趙鐵南

大慶油田建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江大慶 163159

特殊區(qū)域輸油管道不動(dòng)火施工技術(shù)

趙鐵南

大慶油田建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江大慶 163159

在石化廠內(nèi)的一些特殊區(qū)域，輸油管道的施工由于不允許動(dòng)火作業(yè)、地段狹窄無(wú)法使用常規(guī)吊裝機(jī)械進(jìn)行吊裝作業(yè)，一直是工程施工的難點(diǎn)。如何選用方便快捷、省時(shí)節(jié)料的施工方法是亟待解決的難題。以大連石化公司“增設(shè)航煤裝船系統(tǒng)項(xiàng)目”為例，介紹了預(yù)制場(chǎng)內(nèi)完成動(dòng)火、管道噴砂除銹和防腐預(yù)制等工作，使用自制軌道及運(yùn)管小車將管道從軌道首端運(yùn)送至管道安裝區(qū)域，使用可更換底座旋轉(zhuǎn)式組合抱桿輔助吊裝作業(yè)，采用法蘭方式連接管段，采用人工把緊+手動(dòng)扭矩扳手緊固+電動(dòng)扭矩扳手方式核查螺栓緊固程度等施工工藝，解決了碼頭棧橋成品油管道安裝難題。

特殊區(qū)域；不動(dòng)火作業(yè)；碼頭棧橋；自制軌道小車；旋轉(zhuǎn)式抱桿

大連石化公司“增設(shè)航煤裝船系統(tǒng)項(xiàng)目”中，需要在原有淺海棧橋管廊上增設(shè)1條DN400成品油輸送管道。由于原棧橋設(shè)施布置在碼頭且布局緊湊，不允許動(dòng)火，常規(guī)陸地上吊裝機(jī)械無(wú)法就位作業(yè)。若選用海上浮吊配合安裝作業(yè)，易受船舶特性、天氣、潮汐、風(fēng)速、浪高等因素的影響，施工往往不連續(xù)、工期長(zhǎng)、成本高。針對(duì)這種特殊情況，研制了輸油管道預(yù)制場(chǎng)預(yù)制、法蘭連接，使用自制軌道及運(yùn)管小車進(jìn)行管道運(yùn)輸，使用可更換底座旋轉(zhuǎn)式組合抱桿輔助吊裝配管的施工工藝，替代常規(guī)的大型海上浮吊作業(yè)。這種工藝實(shí)用性強(qiáng)，軌道鋪設(shè)完成后，為后續(xù)施工人員作業(yè)提供了牢固可靠的安全帶系掛點(diǎn)。而且抱桿可根據(jù)工況改變相應(yīng)組件的形式，可靈活拆卸循環(huán)使用，工作效率高，拆卸無(wú)需動(dòng)火作業(yè)，危險(xiǎn)系數(shù)低。

該工藝對(duì)于石化廠內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)狹窄[1-2]施工機(jī)械無(wú)法就位、甚至不允許動(dòng)火的地段，DN150～800輸油管道和鋼結(jié)構(gòu)施工均可適用和借鑒。

1 工藝介紹

在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)完成運(yùn)送系統(tǒng)（管道運(yùn)送小車+運(yùn)送軌道+旋轉(zhuǎn)式組合抱桿）的制作，完成管段集中預(yù)制、管托安裝等全部動(dòng)火內(nèi)容，完成管道內(nèi)壁的除銹防腐工作。利用現(xiàn)場(chǎng)原有淺海棧橋管廊，完成運(yùn)送軌道鋪設(shè)。將運(yùn)送小車放置在運(yùn)送軌道上，用吊車將預(yù)制管段吊裝至運(yùn)送小車上；通過(guò)運(yùn)送小車將管道運(yùn)送至指定位置，最后使用旋轉(zhuǎn)式組合抱桿將管道吊離運(yùn)送小車至管道的安裝位置，使用工具進(jìn)行管道的法蘭把接。管道在軌道上運(yùn)輸和吊裝如圖1所示。

2 施工工藝流程

施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→管道運(yùn)送系統(tǒng)（管道運(yùn)送小車+運(yùn)送軌道+旋轉(zhuǎn)式組合抱桿）的制作、安裝→管道運(yùn)輸及安裝→管道試壓及吹掃→軌道等臨時(shí)設(shè)施的拆除。

圖1 管道在軌道上運(yùn)輸和吊裝

2.1 施工準(zhǔn)備

（1）工程材料到貨后，做好材料驗(yàn)收、復(fù)檢工作。

（2）編制《預(yù)制場(chǎng)內(nèi)管道集中預(yù)制》 《內(nèi)外壁除銹防腐》和《法蘭、管托焊接》等技術(shù)交底資料。

（3）編制、校核棧橋管廊上管道安裝軌道運(yùn)輸專項(xiàng)施工方案。

（4）做好施工人員培訓(xùn)工作，保證特種作業(yè)人員持證上崗作業(yè)。

（5）對(duì)施工中所使用的型鋼等措施用料，進(jìn)行檢驗(yàn)復(fù)查。

2.2 管道運(yùn)送小車、抱桿、軌道制作安裝[3]

2.2.1 運(yùn)送小車及制作

運(yùn)送小車的寬度以管道直徑為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 小車實(shí)物結(jié)構(gòu)

2.2.2 旋轉(zhuǎn)式組合抱桿制作安裝

（1）依據(jù)管廊結(jié)構(gòu)柱的柱頭形式、規(guī)格及尺寸，選擇抱桿底座。抱桿結(jié)構(gòu)如圖3所示。

（2）將抱桿插入抱桿底座進(jìn)行固定，抱桿由φ108 mm×7 mm鋼管制作而成，在水平方向切割直徑25 mm的兩個(gè)撬杠圓孔，方便使用撬杠旋轉(zhuǎn)抱桿。

（3）將抱桿底座安裝在卸車位置。

圖3 抱桿結(jié)構(gòu)示意

（4）抱桿安裝完畢后，進(jìn)行試吊，檢查抱桿底座固定是否牢固、抱桿是否發(fā)生彎曲變形、連接焊縫是否開裂，確認(rèn)制作安裝質(zhì)量是否合格。

2.2.3 軌道制作安裝[4]

（1）運(yùn)送軌道由兩條鐵軌構(gòu)成，兩軌道布置間距與小車的兩走輪間距相同，見圖4。

（2）一根12 m長(zhǎng)、規(guī)格為D426 mm×10 mm的鋼管質(zhì)量為1 231 kg，需要使用2臺(tái)運(yùn)送小車，鋼管的重量平均分布在運(yùn)送小車的四個(gè)輪子上，每個(gè)輪子處的集中荷載為3 016 N。

工字鋼承載負(fù)荷：

式中：Q為工字鋼承載負(fù)荷值，N；W為工字鋼抗彎模量，mm3；L為支點(diǎn)間距，mm，取7 000 mm；P為工字鋼的允許應(yīng)力，N/mm2。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選用I14型工字鋼。

（3）軌道安裝前測(cè)量人員以柱頭為基準(zhǔn)，向內(nèi)側(cè)返1.5 m，確定運(yùn)送小車中心線。以運(yùn)送小車中心線和小車走輪間距確定軌道中心線。軌道按由近及遠(yuǎn)的順序人工鋪設(shè)，起始端的軌道用吊車吊裝就位。

（4）起始端軌道鋪設(shè)完成后，安裝好運(yùn)送小車，利用運(yùn)送小車將剩余軌道依次向遠(yuǎn)端運(yùn)輸，每運(yùn)輸一段軌道后，用自制旋轉(zhuǎn)式組合抱桿輔助吊裝就位，運(yùn)輸一段安裝一段。

（5）在管廊每跨主軌道中間位置設(shè)置1 m寬度的十字支撐。十字支撐之間以及主軌道和十字支撐之間均使用螺栓進(jìn)行連接，先緊固同一根軌道側(cè)的螺栓，用水平尺及卷尺檢測(cè)合格后，再將另一側(cè)螺栓擰緊。

（6）軌道與管廊橫梁之間使用卡子進(jìn)行固定，各段軌道之間采用螺栓連接。螺栓緊固時(shí)，采用“人工把緊+手動(dòng)扭矩扳手緊固+電動(dòng)扭矩扳手核查”的方式檢查螺栓緊固程度，緊固和檢查一體進(jìn)行，確保無(wú)遺漏，增加安裝質(zhì)量和效率。

圖4 軌道平面示意

2.3 管道預(yù)制

與常規(guī)管段預(yù)制不同之處如下[5]：

（1）管段預(yù)制下料時(shí)，按照由遠(yuǎn)及近的順序進(jìn)行下料，最后一段暫時(shí)留下，待其他管段全部安裝完成后，按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)量的長(zhǎng)度進(jìn)行下料。所有預(yù)制管段必須進(jìn)行編號(hào)和標(biāo)識(shí)工作。

（2）單根管的對(duì)焊法蘭的垂直度必須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。每條管道的管托安裝位置與現(xiàn)場(chǎng)管廊架的橫梁間距尺寸相符；管托在管道上的焊接位置與法蘭螺栓孔的相對(duì)位置必須保持一致。

（3）管段預(yù)制完成后，按照管段編號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。采用“監(jiān)理比例定口，監(jiān)督站抽檢”的方式對(duì)管道的焊道進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

（4）無(wú)損檢測(cè)完畢后，對(duì)管段的內(nèi)外壁進(jìn)行防腐施工[6]。常用的表面處理方式有化學(xué)酸洗和機(jī)械噴砂?；瘜W(xué)酸洗不僅成本高，污染嚴(yán)重，施工環(huán)境惡劣，而且對(duì)于作業(yè)人員健康危害極大；同時(shí)對(duì)于管道上氧化皮厚的部位處理不理想，除銹后管道表面粗糙度不夠，將影響油漆涂覆質(zhì)量，降低管道的使用壽命。機(jī)械噴砂可以有力清除金屬表面的銹蝕層以及難于去除的氧化皮，造成足夠的表面粗糙度?，F(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，通過(guò)改變噴砂槍頭形式、提高空壓機(jī)出口壓力、優(yōu)化噴砂方式、選取優(yōu)質(zhì)噴砂磨料等方式提高噴砂除銹效率；通過(guò)選用高品質(zhì)管道內(nèi)、外防腐層涂料，提高漆膜的附著力、耐蝕和耐磨性能；通過(guò)引入工業(yè)管道內(nèi)窺鏡、粗糙度檢測(cè)儀和漆膜測(cè)厚儀等設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)管道涂裝質(zhì)量的全面檢查，保證管道防腐質(zhì)量的全面達(dá)標(biāo)。

（5）使用空壓機(jī)對(duì)預(yù)制完的管段內(nèi)部進(jìn)行吹掃，清潔后進(jìn)行封閉。

2.4 管運(yùn)輸就位及安裝

2.4.1 管的運(yùn)輸[7]

（1）運(yùn)送小車放在輸油管道首端（見圖5），使用吊車將管逐根吊裝至運(yùn)送小車之上（見圖6），在軌道上表面涂抹潤(rùn)滑脂以減小管道運(yùn)輸時(shí)的阻力。

圖5 運(yùn)送小車放在軌道首端

圖6 管道吊裝置運(yùn)送小車上

（2）運(yùn)送一根鋼管需兩臺(tái)小車同時(shí)配合，每個(gè)小車就位安裝位置距離管道端部2 m左右，分兩組流水作業(yè)，每組使用兩個(gè)小車。

（3）管道運(yùn)送時(shí)按工藝管道的規(guī)格、位置，由遠(yuǎn)至近順序進(jìn)行運(yùn)輸，提高安裝效率。

（4）管道運(yùn)送至卸車位置，用撬杠旋轉(zhuǎn)抱桿，由2根抱桿采用吊帶捆綁方式協(xié)作起吊，通過(guò)抱桿將管道抬離小車，然后旋轉(zhuǎn)抱桿將管道運(yùn)送至指定安裝位置（見圖7）。

圖7 管道沿軌道吊裝

2.4.2 管道的安裝

（1）管道連接時(shí)要保證兩片法蘭的平行度和同心度，螺栓緊固時(shí)要對(duì)稱進(jìn)行，防止墊片受力不均導(dǎo)致密封不嚴(yán)。

（2）螺栓悉數(shù)穿入螺栓孔，采用手動(dòng)扭矩扳手對(duì)稱緊固首組螺栓2～3遍，確定扭矩值；然后使用電動(dòng)扭矩扳手按照扭矩值逐組緊固；最后用手動(dòng)扭矩扳手校檢所緊固的螺栓。

（3）管道安裝首先進(jìn)行遠(yuǎn)端裝船處管段安裝，然后依次由遠(yuǎn)及近安裝，最后一段采取實(shí)測(cè)實(shí)量的方式確定管段長(zhǎng)度，組焊完成后進(jìn)行預(yù)裝配，預(yù)裝配合格后進(jìn)行防腐和二次安裝。

2.5 管道的試壓及吹掃

管道安裝完成后，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行管道的試壓及吹掃工作。

（1）連接。將試壓泵和試壓管道連接，試壓用的各類閥門、壓力表安裝在試壓系統(tǒng)中。采用自制盲板將整條管道兩端封堵，在盲板上安裝首末端壓力表2塊，在自制盲板最高端安裝放空閥，最低點(diǎn)安裝泄水閥。

（2）灌水。打開系統(tǒng)最高點(diǎn)的放空閥，關(guān)閉系統(tǒng)最低點(diǎn)的泄水閥，向系統(tǒng)灌水。試壓水采用潔凈清水。待排氣閥連續(xù)不斷向外排水時(shí)，關(guān)閉放氣閥。

（3）檢查。系統(tǒng)充水完畢后，先檢查是否有漏水滲水現(xiàn)象。

（4）升壓。充水檢查無(wú)異常，升壓、穩(wěn)壓，采用肥皂水對(duì)法蘭連接處逐對(duì)進(jìn)行試漏檢查。

（5）泄壓。試壓后，及時(shí)泄壓、排水，拆除盲板等試壓設(shè)施。

（6）吹掃。排水后，采用壓風(fēng)車或現(xiàn)場(chǎng)儀表風(fēng)對(duì)管道進(jìn)行干燥、吹掃直至合格。

2.6 軌道等臨時(shí)設(shè)施的拆除

待管廊上管道完成試壓及吹掃工作后，將運(yùn)送系統(tǒng)等相關(guān)的施工機(jī)具拆除。拆除時(shí)按照末端至首端的方向進(jìn)行。將末端拆除的軌道部件利用運(yùn)送軌道運(yùn)送至首端，吊車吊離、裝車，以提高工作效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

在大連石化公司“增設(shè)航煤裝船系統(tǒng)項(xiàng)目”中，管在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)完成動(dòng)火作業(yè)等預(yù)制工作，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，用吊車將管段吊裝至運(yùn)送小車上，通過(guò)軌道上的管道運(yùn)送至指定位置所對(duì)應(yīng)的管架處。使用旋轉(zhuǎn)式組合抱桿將管道從運(yùn)送小車上吊至管道安裝位置，然后進(jìn)行管道的組對(duì)及連接，這一整套施工工藝具有操作方便靈活、節(jié)約人力和機(jī)械等優(yōu)點(diǎn)，該施工工藝的成功應(yīng)用，極大地提高了施工效率，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，降低了投資成本，且解決了施工無(wú)法使用機(jī)械配合吊裝作業(yè)這一施工難題，實(shí)現(xiàn)了石化廠內(nèi)特殊區(qū)域的不動(dòng)火施工作業(yè)，并給相關(guān)類型的施工提供了一個(gè)可行的解決方案。

[1]劉照元，將軍.山坳狹窄地段管線施工技術(shù)探討[J].化學(xué)工程與裝備，2010（9）：107-109.

[2]戚揚(yáng)，賈西濮.貴桐狹窄隧道內(nèi)管道安裝施工技術(shù)要點(diǎn)探析[J].工程技術(shù)，2016，48（5）：108-109.

[3]張艷霞，劉學(xué)春.鋼結(jié)構(gòu)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

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[6]權(quán)忠輿.研究與應(yīng)用輸氣管道內(nèi)壁涂層技術(shù)是明智之舉[J].油田儲(chǔ)運(yùn)，2000，19（9）：1-5.

[7]張俊華.試論特殊地段管道敷設(shè)施工技術(shù)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（9）：79.

Construction technique avoiding hot work for oilpipeline in specialarea

ZHAO Tienan
Daqing Oilfield Construction Group Co.，Ltd.，Daqing 163159，China

In some special areas of petrochemical plants，hot work construction is not permitted and conventional hoisting machinery can not be applied because of the narrow operational space.Therefore，how to select convenient，fast，time and cost saving construction method is essential to solve the problem.In the project of aviation kerosene shipment system in Dalian Petrochemical Company，the construction process as follows is adopted：implementing hot work，sand blasting and anticorrosion of pipeline in pre-fabrication yard，using selfmade rail and trolly to convey pipes from start point of rail to installation site，using base replaceable rotary gin pole to assist hoisting，using flange type connection to joint pipeline sections，using manual torque spanner+electric torque spanner to check bolt fastening.These methods solve the difficult problems in installing the product pipeline on the wharf trestle.

specialarea；operation avoiding hot work；wharf trestle；selfmade railtrolly；rotary gin pole

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.013

趙鐵南（1983-），男，黑龍江密山人，工程師，2006年畢業(yè)于大連輕工業(yè)學(xué)院，現(xiàn)從事石油化工建設(shè)及研究工作。Email：ztn_003@163.com

2017-03-11；

2017-07-13