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摘要：管道带压开孔、封堵是一种安全、环保、经济的在线抢维修技术，管道不需完全泄压，不需置换、分析，根据管道输送介质、工艺状况及规格、选择合适的开孔设备及开孔工艺参数，完成带压开孔、封堵、换管、修补、新旧管道的碰头作业。
关键词 管道不停输作业无需置换安全可靠无污染
中图分类号： TU81文献标识码：A 文章编号：
1 前言
随着社会发展化工产品需求的日益增长，许多炼化装置在原装置基础上不断进行改扩建工程建设，这就存在着新增管道与原装置管道碰头及管线在不停输状态下的开孔、封堵、换管、修补等特殊作业。这些装置中管道碰头时有些管道可以停止运行、泄压后经置换、分析合格后再碰头，有些管道却无法全部停止运行、泄压更谈不上置换、分析了，这就要求我们对这类无法全部停止运行、泄压的管道碰头采取带压开孔技术完成。带压开孔就是在管道无介质外泄的状态下，以机械切削方式在管道上加工出圆形孔的一种作业。带压开孔特点：工艺先进、可带压作业、无火焰密闭机械切割、安全可靠、无污染。带压开孔作业即不影响管道的正常输送，又能保证安全、高效、环保地完成管道开孔、封堵、换管、修补等特殊作业。
2 带压开孔的设备选择及工艺原理
1-封堵器；2-封堵结合器；3-封堵夹板阀；4-封堵三通；
5-压力平衡短节；6-维修改造管段；7-封堵头；8-旁通三通；
9-旁通夹板阀；10-旁通管道
3施工准备
3.1施工前对开孔作业管段的走向、高差、作业位置等进行现场调查，了解管道技术规格、输送介质参数、管道运行参数、腐蚀情况、最低允许输送压力；根据管道输送介质、工艺状况及规格，选择合适的开孔设备及开孔工艺参数。
3.2开孔作业前，施工现场应有足够的作业场地、操作空间且道路畅通，根据开孔位置搭建作业平台，作业平台处应牢固、有护栏和上下行梯，并在作业区处设置安全警戒区和安全标识。
3.3材料验收：对所有开孔用的材料进行验收，材料必须具有制造厂的产品合格证，其材质、规格、型号、质量必须符合设计说明的规定和制造标准，外观检查应无裂纹、缩孔、夹渣、折叠、重皮、毛刺等缺陷。密封面、坡口的加工精度要符合设计要求和制造标准并有产品标识。阀门到货后检查其传动装置是否灵活可靠、无卡现象，闸板能够全部上提，通径负差≤5mm，法兰密封面无表面的缺陷。
3.4开孔施工作业前开孔机械设备应调试运转正常，并且开孔前应进行模拟试验。
3.5参加开孔设备操作的人员应经过专业培训并持证上岗，焊接应有合格的焊接工艺评定，焊工应经过考试合格并持证上岗。
3.6 施工前在指定焊接处清理管道表面铁锈、油污等，露出金属光泽。
4 带压开孔施工技术要求
4.1计算管道允许带压施焊的压力
在管道上焊接开孔三通前必须计算管道允许带壓施焊的压力，计算公式如下：
P=2σ（t-c）F∕D
P ―管道允许带压施焊的压力、单位兆帕；
σ―管材的最小屈服极限、单位兆帕；
t ―焊接处管道实际壁厚、单位mm；
C ―因焊接引起的壁厚修正量、单位mm（通常取2.4mm）；
D―管道外径，单位mm；
F―安全系数（原油、成品油管道取0.6，天然气、煤气管道取0.5）
计算出管道带压开孔时施焊的压力，要求建设单位在施工单位进行开孔施焊作业时将管道内工作压力调整到管道允许带压施焊的压力方可进行施焊。
4.2管段上带压开孔作业点选择
开孔作业应尽量满足建设单位工艺要求选取带压开孔的管段,开孔部位应尽量选择在直管段上,尽量避开管道纵、环管道焊缝，无法避开时，对开孔刀切削部位的焊道应适量打磨，开孔中心钻不应落在焊缝上。
4.3带压开孔三通组对要求
对开三通组对时保证护板与管道间隙≤2mm,对开三通法兰沿管道轴线方向的两端到管顶的距离≤1mm,对开三通法兰中轴线与其所在位置管道轴线间距离≤1.5mm 。
4.4焊接要求
a.对被开孔管段由建设单位进行测厚,要求管道壁厚>5mm；
b.采用直流反接施焊，严格控制电流，防止焊穿管壁；
c.对护板长度≥750mm的对开三通进行纵向直焊缝焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊，焊接顺序如图（b）。护板长度＜750mm的对开三通进行纵向直焊缝的焊接时，每道焊缝可以由一名焊工施焊，焊接顺序如图（c）
d.对开三通的两道环向角焊缝不应同时焊接，当两名焊工同时焊接一道环向角焊缝时，焊接顺序如图（d）同时焊接对开三通，护板与管道的环向角焊缝的焊接宜采用堆焊形式如（e）
e.焊接检验:进行焊接外观检验记录和焊缝无损探伤。
5施工组织确认
5.1工作平台及上下通道达到施工安全要求；
5.2管线内介质压力稳定，施工时不会出现异常现象；
5.3采样分析，物料线氧气含量要<0.5%；
5.4被开孔管段壁厚，要求管道壁厚>5mm；
5.5开孔三通短接、阀门、开孔连接器、开孔机之间连接同轴度≤1mm；
5.6开孔中心钻、筒刀安装时连接螺栓锁紧，螺母有弹簧垫防止松动，开孔中心钻安装前检查U形卡环，完好无损、转动灵活。
6带压开孔施工技术要求
6.1开标准孔测量并计算出开孔行程距离，中心钻到开孔管壁距离，开孔行程要求准确；
6.2安装过程中使用防爆工具；
6.3开孔前，应打开开孔机连接器上的排气阀，其充满氮气，进行置换，确保腔内没有空气，方可进行开孔；
6.4当开孔机运行到预定尺寸后停机，然后以手动操纵开孔机，使开孔刀前5mm左右，确认孔是否完全被开透，不应直接提刀具；
6.5关闭阀门到完全封闭状态，卸下开孔机加盖盲板抱死；
6.6从开孔作业开始至结束，要求施工工地进入特级动火状态；
6.7采用直流反接施焊，严格控制电流，防止烧穿管壁。
7带压开孔施工组织程序
7.1法兰短接预制，要求对焊口整体100%无损探伤试验；
7.2清理管线表面防腐层，并将短接焊于被开孔管线上，并对角焊缝进行渗透试验，合格后焊接加强板，对补强板焊口进行渗透试验，并作气密试验；
7.3在短接上安装阀门，阀门上连接开孔连接器，内含开孔筒刀、中心定位钻，液压开孔机与高压脉管与连接液压站；
7.4用氮气置换，然后进行整体氮气试压，试压压力为0.05MPa，30分钟不降压，用泡沫水试漏，无泄漏为合格；
7.5明确进刀尺寸后，严格按规程带压开孔作业，开孔后收回筒刀，关闭闸阀；
7.6打开开孔连接器法兰上的排气阀，将连接器及阀门内可燃气体用胶管排放，方可拆卸连接器及开孔机；
7.7开孔结束后，将筒刀提出阀门中心位置后，关闭阀门，卸下阀门以上设备，安装8字盲板，开孔结束，并按要求进行防腐、保温。
8安全措施
进入现场的施工管理人员，必须按规定穿戴好劳动保护用品；划分作业安全区域，无关人员和车辆不得进入安全区；各类施工人员必须持证上岗；撤出封堵后，清理现场；施工过程中按照施工管理规范进行施工。
9结束语
对于管线维抢修作业，过去传统的做法必须停输，甚至清空管线后才能进行，或只能采取一些临时性补救措施，给管线的安全运行带来了极大的隐患，经济上也造成很大的损失。而带压开孔作业不影响管道的正常运行，缩短停车时间，减少环境污染，又消除了管道置换不尽用火焰切割带来的安全隐患，而且不会给管道业主的正常生产造成不良的影响。
参考文献：
1．SY6554-2011石油工业带压开孔作业安全规范
关键词 管道不停输作业无需置换安全可靠无污染
中图分类号： TU81文献标识码：A 文章编号：
1 前言
随着社会发展化工产品需求的日益增长，许多炼化装置在原装置基础上不断进行改扩建工程建设，这就存在着新增管道与原装置管道碰头及管线在不停输状态下的开孔、封堵、换管、修补等特殊作业。这些装置中管道碰头时有些管道可以停止运行、泄压后经置换、分析合格后再碰头，有些管道却无法全部停止运行、泄压更谈不上置换、分析了，这就要求我们对这类无法全部停止运行、泄压的管道碰头采取带压开孔技术完成。带压开孔就是在管道无介质外泄的状态下，以机械切削方式在管道上加工出圆形孔的一种作业。带压开孔特点：工艺先进、可带压作业、无火焰密闭机械切割、安全可靠、无污染。带压开孔作业即不影响管道的正常输送，又能保证安全、高效、环保地完成管道开孔、封堵、换管、修补等特殊作业。
2 带压开孔的设备选择及工艺原理
1-封堵器；2-封堵结合器；3-封堵夹板阀；4-封堵三通；
5-压力平衡短节；6-维修改造管段；7-封堵头；8-旁通三通；
9-旁通夹板阀；10-旁通管道
3施工准备
3.1施工前对开孔作业管段的走向、高差、作业位置等进行现场调查，了解管道技术规格、输送介质参数、管道运行参数、腐蚀情况、最低允许输送压力；根据管道输送介质、工艺状况及规格，选择合适的开孔设备及开孔工艺参数。
3.2开孔作业前，施工现场应有足够的作业场地、操作空间且道路畅通，根据开孔位置搭建作业平台，作业平台处应牢固、有护栏和上下行梯，并在作业区处设置安全警戒区和安全标识。
3.3材料验收：对所有开孔用的材料进行验收，材料必须具有制造厂的产品合格证，其材质、规格、型号、质量必须符合设计说明的规定和制造标准，外观检查应无裂纹、缩孔、夹渣、折叠、重皮、毛刺等缺陷。密封面、坡口的加工精度要符合设计要求和制造标准并有产品标识。阀门到货后检查其传动装置是否灵活可靠、无卡现象，闸板能够全部上提，通径负差≤5mm，法兰密封面无表面的缺陷。
3.4开孔施工作业前开孔机械设备应调试运转正常，并且开孔前应进行模拟试验。
3.5参加开孔设备操作的人员应经过专业培训并持证上岗，焊接应有合格的焊接工艺评定，焊工应经过考试合格并持证上岗。
3.6 施工前在指定焊接处清理管道表面铁锈、油污等，露出金属光泽。
4 带压开孔施工技术要求
4.1计算管道允许带压施焊的压力
在管道上焊接开孔三通前必须计算管道允许带壓施焊的压力，计算公式如下：
P=2σ（t-c）F∕D
P ―管道允许带压施焊的压力、单位兆帕；
σ―管材的最小屈服极限、单位兆帕；
t ―焊接处管道实际壁厚、单位mm；
C ―因焊接引起的壁厚修正量、单位mm（通常取2.4mm）；
D―管道外径，单位mm；
F―安全系数（原油、成品油管道取0.6，天然气、煤气管道取0.5）
计算出管道带压开孔时施焊的压力，要求建设单位在施工单位进行开孔施焊作业时将管道内工作压力调整到管道允许带压施焊的压力方可进行施焊。
4.2管段上带压开孔作业点选择
开孔作业应尽量满足建设单位工艺要求选取带压开孔的管段,开孔部位应尽量选择在直管段上,尽量避开管道纵、环管道焊缝，无法避开时，对开孔刀切削部位的焊道应适量打磨，开孔中心钻不应落在焊缝上。
4.3带压开孔三通组对要求
对开三通组对时保证护板与管道间隙≤2mm,对开三通法兰沿管道轴线方向的两端到管顶的距离≤1mm,对开三通法兰中轴线与其所在位置管道轴线间距离≤1.5mm 。
4.4焊接要求
a.对被开孔管段由建设单位进行测厚,要求管道壁厚>5mm；
b.采用直流反接施焊，严格控制电流，防止焊穿管壁；
c.对护板长度≥750mm的对开三通进行纵向直焊缝焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊，焊接顺序如图（b）。护板长度＜750mm的对开三通进行纵向直焊缝的焊接时，每道焊缝可以由一名焊工施焊，焊接顺序如图（c）
d.对开三通的两道环向角焊缝不应同时焊接，当两名焊工同时焊接一道环向角焊缝时，焊接顺序如图（d）同时焊接对开三通，护板与管道的环向角焊缝的焊接宜采用堆焊形式如（e）
e.焊接检验:进行焊接外观检验记录和焊缝无损探伤。
5施工组织确认
5.1工作平台及上下通道达到施工安全要求；
5.2管线内介质压力稳定，施工时不会出现异常现象；
5.3采样分析，物料线氧气含量要<0.5%；
5.4被开孔管段壁厚，要求管道壁厚>5mm；
5.5开孔三通短接、阀门、开孔连接器、开孔机之间连接同轴度≤1mm；
5.6开孔中心钻、筒刀安装时连接螺栓锁紧，螺母有弹簧垫防止松动，开孔中心钻安装前检查U形卡环，完好无损、转动灵活。
6带压开孔施工技术要求
6.1开标准孔测量并计算出开孔行程距离，中心钻到开孔管壁距离，开孔行程要求准确；
6.2安装过程中使用防爆工具；
6.3开孔前，应打开开孔机连接器上的排气阀，其充满氮气，进行置换，确保腔内没有空气，方可进行开孔；
6.4当开孔机运行到预定尺寸后停机，然后以手动操纵开孔机，使开孔刀前5mm左右，确认孔是否完全被开透，不应直接提刀具；
6.5关闭阀门到完全封闭状态，卸下开孔机加盖盲板抱死；
6.6从开孔作业开始至结束，要求施工工地进入特级动火状态；
6.7采用直流反接施焊，严格控制电流，防止烧穿管壁。
7带压开孔施工组织程序
7.1法兰短接预制，要求对焊口整体100%无损探伤试验；
7.2清理管线表面防腐层，并将短接焊于被开孔管线上，并对角焊缝进行渗透试验，合格后焊接加强板，对补强板焊口进行渗透试验，并作气密试验；
7.3在短接上安装阀门，阀门上连接开孔连接器，内含开孔筒刀、中心定位钻，液压开孔机与高压脉管与连接液压站；
7.4用氮气置换，然后进行整体氮气试压，试压压力为0.05MPa，30分钟不降压，用泡沫水试漏，无泄漏为合格；
7.5明确进刀尺寸后，严格按规程带压开孔作业，开孔后收回筒刀，关闭闸阀；
7.6打开开孔连接器法兰上的排气阀，将连接器及阀门内可燃气体用胶管排放，方可拆卸连接器及开孔机；
7.7开孔结束后，将筒刀提出阀门中心位置后，关闭阀门，卸下阀门以上设备，安装8字盲板，开孔结束，并按要求进行防腐、保温。
8安全措施
进入现场的施工管理人员，必须按规定穿戴好劳动保护用品；划分作业安全区域，无关人员和车辆不得进入安全区；各类施工人员必须持证上岗；撤出封堵后，清理现场；施工过程中按照施工管理规范进行施工。
9结束语
对于管线维抢修作业，过去传统的做法必须停输，甚至清空管线后才能进行，或只能采取一些临时性补救措施，给管线的安全运行带来了极大的隐患，经济上也造成很大的损失。而带压开孔作业不影响管道的正常运行，缩短停车时间，减少环境污染，又消除了管道置换不尽用火焰切割带来的安全隐患，而且不会给管道业主的正常生产造成不良的影响。
参考文献：
1．SY6554-2011石油工业带压开孔作业安全规范