淺談帶壓開孔的應用及操作步驟

宋新軍 楊翼

摘 要：隨著長輸天然氣管道的長足發展，原有的部分輸氣管道不能滿足工作需求，需要改擴建施工。在施工中最常進行的是，在主管上增加支管設施即為動火作業。但是動火作業需要停輸管網，并對施工段進行截斷和放空，不僅增加企業的施工成本，還會對周圍的居民造成一定影響。本文詳細闡述了帶壓開孔的方法，為小口徑施工提供詳細、安全更優質施工方案。

關鍵詞：天然氣管道；管道開孔；帶壓開孔；降本增效

1.天然氣管道擴改建現狀分析

在天然氣管線以及裝置改擴建施工中，涉及到新舊管線連頭、增加旁通支路等作業。此類管線打開及動火作業為了保證施工的安全，都需要對管網進行停輸，切斷施工段閥門，然后放空所有天然氣，使用氮氣吹掃置換管線，確保作業區無天然氣后，方能進行動火施工，以此來保障施工過程中的作業安全。這種方法以管網停輸、放空氣體為前提，企業不但會因停輸與放空造成巨大的經濟損失，巨量的放空天然氣對當地環境產生影響。

帶壓封堵兩端氣體然后動火施工，這一施工方法的出現解決了以上的問題，然而管封堵操作較為復雜，且精度要求高會產生龐大的封堵及施工費用，因此只適用比較大的施工。小規模的改擴增施工，如在干線加設取壓點，增設氣壓檢測壓力表、遠傳信號檢測點等，此時采用不停輸帶壓開孔這一技術方法，既能夠做到保證管網正常輸氣生產運行，降低停輸的損失，提高施工效率，還確保了作業過程中的生產安全。

2.帶壓開孔的優勢與適用性

帶壓開孔的優勢主要體現在不需要進行停氣作業，增加了作業的靈活性，減少施工步驟提高了工作效率。由于氣體被完全隔離，所以在焊接作業過程中不會接觸到天然氣，最大程度保護了操作人員的人身安全。零天然氣放空，也保證了企業的經濟效益不受到損失。

帶壓開孔有動力式和手動式兩種方法。動力式主要適用于大口徑管線，這種管線輸氣量大、管壁厚，因此需要適配液壓動力源和傳動機械做為動力輸出；手動式主要適用于DN100mm以下的管線，以人力搖動開孔機手柄主軸下移實現開孔。

本文以閥室干線支路壓力8mpa增添壓力取壓點施工為例，詳細介紹了具體的施工步驟、開孔作業中常見問題、處理方法以及注意事項，為大家在以后的工作中提供參考。

3.帶壓開孔作業步驟

3.1準備工作

確定開孔位置，使用脫漆劑、鋼絲刷等工具去掉開孔區域附近表面油污、油漆、銹跡。表面清理干凈后，使用管道壁厚測量儀器，測量開孔管線壁厚，認真記錄并留存測量數據。依據公式p=

P—管道允許帶壓施焊的最大壓力，單位為兆帕MPa

—管材的最小屈服極限，單位為兆帕MPa

t—焊接處管道實際壁厚，單位為毫米（mm）

c—壁厚修正量，單位為毫米（mm）（通常取2.4mm）

D—管道外徑，單位為毫米（mm）

F—安全系數（原油、成品油管道取0.6，天然氣管道取0.5）

計算管道允許的施焊最大壓力，如果管道允許實焊壓力大于管道運行最大壓力，則證明帶壓實焊可行，小于管道運行最大壓力則不能焊接。

3.2焊接對開三通管

準備工作完成后，將預制好的對開三通組件放置在開孔位置，找正點焊將其初步固定。點焊固定好三通組件后，需要焊接前預熱（焊接周圍300mm范圍內），冬季預熱溫度一般在150～200℃，夏季預熱溫度一般在100～150℃左右。預熱后使用石棉布保溫并起到保護鄰近閥門、管道的作用。焊接前焊條需要烘干，焊接時溫度控制在360℃-400℃之間。三通件焊接完成后，焊接加強圈，并做焊件保溫處理。

3.3封堵試驗

三通管焊接完成后需要對其進行封堵強度試驗。試驗前，需要確認封堵頭絲頭與封堵短接上的封堵內絲螺紋表面光滑。在三通組件上安裝開孔閥門、封堵機即可開始封堵試驗。試驗時，搖動手柄，使主軸向下旋轉移動，直到封堵絲頭到位成功。檢驗封堵絲頭封堵到位后，詳細記錄封堵試驗過程中的技術參數、尺寸、主軸進刀量，退刀量等各項數據.封堵穩壓試驗十分重要，它可以為開孔后封堵工作是否成功提供數據依據。

3.4組件承壓試驗

封堵試驗完成后，取下封堵機，在球閥上裝上短接、管帽，然后安裝壓力平衡閥組，對組件以及管線上三通焊道進行強度試驗。試驗時首先打開閥組進口軟管閥門，注入潔凈的水，啟動打壓機進行打壓。本次試驗壓力應為工作壓力的1.25倍，即10MPA，穩壓15分鐘后觀察焊道管材、護板、管帽有無滲漏，確認無滲漏后，壓降至工作壓力繼續穩壓觀察15分鐘。升壓過程要平緩，總體分為三步：第一步，升壓到試驗壓力的三分之一（約3.3MPA），穩壓5分鐘；第二步，繼續升壓至試驗壓力的三分之二（約6.6MPA），穩壓5分鐘；第三步，升壓至試驗壓力（10MPA）穩壓15分鐘。

3.5帶壓開孔

組件承壓試驗合格后，將試驗用水排凈，檢查開孔鉆是否鋒利完好。開孔球閥、開孔機安裝在三通上，確認緊固開始開孔。開孔時順時針搖動開孔機手柄，使主軸向下進給，等到開孔機鉆頭下降到開孔管壁管頂時（可感受到阻力加強），繼續轉動十幾圈，然后停止操作逆時針轉動手柄提起主軸，卸下開孔機觀察鉆頭在管頂位置，判斷開孔鉆頭與三通件管壁是否在同一垂直度。合格后，重新安裝開孔機、平衡閥組，打開平衡閥組閥門，啟動打壓泵，升壓到管網內壓力開始開孔。

主軸進刀有氣動進刀和手動進刀兩種形式，無論選擇哪種方式都應緩慢進行。當管壁鉆通后，應減緩進刀速度，因為此時是最容易損壞鉆頭刃角。當感覺進刀完全沒有阻力時，用銅棒輕敲幾下三通組件，以防止鐵屑阻塞平衡閥組及泄放閥。

然后，使用開孔機上的快速提升裝置使主軸勻速升起，當主軸上鉆頭頂端超過開孔球閥時（保證球閥可以自由關閉）關閉球閥，緩慢打開平衡閥組泄放閥，觀察平衡閥組上的壓力表，使用氣體檢測儀檢測氣體含量。當檢測到天然氣時，表明主管與閥組完全相通，開孔成功。

3.6帶壓封堵

檢查封堵絲堵絲扣螺紋平整光滑，密封完好，連接絲扣上的生料帶要纏繞飽滿，以防封堵時泄漏。準備完成后依次安裝封堵機、平衡閥組，緩慢打開封堵機上的壓力平衡閥組緩慢升壓到管網壓力。待壓力平衡時關閉平衡閥門，打開球閥，開始封堵操作。順時針搖動手柄，主軸螺旋下移，封堵頭完全下到封堵位置時，停止操作。比對3.3封堵穩壓試驗時記錄下來的主軸進刀尺寸等技術參數，判斷封堵是否到位。

封堵到位后，緩慢打開平衡閥組泄放閥，泄放壓力，觀察壓力表壓力，直到表顯示壓力為零，證明封堵成功，拆除封堵機，開孔球閥，安裝三通管封堵帽并旋緊。

封堵完成后，再次進行泄露檢測。確定無泄漏后，及時對三通各部分進行防腐處理，防腐標準與原管線施工標準應相符。

4.帶壓開孔及封堵的注意事項

a.三通組件焊接完畢后，開孔前要仔細檢查開孔鉆頭以及各處密封情況，然后模擬開孔后的開孔球閥的開關情況，避免開孔后鉆頭過長，無法關閉開孔球閥。

b.管線開孔前，要檢查開孔短節與開孔機鉆頭的軸線，防止出現偏心導致開孔孔心不正，影響封堵工作。

c.開孔時要讓開孔機的進刀量控制在10mm/30min范圍內。

d.封堵頭在開孔前需要確認絲扣沒有斷絲，亂絲和毛刺，旋緊封堵頭過程流暢，咬合完好。

e.封堵不嚴時，應根據泄漏量大小判斷封堵是否失效。確認失效后，開孔球閥不能取下，應在球閥外端增加封堵頭和封帽處理。確保安全且泄露量細微時可打開球閥1/5，使用內窺鏡探頭伸到球閥前端觀察絲堵配合狀態，確認無斷扣，不歪斜時，方可拆除閥門，用扳手擰緊絲扣，上緊管帽。

結束語：帶壓開孔操作相對簡單，使用的人力物力遠低于常規的完全放空法以及封堵法。不僅如此，帶壓開孔需求的工器具也相對易于掌握，放寬了對于操作人員技術水平要求，因此具有很強的應用前景以及推廣價值。尤其對于生產規模較小，管線較細的施工作業，使用帶壓開孔可以降低企業施工成本，實現降本增效安全生產的目的。