潘蛟

中国石油管道局工程有限公司维抢修分公司

摘要：为降低油气管道动火连头作业安全风险，节省投资，在某输油管道维修改造中，采用了“单侧封堵+气囊隔离”工艺，巧妙利用常用管件三通下隔离囊，完成了换管作业。改造后的管件三通具有实用性强、安全性高、操作简单、施工便捷、节约成本、提升焊接质量等优点，可广泛用于城镇燃气次高压管线、成品油管线动火连头中。

关键词：动火连头；管件三通；下囊隔离；安全性

某输油公司在役成品油管线在一处钢结构制造厂附近，受土壤酸碱度、杂散电流等因素影响，造成155米管段较为严重的外腐蚀，为消除管段腐蚀穿孔风险，需对腐蚀管段进行更换。该输油管道全长18.8公里，设计压力6.4 Mpa，全线高程差265米，腐蚀管段距离输油首站约1.8公里，距离全线最高点约5.2公里，为降低新旧管线动火连头安全风险，节省投资，经方案对比论证，决定在停输状态下，采用“单侧封堵+气囊隔离”工艺完成换管作业。

1  “单侧封堵+气囊隔离”施工工艺

该工艺是在输油管道停输状态下，打开油库出站阀门，利用油品静压进行泄压回油，随后关闭1号阀室阀门，从码头油库启动真空泵充分回油，待管道内压力稳定后，进行下封堵作业并关闭油库出站阀门，通过封堵端2寸平衡孔安装无泵排油装置，一边注氮一边排出低点残油，最后检测管内油气浓度，合格后进行机械断管作业。在动火连头时，因动火连头上游点（靠近油库端）为常压，存在管壁残油挥发，导致油气浓度增大的风险，为缩短工期、节约成本，可通过巧妙应用管件三通，加装氮气囊的方式进行动火隔离。连头点下游因高程差较大、地势起伏等原因，所以采用了封堵隔离。

2  动火隔离常用工艺

在油气管道运行中，会有更换管段、接驳、增加阀门、场站改造等需求，可在停输或不停输状态下完成管道动火连头作业。为确保动火连头安全，会采取工艺截断方式进行介质隔离，通常采用阀门、封堵、隔离囊（球）、盲板、黄油墙等方式将易燃易爆介质（包括LNG、原油、成品油、天然气以及其他可燃气体）以及其他有害气体与动火作业区域进行有效隔断（图 1）。动火连头作业参照的主要规范有GB/T 28055―2023《钢质管道带压封堵技术规范》、QSYGD 0309―2018《油气管道动火规范》等。

图 1 更换管段工艺示意图

不停输带压封堵，是在不影响介质正常输送的状态下，带压焊接旁通三通、封堵三通、下囊三通、平衡短节并带压开孔，导通旁通管线后，完成带压封堵作业。在排空封堵段介质后，氮气置换改造管段可燃气体，通过下囊三通放置隔离气囊，起到多重保护作用。随着封堵工艺升级，液压主动封堵、双级密封封堵技术得到应用，减少了下囊隔离步骤。

对于可停输的油气管道，大多通过阀门、隔离囊（球）、盲板、黄油墙实现油气浓度隔离，但施工中会出现动火连头点上下游阀门泄漏，放置隔离囊（球）需要焊接下囊三通并开下囊孔，盲板隔离后会存在法兰连接，高温下黄油墙有融化坍塌的风险等问题。

3  管件三通应用

管件三通在油气管道动火连头中的应用，是对常规的隔离囊应用的创新，减少了在管线上焊接下囊三通和开孔的步骤，实现了气囊隔离的目的，有效把控动火连头焊口的质量，提升了动火连头作业的安全性。

动火连头所用的三通为管道接驳常用的管件（图 2），通过在三通一端内侧焊接一片螺栓孔为内丝的法兰，并配置一片高温密封垫片和一片盲板，再安装螺栓固定法兰与盲板，为焊接封头创造隔离条件。

图 2 三通动火连头现场应用

在油气管道机械断管后打磨管口前，距离旧管线管口适当位置放置一个与管径相匹配的氮气隔离囊，隔离囊的充气压力不小于0.02 MPa。检测油气浓度和氧含量合格后，预制三通与旧管线对接口，在组对焊接作业过程中应进行油气浓度和含氧量实时监测，每次间隔时间不大于10分钟。

动火连头一般采用氩电联焊工艺，可通过三通法兰端观察连头口根焊质量。当完成旧管线与三通连头口后，组对新管线与三通对接口。若新管线一端明显出现过堂风、积液及含氧量不达标等情况时，仍可通过三通法兰端放置氮气隔离气囊。

完成管道动火连头后，从三通法兰端撤出隔离气囊，安装耐高温密封垫片，加装盲板，焊接对应的封头。为避免因横焊造成焊接熔池受重力影响而下坠，影响射线探伤的准确性，可在安装三通时，将法兰端放置于侧向位。

对于需要清管检测的油气管道，应选择清管三通。对于大口径管道动火连头，可选择异径三通，通过小口径段安装和撤出氮气隔离囊。

4  结语

对于油气管道动火连头作业，改造后的常用管件三通具有实用性强、安全性高、操作简单、施工便捷、节约成本、提升焊接质量的优点，可广泛用于城镇燃气次高压管线、成品油管线动火连头作业。但管件三通在改进封堵工艺的同时，增加了一个封头焊接的工作量，增多了一道焊缝。油气管道企业可结合现场实际合理选择。

作者简介：潘蛟，1984年生，工程师、一级建造师，就职于中国石油管道局工程有限公司维抢修分公司，从事油气管道应急抢险、带压开孔封堵技术工作15年，联系方式：15902879988，277285416@qq.com。