1、天然氣管道施工技術(shù),工程技術(shù)部 李樹(shù)偉 2014年12月,天然氣管道施工的任務(wù) 長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù) 管道投產(chǎn)技術(shù) 管道穿越技術(shù) 管道檢維修技術(shù),一、天然氣管道施工的任務(wù),天然氣管道施工的任務(wù)就是根據(jù)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)各設(shè)施或各單體設(shè)備的設(shè)計(jì)要求，在施工、驗(yàn)收規(guī)范的指導(dǎo)下，高效、低能、優(yōu)質(zhì)、快速地完成設(shè)施或單體建設(shè)，以達(dá)到投產(chǎn)的要求。一般來(lái)說(shuō)，天然氣管道工程的建設(shè)要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)階段。今天重點(diǎn)介紹天然氣管道施工中常見(jiàn)的技術(shù)。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),1、長(zhǎng)輸管道線路施工程序 長(zhǎng)輸管道線路工程施工主要分為：施工準(zhǔn)備，材料、管道附件驗(yàn)收，交接樁及測(cè)量放線，施工便道修筑及施工作業(yè)帶清理，材料、防腐管

2、的運(yùn)輸及保管，管溝開(kāi)挖，布管及現(xiàn)場(chǎng)坡口加工，管口組對(duì)、焊接及驗(yàn)收，管道防腐和保溫工程，管道下溝及回填，管道穿（跨）越工程及同溝敷設(shè)，管道清管、測(cè)徑及試壓，輸氣管道干燥，管道連頭，管道附屬工程，健康、安全與環(huán)境和工程交工驗(yàn)收。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),2、線路交樁和測(cè)量放線 線路交樁由業(yè)主或監(jiān)理組織，設(shè)計(jì)單位和施工單位共同參加，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交、接樁工作。 接樁人員由施工單位項(xiàng)目部技術(shù)部門會(huì)同施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員組成。 接樁人員接收設(shè)計(jì)單位設(shè)置的線路控制樁和沿線路設(shè)立的臨時(shí)性、永久性的水準(zhǔn)基標(biāo)。 測(cè)量放線人員一般由參加接樁的測(cè)量工程師和輔助人員組成。 依據(jù)線路平面、斷面圖、設(shè)計(jì)控制樁、水準(zhǔn)標(biāo)樁，采用G

3、PS定位，全站儀進(jìn)行測(cè)量放線。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),3、施工便道修筑（掃線） 選擇適當(dāng)?shù)奈恢?，盡量利用現(xiàn)有的鄉(xiāng)（山）間小路修筑施工便道。一般采用單斗挖掘機(jī)、鏟運(yùn)車、推土機(jī)進(jìn)行作業(yè)，個(gè)別基巖地段采用松動(dòng)爆破配合開(kāi)拓；個(gè)別地段無(wú)鄉(xiāng)（山）間小路可依托的，采用削方的辦法開(kāi)拓便道,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),4、運(yùn)管、保管及布管 通常情況下，平原段運(yùn)管包括一次運(yùn)管、二次倒管及布管，山區(qū)段運(yùn)管包括一次運(yùn)管、二次倒管、三次倒管及布管，其方式如下：,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),5、保管 堆管場(chǎng)地經(jīng)平整、壓實(shí)，去除地表附作物及石塊等；防腐管不允許與地面接觸，

4、管底與地面的凈距0.2m。 管垛采用沙袋或填充軟質(zhì)物的編織袋，管垛與管子的接觸面寬度0.4m。 不同壁厚、防腐等級(jí)的管子，以及彎頭、彎管等，分開(kāi)堆放，并標(biāo)識(shí)清楚。 管子堆放過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)外防腐層的保護(hù)，堆管場(chǎng)四周設(shè)置圍欄，管堆間留出足夠的通道，管子兩端臨時(shí)封堵，防止異物進(jìn)入管內(nèi)。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),6、布管 根據(jù)管道沿線不同的地質(zhì)情況，采用不同的布管方法： 施工作業(yè)帶便道承載力較強(qiáng)處，采用寬履帶吊管機(jī)直接布管，吊管機(jī)吊臂套舊輪胎保護(hù)，避免吊運(yùn)過(guò)程中碰傷鋼管的防腐層。 施工作業(yè)帶土質(zhì)較軟、承載力較差的地段，用寬履帶推土機(jī)、寬履帶吊管機(jī)等設(shè)備拖帶寬腳爬犁進(jìn)行運(yùn)管、

5、布管。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),7、管道組對(duì)焊接 根據(jù)不同地形，管線組對(duì)分為內(nèi)對(duì)口器組對(duì)、外對(duì)口器組對(duì)兩種方式。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),從國(guó)內(nèi)20世紀(jì)50年代第一條長(zhǎng)輸管道建設(shè)開(kāi)始，至今已有半個(gè)世紀(jì)，國(guó)內(nèi)管道現(xiàn)場(chǎng)焊接施工大致經(jīng)歷了焊條電弧焊上向焊、焊條電弧焊下向焊、半自動(dòng)焊、自動(dòng)焊及全自動(dòng)焊接方式等五個(gè)發(fā)展過(guò)程。 半自動(dòng)焊是電焊工手持半自動(dòng)焊槍施焊，由送絲機(jī)構(gòu)連續(xù)送絲的一種焊接方式。由于在焊接中送絲連續(xù)，節(jié)省了更換焊條等輔助工作時(shí)間，熔敷速度高，同時(shí)減少了焊接接頭，減少了焊接收弧、引弧產(chǎn)生的焊接缺陷，提高了焊接合格率，是目前長(zhǎng)輸管道主要

6、的焊接方式。 全自動(dòng)焊是借助于機(jī)械和電氣、自控的方法使整個(gè)焊接過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人工主要從事監(jiān)控作業(yè)。國(guó)內(nèi)從西氣東輸工程開(kāi)始，進(jìn)行了自動(dòng)焊的大面積應(yīng)用。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),8、無(wú)損檢測(cè) 管道焊口經(jīng)外觀檢查合格后，需對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，用于檢測(cè)氣孔、夾渣、裂縫、咬邊、焊瘤、弧坑、燒穿、未焊透等焊縫缺陷。常用的無(wú)損檢測(cè)方法有射線探傷（RT）、超聲波探傷(UT)和磁粉探傷。 射線探傷，又分為X射線和射線探傷，射線探傷是利用射線通過(guò)焊縫時(shí)，焊縫內(nèi)的缺陷對(duì)射線的吸收和衰減不同來(lái)檢查焊縫的。 超聲波探傷，利用超聲波能透入金屬材料深部，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)在界面邊緣發(fā)生反

7、射的特點(diǎn)來(lái)檢查焊縫的。 磁粉探傷，首先將焊縫處充磁，對(duì)于斷面尺寸相同，內(nèi)部材料均勻的管道，磁力線的分布是均勻的，如果焊縫有裂紋等缺陷，磁力線發(fā)生彎曲，可根據(jù)磁粉的形狀、多少、厚薄來(lái)判斷缺陷的大小及位置。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),磁粉滲透適用于焊縫表面裂紋的檢驗(yàn)，對(duì)于氣孔、夾渣及隱藏在深處的缺陷則難于發(fā)現(xiàn)。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),9、管線防腐 防腐層的外表面應(yīng)平整，無(wú)漏涂、褶皺、流淌、氣泡和針孔等缺陷；防腐層應(yīng)能有效地附著在金屬表面；聚乙烯熱收縮套(帶)、聚乙烯冷纏粘膠帶，以及雙組分環(huán)氧粉末補(bǔ)傷液、補(bǔ)傷熱熔棒等補(bǔ)口、補(bǔ)傷材料應(yīng)按其生產(chǎn)廠家使用說(shuō)明的要求施工。 管道錨固墩、穿越段管道、陰極保

8、護(hù)測(cè)試線焊接處的防腐，應(yīng)在檢查合格后方可進(jìn)行下一道工序。陰極保護(hù)測(cè)試線焊接處的防腐材料應(yīng)與管道防腐層相匹配并與測(cè)試線外皮粘接良好。 管道出、入土的防腐層應(yīng)高出地面300mm以上，應(yīng)在地面交界處的管外采取包覆熱收縮套或其他防護(hù)性措施。熱收縮套搭接處應(yīng)平緩，無(wú)破損和漏點(diǎn)。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),10、管溝開(kāi)挖 在管溝開(kāi)挖前應(yīng)進(jìn)行移樁，轉(zhuǎn)角樁按轉(zhuǎn)角的角平分線移動(dòng)，其余軸線樁應(yīng)平移至堆土或組焊一側(cè)距施工作業(yè)帶邊界線200mm處。對(duì)移樁困難地段，可采用增加引導(dǎo)樁、參照物標(biāo)記等方法來(lái)確定原位置。 管溝開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)將挖出的土石方堆放在與施工便道相反一側(cè)，

9、距溝邊不小于1m。在耕作區(qū)開(kāi)挖管溝時(shí)，表層耕作土應(yīng)靠邊界線堆放，下層土應(yīng)靠近管溝堆放。石方及卵石段超挖深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。 挖方原則為一般地段采用機(jī)械開(kāi)挖，穿河地段采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，巖石地段采用爆破后人工或機(jī)械清理。溝槽開(kāi)挖應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，特殊情況，按審定的標(biāo)高和尺寸施工。在人口密集區(qū)500米內(nèi)進(jìn)行管溝開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采取必要的安全防護(hù)措施。并有專人24小時(shí)監(jiān)護(hù)。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),11、管道下溝 管道下溝前，應(yīng)使用電火花檢漏儀檢查管道防腐層，如有破損或針孔應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，檢測(cè)電壓應(yīng)符合設(shè)計(jì)或現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 管道下溝時(shí)，應(yīng)注意避免與溝壁掛碰，必要時(shí)應(yīng)在

10、溝壁突出位置墊上木板或草袋，以防止擦傷防腐層。管道應(yīng)放置到管溝中心位置，距溝中心線的偏差應(yīng)小于250mm。管子應(yīng)與溝底緊密結(jié)合，局部懸空應(yīng)用細(xì)土填塞。 管道下溝時(shí)，應(yīng)由專人統(tǒng)一指揮作業(yè)。下溝作業(yè)段的溝內(nèi)不得有人，應(yīng)采取切實(shí)有效的措施防止管道滾溝。 管道下溝后應(yīng)對(duì)管頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)。在豎向曲線段應(yīng)對(duì)曲線的始點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),12、管溝回填 一般地段管道下溝后應(yīng)在l0天內(nèi)回填?；靥钋?，如溝內(nèi)積水無(wú)法完全排除，在完成回填時(shí)，應(yīng)使管子不致浮離溝底。山區(qū)易沖刷地段、高水位地段、人口稠密區(qū)及雨期施工等應(yīng)立即回填。 耕作土地段的管溝應(yīng)分層回填，應(yīng)將表

11、面耕作土置于最上層。 管溝回填前宜將陰極保護(hù)測(cè)試引線焊好并引出地面，或預(yù)留出位置暫不回填。 管道下溝后，石方段管溝細(xì)土應(yīng)回填至管頂上方300mm。細(xì)土的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)1Omm。然后回填原土石方，但石頭的最大粒徑不得超過(guò)250mm?；靥钔翍?yīng)平整密實(shí)。 管溝管道的端部，應(yīng)留出30m管段暫不回填。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),13、清管 、測(cè)徑 管道清管的目的是清掃管腔內(nèi)的雜物，使管道保持潔凈。 采用壓縮空氣清管時(shí)，清管器運(yùn)行速度宜控制在4-5m/h為宜，清管器前后壓差宜控制在0.1-0.4MPa，最大壓力不宜超過(guò)2MPa。 清管器密封皮碗過(guò)盈量一般為3%-5%，直板清管器

12、的過(guò)盈量一般為2%-5%。 用壓縮空氣清管時(shí)，開(kāi)口端不再排出雜物為合格。 清管時(shí)應(yīng)分別在被清管管道兩端焊接收發(fā)球筒，為保證清管效果，清管次數(shù)一般不少于2次。 收球筒應(yīng)安裝在地勢(shì)較高且50米范圍內(nèi)沒(méi)有建筑物和人口的區(qū)域內(nèi)，并應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)識(shí)。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),14、管道試壓 管道試壓分兩種方式：水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。 水壓試驗(yàn)使用的壓力表精度等級(jí)不低于1.5級(jí)，其標(biāo)定刻度為試驗(yàn)壓力的1.3倍，氣壓試驗(yàn)時(shí)，壓力表精度等級(jí)不低于1級(jí)，表盤直徑不低于150mm，最小刻度不大于0.02MPa。 管道分段試驗(yàn)長(zhǎng)度以管道干線截?cái)嚅y間距為宜，試壓管段的自然高差不應(yīng)過(guò)大，試壓水應(yīng)

13、為無(wú)腐蝕、無(wú)泥沙的清潔水。 試壓前，不能參與試壓的系統(tǒng)、設(shè)備、儀表和其他管道附件應(yīng)拆除或用盲板隔離。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),水壓試驗(yàn)壓力值、穩(wěn)壓時(shí)間及允許壓降值,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),氣壓試驗(yàn)壓力值、穩(wěn)壓時(shí)間及允許壓降值,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),15、管道干燥 輸氣管道試壓、清管結(jié)束之后應(yīng)進(jìn)行管道干燥。 管道干燥可采用干燥空氣吹掃、真空蒸發(fā)、甲醇、甘醇類吸濕劑清洗等方法。 采用干燥空氣吹掃時(shí)，以干燥后排出氣體水露點(diǎn)值已連續(xù)4h比管道輸送條件下最低環(huán)境唯獨(dú)至少低5，變化幅度不大于3為合格。 采用真空法時(shí)，干燥后管道內(nèi)氣體水露點(diǎn)宜連續(xù)4h低于-15為合格。 當(dāng)采用吸濕劑時(shí)，干燥后管道末端

14、排出的混合液，甲醇、甘醇類吸濕劑含量的質(zhì)量百分比大于80%為合格。 管道干燥結(jié)束后，如果沒(méi)有立即投運(yùn)，宜充入干燥氮?dú)?，保持關(guān)內(nèi)微正壓密封，防止外界濕氣重新進(jìn)入管道。,二、長(zhǎng)輸管道線路施工技術(shù),三、管道投產(chǎn)技術(shù),由于天然氣與空氣混合達(dá)到5%-15%濃度時(shí)遇明火會(huì)產(chǎn)生爆炸，所以應(yīng)采取措施把天然氣與空氣隔開(kāi)。SY/T 62332002天然氣管道試運(yùn)投產(chǎn)規(guī)范規(guī)定，天然氣管線投產(chǎn)時(shí)要采用惰性氣體對(duì)輸氣站及管線進(jìn)行置換，所謂置換就是用惰性氣體（一般用氮?dú)猓⑶懊娴目諝夂秃竺娴奶烊粴飧綦x開(kāi)，就是天然氣與空氣不直接混合，達(dá)到安全的目的。惰性氣體中氧氣含量低于2%為合格。管線中氣體置換時(shí)宜設(shè)置隔離球（器）。 置

15、換用惰性氣體一般采用氮?dú)狻?三、管道投產(chǎn)技術(shù),氮?dú)庵脫Q投產(chǎn)一般在站間清管、干燥后進(jìn)行，其程序?yàn)椋?1、隔離球置換方式 隔離器的作用是使氮?dú)馀c空氣、天然氣與氮?dú)饣鞖饬勘M可能減少。 然而，實(shí)際使用過(guò)程中，隔離球置換方式存在以下問(wèn)題： 使用的四皮碗清管器在管道中運(yùn)行一段距離后皮碗磨損很大，有時(shí)可能會(huì)磨透，起不到隔離作用； 清管器遇彎頭或變徑處時(shí)皮碗有可能被卡住，皮碗與管壁間有可能產(chǎn)生縫隙，也會(huì)產(chǎn)生串氣； 由于清管器皮碗直徑的過(guò)盈，產(chǎn)生很大的摩擦阻力，清管器前后的壓差很大，更增大了清管器前后的串氣量。因此采用加隔離器形成置換列車的置換投產(chǎn)方法會(huì)產(chǎn)生很大的混氣量，對(duì)高程變化較大的山地段更為嚴(yán)重。,三、管

16、道投產(chǎn)技術(shù),2、“氣推氣”方案 先向管道中注入一定量的氮?dú)猓獨(dú)馇安患忧骞芷?，然后直接注入天然氣，三種氣體間不用任何隔離措施，而是氣體與氣體直接接觸。 為保證隨時(shí)掌握氣體的流動(dòng)速度和混氣量，在沿線各閥室、分輸站用含氧分析儀和可燃?xì)怏w報(bào)警儀檢測(cè)氣頭、尾到達(dá)的時(shí)間和氣體濃度。為了降低氮?dú)馓烊粴舛卧诠艿乐星斑M(jìn)的阻力，減少混氣量，在置換期間沿線閥室及站場(chǎng)內(nèi)采取放空措施，當(dāng)檢測(cè)到氮?dú)獾竭_(dá)后，立即關(guān)閉放空閥以確保氮?dú)獠粨p失。,三、管道投產(chǎn)技術(shù),四、管道穿越技術(shù),1、定向鉆穿越施工技術(shù) 水平定向鉆穿越技術(shù)是管道穿越河流、鐵路、公路等障礙物時(shí)采用的一種施工工藝，由于其具有對(duì)地表?xiàng)l件要求低、對(duì)地面環(huán)境影響小、施

17、工速度快等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。 定向鉆主要用于穿越河流、湖泊、公路和山體或（構(gòu)）筑物等障礙物，敷設(shè)大口徑、長(zhǎng)距離的石油天然氣管道。定向鉆施工時(shí)，按設(shè)計(jì)的鉆孔軌跡，采用定向鉆進(jìn)技術(shù)先開(kāi)一個(gè)導(dǎo)向孔，隨后在鉆桿端部換接大直徑的擴(kuò)孔鉆頭和直徑小于擴(kuò)孔鉆頭的待敷設(shè)管線進(jìn)行擴(kuò)孔和管道回拖。在擴(kuò)孔的同時(shí)，將待敷設(shè)的管線拉入導(dǎo)向孔，完成敷設(shè)作業(yè)。,定向鉆系統(tǒng)的組成 鉆機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)定向鉆 系統(tǒng)的核心，主要由底座、 鉆機(jī)架、活動(dòng)卡盤和控制 室組成。,四、管道穿越技術(shù),控向與造斜系統(tǒng) 定向鉆的控向方式分為有線控向和無(wú)線控向兩種。 造斜是實(shí)現(xiàn)管道曲線穿越的關(guān)鍵所在。 鉆具 常用的鉆具有鉆頭、泥漿馬達(dá)和鉆桿。,鉆

18、頭 泥漿馬達(dá) 鉆桿,四、管道穿越技術(shù),泥漿系統(tǒng) 在穿越施工中，泥漿主要用于護(hù)壁、攜沙、潤(rùn)滑，保證施工的正常、順利進(jìn)行。 擴(kuò)孔與回拖系統(tǒng) 回拖是管道穿越施工中最后一道工序。必須充分考慮泥漿、擴(kuò)孔直徑、擴(kuò)孔井壁條件，并科學(xué)設(shè)定回拖力。 動(dòng)力輔助系統(tǒng) 動(dòng)力源一般由柴油機(jī)、液壓泵和發(fā)電機(jī)組成。,四、管道穿越技術(shù),簡(jiǎn)單工作原理 (當(dāng)穿越管徑大于DN90 時(shí)需要預(yù)擴(kuò)孔）,四、管道穿越技術(shù),定向鉆施工程序,四、管道穿越技術(shù),2、頂管施工技術(shù) 頂管施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于穿越公路、鐵路、河流、鬧市區(qū)等不允許或不能開(kāi)挖條件下進(jìn)行各種管道的鋪設(shè)、更換和修復(fù)，具有綜合成本低、施工周期短、環(huán)境影響小、不影響交通、施工安全

19、性好等優(yōu)點(diǎn)。,四、管道穿越技術(shù),頂管施工是從地面開(kāi)挖兩個(gè)基坑井，然后管節(jié)從工作井安放，通過(guò)主頂千斤頂或中繼間的頂推機(jī)械的頂進(jìn)，推動(dòng)管節(jié)從工作井預(yù)留口穿出，穿越土層到達(dá)接收井的預(yù)留口邊，然后通過(guò)接收井的預(yù)留口穿出，形成管道的施工。,四、管道穿越技術(shù),泥水平衡式頂管施工是機(jī)械密封式頂管施工最常用的一種，泥水平衡式頂管施工適用于大于內(nèi)徑DN600管道頂進(jìn)施工。 頂管施工時(shí)，在主頂千斤頂推動(dòng)管道向前進(jìn)。推進(jìn)過(guò)程中通過(guò)頂管機(jī)的刀盤切削土體，切削下來(lái)的土體擠壓在泥土倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌均勻進(jìn)入泥水倉(cāng)與與進(jìn)漿管送入的泥漿攪拌成濃的泥漿，再通過(guò)排漿管道將濃泥漿排出機(jī)頭。 泥水平衡式頂管適應(yīng)的土質(zhì)范圍很廣，如高地下水軟弱地層，淤泥質(zhì)土、粘土層、粉土層、中粗砂層，以及軟巖地層等；同時(shí)平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)有簡(jiǎn)易的破碎功能，有部分塊石或卵石的土體也可以施工。,四、管道穿越技術(shù),泥水平衡頂管施工示意圖,五、管道搶維修技術(shù),1、不停輸帶壓封堵技術(shù) 為保證管道正常生產(chǎn)，不間斷供氣，及時(shí)處理泄漏事故，管線維修及改造施工時(shí)可采用不停輸帶壓封堵施工工藝。