聚乙烯燃氣管道帶壓不停氣連接

摘 要

摘要：介紹了已運行燃氣管道與新建聚乙烯燃氣管道的連接技術(shù)。工程實踐表明，實施帶壓不停氣連接作業(yè)技術(shù)可行，效果良好。關(guān)鍵詞：聚乙烯燃氣管道；帶壓不停氣作業(yè)；管道施工Hot Tappin
摘要：介紹了已運行燃氣管道與新建聚乙烯燃氣管道的連接技術(shù)。工程實踐表明，實施帶壓不停氣連接作業(yè)技術(shù)可行，效果良好。
關(guān)鍵詞：聚乙烯燃氣管道；帶壓不停氣作業(yè)；管道施工
Hot Tapping of PE Gas Pipeline
ZHAO Xia，LI Guang-hui
Abstract：The connection technologies of already operated gas pipeline with new-built PE gas pipeline are introduced. The engineering practice shows that the implementation of hot tapping operation is feasible in technology and excellent in efficiency.
Key words：PE gas pipeline；hot tapping operation；pipeline construction
1 概述
    聚乙烯燃氣管道以其耐腐蝕、壽命長、重量輕、易彎曲、運輸及安裝費用低等特點，在新建中、低壓燃氣管道中被大量推廣應(yīng)用[1～6]。然而該種材質(zhì)管道在實際使用中存在的最大問題就是已運行管道與新建管道連接的技術(shù)問題。根據(jù)CJJ 63—2008《聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程》要求，聚乙烯燃氣管道連接應(yīng)采用電熔連接(電熔承接連接、電熔鞍形連接)或熱熔連接(熱熔承插連接、熱熔對接連接、熱熔鞍連接)，不得采用螺紋連接和粘接。聚乙烯管道與金屬管道連接必須采用鋼塑過渡接頭連接。鋼塑過渡接頭的鋼管端與鋼管連接一般采用焊接、法蘭連接等。目前在兩條新建燃氣PE管道的連接作業(yè)方面已有成熟和規(guī)范的操作方法[7～9]，然而在已運行燃氣管道與新建燃氣管的連接作業(yè)中，特別是在已運行管道無法停氣降壓的情況下，實施管道連接作業(yè)，存在著局限性和操作不便等問題[10～14]。對此，我們對新建燃氣管道與已運行燃氣管道多種連接方法進行對比分析，并從降低氣量損失、方便管道連接作業(yè)、最大限度地減少對用戶的供氣影響等角度，研究聚乙烯管道帶壓不停氣連接技術(shù)。
2 鋼塑過渡帶壓不停氣管道連接作業(yè)法
鋼塑過渡帶壓不停氣管道連接作業(yè)法見圖1。本作業(yè)方法適用于各種規(guī)格已運行鋼質(zhì)燃氣管道與新建聚乙烯燃氣管道的連接。將焊接式管道帶壓連接器與已運行鋼質(zhì)燃氣管道焊接牢固、連接器出氣端與鋼塑過渡接頭連接。待管道連接完成后，通過專用電動開孔機可實現(xiàn)新建聚乙烯管道帶壓不停氣作業(yè)。該管道連接作業(yè)方法選用目前技術(shù)成熟、已被廣泛應(yīng)用的鋼質(zhì)管道帶壓不停氣管道連接法，其優(yōu)點在于不影響燃氣管道的正常運行，不影響任何用戶的正常用氣。
 
    新管道試壓合格、經(jīng)公司批準(zhǔn)后實施不停氣開孔作業(yè)，具體操作步驟如下：
    (1) 認真閱讀PE管道連接件出廠說明書及技術(shù)要求。
    (2) 將需要電熔套管連接的部位清理干凈，用專用電動銑刀刮去表層的污損面。
    (3) 將鋼塑過渡接頭的聚乙烯管端插入電熔套管一半處停止；電熔套管另一端套在新建聚乙烯燃氣管道上，插至電熔套管的另一半位置。
    (4) 連接電熔機(需要220V電源)，將電熔機上的兩根導(dǎo)線插在電熔套管上的兩個插座內(nèi)(沒有反正之分)，再按照實際管徑來設(shè)定電熔加熱時間，電熔加熱時間按管徑有具體的規(guī)定，到規(guī)定時間后電熔機自動關(guān)機。在電熔套管上有兩個觀察點，在電熔自動完成后，電熔套管上的觀察點會自動隆起，證明此次電熔結(jié)束并且合格。
    (5) 按管徑的大小有回涼時間的技術(shù)要求。在回涼過程中不允許移動和碰撞電熔施工操作部位。
    (6) 將鋼塑過渡接頭的金屬端焊接在管道帶壓連接器的出氣口端(成品件上有標(biāo)志)，此焊口要經(jīng)無損檢測合格。
    (7) 將管道帶壓連接器的進氣口(成品件上有標(biāo)志)以鞍形焊接方式焊接在原有的帶氣管道上，并對此焊口進行磁粉或著色無損檢測，合格后才可視為此工藝完成。
    (8) 進行此施工段試壓，試壓介質(zhì)為壓縮空氣，合格后放掉壓縮空氣。
    (9) 卸下管道帶壓連接器的頂部封蓋，將專用銑具從封蓋口處放入，連接220V電源，打開電源后，銑具工作。銑具工作過程在人工的監(jiān)視下自動完成。
    (10) 當(dāng)銑具自動停止后，切斷電源并移至遠處。拔出銑具后管道帶壓連接器會自動將出氣口封閉，以防止燃氣泄出。
    (11)將管道帶壓連接器的封蓋按照原位置裝好。
    (12)進行管道置換。將新建管道末端的放散口打開放氣，取樣檢測合格后關(guān)閉放散閥門。
    (13)回到管道帶壓連接器處，用儀器檢測封蓋否連接緊密。
    (14)進行作業(yè)坑的回填、夯實，在距地面50cm處敷設(shè)警示標(biāo)志帶后，進行完全回填、夯實并對施工現(xiàn)場進行衛(wèi)生清理。
3 局部管段間隔斷管管道連接作業(yè)法
    局部管段間隔斷管管道連接作業(yè)法見圖2。本作業(yè)適用于已運行聚乙烯燃氣管道與新建燃氣PE管道的連接。在聚乙烯管道需連接部位左右適當(dāng)位置分別采用卡管器將已運行管道卡緊，選用隔爆手槍電鉆在需斷管部位打孔卸壓、斷管。將電熔套管安裝在斷管兩端口并與新建聚乙烯管進行電熔焊接，待焊接完成后松開卡管器，管道連接作業(yè)完成。此作業(yè)方法優(yōu)點主要是操作方便，但存在的問題主要有：
    (1) 已運行管道卡管器下游需停止用戶用氣，且確保在連接作業(yè)過程中管道為正壓。
    (2) 土方開挖面積大，增加工程費用。
(3) 管道變形大，影響回填土施工進度(當(dāng)管道連接作業(yè)完成后，只有當(dāng)管道被卡部位彈性變形完全恢復(fù)后，方可回填土，以保證管道流通面積)。
 
   該作業(yè)的具體操作步驟如下：
   (1) 認真閱讀PE管道連接件出廠說明書及技術(shù)要求。
    (2) 將需要電熔套管連接的部位清理干凈，用專用電動銑刀刮去表層的污損面。
    (3) 將電熔套管套入管端標(biāo)志位置。
    (4) 連接電熔機(需要220V電源)，進行電熔連接。
    (5) 按管徑的大小有回涼時間的技術(shù)要求。在回涼過程程中不允許移動和碰撞電熔施工操作部位。
    (6) 在回涼充分后將卡管器打開，恢復(fù)通氣，進行檢漏，檢漏合格后覆土回填。
4 新建小管徑管道帶壓不停氣作業(yè)法
    新建小管徑管道帶壓不停氣作業(yè)法見圖3。本作業(yè)方法適用于公稱直徑≤50m的新建燃氣管道與已運行聚乙烯燃氣管道的連接。將鞍形帶壓接頭與已運行聚乙烯管道焊接，接頭另一端與新建管道連接完成后，手動扳動鞍形帶壓接頭開孔器，即完成管道通氣作業(yè)。本作業(yè)方法的優(yōu)點是：土方開挖面積小，不影響已運行燃氣管道的正常供氣，管道連接作業(yè)便捷，無氣量損失。
   但由于受鞍形帶壓接頭型號限制，新建燃氣管道最大規(guī)格不得大于DN 50mm。
 
    該作業(yè)的具體操作步驟如下：
    (1) 認真閱讀PE管道連接件出廠說明書及技術(shù)要求。
    (2) 將需要電熔套管連接的部位清理干凈，用專用電動銑刀刮去表層的污損面。
    (3) 將鋼塑過渡接頭的聚乙烯管一端插入電熔套管一半處停止，新建聚乙烯燃氣管道插至電熔套管的另一半位置。
    (4) 連接電熔機(需要220V電源)，進行電熔連接。
    (5) 按管徑的大小有回涼時間的技術(shù)要求。在回涼過程中不允許移動和碰撞電熔施工操作部位。
   (6) 將鋼塑過渡接頭的金屬端焊接在管道帶壓連接器的出氣口端(成品件上有標(biāo)志)，此焊口要經(jīng)過無損檢測合格。
   (7) 鞍形帶壓接頭與已運行的PE管連接，步驟如下：
   a. 把需要連接的部位清理干凈。
   b. 把鞍形帶壓接頭(成品件)的鞍座與PE管開孔點之間放置好橡膠墊。
    c. 將鞍形帶壓接頭垂直放置于清理干凈的PE管開孔處。
    d. 把與鞍形帶壓接頭配套的U形緊固套(原廠配置)從原PE管開孔點下方套上(鞍座和U形緊固套圖3中未畫出)。
    e. 將U形緊固套與鞍座的螺栓孔對正后，進行螺栓緊固。緊固螺栓時，對角線上螺栓的緊固用力要均勻，以保證鞍形帶壓接頭全方位與原PE管相貼合，確保組件的氣密性。
    (8) 進行此施工段試壓，試壓介質(zhì)為壓縮空氣，合格后放掉壓縮空氣。
    (9) 卸下鞍形帶壓接頭的頂部封蓋，將專用銑具從卸下封蓋口處放入，連接220V電源，打開電源后，銑具工作。銑具工作過程在人工的監(jiān)視下自動完成。
    (10) 當(dāng)銑具自動停止后，切斷電源并移至遠處。拔出銑具后鞍形帶壓接頭會自動將出氣口封閉，以防止燃氣泄出。
    (11) 將鞍形帶壓接頭的封蓋按照原位置裝緊。
    (12) 進行管道置換。將新建管道末端的放散口打開放氣，取樣檢驗合格后關(guān)閉放散閥門。
    (13) 回到鞍形帶壓接頭處，用儀器檢測封蓋是否連接緊密。
    (14) 通氣后用測試儀器檢測合格后，進行防腐、回填、夯實，在距地面50(3m處敷設(shè)警示標(biāo)志帶后，進行完全回填、夯實并對施工現(xiàn)場進行衛(wèi)生清理。
5 技術(shù)改進
    上述3種作業(yè)方法技術(shù)成熟、操作簡單、安全有效，但不能直接用于已運行管道與新建DN 50mm以上管道的連接作業(yè)。為了最大限度地擴大帶壓不停氣管道連接作業(yè)的適用范圍，我們分別在天津市津南開發(fā)區(qū)(東區(qū))及西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)兩個區(qū)域的燃氣管道連接作業(yè)方面進行技術(shù)改進。
    (1) 干管建設(shè)從規(guī)劃抓起，努力減少或杜絕DE180以上新建PE管道的停氣、降壓管道連接作業(yè)。
    在津南開發(fā)區(qū)(東區(qū))二、三期規(guī)劃設(shè)計初期及時與園區(qū)規(guī)劃部門緊密結(jié)合，每條規(guī)劃道路、每塊發(fā)展用地逐個分析，認真做好聚乙烯燃氣管網(wǎng)預(yù)測，在規(guī)劃支線處提前設(shè)置預(yù)留閥，待新建管道需連接時采用預(yù)留閥后管道連接作業(yè)。此方案雖然增加了一次性基建投資費用，增加了工程前期工作量，但是為后期支線管道建設(shè)以及管道連接作業(yè)提供了方便。目前津南開發(fā)區(qū)(東區(qū))聚乙烯燃氣管道DE180以上支線由于預(yù)留閥到位，多次新建管道與已運行聚
乙烯管道的連接實現(xiàn)了帶壓不停氣、預(yù)留閥后管道連接作業(yè)。
    (2) 采用并聯(lián)鞍形帶壓接頭集氣管式連接法實現(xiàn)DN 50mm以上新建管道帶壓不停氣管道連接作業(yè)。
    雖然目前鞍形帶壓接頭只適于規(guī)格小于或等于DN 50mm新建管道，但是我們采用并聯(lián)鞍形帶壓接頭法，可以滿足稍大管徑新建管道的流通面積。經(jīng)計算，并聯(lián)鞍形帶壓接頭的流通面積見表1。
表1 并聯(lián)鞍型帶壓接頭的流通面積
新建PE管道規(guī)格
新建PE管道流通面積/cm2
所需并聯(lián)鞍形帶壓接頭數(shù)量/個
并聯(lián)鞍形帶壓接頭流通面積/cm2
DE65
33.16
2
39.26
DE90
50.24
3
58.89
DE110
78.50
4
78.52
    我們在津南開發(fā)區(qū)(東區(qū))建龍分子篩天然氣工程中進行該方法的實施作業(yè)。該工程新建DE90燃氣管道與已運行DE315燃氣管道連接，由于園區(qū)內(nèi)無法實施停氣降壓作業(yè)，經(jīng)研究采用了鞍形帶壓接頭并聯(lián)方案。不停氣、不降壓管道連接作業(yè)實施方案見圖4。管道連接作業(yè)完成后，經(jīng)對用戶實際用氣設(shè)備燃氣流量、壓力檢測，完全符合設(shè)計要求。此管道連接作業(yè)方法現(xiàn)已在我公司推廣使用，大大減少了氣量損失，加快了管道連接作業(yè)進度。但也存在不足之處，如DN 150mm以上管道若實施此方案，所需鞍形帶壓接頭數(shù)量過多，與集氣管連接受環(huán)境限制較大，因此在大管徑應(yīng)用上具有局限性。
 
(3) 采用導(dǎo)流管連接法實現(xiàn)大管徑聚乙烯管道帶壓不停氣連接作業(yè)。
    對于DE125以上新建聚乙烯管道與已運行聚乙烯管道的連接，我們采用導(dǎo)流法確保在作業(yè)期間下游用戶的正常供氣，見圖5。
 
    在采用局部管段間隔斷管管道連接作業(yè)前，在卡管器前、后分別焊接鞍形帶壓接頭，在帶壓不停氣的條件下使導(dǎo)流管正常運行。導(dǎo)流管流通面積及前后鞍型帶壓接頭數(shù)量根據(jù)下游用戶實際用氣量確定，連接方式同并聯(lián)鞍形帶氣接頭作業(yè)法。待導(dǎo)流管運行正常后，按局部管段間隔斷管管道連接作業(yè)法實現(xiàn)新建聚乙烯管道與已運行聚乙烯管道連接。管道連接完成后，采用卡管器在截扎點位置將導(dǎo)流管斷開并用對焊堵頭封嚴，此作業(yè)法完成。我們于2007年8月在西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)明月華苑紅線外天然氣工程中實施此作業(yè)法，取得了良好的效果。
    該作業(yè)方法優(yōu)點：可實現(xiàn)大管徑新建聚乙烯管道與已運行聚乙烯管道的連接。不足之處：已運行的管道永久遺留兩個鞍形帶壓接頭，需在今后運行管理中加強巡視檢查。
6 結(jié)語
    隨著聚乙烯燃氣管道的推廣應(yīng)用，對實施帶壓不停氣聚乙烯管道連接技術(shù)的研究很有必要。全面推行新建燃氣管道實施帶壓不停氣管道連接作業(yè)，不僅使燃氣管網(wǎng)實現(xiàn)安全運行和穩(wěn)定供氣，為用戶的正常用氣提供保證，還可以大量減少新建管道停氣作業(yè)時的氣量損失，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益。
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(本文作者：趙霞 李光輝 天津市燃氣集團第三銷售分公司 天津 300112)