长宁管线带压开孔施工方案.doc

一、编制说明
本技术措施依据中国石油宁夏石化公司长宁φ426天然气管线改线工程详细工程设计的有关内容，参考我公司的程序管理文件和借鉴以往长输管线带压开孔的施工经验，编制了施工技术方案。为保证工程质量，确保管道投用一次成功，必须按照设计文件、施工规范及措施中的要求执行。此方案仅适用于中国石油宁夏石化公司长宁φ426天然气管线改线工程的施工。
二、工程概况
根据银川市城市规划的要求，银川市经济技术开发区已覆盖了银川输气末站，靖（边）—银（川）天然气输气干线将斜穿开发区，为保证输气干线的安全运行和开发区人民的安全，将斜穿开发区的输气干线在不影响输气的情况下进行改线，以消除安全隐患。
长宁φ426天然气管道改线工程，为了不影响干线天然气的输送，拟采用管线的不停输开孔及封堵技术进行连头施工。根据B段的设计情况，需在B段的B0和B8点处在不停输的条件下开孔十二处，并进行不停输封堵四处。
采用不停输封堵技术，可保证长宁线的不间断供气，避免了停气造成的经济损失；降低停气动火施工发生天然气泄漏，且置换不干净发生事故的可能性；避免了放空造成的能源浪费及环境污染。
三、编制依据
3.1 现场实际考察
3.2 甲方提供的设计图纸
3.3 国家现行的管道封堵动火碰头相关的规定。
具体规范如下：
《压力管道安全管理与监察规定》 （劳动部发［1996］140号）
《原油和天然气工程设计防火规范》 （GB50183-93）
《输气管道设计规范》
《原油和天然气输送管道线路工程施工及验收规范》 （SY0401-98）
《钢质管道焊接及验收》 （SY／T4103－1995）
《天然气管道运行规范》 （SY／T5922－2003）
《钢质管道封堵技术规程》 （SY／T6150.1－2003）
《油气田集输管道动火安全技术规范》 （SY／T4051－91）
《钢制管道封堵技术规程 第1部分：塞式、筒式封堵》(SY/T6150.1-2003)
《长宁Φ426天然气管道B段改线工程开孔封堵模拟试验报告》
四、工程实物量
对开式三通 DN400×400 4个
对开式三通 DN400×350 2个
对开式三通 DN400×300 2个
对开式三通 DN400×200 4个
夹板阀 DN400 4台
夹板阀 DN350 2台
夹板阀 DN300 2台
夹板阀 DN200 4台
旁路线 DN350 30米
旁路线 DN300 30米
弯头 DN350 4个
弯头 DN300 4个
堵头 DN400 4个
开孔 DN400 4个
开孔 DN350 2个
开孔 DN300 2个
开孔 DN200 4个
法兰盲板 DN400 4个
法兰盲板 DN350 2个
法兰盲板 DN300 2个
法兰盲板 DN200 4个
弯头 DN400 2个
法兰 DN400 2片
五、施工方案
5.1施工必备条件
为确保本次施工安全可靠，从施工技术手段和管道运行压力方面需要满足如下条件方能进行。
5.1.1 施工技术手段必需安全可靠。
本次施工的关键技术就是Φ426天然气管线的带压开孔、封堵和解封堵。为确保安全可靠，需要进行模拟试验。
5.1.2 管道运行压力及介质流速必需满足带压施焊条件。
根据SY/T6150.1-2003《钢制管道封堵技术规程 第1部分：塞式、筒式封堵》要求，管道带压施焊时的介质流速不得大于10m/s，管道运行压力要求低于管道允许的带压施焊最高压力。管道允许的带压施焊最高压力计算如下：

式中：
――管道允许带压施焊最高压力，单位为MPa；
――管材的最小屈服极限，单位为MPa；
――焊接处管道实际壁厚，单位为mm；
――修正系数，单位为mm（通常取2.4mm）；
――管道外径，单位为mm;
--安全系数（天然气取0.5）。
由此可计算出长宁Ф426×7输气管道全线管道壁厚带压施焊的最高压力为：
序号
管径(mm)
壁厚(mm)
允许施焊压力(MPa)
1
Ф426
7
2.65
为此，施工作业前要求协调上下游用户将施工段管道运行压力调整到上表规定的允许施焊压力以下，施焊时间为36小时(2006年7月6日9点-2006年7月7日21点)。
5.2施工准备
5.2.1 技术准备：要求在充分理解图纸及技术标准规范基础上，针对开孔、封堵、焊接等编制施工技术措施和相应的质量检验措施，并对施工现场平面、空间提前做好勘查，技术措施要求切实可行，可控性强；健全压力管道安装质量保证体系；图纸会审与设计交底工作；技术标准规范收集，向施工作业人员技术交底，对特殊施工作业人员起重工、电焊工、检测工进行资质审查，焊接工艺评定的制作与审核，所有交工技术文件、表格准备。
5.2.2 物资准备：工程材料的验收，施工机具、量具、临时用手段材料、办公用具、吊装索具、焊材烘干及保温设施、焊接专用工具、检验设施等齐全，合乎标准要求，所有用于正式工程施工用、量具符合要求，并到当地监检部门备案，焊接材料具备出厂质量证明书或试验报告，主要是开孔机、封堵器及开孔用刀具堵头的准备，专用阀门及对开式三通的定制、临时旁路线的预制。
5.2.3 现场准备：联合作业坑和动火作业坑的开挖。
★ 将旁通线与封堵作业置于一个作业坑内，称之为联合作业坑。联合作业坑中的旁通线与封堵的中心距不小于5m。为方便水平开孔，联合作业坑的开挖尺寸见下图。

★ 动火作业坑的长宽为17m×5m。切管长度预计为4m。
★ 联合作业坑和动火作业坑的开挖深度应完全暴露管径，并使坑底和管底间距离达到0.6m，两侧各留两个坚固的安全通道。
5.3 施工程序
在干线旁开挖旁通线、封堵联合作业坑和动火作业坑———拆除管道上的防腐层(对管线进行测厚，并修正焊接三通时的管线允许压力)———焊接对开式三通等管件———在三通上安装夹板阀和开孔机，带压开孔———关阀夹板阀并拆除开孔机———连接临时旁路线———打开临时旁路上的夹板阀使临时旁通线投入使用———在堵孔三通的夹板阀上安装堵孔机，并实现上下游的管道封堵———放置管道密封囊将泄漏的气体与动火点隔离并引流至远处放空———切管作业———与新管线碰头———平衡封堵点上下游的压力———从管道中提出封堵头———使新建管线投入运行———拆除封堵机———关闭临时旁路线上的夹板阀———拆除临时旁路线———拆除夹板阀，安装法兰盖———管道防腐和回填。
5.4施工方案
5.4.1准备工作
★ 作业坑的开挖
★ 新建管线约3.8km，应全部连通且经过试压、吹扫、干燥及置换等工序合格后方能与上下游的旧管线切断开口焊接连通。
★ 三通部位应考虑防震动措施（视现场环境再定）。
5.4.2开孔作业
★ 在如图一中的开孔及封堵位置焊接对开式三通，应先割除旧管线上的防腐层，并对管线进行测厚，修正管道焊接允许压力。焊接过程当中为不影响管道输气，宜采用尽量小的电流，焊接完成后对焊缝进行着色检查（见附一：焊接作业指导书）。
参见图一：
图一
★ 在三通管件的法兰上安装夹板阀，如图一所示。
★ 在选定的临时旁通线开孔位置与封堵孔位置开压力DN50的压力平衡孔，拆除手动开孔机后安装PN6.4的压力表阀。
★ 如图一所示，先开两侧接临时旁路线的孔。在三通的夹板阀上安装液压开孔机，连接压力平衡孔与开孔机，先开上游的DN350的临时旁路孔，再开下游的DN300旁路孔，打开压力平衡孔的压力表阀，使夹板阀的两侧压力相等，然后关闭夹板阀。
★ 如图一所示，再开中间下气囊孔。在三通的夹板阀上安装手动开孔机，开孔完毕后立即关闭夹板阀。
5.4.3 封堵作业
★ 连接临时旁路线，注意碰口前检查管道内的清洁度，并按规范对焊缝进行检测，进行压力试验。
★ 临时旁路线安装完毕并检查合格后，打开临时旁路上的夹板阀，使其投入使用。
★ 如图一所示，最后开封堵孔。在三通的夹板阀上安装液压开孔机，开孔（DN400）完毕后立即关闭夹板阀，并安装封堵器。
★ 待临时旁路线使用正常后，开始实施堵孔作业（需两台封堵器同时作业）。将堵头下至工作位置后，打开压力平衡孔上的压力表阀，将短接掉的那段余气放掉，然后安装压力表，观察压力变化，以确定封堵是否成功。
★ 若1小时之内压力无变化，证明封堵成功可进行下一步操作，压力升高，需重新进行封堵，至压力无变化方可进行下一步操作。
★ 打开下气囊孔处的夹板阀，将DN400的管道密封囊送入管道中，充氮气，囊内压力控制在0.03MPa左右。同时拆除压力表，在该处另接一根连接管放空（或高空燃烧）泄漏气体，以保证安全地切管和动火。
5.4.4切管和动火作业
★ 在确认上下游封堵无泄漏情况下，可同时实施上下游的切管作业，考虑安全因素，切管采用机械切割，设备采用气动切管机，切管长度不超过6m。
★ 在切管两侧各打一层300mm左右的黄油墙，使管内外彻底隔离。
★ 清除动火管口的污物和残液，用可燃气体报警器检测动火管口处的浓度,确认合格后与已试压合格且置换完毕的新管线碰头。并在废除段焊封头，拆除密封囊。连接平衡管，提取塞式封堵头，拆除封堵机。使新管线投入使用，发现无异常后方可进行下一步作业。
参见图二：
图 二
5.4.5解除封堵作业
★ 上下游可同时实施解除封堵作业。
★ 先将封堵机连接器上闸阀与干线上的平衡阀DN50高压钢丝编织的软管相连同，开阀后使封堵头前后的压力相平衡。
★ 提出封堵头，关闭夹板阀，拆除封堵机。
★ 关闭临时旁路线上的夹板阀，拆除临时线。
★ 在三通夹板阀上再次安装（已组装好堵塞的）开孔机；再次将开孔机的连接器上的闸阀与干线平衡用DN50高压钢丝编织软管相通，开阀后夹板阀上下腔体的压力相平衡。才能实施开阀和下堵塞作业。
★ 确认堵塞被四个锁环锁住后，拆除开孔机和夹板阀。
★ 完成干线上和新投产管线DN100和DN50闸阀的堵孔作业。
★ 完成各个暴露管段、管件的防腐作业。作业坑回填后，恢复地形地貌。
再次安装开孔机堵孔，再次安装手动开孔机堵DN100小孔。
六、 施工进度计划及控制措施
6.1工期目标
6.1.1工程施工日期
根据总体统筹计划，开孔封堵的工期10天。
6.2.2计划工作时间
施工期间，每天工作8小时，每周工作7天，如遇下述特殊情况将改变正常的工作时间和班次。雨天等自然因素导致影响施工质量，人员安全需要停工或特殊工序要求，将改变正常工作时间。施工质量、工期以及工序衔接需要，可按两班连续作业。
6.2施工进度控制措施
★ 成立项目带压开孔领导小组，责任落实到人；
★ 细化分解工程内容，提前落实到位到人；
★ 在现场提前进行深度预制，一旦达到施工条件马上进场安装；
★ 组织有效、充足的人员及机具；
★ 使用大型机具，尽量采用整体吊装法；
七、 施工人员及机具计划
7.1 施工劳动力计划
根据施工进度的安排，为使工程顺利实施，充分发挥施工队伍和施工机具的优势，提高功效和工程质量，根据项目管理的原则，对现有施工队伍进行优化组合，挑选精干人员，组织两个封堵作业施工组，每组17人，主要施工人员总数为40人。施工人员安排见下表：
序号
工种
人数
备 注
1
管理人员
6

2
管工
2

3
气焊
1

4
电焊工
8

5
起重工
2

6
钳工
2

7
操作手
7

8
电工
2

9
力工
10

合 计
40

总指挥：李 刚
上游组负责人：马天林
下游组负责人：丁 浩
副总指挥：周 冰
安全员：王伟业
施工队长：李胜洋
安全员：陈 雷
施工队长：于 江

7.2 主要施工机具
本工程施工中所用施工机具采取优化调配、交叉作业、充分发挥机械的效率和利用率。结合实际机械状态，拟定本次施工中投入的机具设备主要有：
主要施工设备及材料一览表
序号
机具名称
规格
单位
数量
备 注
1
卡车
CA141
台
4
拉运设备材料等
2
吊车
25T
台
4

3
指挥车
客货
台
2
生产指挥
4
活动焊机
ZX-400
台
4
焊接
5
手提砂轮机
Ф150
台
10
打磨破口、焊道
6
焊条烘干箱
500℃
台
1
焊条烘干
7
气割设备

台
2

8
液压开孔机
FK-1200
台
1
含扳手、接刀盘、炮台、螺栓螺母、吊环
9
液压站
1200
台
4

10
液压开孔机
FK1800
台
2
含扳手、接刀盘、炮台、螺栓螺母、吊环
11
配电柜

台
4

12
高压胶管
1/2″ 1″
1 1/2″
米
60

13
封堵缸

个
4

14
封堵头
DN400
个
4

15
皮碗
φ426
个
4

16
1200开孔结合器
φ426
个
1
含螺栓、螺母、胶圈备件
17
1800开孔结合器
φ426
个
2
含螺栓、螺母、胶圈备件
18
开孔结合器
φ377
个
1
含螺栓、螺母、胶圈备件
19
开孔结合器
φ325
个
1
含螺栓、螺母、胶圈备件
20
开孔结合器
φ273
个
1
含螺栓、螺母、胶圈备件
21
封堵结合器（带旁通）
φ426
个
2
含螺栓、螺母、胶圈备件
22
封堵结合器
φ426
个
2
含螺栓、螺母、胶圈备件
23
闸阀
DN200PN6.4
台
2

24
筒刀
φ426
个
4

25
筒刀
φ377
个
2

26
筒刀
φ325
个
2

27
筒刀
φ273
个
2

28
中心钻
φ426
台
4

29
中心钻
φ377
台
2

30
中心钻
φ325
台
2

31
中心钻
φ273
台
2

32
封堵三通
DN426*426
个
4

33
旁通三通
DN426*377
个
2

34
旁通三通
DN426*325
个
2

35
三通
DN426*273
个
4

37
夹板阀
DN426
台
4
含扳手、三通、弯管、压力表3/4球阀、备用胶圈
38
夹板阀
DN377
台
2
含扳手、三通、弯管、压力表3/4球阀、备用胶圈
39
夹板阀
DN325
台
2
含扳手、三通、弯管、压力表3/4球阀、备用胶圈
40
夹板阀
DN273
台
2

41
旁通法兰
DN350PN6.4
片
2
含螺栓、螺母、垫片
42
旁通法兰
DN300PN6.4
片
2
含螺栓、螺母、垫片
43
旁通法兰
DN250PN6.4
片
2
含螺栓、螺母、垫片
44
压力平衡系统

套
4

45
气囊
φ426
个
6
备用2个
46
收囊器

个
2

47
固囊器

个
4

48
手动开孔机
2″-4″
台
2
含钻头、刀具及连接法兰和联接器
49
大小头
DN200*250
个
2

50
无缝钢管
φ377*10
米
50
临时旁通线
51
无缝钢管
φ325*9
米
50
临时旁通线
52
无缝钢管
φ219*7
米
50
充压用
53
无缝钢管
φ114*4
米
50
旧管线放空用
54
无缝钢管
φ60*3.5
米
50
引流用
55
弯头
φ377*10
个
4
临时旁通线
56
弯头
φ325*9
个
4
临时旁通线
57
弯头
φ219*7
个
8
充压用
58
闸阀
DN100PN6.4
台
1
旧管线放空用
59
封头
φ426
个
2

60
高压注氮车

台
2

61
高压风车

台
1

62
气动切管机

台
2

63
发电机组
120KW
台
2

64
消防车

台
4

65
救护车

台
2

八、 现场安全、文明施工
8.1 安全施工
★ 必须按照“安全第一，预防为主”的方针组织施工。
★ 进入施工现场的管理人员、施工人员等，必须按规定穿戴劳保用品，如安全帽、工作服、工作鞋等。动火人员要穿防火服，配备必需的防雨用具，雨衣、雨鞋等。
★ 现场要设专人对施工机具、吊装机具、电源等进行检查监护，以确保施工人员的安全。
★ 划定作业安全区域，无关人员和车辆不得进入安全区。
★ 为防止封堵动火连头过程中的不安全因素，每一步骤都要有作业指导书，并健全专人监护制度。
★ 施工各项流程操作必须在技术人员监督下，由专职人员操作，重点工序设两人或三人监护，防止误操作或外来破坏。
★ 开孔及封堵过程，消防车辆和操作人员提前进驻现场；消防器具摆放到指定位置，备好干粉灭火器。消防人员在动火全过程要密切监控。
★ 各类施工人员首先应掌握本岗位安全作业措施，熟悉相关岗位安全作业措施，特种作业人员应持证上岗。
★ 高空作业平台应设有围栏并保证至少有两个上下通道，在高空作业平台上不允 许堆放杂散机具及工料，防止滑落造成事故。
★ 应采用防爆型电动切管机进行切管作业，或采用手动切管机。
★ 按化石粉与黄油墙的参合比为2∶1制作黄油块，使其既有一定的强度又具有一定的粘合性。砌完黄油墙后，用气体检测仪检测合格后，方可实施焊接。
★ 用木质的拖把和棉布彻底清除管内的黄油。
★ 使用锹、铲清除管道内部的杂物。
★ 在吊装过程中，防止预制管件撞击干线。
★ 在连头焊接过程中，设专人看火，一旦发生封堵失效而产生“打枪”着火时，应立即救助操作人员撤离现场。
★ 在同一条管线上，不允许在两处同时使用气割或砂轮机修口，法兰孔的正面不允许站人。
★ 应有专人时刻监视管线的任何响动或声音，一旦发生误操作有介质涌出时，应组织人员及时避让，与甲方取得联系。
★ 撤除封堵后，施工作业点杂物要清除干净。不许随地乱扔施工垃圾及废弃物，做到文明施工，不得破坏所在区域的环境。
8.2 文明施工
★ 严格遵守业主现场文明施工管理规定，切实执行公司《现场文明施工管理处罚条例》;
★ 加强对职工道德教育，保持公司人守纪律、讲文明、爱企业、优质服务的良好形象;
★ 施工人员进入现场统一着劳保服装，并正确佩带劳动保护用品；
★ 严格按经业主批准的施工平面图布置施工，临设、机具、材料不得随意摆放或无计划搭设及场地占用；
★ 及时回收余料、废料，严禁乱堆乱放，施工材料做到工完料尽场地清；
★ 现场用电、水、消防器材征得业主同意后，按规定位置布置；
★ 遵循施工部署原则组织施工，科学合理安排施工程序，确保工期计划；
★ 施工现场未安装使用的材料、设备标识清楚，分类摆放。
★ 已安装就位的设备要有防污染、防损伤、防盗措施。
★ 设置专人负责水电管理，杜绝常明灯，常流水，合理计量。现场的电缆、导线、电焊把线、二次线要统一规划，合理布置，不准乱拉乱扯。
★ 氧气带、电焊把线每日收工后要盘好。
★ 保护好施工现场周围的环境和植被，产生的生产及生活垃圾及时清理。
九、 主要手段用料及小型机具
序号
名称
规格
单位
数量
备 注
1
锹

把
4

2
板手

套
2

3
钢丝绳
3〃
m
50
钢丝绳外套胶管
4
塞尺

套
4
对口
5
直角尺
300×500mm
把
4
对口
6
手锤
3磅
把
4
对口
7
锤
12磅
把
2
对口
8
手动倒链
5T
台
4
对口
9
水平尺

把
6
对口
10
钢管
Ф48×4.8
m
60
制作倒链架
11
砂轮片
Ф125
片
100

12
砂轮片
Ф150
片
100

13
电缆
2×4
m
200
磨光机用
14
焊条保温桶

个
4
焊条保温
15
电焊把线

m
400
焊接
16
漏电保护器

个
10

17
道木
0.5×0.25×0.3
根
100

18
焊缝检验尺

把
2

19
电动钢丝刷
Ф150
个
50
清理焊道
20
烤把

个
2

21
尼龙吊带
20T 6m
条
4
对口
22
电缆
VLV-3×4+1×2.5
m
150

23
千斤顶
5T
把
4
碰头用
24
脚手架杆

现场临设
25
卡扣

现场临设
26
彩色压型钢板
1m×2m
块
400
现场临设
27
警戒线

盘
8
现场临设
28
工具房

个
3

29
测爆仪

个
4

30
红外线测温仪

个
2

31
对讲机
5KM
对
2

32
黄油

KG
160

33
滑石粉

KG
160

34
氮气

立
2600

35
高压橡胶管
3/4〃
米
50

目 录
一、编制说明 1
二、工程概况 1
三、编制依据 1
四、工程实物量 2
五、施工方案 3
5.1施工必备条件 3
5.2施工准备 5
5.3 施工程序 6
5.4施工方案 7
六、 施工进度计划及控制措施 10
6.1工期目标 10
6.2施工进度控制措施 10
七、 施工人员及机具计划 10
7.1 施工劳动力计划 10
7.2 主要施工机具 11
八、 现场安全、文明施工 14
8.1 安全施工 14
8.2 文明施工 16
九、 主要手段用料及小型机具 17

附一：焊接作业指导书

附一： 焊接作业指导书
概述：
1.1 母管线材质：X52 运行压力：3.0Mpa 可下降到2.7Mpa
温 度：20° 介 质：净化天然气
1.2

图 1
2、 焊件材料选择与制备
2.1 焊料制备如图1所示。
2.2 焊接前用角磨机对管线外表面进行清理打磨，边缘50mm去污油、氧化层，清理熔渣。
3、 焊接条件及技术要求
3.1 三通护板与管线间隙不大于2mm;三通法兰沿管道轴线方向的两端到管顶的距离差不应大于1mm；三通法兰孔中轴线与其所在位置管道中心轴线偏移距离不应大于1.5mm。
3.2 管道焊接压力要求：Φ426×7 X52 管线<2.65Mpa
3.3 介质流速： 介质天然气 <10m/s
4、 焊接方法
4.1 最好采用钨极氩弧焊（TIG）稳定性好； TIG焊比CO2焊，手弧焊易于控制输入焊缝的线能量。

4.2 其次采用手弧焊，严格控制电流。
5、 消耗材料
5.1 TIG焊：采用H08Mn2Si Φ2.4mm焊丝 99.99%Ar气。
5.2 手弧焊：采用J427 Φ3.2mm焊条焊接。

6、 焊接
6.1 标准：ASME Ⅸ或按GB50236—98。
6.2 作业环境：天气晴朗无风，或采取挡风、雨篷。
6.3 焊接：多道焊接，每道焊接厚度不超过2mm。
6.4 角焊 如图2
图 2
6.5 对焊缝焊接 如图 3
图 3

6.6 注意事项
6.6.1 层温<100℃
6.6.2 裂纹：X52钢碳当量相当小不易裂。
7、 无损探伤检测
7.1 焊完后8—24小时后进行检测。

7.2 100%PT探伤。
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