姚文賓,李炳鑫,崔曉明
中國石油天然氣管道第二工程有限公司,江蘇徐州 221008
沙特拉斯坦努拉管道工程項目是阿美公司為了最大限度地維持產(chǎn)能,增強管道運行靈活性和滿足城市發(fā)展的需要,由Abqaiq油田向RasTanura煉廠和Juaymah末站修建的一條原油和天然氣管道。管道線路全長200 km,由于阿美長輸管道設(shè)計規(guī)范要求大角度線路轉(zhuǎn)向,因此所需冷管彎的數(shù)量較多,且質(zhì)量要求嚴格。鋼管材質(zhì)為X65螺旋管,F(xiàn)BE防腐,管徑分別為1 016、1 067 mm兩種,壁厚分別為11.13、8.74 mm,最大徑厚比甚至達到了122。由于鋼管為大口徑螺旋管,鋼級較低,并且絕大部分鋼管為二接一,中間有一道環(huán)焊縫,彎制過程中極易出現(xiàn)褶皺、壁厚減薄、防腐層裂紋或劃傷等質(zhì)量缺陷。為避免彎制周期較長對工程工期造成影響,本文結(jié)合阿美標準及質(zhì)量要求,圍繞如何高效、高質(zhì)量地彎制冷彎管進行了深入研究。
根據(jù)管徑、壁厚、防腐層形式以及沙特阿美規(guī)范對于冷彎管的彎制要求,項目選擇了美國CRC 32~42 in(813~1 067 mm)垂直液壓冷彎管機(帶內(nèi)胎芯),其發(fā)動機型號為CAT-Perkins C6.6 TIER3,有效功率129 kW,轉(zhuǎn)速2 200 r/min。彎管機性能參數(shù)如表1所示。
阿美施工安全規(guī)定,鋼管在吊裝過程中,防腐管與鋼絲繩之間的夾角不應(yīng)小于60°[1]。結(jié)合標準、單根鋼管長度、壁厚、彎管數(shù)量及彎管場實際情況,選擇了55 t履帶吊(吊臂總長34 m)配合彎管吊裝。吊管時采用2條10 t尼龍吊帶,倒管使用吊杠、鋼絲繩加吊鉤的方式。吊杠長4 m、高1.2 m,見圖1。鋼絲繩選用優(yōu)質(zhì)高強度低碳鋼壓制鋼絲繩,直徑7/8 in(22 mm)、長20 m。吊鉤則采用阿美公司指定供貨商提供的標準吊鉤。
表1 彎管機性能參數(shù)
圖1 吊杠示意
用于制作冷彎管的鋼管均采用與所在線路段用管相同的管子,防腐管應(yīng)無損傷、冷疊、壓痕、劃痕、裂紋、褶皺等缺陷[2]。管子標識應(yīng)清楚,現(xiàn)場要有鋼管廠和防腐廠提供的出廠合格證,用于彎管制作的直管,必須經(jīng)過QC檢驗,具備檢驗報告后方可使用。
使用厚度為5 mm的鋁板制作測徑板,兩塊板的間距至少為管外徑的1/2[3],同心連接成筒狀。
加工完成的冷彎管應(yīng)無壓痕、劃痕、裂紋、褶皺和其他機械損傷,有褶皺的冷彎管不允許使用。
冷彎管基本參數(shù)及彎制要求應(yīng)符合表2的規(guī)定[3],冷彎管參數(shù)示意如圖2所示。
表2 彎管基本參數(shù)
圖2 冷彎管參數(shù)示意
冷彎管尺寸的極限偏差應(yīng)符合表3的規(guī)定[4]。
表3 彎管尺寸極限偏差
在以下環(huán)境條件之一,不允許進行冷彎管作業(yè):
(1)沙塵、雨天。
(2) 風速大于8.3 m/s。
(3)管體溫度大于50℃。
(1)應(yīng)采用液壓彎曲胎芯和帶有聚氨酯襯里胎具的彎管機。彎管機性能應(yīng)滿足彎管制作要求,且處于良好工作狀態(tài)。
(2)彎管機、履帶吊、角度儀、超聲波測厚儀、電火花檢漏儀、吊具等設(shè)備及工器具應(yīng)經(jīng)過阿美指定的第三方校驗合格并在有效期內(nèi)使用。
FBE防腐層電火花檢漏電壓:(1500~2000)V±50 V,電火花檢漏儀移動速度≤300 mm/s,同時也不能在一個位置保持不動[5]。
(1)管墩采用沙墩,并在沙墩表面覆蓋聚乙烯層或者橡膠輪胎,管墩與沙子/土壤不能直接接觸,管底離地面最小距離為150 mm。
(2)FBE防腐管不能直接堆放在其他管子上。管子之間應(yīng)采用不可壓縮的橡膠墊(或類似物)隔開至少10 mm。
(3)FBE防腐層應(yīng)避免陽光直射以防止老化,應(yīng)采用防水帆布或類似物覆蓋在堆放的管子上,且防水帆布應(yīng)起到良好的保護效果。在沒有適當保護的情況下,如果FBE防腐管存放在戶外6個月以上應(yīng)被重新檢測,測定FBE涂層是否老化變質(zhì)。
(4)彎管兩端管口應(yīng)使用合適的材料進行封堵,避免雨水或雜物進入管內(nèi)。
冷彎管制作流程如圖3所示。
圖3 彎管制作流程
(1)放下彎管機的托管模、推管模,用履帶吊將鋼管裝入彎管機的托管模上并支撐穩(wěn)定。
(2)將絞車纜繩掛在管子末端,使絞車拉著管子向彎管機前部移動,使管子的起始進給量標志與彎管機推管模上的基準標志對齊。
(3)在管子被完全裝入彎管機后,將芯軸放入鋼管內(nèi)并定位芯軸。
(4)利用推管模、托管模及校平基準標記使管子保持水平。
(5)利用推管模和彎曲基準標記使管子彎曲。
(6)利用角度測量儀,對管子的最初的3次彎曲角度進行檢查,以保證合格的彎曲角度。此外,對最后2次彎曲角度進行檢查,以保證整根管子彎曲角度合格。
(7)卸下推管模、托管模,使其恢復(fù)到原來的位置,卸出芯軸。
(8)利用吊車將彎好的管子從彎管機前部卸下,放到彎管堆放處。
(9)對后續(xù)管子的彎曲重復(fù)以上步驟。
24 m長冷彎管加工如圖4所示。
圖4 24 m長冷彎管加工
(1)經(jīng)常檢查彎管機、內(nèi)胎芯、上模具、下模具及夾具的工作狀況,發(fā)現(xiàn)問題及時修理。內(nèi)胎芯、上模具、下模具及夾具的聚氨酯保護層厚度至少為10mm。鋼管進入彎管機時應(yīng)緩慢,防止防腐管碰傷。
(2)在彎管操作前,應(yīng)首先確定彎管機芯軸定位基準標志,然后建立牽引間隔基準標志、管子校平基準標志及彎曲基準標記[6]。
(3)建立芯軸基準位置時,將芯軸準確地放置于彎管模下面[7-8],每次彎管操作時都要保持其位置不變。
(4)建立牽引間隔基準標志。在彎管過程中,管子在彎管機內(nèi)每次至少按0.9 m或0.45 m的進給量(根據(jù)彎曲半徑而定)向前移動,以保證每次進給量的彎曲角度大致相同。各個進給量間隔在管子的外表面做出標記,同時在推管模襯里上做出標記。
(5)建立管子校平基準標志。當管子在彎管機中處于水平位置時用油漆筆在彎度標尺上做出標記。
(6)建立管子彎曲基準標志。當預(yù)定的彎曲度已達到時,用油漆筆在彎度標尺上做出標記。
(7)螺紋薄壁管彎制時,每步彎制的最大角度應(yīng)比推薦的最大角度至少減少25%,否則彎管加工時鋼管很容易出現(xiàn)褶皺。
(8)每次進給完畢后,檢查螺紋焊道是否在彎管機上磨具的正下方,如果是,則適當增大進給量,調(diào)整螺紋焊道與上模具正中間的相對位置,經(jīng)驗表明應(yīng)錯開至少300 mm,否則在彎管時,鋼管很容易出現(xiàn)褶皺。
(9)使用單根管長24 m、中間帶有環(huán)焊縫的二接一鋼管彎制時,中間的環(huán)焊縫兩側(cè)至少0.6 m不能彎曲。
(10)24 m長鋼管是國內(nèi)標準12 m長鋼管的2倍,而彎管機自帶的兩個鋼管支撐輪間距只有6 m,在彎管過程中,因鋼管過長、支撐輪間距太窄,而造成管子偏重,一端上翹,使彎管機絞車纜繩和液壓泵受力過大,極易損壞;同時,偏重使得管子上翹一端的FBE防腐層容易壓傷,鋼管變形。根據(jù)現(xiàn)場情況,在距彎管機起升缸一側(cè)支撐輪8 m的位置增加了一組滑輪支撐。新增支撐輪的高度與彎管機支撐輪的高度水平或略低,支撐基礎(chǔ)用12 mm厚鋼板與彎管機相連,保證彎制時,該支撐的穩(wěn)定性。
按照上述冷彎管彎制工藝流程,在實際完成的327根冷彎管中,僅有4根出現(xiàn)褶皺而報廢,1根出現(xiàn)防腐層局部損傷,其他彎管尺寸偏差均符合阿美質(zhì)量標準要求,一次合格率達到了98.7%。實踐證明,本工藝流程操作實用,高效高質(zhì),對24 m大口徑螺旋冷彎管生產(chǎn)彎制具有一定的指導作用。