石油天然气管道动火连头技术浅析
所谓动火连头,就是在石油、天然气站内,进行检修以及扩建的情况下,对管道进行通油焊接,尤其是扩建石油站的施工中,将原有的通油管道和新建的管道进行焊接时,必须采取严密的封堵措施,进行管道的动火作业。 
  动火连头涉及最为严格的技术流程是封堵,对于封堵,如果不严密,轻则产生油气的泄露,重则导致动火操作过程中的爆炸,严重威胁生命财产安全。常常在动火作业过程中,为了避免封堵不严密,有时候设置溢流孔,并制定出全面的应急措施。在实际的动火连头操作中,通常配备完备的安全保护措施,以及医疗队伍,对动火连头全程进行有力的安全保护。石油、天然气动火连头,必须从安全上着手,技术上严格把关,任何影响安全的因素,都必须排除,一切从安全出发。 
  实际上,石油、天然气管道动火连头,都必须根据现场的实际条件,动火时间必须由现场安全以及技术准备措施来决定。对于现场,必须加强安全隐患的检查,对于所有有利于安全的措施以及相关规定,都必须严格遵守,对于一切不利于安全的操作,必须绝对避免。毋庸置疑,在我国高采天然气管道施工过程中,动火是最容易产生安全事故的工序,在施工现场,必须做好以下准备工作,才能进行动火连头施工:(1)施工现场必须配备相关环保、安全措施。比如工程车、相关动火设备以及医疗等服务;(2)除技术措施准备妥当外,现场施工必须具备安全作业坑,作业坑具备检查和逃生通道,距离一般为1.5m,保证通道顺畅,无相关设备和工具拥堵逃生通道。 
  三、石油天然气管道动火连头技术流程 
  常常在石油天然气管道动火连头施工中,采用管道停输、放空并进行全段氨气置换,检测到纯氨后进行动火连头作业,这样能保证动火连头安全,动火时间短,对下游用户影响小。就全工艺流程而言,其顺序为:技术准备一预制段的管沟开挖一管道安装与附属阀门设备安装一阴极保护安装一工艺装置区管道整体吹扫、上水、试压、排水、干燥一动火前准备一管道停输一可燃气放空一氨气置换一管道机械切割一气体检测一封堵工作一气体检测达到动火条件一火焰切割主管道一管口修磨一管段精确下料一吊管下沟一组对连头一焊接一无损检测一防腐补口、回填一拆除站内废除管道及设备。 
  四、石油天然气管道动火连头技术各关键环节施工要点与难点 
  1.置换 
  能否保证作业安全,关键是置换。由于一期部分已经生产,管道、设备内都有天然气,甚至有轻质油。如果置换不彻底,动火过程中,天然气串出,就会酿成火灾爆炸事故。而站内管线仪表很多,为防止黄油堵塞仪表,所以不能用黄油墙进行封堵。 
  2.放空 
  打开装置,汇管自动放空阀门,点燃火炬,将装置内的天然气全部放掉,压力降到1.0MPa时,关闭放空阀,打开分离器、收发球筒和汇管排污阀进行排污。排污结束后,继续放空直到压力降为0。然后打开装置所有自动、手动、就地放空和排污阀,做最后的放空。 
  要点:放空期间,现场禁止一切作业;就地放空期间,要设立警戒区,人员不得随意进出;最后放空时间不得少于24小时。 
  3.切割 
  由于已建管线是“盲肠”,用封头封堵,所以需要先将封头切割。具体程序如下: 
  氮气置换合格后一在需要切割管线上方开孔一氮气吹扫一用可燃气体检测仪检测(合格后)—切割管线。 
  要点:为了防止“盲肠”内遗留天然气造成事故,开孑L必须用带压开孔机进行;开孔后,用氮气多次吹扫;切割要用冷切割技术。 
  难点:切割过程操作不当会损坏刀具,所以要多准备几套;切割后,管道里面可能有存液或冰柱,给操作带来不便。 
  4.对接 
  对接是确保连头施工质量的关键工序,也是技术要求最高、难度最大的作业,具体要求如下:①管子、管件及阀门按设计要求进行核对验收,内部清理干净,不存杂物。②管子、管件组对时,应将坡口表面及坡口边缘内外侧不小于20mm范围内的油漆、污垢、铁锈、毛刺清除干净,并不得有裂纹、夹层等缺陷。③管道连接时,不得用强力对口、加偏垫或多层垫等方法来消除接口端面的空隙、偏斜、错口或不同心等缺陷。④接引弧应在坡口内进行,严禁在管壁上引弧。每条焊缝应一次连续焊完,相邻两层焊道起弧点位置应错开。若因故被迫中途停焊应根据工艺要求采取措施防止裂纹,再焊前必须检查,确认无裂纹,方可按原工艺继续施焊。⑤焊接工艺规程中要求预热的管口,预热采用环形火焰加热的方法进行,应保障在预热范围内温度均匀,预热要求按焊接工艺规程的有关要求执行。预热宽度以坡口两侧宽度各大于75mm为宜。⑥管道焊接采用多层焊接时,层问熔渣应清除干净,并进行外观检查,合格后方可进行下一步焊接。 
  五、石油天然气管道动火连头应急安全施工技术 
  为了保证大型连头一次成功,还要想到连头时可能发生的各类突发事件,所以动火之前要编制《动火连头应急安全预案》,对动火连头时存在的危险源进行识别,然后一一排除。 
  1.火势控制技术 
  动火过程中,无论站内还是站外在生产区都有可能引起大的火势,导致根据现场情况而无法处理,特别是在有限空间作业,火势不容易控制。所以在预案内要认识到这一点,并提前做好应急准备:备用的消防车、水龙带、灭火器等等,还包括人员安全撤离方案。 
  2.阀门关闭不严 
  在老站连头时经常遇到,旧阀门关闭不严,使管线内油、水、气不能完全停住,导致无法进行连头焊接。油田经常使用的方法有:开天窗、栽丝头、用膨润土或粘土封堵等。 
  (一)开天窗:在管线连头时经常遇到阀门关闭不严,使管线内水或油停不住,导致无法焊接。这时我们经常在焊道正上方开一个天窗,尺寸根据管径大小确定,大约为250×300mIIl,然后管道两侧塞粘土,粘土的数量根据水流的大小确定,目的就是阻挡水流过快的淹没焊道。当把底部焊道焊接完毕再把割掉的天窗重新焊接好。 
  (二)栽丝头:也是由于阀¨关闭不严,使管线内水或油停不住,就在焊道一侧斜向下3O度方向,先在管道外面焊接一个M22螺母,然后用电焊或气焊在螺母里面割开一个洞,让水流出来,待焊道焊接完毕先用螺栓和螺母拧紧,然后再焊接一遍螺栓保证其强度。 
  3.管线气割不开 
  旧管线由于里面含有介质,管线温度低不易加热,或作业空间有限,经常出现管线气割不断的情况。油田经常使用的方法有:大电流电焊切割、磨光机切割、无火花切割器切割等。 
  磨光机切割:在管线不能动火切割,由于操作空间狭小,或开马鞍口时无火花切割器无法使用,可以用磨光机切割焊道。操作方法是管工在切割地方用石笔划线,然后用磨光机沿管壁四周慢慢打磨,磨光机片换成比较薄的切片,当打磨到管壁还剩0.5mm时,这时打磨口颜色有金属色经氧化逐渐变为暗黑色,就停止打磨,然后用扁铲轻轻敲打就可以将打磨焊道打开。 
  4.阀门安装不上 
  在老站改造中室内管线、阀门较多,位置紧凑,由于作业空间有限,经常出现大阀门安装不上的情况。油田经常使用的方法有:搭设临时支架、利用千斤顶、倒链等。 
  结束语 
  动火连头作业是在原有的通油管道和新建的管道进行焊接时,采取严密的封堵措施,进行管道的动火作业,是有安全风险但又比较经常的工作,因此,提高动火连头安全技术是非常重要的 
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