一种不停输修复油气管道的方法与流程

本发明涉及油气管道修复技术领域，特别涉及一种不停输修复油气管道的方法。

背景技术：

油气管道在长期输送石油天然气过程中局部会被腐蚀，被腐蚀的部位会发生渗漏，严重影响石油天然气的正常输送并且存在安全隐患。因此，为了保证石油天然气的正常输送，需要对油气管道被腐蚀的部位进行修复。

目前常用的油气管道修复方法在油气管道需要修复部位的外表面焊接金属板。但是由于油气管道输送过程中管压较高，而焊接熔池温度较高、耐压性能较差，焊接过程中容易导致油气管道破裂，油气管道内部的物质冲出引发事故。因此，在焊接之前需要将油气管道停运、待管压降至零后将管道放空，然后再进行焊接。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的修复油气管道的方法需要将油气管道停运并且放空，这个过程的操作比较复杂，导致整体修复时间变长，工作效率低，而且还增加施工人员的劳动强度。同时，油气管道长时间停运可能会引发安全事故，例如石油长时间停运会凝固。此外，油气管道放空过程中会有石油天然气泄漏到周围环境中，造成石油天然气的浪费和环境污染。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种不停输修复油气管道的方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

不停输修复油气管道的方法，所述复油气管道的方法包括以下步骤：

步骤a，获取油气管道上需要修复的部位的管道壁厚；

步骤b，获取所述油气管道上需要修复的部位的实际压力；

步骤c，根据所述管道壁厚和所述实际压力确定焊接工艺参数，所述焊接工艺参数包括焊条的直径、电焊机的输出电流以及电焊时间；

步骤d，按照所述焊接工艺参数在所述油气管道上需要修复的部位的外表面焊接管道罩。

进一步地，步骤c中，当所述管道壁厚≤6mm时，所述焊条的直径为2.5mm；当所述管道壁厚＞6mm时，所述焊条的直径为3.2mm。

进一步地，步骤c中所述电焊时间为6～8s；步骤d中，每焊接6～8s停止焊接，对焊接部位进行降温。

进一步地，步骤a和步骤b之间还包括：根据所述管道壁厚将所述油气管道的集输压力调节至焊接过程中管道承压范围内。

进一步地，当2.5mm≤所述管道壁厚≤3mm时，所述焊接过程中管道承压范围为≤0.6MPa；当3mm＜所述管道壁厚≤4mm时，所述焊接过程中管道承压范围为≤1MPa；当4mm＜所述管道壁厚≤5mm时，所述焊接过程中管道承压范围为≤2MPa；当5mm＜所述管道壁厚≤6mm时，所述焊接过程中管道承压范围为≤3MPa；当6mm＜所述管道壁厚≤7mm时，所述焊接过程中管道承压范围为≤4MPa；当管道壁厚>7mm时，所述焊接过程中管道承压范围为>4MPa。

进一步地，步骤b和步骤c之间还包括：获取所述油气管道内流体的含水率；步骤c中，根据所述管道壁厚、所述实际压力以及所述含水率确定电焊机的输出电流。

进一步地，当所述含水率≤0.5％时，所述电焊机的输出电流为75A；当0.5％＜所述含水率≤10％时，所述电焊机的输出电流为75A～90A；当所述含水率＞10％时，所述电焊机的输出电流为90A。

进一步地，步骤d中，焊接次数为2次；第一次焊接采用422型焊条；第二次焊接采用427型焊条。

进一步地，所述管道罩包括罩体、上盖板以及位于所述罩体两端的侧盖板，所述罩体和上盖板对合形成空心圆柱体，所述空心圆柱体的内径大于所述油气管道的外径；所述侧盖板包括第一侧盖板和第二侧盖板，所述第一侧盖板和所述第二侧盖板对合形成圆环，所述圆环的内径与所述油气管道的外径相配合，所述圆环的外径与所述罩体和上盖板对合形成的空心圆柱体的外径相配合。

进一步地，当所述油气管道需要修复的部位设置有封堵阀时，所述罩体或 者所述上盖板上设置有开孔；所述管道罩还包括封堵阀罩。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

本发明实施例提供的油气管道修复方法中，根据油气管道上需要进行修复部位的壁厚和实际压力来确定焊条直径、电焊机输出功率以及电焊时间等焊接工艺参数，使焊接工艺参数与管道壁厚和管道压力相配合，从而使油气管道的焊接部位能够承受焊接过程中温度、压力等条件的变化，防止焊接过程中油气管道破裂引发安全事故。采用本发明实施例提供的油气管道修复方法，不需要停运油气管道，大大简化了修复操作，提高工作效率，而且不影响石油天然气的正常输送，不会造成环境污染。与现有的在停输条件下对油气管道进行修复的方法的相比，本发明实施例提供的不停输修复油气管道的方法能够减少1.5小时左右的切换流程时间，能够避免油气管道放空2～3小时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的不停输修复油气管道的方法的流程示意图；

图2为实施例2提供的不停输修复油气管道的方法的流程示意图；

图3为实施例2中管道罩与油气管道连接示意图；

图4为实施例2中“倒丁字形”管道罩结构示意图；

图5为实施例2中“倒丁字形”管道罩分解示意图，其中：5a为第一侧盖板结构示意图，5b为上盖板结构示意图，5c为第二侧盖板结构示意图，5d为罩体结构示意图；

图6为实施例2中“正丁字形”管道罩结构示意图；

图7为实施例2中“侧丁字形”管道罩结构示意图；

图8为实施例2中“一字形”管道罩结构示意图。

附图标记分别表示：

1、管道罩；101、罩体；102、第二侧盖板；103、第一侧盖板；

104、上盖板；105、封堵阀罩；

2、油气管道；

3、引流短接；

4、封堵阀。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本实施例提供一种不停输修复油气管道的方法，参见图1，该输修复油气管道的方法包括以下步骤：

步骤101，获取油气管道上需要修复部位的管道壁厚；

步骤102，获取油气管道上需要修复部位的实际压力；

步骤103，根据管道壁厚和所述实际压力确定焊接工艺参数，焊接工艺参数包括焊条的直径、电焊机的输出电流以及电焊时间；

步骤104，按照焊接工艺参数在油气管道上需要修复部位的外表面焊接管道罩。

本实施例提供的油气管道修复方法中，根据油气管道上需要进行修复部位的壁厚和实际压力来确定焊条直径、电焊机输出功率以及电焊时间等焊接工艺参数，使焊接工艺参数与管道壁厚和管道压力相配合，从而使油气管道的焊接部位能够承受焊接过程中温度、压力等条件的变化，防止焊接过程中油气管道破裂引发安全事故。采用本发明实施例提供的油气管道修复方法，不需要停运油气管道，大大简化了修复操作，提高工作效率，而且不影响石油天然气的正常输送，不会造成环境污染。

实施例2

本实施例提供一种不停输修复油气管道的方法，通过焊条直径、电焊机输出功率以及电焊时间等焊接工艺参数与管道壁厚、管道压力之间匹配，使油气管道的焊接部位能够承受焊接过程中温度、压力等条件的变化，防止焊接过程 中油气管道破裂，从而实现在不停输的前提下对油气管道进行修复。参见图2，该修复油气管道的方法包括以下步骤：

步骤201，施工准备。

首先在规范的施工操作坑内，对油气管道上需要修复的部位进行清理，去掉其表面的保温层和防腐层。然后选择合适的管道罩1，对在后续焊接过程中管道罩1和油气管道2表面可能的焊接处画线，如果画线处有瘢痕，则需要对瘢痕处进行打磨处理。

参见图3～图8，本实施例中采用的管道罩1主要包括“倒丁字形”管道罩(图4)、“正丁字形”管道罩(图6)、“侧丁字形”管道罩(图7)以及“一字型”管道罩(图8)。其中，“倒丁字形”管道罩、“正丁字形”管道罩以及“侧丁字形”管道罩适用于需要修复部位附近设置有引流短接3以及封堵阀4的油气管道的修复，其包括罩体101、上盖板104、位于罩体101两端的侧盖板以及封堵阀罩105。罩体101与上盖板104对合形成空心圆柱体，所形成的空心圆柱体的内径大于油气管道2的外径。侧盖板包括第一侧盖板103和第二侧盖板102，第一侧盖板103和第二侧盖板102对合形成圆环，圆环的内径与油气管道2的外径相配合，圆环的外径与罩体101和上盖板104对合形成的空心圆柱体的外径相配合。在对油气管道进行修复时，是通过将第一侧盖板103和第二侧盖板102与油气管道焊接从而将管道罩1整体焊接到油气管道需要修复的部位。

上述的“正丁字形”管道罩是在上盖板104上设置有开孔“倒丁字形”管道罩是在罩体101底部设置开孔，“侧丁字形”管道罩是在罩体101侧面设置开孔，根据引流短接3和封堵阀4在油气管道上的位置选择合适的管道罩1，使引流短接3和封堵阀4从开孔伸出，将封堵阀罩105套在引流短接3和封堵阀4外部并与上盖板104焊接固定。

“一字型”管道罩适用于需要修复部位附近没有设置引流短接3以及封堵阀4的油气管道的修复，其包括罩体101、上盖板104、位于罩体101两端的侧盖板，侧盖板包括第一侧盖板103和第二侧盖板102。“一字型”管道罩与油气管道的连接方式与上述的“倒丁字形”管道罩、“正丁字形”管道罩以及“侧丁字形”管道罩相同。

上述的管道罩1可以提前预制。在钢管的两端焊接盲板得到预制管道罩。在施工现场，根据实际情况再将预制管道罩切割成罩体101、第一侧盖板103、 第二侧盖板102以及上盖板104，与油气管道连接后在将上述几部分焊接成一个整体。对于设有引流短接3和封堵阀4的油气管道的修复，还要在相应位置开孔。

用于预制管道罩1的钢管的管材可以采用20#钢，如需要高强度则可以采用20#锅炉钢。钢管的直径可以比油气管道2的直径粗一到两个等级。常见的钢管管材直径序列为：等；例如，当油气管道2是的管材，则可选择或的管材来预制管道罩1。钢管的壁厚可以根据油气管道的设计承压来选择。钢管的长度包括但不限于500mm、750mmm以及1000mm三种，以满足不同修复面积的需要。封堵阀罩105可以选择的20#管材单独预制，施工时套住引流短接3和封堵阀4再和管道罩1对焊。

步骤202，获取油气管道上需要修复部位的管道壁厚。

由于需要在不停输的情况下获取管道壁厚，因此可以采用基于超声波测量原理的小型测壁厚仪来获取油气管道上需要修复部位的管道壁厚。小型测壁厚仪采用微小处理器控制，能够快速、无损伤、有准备的测量管道臂的厚度；它由发射电路，接收电路，高频振荡器，计数门，计数器，中央处理器，键盘，显示器等部分组成；其工作原理为：探头发射的超声波脉冲达到被测物体并在物体中传播，达到材料分界面时被反射接收，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定油气管道的壁厚。

步骤203，根据步骤202得到的管道壁厚将油气管道的集输压力调节至焊接过程中管道承压范围内。

不同的管道壁厚在焊接过程中能够承受的压力范围不同。为了保证后续焊接操作的安全，可以将油气管道的集输压力调节至焊接过程中管道承压范围内，使油气管道处于低压输送模式。不同的管道壁厚与其承压范围的对应关系如下：

当2.5mm≤管道壁厚≤3mm时，焊接过程中管道承压范围为≤0.6MPa；

当3mm＜管道壁厚≤4mm时，焊接过程中管道承压范围为≤1MPa；

当4mm＜管道壁厚≤5mm时，焊接过程中管道承压范围为≤2MPa；

当5mm＜管道壁厚≤6mm时，焊接过程中管道承压范围为≤3MPa；

当6mm＜管道壁厚≤7mm时，焊接过程中管道承压范围为≤4MPa；

当管道壁厚>7mm时，焊接过程中管道承压范围为>4MPa。

例如当管道壁厚为3mm时，应将油气管道的集输压力调节至0.6MPa以下，当管道壁厚为3.5mm时，应将油气管道的集输压力调节至1MPa以下，当管道壁厚为4.5mm时，应将油气管道的集输压力调节至2MPa以下，当管道壁厚为6mm时，应将油气管道的集输压力调节至3MPa以下，当管道壁厚为7mm时，应将油气管道的集输压力调节至4MPa以下。

需要说明的是，在实际施工过程中，可以不进行步骤203，即在全压输送模式下进行后续焊接步骤，但是这样存在安全隐患，为了保证施工安全，优选在低压状态下进行后续焊接步骤。

步骤204，获取油气管道上需要修复部位的实际压力。

由于在石油天然气输送过程中，油气管道不同部位的实际压力不同，因此需要获取油气管道上需要修复部位的实际压力。可以在油气管道上需要修复的部位处临时安装压力表来获取实际压力。

步骤205，获取油气管道内流体的含水率。

由于油气管道内输送的石油或者天然气的含水率也会影响后续的焊接，因此，可以考虑将焊接工艺参数与石油或者天然气的含水率进行匹配。对于安装有引流短接3和封堵阀4的油气管道来说，可以从引流短接3处采集石油或天气样本来对其含水率进行测定。

步骤206，根据步骤202得到的管道壁厚、步骤204得到的实际压力以及步骤205得到的含水率确定包括焊条的直径、电焊机的输出电流以及电焊时间焊接工艺参数。

其中，

管道壁厚与焊条直径的对应关系为：

当管道壁厚≤6mm时，所用焊条65的直径为2.5mm；

当管道壁厚＞6mm时，所用焊条的直径为3.2mm。

焊条直径较小时，电焊时电阻大电流小，焊条直径较大时，电焊时电阻小电流大。

管道壁厚、实际压力和电焊机输出电流之间的对应关系(底焊接即第一次焊接时)：

当2.5mm≤管道壁厚≤3mm、焊接过程中管道实际压力≤0.6MPa时，电焊机输出电流：60A到65A之间；

当3mm＜管道壁厚≤4mm、焊接过程中管道实际压力≤1MPa时，电焊机输出电流为65A；

当4mm＜管道壁厚≤5mm、焊接过程中管道实际压力≤2MPa时，电焊机输出电流为70A；

当5mm＜管道壁厚≤6mm时、焊接过程中管道实际压力≤3MPa时，电焊机输出电流为75A；

当6mm＜所述管道壁厚≤7mm时、焊接过程中管道实际压力≤4MPa时，电焊机输出电流为80A；

当管道壁厚7mm以上、焊接过程中管道实际压力4MPa以上时，电焊机输出电流为90A。

含水率和电焊机输出电流的对应关系为(底焊接即第一次焊接时)：

当含水率≤0.5％时，电焊机的输出电流为75A；

当0.5％＜所述含水率≤10％时，电焊机的输出电流为75A～90A；

当含水率＞10％时，电焊机的输出电流为90A。

含水率越高，电焊机的输出电流也越大。水具有降温的作用，因此，当含水率较高时，即使采用较高的电流也不会造成熔池温度过高。

当通过管道壁厚和实际压力确定出的电焊机的输出电流与通过含水率确定的电焊机输出电流不一致时，应当选择较小的电流，以确保焊接过程中的安全。例如，当4mm＜管道壁厚≤5mm、焊接过程中管道实际压力≤2MPa、含水率含水率＞10％时，电焊机输出电流应为70A；当管道壁厚7mm以上、焊接过程中管道实际压力4MPa以上、含水率≤0.5％时，电焊机输出电流应为75A。

电焊时间是指每焊接一定时间后，停止焊接，对焊接部位进行喷水冷却降温，特别是要对油气管道2和管道罩1直接接触的底焊线进行定期地喷水降温。电焊时间可以根据熔池内温度变化确定。对于采用直径为2.5mm的422型焊条、油气管道为20#钢的工况条件来说，可以参照表1来确定电焊时间。

表1电焊时间与熔池温度对应关系

从表1数据可以看出，引弧时间应当在8s以下，电焊时间控制在6～8s，即每焊接6～8s，就停止焊接进行喷水冷却降温，以保证焊接操作安全。

为了保证焊接的强度和质量，可以进行2次焊接。第一次焊接打基础，采用422型焊条，第二次焊接用427型焊条，422型焊条熔点相对低的特性，其焊接强度也相对低。为了弥补一次焊接的不足，第二次焊接用427型焊条，熔点相对高、焊接强度相对高。两次焊接相互配合有效防止产生焊道裂纹现象。

步骤207，按照步骤206确定的焊接工艺参数在油气管道上需要修复部位的外表面焊接管道罩。

在焊接管道罩1的过程中，先将第一侧盖板103和第二侧盖板102焊接到油气管道2上，再将第一侧盖板103和第二侧盖板102焊接，然后将罩体101与第二侧盖板102焊接、上盖板104与第一侧盖板103焊接，对于设置有封堵阀罩105的管道罩1，再将封堵阀罩105与上盖板104或者罩体101对焊完成对油气管道2的修复。焊接过程中，要准确把握焊接熔池观色及焊接触感，既焊的结实又确保修复的不渗漏，把握操作的平衡点；要熟悉电焊熔池理论，掌握熔池温度的相变规律，以确保管道焊点区的强度、刚度、劲度、弹性模量达标。对于和油气管道2直接接触的电焊，例如第一侧盖板103和第二侧盖板102与油气管道2之间的焊接，要求每焊6～8s停焊进行喷水冷却降温；对不和油气管道2直接接触的电焊，例如管道罩1各部分之间的焊接，可以不采取点焊、限时停焊、喷水冷却降温的措施，但要遵循电焊的一般规范。修复完成后，将集输压力调节回正常集输压力。

综上，本实施例提供的油气管道修复方法解决了传统的停输后修复管道的停输切换流程操作频繁、停炉切换流程操作频繁、放空换切流程操作频繁、油落地收油工作量大、施工周边污染、修复施工时间长、施工费用高、施工人员劳动强度高等问题。与现有的在停输条件下对油气管道进行修复的方法的相比，本实施例提供的不停输修复油气管道的方法能够减少1.5小时左右的切换流程时间，能够避免油气管道放空2～3小时，显著提高油气管道修复效率，降低施工人员劳动强度，而且不污染环境。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。