、夯實程度不夠,會造成管道埋深不夠、管溝基礎不實等問題。
(四)穿跨越質量問題
對于需要穿越公路、鐵路及江河等特殊地段的管道,由于敷設完成以后難以實施再檢修等工作;因此,施工質量的優劣對充分保證穿越管道質量顯得尤為重要。穿越河流段的管道,當河床受水流沖刷而使其深度逐漸減小,將可能造成管道懸空。河流堤岸防護工程的施工或公路和鐵路養護工程的施工也有可能對管道造成損壞。
四、管道施工技術安全探析
(一)合理選材
管材選用焊接材料的選用根據母材的化學成分,機械性能和使用條件綜合考慮。當同種鋼材焊接時,焊接金屬的機械性能和化學成分與母材相當;異種鋼材焊接時,焊接材料應按合金含較低一側的鋼材選用。選用的焊條藥皮要均勻、無明顯的裂紋、脫皮、表面無孔、焊芯無銹蝕等現象;存放時注意防潮、防雨、防霜及油類侵蝕。
(二)嚴格焊接程序
管道多采用多層焊接方式, 施焊時層間熔渣應清除干凈, 并進行外觀檢查, 合格后方可進行下一層焊。每道焊口必須連續焊完, 兩相鄰焊道起點位置應錯開合適距離。露天焊接時, 必須采取適當措施以保護焊接處不受風、雨、雪的直接影響。凡是可以轉動的管子, 都應采用轉動焊接, 盡量減少焊口及仰焊, 保證焊接速度與焊接質量。
焊后應將焊縫表面的熔渣及焊縫兩側的飛濺物清除干凈,焊工自檢,自檢不合格進行修補,自檢合格后報專職質檢員檢驗。焊縫表面不得有裂紋、氣孔、孤坑和夾渣等缺陷,并不得有熔渣與飛濺物,咬邊和焊縫余高應符合相關的要求
(三)選擇正確的穿越方式
在穿越方案的選擇上, 要針對本工程管道穿越江河的水面寬度、流量、流速、通航等級、河岸堤防等級等情況, 根據河流形態、水文參數、工程地質等綜合考慮, 確定合理的穿越方式。對于大型河流宜排除水上施工工作量大、影響通航的水下開挖穿越方式, 盡量采用非開挖穿越方法。
(四)把握安裝細節
管道敷設布管時注意首尾相接,相鄰兩管口應呈鋸齒錯開,組對前應在距管溝邊緣1m 以外做好支撐,其高度為40-50cm;同時要對管內進行清掃,管內不能有雜物。管道敷設應盡可能在地面進行預制組裝,把適當數量的管子和管路附件組合在一起,然后分段進行吊裝連接,以減少焊口。管端如有輕度變形可用專用工具校正,不能用錘直接敲擊管壁;當校正無效時將變形管段切除以保證管口橢圓度偏差在直徑1%之內。對口與焊接對口前應將焊接端的坡口及內外管壁20mm 范圍內的污垢、鐵銹,毛刺清除干凈不能有裂紋及夾層等缺陷。
五、結論
隨著天然氣管道工程建設的深入開展,加強天然氣管道的管理和維護,保障沿線人民群眾生命財產安全,確保管道的安全穩定運行,是一項長期而艱巨的任務。要最大限度地挖掘自身潛力提升管道施工的技術安全,合理選材,嚴格遵守各項技術安全規定,及時發現和整改事故隱患,確保管道的質量和使用安全運行。
【參考文獻】
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關鍵詞:天然氣;長輸管道;施工技術
中圖分類號: TU74 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
天然氣長輸管道在我國已經有了長足的發展,長距離輸送管道施工安裝技術逐步成熟。天然氣長輸管道施工難度大、技術復雜,尤其是山區,交通運輸相對困難,并且施工條件比較艱苦,地形地貌、氣候復雜等等。因此,在施工的過程中完善天然氣長輸管道施工技術具有極其重要的現實意義。
1、天然氣長輸管道工程的概念及特點
天然氣長輸管道工程是指以鋪設距離較遠、口徑大且壓力巨大的天然氣管道的建設項目。該建設項目的系統龐大,配合其核心工程的還有許多其他輔助工程,如通信工程、數字化控制工程、站場、儀表安裝工程等,構成了完整的天然氣長輸管道工程系統。其作為大型建設項目,有著許多顯著的特點,具體情況有以下幾點:(1)規模大:該類建設項目一般是國家進行招標的大型公共事業工程,是涉及到民生及很多地區經濟發展的重要建設項目,范圍廣闊,需要跨越很長距離,因此國家一般對該類工程均相當重視,投入也十分巨大;(2)周期長:該類工程從決議、討論、最終決策、招標、具體建設、竣工驗收,環節很多,流程復雜,包括的項目周邊項目數量較大,需要很長時間進行協調,特別是核心的建設環節,更加是一個漫長的奮斗過程;(3)戰線長:由于該類工程中管道的路線很長,需要跨越多個地區,地域遼闊,施工的地點繁多,且需要各個施工單位及當地部門的積極配合,不僅在實際施工中的地理上距離長,且涉及到的相關單位繁多,需要充分的溝通,聯合為該工程做好輔助工作,戰線很長;(4)環境復雜:各個地區的氣候、地質、地形、地貌等自然環境差別大,許多天然氣管道需要穿越山谷、河流、沼澤、凍土等特殊區域,需要面對的問題十分繁多復雜,相應的對策也各不一樣,如爆破、支護、填埋、夯實等;(5)人員混雜:施工中需要的人員能力要求各有不同、而每個單位的人員配置及組織形式不一樣,技能水平和思想覺悟參差不齊,價值數量龐大,且在施工過程中,人員的流動性很強,相對較為混雜,給管理工作帶來了許多困難與阻礙,因此對管理工作提出了更高的要求。
2、天然氣長輸管道施工技術要點
2.1天然氣長輸管道線路地選擇
天然氣長輸管道沿途一般要經過山川、丘陵、河流、水網、農田或是戈壁沙漠等復雜地形,且沿線施工氣候多變,風、霜、雨、雪、交替顯現,這些主觀的和客觀的因素,對施工速度和質量的影響不可小視,特別是南方多雨氣候、多丘陵、地形起伏,對管道施工效率有較大的影響,不同的地勢起伏將引起施工組織方式和施工技術措施的重大變化。路線選擇時應該盡量設計順直的線路,合理的規劃管道的走向,縮短線路長度,從而降低鋼材和其他投資費用。
2.2天然氣長輸管道的測量及無損檢測
天然氣長輸管道的施工測量是能夠保證施工中管線順利敷設的關鍵工序,開挖管溝的寬度以及走向由測量控制執行。管道施工測量的重要步驟是控制穿跨越施工的過程,在管道施工過程中,常遇到管線局部修改調整的情況,從而對施工單位在施工地段的地形地貌測量、計算方面要求高,最終管道敷設完成后,需要如實地進行管道狀態的測量,以保證提供運行中管道維護以及保養的準確依據。另外,天然氣長輸管道的無損檢測也是一項重要工序,目前,國內的無損檢測技術與國外的無損檢測技術基本已經保持了同步,近年來,全自動超聲波檢測技術日漸成熟,以其缺陷定位準、檢測速度快、靈敏度較高、檢測便捷、即時出結果等優點,現已成為國際上普遍采用的檢測技術。
2.3嚴格控制管道干燥
有些長距離輸送管道投運之前,要對進行干燥、脫水處理。干空氣吹掃干燥法是常用的管道干燥方法。干燥第一階段為除水階段,利用空壓機產生的普通空氣推動清管器對管段進行吹掃。第二階段為干燥階段,影響干燥時間主要有空氣的最初含水量、飽和空氣含水量、管道內壁最初濕度、干空氣的流量等因素,建議用露點在-40℃的干空氣來推動低密泡沫的清管器,微正壓吹掃管道,在管道出口處空氣的露點達到-20℃時再停止操作。在進行檢驗時,露點下降要低于5℃,且出口露點要高于-20℃。
2.4天然氣長輸管道的管溝成型
天然氣長輸管道施工過程中,根據所在地的地質狀況可進行挖掘機機械開挖、松動爆破、沉管等方法進行管溝成型。通常,只要管溝的寬度、溝底深度、溝底坡度以及邊坡坡度適宜,再加以設備的適當選用,天然長輸管道的開溝技術相對較簡單,但在實際進行管溝成型時,鋪設管道下到溝底后會損傷嚴重,管溝覆土若達不到設計要求,給后期整改帶來困難。開溝前要能充分考慮自然因素、設計因素、施工因素等方面的問題,制定出相對合理的技術施工方案,合理的管溝深度以及溝底寬度等管溝成型參數,從而保證管道能夠順利下溝,滿足管道覆深的要求。在施工過程中應經常測量檢查地面有高差以及挖深的地段,能夠及時的提醒施工人員注意深度、寬度、和坡度以及其他標準。管道設計中管溝的設計亦很關鍵,良好的設計可提高管道的整體使用壽命。
2.5 天然氣長輸管道復雜地段的彎管安裝
天然氣管道安裝過程中的彎管安裝過程相對困難,不容易控制安裝的質量,安裝的工作量相對較大,嚴重影響施工的進度,復雜地段彎管的安裝也是長輸管道施工的重點問題之一,安裝過程中如果質量不合格,可能會造成懸空、割口返工、填埋深度不夠等,將會影響整個管線工程。測量放線關系到彎管安裝角度正確與否,是影響彎管安裝的關鍵因素之一,相對平緩的地段進行連續施工,對于復雜地段應先安裝彎管后再組焊施工。彎管角度的確定也是一到關鍵工序,若現場開挖的管溝與彎管的角度不符合,應提前進行處理,以免延誤施工,減緩整體的施工進度。彎管的組對焊接材料一定要使用符合要求的焊條,盡可能的提供方便的操作環境和作業條件,從而保證焊接質量。
2.6 天然氣管道防腐技術
天然氣管道長期處于土壤中,受各種礦物鹽、雜散電流、氧、微生物的腐蝕、水分以及本身輸送介質等的影響,管道的內外壁都容易受到腐蝕。選擇外防腐涂層時,應充分考慮管道防腐層的粘結力、表面預處理、抗剝離性、涂層厚度、水滲透性、抗沖擊性能、微生物腐蝕、工作溫度及陰極保護的相容性等因素。內防腐表面一般需對表面采取噴砂除銹方式,采用環氧樹脂涂料,施工方式為離心噴涂,二層環氧樹脂底漆,二層氟碳漆面漆。
2.7 天然氣管道焊接技術
天然氣長輸管道焊接工藝一般采用鈍邊大、間隙小的方法,焊縫的余高和寬度小于上向焊,焊接生產率有極大地提高;此外,下向焊操作難度要小于上向焊,一個熟練的焊工培訓很小一段時間就可以熟練運用。目前,自動焊接技術已經得到十分廣泛的應用,自動焊接技術是借助電氣與機械實現整個焊接過程的自動化。自動焊的焊接質量相對較高而且穩定、經濟安全、要求焊工的技術水平較低。但是,由于埋弧焊焊接過程有一定的局限性,自動焊接一直很難實現作為目標的固定管焊接。
結束語
總之,天然氣長輸管道施工技術對我國的能源安全具有極其重要的意義,在建設的過程中,一定要保證管道建設的質量,而且要不斷地尋求技術上的進步,不斷地突破創新,不斷地提高長輸管道建設的質量,只有如此才能夠促使我國的長輸管道建設工業達到國際先進水平。
參考文獻
[1]王博.長輸管道工程施工特點及質量管理探析[J].中國新技術新產品.2011(13)
【關鍵詞】天然氣;管道施工;焊接技術
引言
天然氣管道是天然氣輸送的重要裝置,關系到天然氣運輸的質量和效率。在天然氣管道施工中,焊接技術是非常重要的內容,焊接質量的高低直接影響天然氣管道施工質量。為確保天然氣管道的質量,發揮其在天然氣管道中的重要作用,必須充分重視天然氣管道施工中焊接技術的有效應用,不斷提高焊接技術在天然氣管道施工中的應用水平。
一、提高天然氣管道焊接技術的必要性
隨著我國能源工業的迅猛發展,天然氣管道的建設越來越趨向于中長距離、高工作壓力、大且厚的方向發展。由于管道鋪設完全依靠焊接工藝來完成,天然氣管道工程質量的高低很大程度上取決于焊接的質量。為保障天然氣輸送的高效性和安全性,就需要提高天然氣管道焊接技術。同時,天然氣管道的現場施工地點往往周邊環境(地理、氣候及地質條件)復雜,社會依托條件較差,且流動性施工,焊接作業處于流動狀態,施工難度較大,對焊接技術也提出了更高的要求。
二、天然氣管道施工焊接中存在的質量問題
1、氣孔的產生
焊接時出現氣孔的主要原因是熔池里面的氣泡沒有在凝固之前完全逸出形成的空穴。這類氣泡有許多種形狀,像條形、針孔型、圓柱形,按照分布的情況來看,可以分為密集型的氣孔以及鏈條型的氣孔。氣孔的產生有兩種原因,一是凝固界面上有水蒸氣以及氫、氧等物質造成的,另一種是焊接的工藝技術原因造成的。
2、焊接點出現裂紋
焊接裂紋主要指在焊接過程中由于接頭中部的金屬原子結合力在遭受到一定破壞之后形成新的界面而產生的縫隙,屬于焊接應力以及其它一些致脆因素共同作用的結果。另外,由于力學作用,焊接過程中產生的熱力不均會導致在同一區域產生不同程度的應力關聯,讓焊接處的金屬處于應力復雜的狀態。由此,組織應力、內在熱應力以及拘束應力共同作用導致接頭處的金屬開裂。
3、未完全焊透
由于焊接過程中電流的影響、坡口角度、焊接速度等方面的影響,在焊接時可能會出現焊點根部沒有完全焊透的狀況出現。同時,坡口過小或是焊點根部的焊接尺寸過大都會造成焊件的間隙與鈍邊不美留下未完全熔化的間隙。
三、天然氣管道施工焊接技術要點
1、焊接材料選擇
想要達到良好的管道安全等級,首先會在天然氣管道焊接材料的選擇方面有較高要求,天然氣管道焊接材料的選擇是影響焊接水平的決定性因素之一。各工程隊不能為了節約焊接成本而選擇劣質的、質量不過關的焊接材料,必須在焊接材料的選擇上投入足夠大的資金,并對整個選擇過程從采購到驗收制定嚴格標準,嚴格執行高質量管道焊接材料選擇標準。選擇天然氣管道焊接材料主要關注四方面內容:(1)選擇大廠制造有相關部門檢測合格證書的焊接材料,堅決不從無質量保障的小廠家購入;(2)由于天然氣管道鋪設地區不同也存在相應的管道材料選擇差異性,因此需要相關技術人員進行因地制宜的材料選擇評估,形成嚴格的選購文檔,根據當地環境選擇符合實際情況的管道材料;(3)管道材料選購中要注意材料包括哪些成分,在選擇之前需要通過相關實驗,如化學檢測或光譜分析確認管道材料,避免在天然氣運輸過程中混入不明有毒有害物質,甚至破壞焊接質量;(4)在進行實際管道焊接操作時,由于相關材料特殊特性要求,使用的焊條必須提前經過干燥處理,經過溫度濕度檢測后方可繼續實施后續焊接過程。焊條投入使用前必須妥善保存,置于通風干燥環境中,入庫與使用前需要分別進行烘干處理。
2、焊接人員控制
對于管道焊接工人必須嚴格檢查,對每一個焊接工人都要求其具有有效的職業技能證和資格證,嚴查辦假證、蒙混過關的人。在開工前,焊接工人須向施工負責人出示相關證件,負責人不僅要核實該焊工的身份,還要檢查焊工的證件是否用于管道焊接,為避免一些焊工蒙混進入施工現場,負責人有必要抽查焊工的證件。負責人對進入施工現場的焊工作好檔案記錄,并詳細記錄每個焊工的施工工序,要求焊工在該工序施工完成后進行核對簽字。不僅要對工人進行焊接技術訓練,還要定期對焊工焊接技術進行考核,提高工人的焊接質量。
3、焊接施工前準備
首先,做好焊口的檢查與處理工作。應按照施工圖紙檢查焊件坡口角度的大小及形狀,檢查工藝選擇、管口形狀是否有橢圓度超標現象。保持施工表面的清潔,防止鱗狀現象的發生。要將焊接表面的油污、磨損等物質清理干凈,尤其是坡口內側,要呈現金屬光澤,否則這些都會影響焊接的品質。同時還要注意鋼管口的情形。如果在進行焊接操作的過程中,間隙過小,容易發生根部熔化不佳的情況;如果間隙過大,又會出現燒穿的情形,內部造成焊接瘤。鋼管的對口優先選擇內對口器組對,其次為外對口器;其次,做好焊接前的預熱處理工作。做好焊接前的預熱工作不僅能夠防止管線焊口出現輕質的裂紋,還可以有效降低焊口脆化、裂變問題的產生。
4、管道焊接技術
4.1 手工下向焊技術
在管道施工中,手工下向焊工藝仍屬于一種較新的工藝技術,其基本流程是:根焊、熱焊、填充焊、蓋面焊。其中,根焊的主要運條為直拉式,可避免因為溫度過高而產生的燒穿問題;熱焊則是對根焊的進一步加強,其發揮的根本作用在于避免根焊產生裂紋情況,這里需要格外注意的是在進行熱焊之前應該做好清根操作;填充焊,即可選擇單道,也可以選擇多道,只是對厚度的要求比較高,因為焊層的厚度直接決定了焊接完成后所處的飽滿狀態;而蓋面焊,則是起到對焊道外層的加固作用,并使焊接工藝看起來更加的美觀、光滑。
4.2 自保護藥芯焊絲半自動焊技術
我國在20世紀開始進行自保護藥芯的焊接絲半自動焊,這種技術需要在管狀焊絲內部進行焊接藥物填充,而不必使用氣體進行填充,使用管狀焊絲中的含金元素以及焊接藥品就可實現焊接,在我國的冶金行業中,能夠實現對熔池的保護,同時還可將熔池中氮對其的破壞,這樣的焊接效果更加好。自保護藥芯焊絲半自動焊接工藝具有優勢非常明顯,具體表現為工藝良好,電弧非常穩定,熔敷的效果高而且成形良好,具有非常優良的適應性,并且成本相對較低,
4.3 電阻閃光對焊
這種焊接技術基本是在低電壓以及強電流交流電的作用下進行,兩個管端會在短時間內達到較高的溫度,這個時候金屬會被蒸發掉,采用外加項鍛壓使融化的兩端焊接起來,這種技術優勢就是工藝高,效果好,接頭質量也很高,并且成本低,能夠在很多地方使用。由于各種原因,閃光對焊的推廣和應用受到很大的限制,還未在天然氣管道施工焊接中普及。
結束語
綜上所述,為促進我國天然氣管道的建設,我們只有吸收國外先進技術,不斷創新焊接技術,提高焊接技術在天然氣管道施工中的應用水平,才能最大限度的改善我國天然氣輸送和管道焊接的現狀,確保國家天然氣能源的安全、高效輸送,為我國的社會主義經濟建設提供堅實基礎。
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