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氮氣置換、管道干燥、管道清理是天然氣管道工程項目的重要施工作業(yè)內(nèi)容，是消除易爆易燃安全風(fēng)險隱患，提升天然氣管道抗腐蝕效果的施工策略與手段。下面我們將結(jié)合某處天然氣管道工程項目的情況，分析通球掃描施工作業(yè)的注意事項，總結(jié)清管器等設(shè)備的使用方法，論述施工作業(yè)中管道注氧、回收積液、排除異常情況的策略與要點，以此為天然氣管道工程的施工管理與技術(shù)管理提供建議。

1 天然氣管道工程項目氮氣置換、通球掃線的風(fēng)險和難點

一是，NP2—3LP外輸天然氣中含硫化氫氣體(檢測報告顯示含量為66mg／m3)，天然氣外排過程中容易引起人員中毒，特別是沿線2個閥室內(nèi)的監(jiān)測過程，由于檢測位置處于低洼(高差約3米)和受限的密閉空間內(nèi)，極易造成有毒氣體聚集超標(biāo)，引起中毒乃至傷亡的風(fēng)險極大。

二是，管道內(nèi)天然氣和輕質(zhì)油殘液具有易燃易爆性質(zhì)，且處在較長、密封環(huán)境中，通球過程中速度掌握不好易使鐵屑、碎石等管道內(nèi)雜物在清管球推動下與管道摩擦產(chǎn)生火花，從而造成閃爆。這是該項工程施工過程中應(yīng)引起高度重視的問題，也是需要控制的關(guān)鍵難點。

三是，經(jīng)前期現(xiàn)場勘查，該條管道安裝了清管閥，但由于管道內(nèi)積液較多，且末端清管閥處無排污管道和排液計量系統(tǒng)，不能滿足接收清管器要求，如何改造現(xiàn)有流程使其能安全接收清管器以及建立滿足通球、排液的回收和現(xiàn)場計量系統(tǒng)是研究的重點內(nèi)容之一。

四是，該管道有二十一處彎頭，沿線定向鉆穿越道路和河流共計四處，高差偏高(最大標(biāo)高差15m)，且輸送氣體為濕氣，管道內(nèi)輕質(zhì)油等積液較多，清管器前進(jìn)阻力較大；因管道變形、清管段焊口內(nèi)側(cè)太粗糙、輸氣管道球閥未打開完全，可造成管內(nèi)卡球、堵球，所以必須選擇耐磨、密封性好，易通過彎頭、閥門等障礙物的清管器；同時通球順序、卡球時的應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急物資和人員、設(shè)備等需提前確定并準(zhǔn)備完善[1]。

最后，由于管道較長，沿線測試點較少，為了保證通球后天然氣再次投產(chǎn)安全，通球后需要再次進(jìn)行氮氣置換，因此如何在較短的時間內(nèi)檢測并充夠合格的氮氣，如何快速、準(zhǔn)確地測量出氮氣的濃度，并判斷合格與否是縮短施工時間的關(guān)鍵之一。

2 天然氣管道工程項目氮氣置換、通球掃線的要點與策略

一是，針對天然氣內(nèi)含有硫化氫氣體，為避免造成人員傷亡，施工前編制《硫化氫中毒應(yīng)急預(yù)案》，對施工相關(guān)人員進(jìn)行專項集中培訓(xùn)和考核，并在管道的始末端和閥室等危險位置進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)急演練；每一個施工現(xiàn)場均需配備正壓式呼吸器、可燃?xì)怏w檢測儀、急救藥品等應(yīng)急物資。

二是，為防止管道內(nèi)碎石與管道打出火花，遇輕質(zhì)油后發(fā)生著火、爆炸。首先進(jìn)行氮氣置換，氮氣體積分?jǐn)?shù)要求在99.9%以上，氮氣注入量約1746m3(按照管道長23km，管徑D325mm乘以7mm的容積計算，實際用量為理論用量的1.5-2倍)，從而保持清管器在惰性氣體環(huán)境下運(yùn)行；其次是防止塞球或運(yùn)行過程中進(jìn)入空氣。另外控制通球速度和末端排液速度，清管球的運(yùn)行速度宜控制在3-5m/s。

三是，針對原有末端清管閥不能滿足接收清管器的問題，對收球端清管閥進(jìn)行改造。為解決通球過程中積液排放無法計量問題，同時為防止管道內(nèi)油氣外排污染環(huán)境，根據(jù)日常天然氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)，增加排液資源回收和氮氣放空裝置，施工時增加一套油氣分離回收流程，并安裝了應(yīng)急的臨時火炬放空。施工時由井下作業(yè)公司按照作業(yè)區(qū)指定地點吊運(yùn)分離器至現(xiàn)場安裝并做好生產(chǎn)分離器接地保護(hù)，在收球筒外輸管道安裝一個鋼法蘭閘閥，以便控制油氣進(jìn)分離器的壓力。

四是，清管器的分類及特性。根據(jù)常用清管器性能對比和現(xiàn)場實際情況，綜合考慮安全、效益因素，確定采用直板皮碗組合式清管器進(jìn)行清管作業(yè)，清管器上安裝有1個支撐皮碗、3個密封皮碗及骨架。

五是，管道施工方案中應(yīng)考慮到現(xiàn)實情況、經(jīng)濟(jì)條件、設(shè)備搬運(yùn)與保管、施工技術(shù)等因素，避免施工過程中對氮點位置、氮點數(shù)量臨時變更。該天然氣管道工程項目中選擇了不設(shè)置隔離器的管道清理、氣推氣氮氣置換施工方式。施工作業(yè)時，要對天然氣濃度、氮氣濃度隨時檢測，避免氣體濃度超過10%的爆炸限度，確保氮氣置換施工的安全性。以檢測氧氣體積分?jǐn)?shù)不大于2%、不存在可燃?xì)怏w警報為前提，確保檢測數(shù)值在合格、標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

六是，確定氮氣注入的總量和參數(shù)。施工方案中應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)注入氮氣的總量、參數(shù)，防范發(fā)生注入氮氣氣體不足或者注入氣體過多浪費(fèi)等問題，每噸單位的液態(tài)氮氣轉(zhuǎn)化成700立方米、101.325kPa標(biāo)準(zhǔn)單位的大氣壓（5℃條件下）。在計算注入氮氣總量的時候，應(yīng)結(jié)合天然氣管道的具體容積數(shù)值，確保實際注入量是理論氮氣用量的1.5倍至2倍。

施工管理者還應(yīng)考慮到氮氣由液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)化的過程中，會大量吸收周圍環(huán)境中的熱量，應(yīng)避免天然氣管道的氣溫數(shù)值過低，建議使用鍋爐加熱的設(shè)備裝置，保證管道內(nèi)部的溫度數(shù)值介于5℃至15℃左右，防范天然氣管道凍裂損傷[2]。

最后，施工管理者還應(yīng)合理確定氮氣注入過程中天然氣管道中的壓力數(shù)值，避免壓力數(shù)值超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致管道內(nèi)空氣和氮氣混合到達(dá)場站和閥室的時間發(fā)生錯誤。

綜上所述，在天然氣管道的施工管理工作中，作為施工管理者應(yīng)詳細(xì)掌握氮氣置換、通球掃線的相關(guān)理論與技術(shù)方法，注重從天然氣管道工程項目的施工管理中總結(jié)經(jīng)驗、發(fā)現(xiàn)問題，提出解決應(yīng)對的策略方法，確保施工作業(yè)的安全與施工質(zhì)量。