李可夫 刘振晔 刘虎 肖军

新余飞虎管道技术设备有限责任公司

摘要：高压油气管道带压开孔、封堵属特级动火作业，具有高危险性，施工全过程需保证绝对安全，作业中所用开孔机、封堵器等专业维抢修装备对作业效率及可靠性至关重要。本文介绍了创新研发的开孔机、开孔刀和封堵头等维抢修相关设备，分析其如何保证高效完成开孔作业，实现封堵“零泄漏”，以及封堵管件全生命周期的可靠性。

关键词：高压管道；开孔机；封堵器；零泄漏；封堵管件可靠性

高压油气长输管道在长时间运行中，可能面临腐蚀、地灾、第三方损坏等危险因素的影响[1-2]，不可避免需要采取维抢修手段，开展相应的带压开孔、封堵作业[3-4]。需要在保证安全的前提下尽量提高效率，这样才能最大程度减少风险和对正常生产的影响。高压油气易燃易爆，带压开孔封堵属于特级动火作业，必须全程管控施工风险，避免发生安全事故。

新余飞虎管道技术设备有限责任公司借助创新研发与多年技术沉淀，研制出新型开孔封堵设备，可大大提高开孔效率和可靠性，达到“零泄漏”密封效果，并且可消除后期泄漏隐患，满足管道全生命周期完整性管理要求。

1  新式开孔机及筒刀

管道带压开孔封堵由三通管件焊接、开孔、封堵、下塞堵等主要工序组成。首先开孔要在保证高效的前提下，不产生打刀等事故而导致开孔失败，影响作业进度。为提高开孔设备可靠性，增加了两套高压平衡装置，提高了开孔机平衡系统的冗余性，即使一套平衡系统失效，可及时切换到另一套平衡系统，保证开孔的高可靠性（图 1）。

图 1 高压开孔机及平衡装置

油气长输管道所用管材多为高强度管线钢，硬度较大，尤其是大口径天然气管道所用X80钢，给开孔作业带来很大挑战。如果出现打刀等问题，可能导致开孔失败，进而影响整个维抢修施工效率。采用高强度硬质合金材料，开孔刀具角度选用特殊设计和分齿结构设计（图 2），保证开孔平稳性并且不需要焊接防涨圈。采用军工装甲步兵战车所用焊接工艺，可确保刀齿不会由于焊接质量而产生掉齿问题，从而提高开孔的可靠性。

图 2 新式开孔筒刀及刀齿

2  塞式封堵头及皮碗

封堵过程中如果不能保证密封的严密性，将会为后续的断管、连头等相关动火作业带来不可控的风险隐患。封堵严密性在很大程度上决定了施工工程的安全水平，关乎作业成败。老式的封堵管件，其“塞饼”的固定定位基本采用“锁销”结构，易发生泄漏，为后续管道运行带来巨大安全隐患。

为此首先淘汰了传统的唇边密封方式，改为多道线密封（图 3），解决了管道高压和低压工况下难以封严的问题。采用流体力学模拟（CFD），优化封堵头及皮碗结构。为防止开孔产生的铁屑划伤皮碗，配套研发扫屑装置将铁屑推远，避免对皮碗产生损伤（图 4）。传统的用旧皮碗推扫难以将铁屑推远，仍会对封堵皮碗产生破坏作用。

图 3 多道线密封皮碗

图 4 封堵头扫屑装置

3  “无漏点”管件

开孔封堵作业完成后下“塞堵”作业时，需对“塞堵”进行空间定位，传统工艺采用锁销的“外卡式”结构，管道后续运行时易发生泄漏。

新型封堵管件改“外卡式”为“内卡式”结构，利用传动机构使卡板在内部伸出并卡紧定位，不再使用“锁销、锁环”，消除了后续密封圈失效带来的泄漏隐患（图 5）。该结构的封堵管件已经使用20余年，从未发生泄漏问题，验证了其使用的可靠性。

图 5 内卡式“无漏点”管件

4  结语

管道维抢修带压开孔封堵作业中，开孔封堵装备的可靠性和高效率是施工成功的关键，关乎开孔封堵工程的管道本质安全。新型封堵装置已获颁多项专利技术，经对直焊缝管、螺旋焊缝管、无缝管（封堵介质分别为天然气、航空煤油、汽油、柴油、原油等）的应用验证，均达到零泄漏的最高安全标准，保证了封堵的可靠性。下一步，还拟在以下方面展开研究。

（1）实现设备小型化、轻型化，以便于快速到达抢修地点，更便捷的展开维抢修作业。

（2）进一步增强设备的自我感知能力，掌握开孔封堵设备的实时状态及相关参数。

（3）将人工智能、机器人技术引入维抢修行业，使维抢修作业更加高效、安全和可靠。

参考文献：

[1]邓霄，白天阳，崔宇翔.含腐蚀缺陷管道剩余寿命预测方法评述[J]. 油气与新能源，2021，33(4)：28-32.

[2]高洁. 天然气管道抢修应用带压开孔封堵技术的研究[J].工艺技术，2023(8)：120-122.

[3]崔强.天然气管道不停输带压封堵工艺技术研究[J].石化技术，2017，24(02)：296+292.

[4]李贵宾.管道不停输带压封堵施工新技术[J]. 油气储运，2005，24(01)：48-51.

作者简介：李可夫，1978年生，博士研究生，高级工程师，现任新余飞虎管道技术设备有限责任公司副总经理，研究方向为油气储运工艺、管道完整性管理和管道带压开孔封堵技术。联系方式：15132691598，shendaozhan@163.com。