一种大直径煤气管道带压开孔施工方法与流程

1.本发明涉及管道带压开孔技术领域，涉及一种大直径煤气管道带压开孔施工方法。


背景技术：

2.钢铁企业在冶炼钢铁过程中附产各种煤气，煤气从发生源处经过处理后，通过煤气管道、中间隔断阀门、支管送至各个用户被使用。钢铁公司的煤气管网错综复杂，煤气管道长时间运行后往往需要更换管道以保证生产运行的安全性，而在此过程中一般需根据生产工艺需要对旧管道进行拆除，安装新管道。旧管道在生产运行中，涉及到的煤气用户较多，不能进行停气作业，所以需要在线进行带压开孔和封堵作业，接出新管道后再关闭旧管道上的气源，将旧管道进行拆除。而传统的开孔和封堵作业都需要停煤气进行吹扫置换，确认管道内煤气浓度符合作业要求后方可在管道上进行开孔和封堵作业，大直径煤气管道涉及的煤气用户多，停煤气影响范围广，按照传统的流程作业时间长，在恢复送气的时候也会造成安全隐患。
3.带压进行高风险的煤气盲板作业是一种必然的选择，采用管道带压开孔、封堵技术，既不影响管线的正常输送，又能保证安全、高效、环保的完成新旧管线的连接工作。流体管道的不停输带压开孔封堵新技术，使得管道施工与生产运行两不误成为现实。业内进行带压煤气盲板作业时遇到过着火、爆炸、中毒等人身伤害事故。这是因为带压开孔施工方法的工艺流程不规范。此外对于大直径管道而言，传统的筒刀切割装置虽然可以适用，但其尺寸较大，不仅使用安装多有不便，而且物理切割不可避免会产生碎屑，碎屑不仅影响切割效率，而且给后续清理带来了不少挑战。
4.因此，开发一种工艺流程规范、特别适用于大直径管道的带压开孔施工方法极具现实意义。


技术实现要素：

5.由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种工艺流程规范、特别适用于大直径管道的带压开孔施工方法，以克服现有带压开孔施工方法的工艺流程不规范、不适用于大直径管道的缺陷。
6.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
7.一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，包括以下步骤：
8.(1)吊装开孔设备；
9.(2)焊接开孔短节；
10.(3)安装开孔阀；
11.(4)安装开孔设备，所述开孔设备包括开孔结合器、开孔机和等离子切割装置(还设有氮气吹扫管)，所述等离子切割装置包括定位轴和等离子割刀旋转臂，所述开孔结合器与开孔阀连接，所述等离子切割装置布置在开孔结合器内且定位轴与开孔结合器共轴，所
述等离子割刀旋转臂与定位轴垂直固定连接，所述定位轴与开孔机的传动主轴同轴连接；
12.(5)向开孔结合器内充入氮气进行严密性实验，严密性实验合格后使用氮气置换开孔结合器内的空气；
13.(6)开孔作业；
14.(7)拆除开孔设备，关闭开孔阀。
15.本发明的大直径煤气管道带压开孔施工方法，整体设计合理且流程规范，运用了等离子切割装置，其具体是利用极细且高温的等离子弧(压缩电弧)，使局部金属迅速熔化，再用气流把熔化的金属吹走以完成金属切割，其相比于传统的筒刀，切割效率高、设备轻便，等离子割刀旋转臂轻便，通过安装不同长度的旋转臂，可以满足各种直径的开孔作业，特别适用于大直径管道的开孔作业，极具应用前景。
16.作为优选的技术方案：
17.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，所述开孔结合器为一端封闭的圆筒状结构，封闭端设有传动主轴孔、人孔(方便人员进入，安装、调试设备)、观察孔(方便操作人员观察开孔结合器内的情况)及氮气口(以向开孔结合器内充入氮气)，所述开孔机的传动主轴经传动主轴孔穿入开孔结合器内，封闭端的外缘开有用于与开孔机螺纹连接的螺栓孔。
18.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，所述定位轴通过支撑工装固定在所述开孔结合器内。
19.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，所述定位轴远离开孔机端安有中心定位钻。
20.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，在开孔作业前在管道上焊接防涨圈且所述防涨圈位于所述开孔位置处，防涨圈的存在能够避免在开孔切割过程中产生热量导致切板发生变形。
21.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，所述焊接开孔短节时短接法兰与管道水平。
22.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，在开孔结合器安装前剥离管道防腐层，对管道焊接处进行清理。
23.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，所述置换开孔结合器内的空气的终点为排出气体中氧气浓度小于2％。
24.如上所述的一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，在吊装开孔设备前搭设操作平台并对管道的椭圆度进行校验，如椭圆度不合格则需对管道进行整圆。
25.以上技术方案仅为本发明的一种可行的技术方案而已，本发明的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。
26.上述发明具有如下优点或者有益效果：
27.(1)本发明的大直径煤气管道带压开孔施工方法，运用了等离子切割装置，其具体是利用极细且高温的等离子弧(压缩电弧)，使局部金属迅速熔化，再用气流把熔化的金属吹走以完成金属切割，其相比于传统的筒刀，切割效率高、设备轻便，等离子割刀旋转臂轻便，通过安装不同长度的旋转臂，可以满足各种直径的开孔作业，特别适用于大直径管道的开孔作业；
28.(2)本发明的大直径煤气管道带压开孔施工方法，整体设计合理且流程规范，为本领域提供了一种规范标准化的带压开孔施工工艺，操作简单、工作效率高、安全性可靠，极具应用前景。
附图说明
29.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
30.图1为本发明的大直径煤气管道带压开孔施工方法的步序图；
31.图2为开孔短节焊接的示意图；
32.图3为清理封堵位置杂物的示意图；
33.图4为安装开孔阀的示意图；
34.图5为带压开孔的示意图；
35.图6为开孔结合器的示意图；
36.其中，1-封堵母管，2-开孔短节，3-地面，4-高压水管，5-高压水枪，6-枪头，7-沉积物，8-开孔阀，9-开孔结合器，10-开孔机，11-支撑，12-中心定位钻，13-防涨圈，14-等离子割刀，15-传动主轴孔，16-人孔，17-观察孔，18-氮气口，19-螺栓孔。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体的实施例对本发明中的结构作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
38.实施例1
39.一种大直径煤气管道带压开孔施工方法，已在沙钢区域煤气管道更换作业过程中广泛使用，具体包括如图1所示的步骤：
40.(1)搭设操作平台；
41.(2)管道(封堵母管1)整圆：
42.即作业前要检查管道的椭圆度是否满足要求，旧管道在运行过程中变形严重的要使用回圆器将管道逐步进行整圆，确保能在管道上焊接开孔短节；
43.(3)吊装开孔设备；
44.(4)焊接开孔短节2，如图2所示；
45.(5)安装开孔阀8，如图4所示；
46.(6)安装开孔设备，开孔设备包括如图6所示的开孔结合器9(开孔结合器9为一端封闭的圆筒状结构，封闭端设有传动主轴孔15、人孔16、观察孔17及氮气口18，开孔机10的传动主轴经传动主轴孔15穿入开孔结合器9内，封闭端的外缘开有用于与开孔机螺纹连接的螺栓孔19)、开孔机10和等离子切割装置，等离子切割装置包括定位轴、等离子割刀14和等离子割刀旋转臂，开孔结合器与开孔阀连接，等离子切割装置布置在开孔结合器9内且定位轴与开孔结合器9共轴(定位轴通过支撑工装固定在开孔结合器9内)，等离子割刀旋转臂与定位轴垂直固定连接，定位轴与开孔机的传动主轴同轴连接，定位轴远离开孔机端安有中心定位钻12，具体注意事项如下：
47.i)开孔结合器安装前，需要剥离管道防腐层，对管道焊接处进行清理，清理示意图如图3所示；
48.ii)安装好开孔短节后需要清理等离子开孔切割轨迹线上的铁锈和油漆等杂质。然后在管道上焊接防涨圈13，避免在开孔切割过程中产生热量导致切板发生变形；
49.iii)安装开孔短节需要确保短接法兰与管道水平，在切板上找到中心点焊接中心定位钻(中心定位钻作用一是作为开孔等离子切割刀的中心点，确保割刀呈圆弧推进，以满足开孔孔径要求；二是在切割完成后通过中心定位钻将切板带出到开孔结合器内取出。)
50.iv)安装开孔阀门，确保开孔阀门全开尺寸大小(不低于开孔孔径)，清理阀门内部杂质；
51.v)开孔机调试：检查开孔机传动机构是否灵活，选定与开孔直径相应的开孔结合器、旋转臂等，调整割枪的角度、确保枪头的同心度，确保枪头转动灵活自如，不会与内壁接触：
52.(7)向开孔结合器内充入氮气进行严密性实验，严密性实验合格后使用氮气置换开孔结合器内的空气，具体操作如下：
53.将开孔设备装到阀门上，并用螺栓紧固；完全打开阀门，通过将氮气源与开孔结合器上的打压接头进行连接，然后打开打压接头处阀门，打开氮气开关，向开孔结合器、开孔短节及阀门形成的密封空腔内冲入氮气，并保证密封空腔的压力控制在管线运行压力的1.1倍以内，关闭氮气源阀门，保压15～60分钟，通过在各法兰连接处喷洒肥皂水观察是否有气泡产生进行判断是否有泄漏(通过观察结合器上排气阀处压力表指数是否有降低进行判断是否有泄漏)，若有泄漏，通过对焊口进行补焊、紧固螺栓等方式进行解决，如通过紧固螺栓无法解决，拆除设备、更换密封件重新进行设备安装，直至无泄漏；
54.确认无泄露后，对结合器和阀门内的空气进行氮气置换，当检查到排气孔处氧气浓度小于2％后，置换完成；
55.(8)开孔作业，如图5所示，具体注意事项如下：
56.i)开孔机传动主轴穿过开孔结合器连接到中心定位钻12上，通过调整控制装置使轴缓慢转动带动等离子割刀缓慢行进切割；
57.ii)开孔作业同时对结合器内持续注入氮气，以控制腔体内氧含量浓度，其次防止观察孔雾化影响观察内部切割情况，先在指定位置逆时针切出一段弧线，然后再从指定位置顺时针方向切割并与第一道切割先重合，开孔完成完毕；
58.iii)开孔作业完毕，调整枪位并将切割板收回至开孔结合器内；关闭阀门，打开开孔机排气控制阀进行泄压(泄压时应在排空阀处接引流管，将介质排至安全区域或容器内进行回收)，然后对结合器腔体进行氮气置换；
59.(9)拆除开孔设备，关闭开孔阀8。
60.本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
61.以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等
效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。