燃气管道不停输带压开孔封堵技术

２０１６正　第５期　管　道　技　术　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　５　设　各　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　２０１６　Ｎｏ．５　

燃气管道不停输带压开孔封堵技术　

孙海峰　（北京市燃气集团有限责任公司第五分公司，北京１ｏｏｏ４４）　

摘要：燃气管道不停输带压开孔封堵技术的特点为作业全程都在密封状态下进行，安全可靠，能保　

证正常供气，无资源浪费。该技术的核心设备有：开孔机、封堵器、下堵器、夹板阀、管件。文中着重介　

绍该技术在钢管型燃气管道的应用原理及实际作业中的操作规程，并介绍了其在实际应用中的不足。　

关键词：燃气管道；开孔封堵；设备；尺寸计算；作业流程；设备改进　中图分类号：ＴＥ８３２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４－９６１４（２０１６）０５－００３０－０４　

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｎｏｎ－ｓｔｏｐ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｗｉｔｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｈｏｌｅ　Ｓｅａｌｉｎｇ　Ａｐｐｌｉｅｄ　ｏｎ　Ｇａｓ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　

ＳＵＮ　Ｈａｉ－ｆｅｎｇ　（５　Ｂｒａｎｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｇａｓ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｎｏｎ—ｓｔｏｐ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｗｉｔｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｈｏｌｅ　ｓｅａｌｉｎｇ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｏｎ　ｇａｓ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｔｉｒｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｎ　ｓｅ￣ｅｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓａｆｅ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｇａｓ　ｓｕｐｐｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｎｏ　ｗａｓｔｅ　ｏｆ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｅ　ｔａｐｐｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ，ｐｌｕｇｇｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ，ｕｎｄｅｒｓｉｄｅ　ｓｔｏｐｐｅｒ，ｆｌｕｓｈ　ｖａｌｖｅ，ａｎｄ　ｆｉｔｔｉｎｇ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｆｏｃｕｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｉｓ、ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｇａｓ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　ｔｙｐｅ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｉｎｓｔｍｃ—　ｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｉｔｓ　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｈｏｌｅ　ｓｅａｌｉｎｇ；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｓｉｚｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　

０引言　燃气管道不停输带压开孔封堵技术是在保证燃　气管线正常运行的情况下，对管线进行加旁路、维修、　改造等的施工技术。传统工艺是将相关管线进行泄　压、排（放）空、吹扫置换等作业［１］，而该技术减少了经　济损失和对环境的影响，并可避开夜间作业＿２］，提高　

安全性。　本文以该项技术在钢管型燃气管道上的应用为　研究对象，从它涉及的几个重要设备出发，介绍了开　孔封堵原理及在实际应用中应该注意的细节。同时分　析了该项技术在使用中的不足。　１相关机械设备与技术原理　目前。北京地区燃气管道带气机械作业使用的设　备为整套设备。　１．１相关机械设备　

１．１．１　开孔机　ＨＴ系列开孔机采用套料切削开孔＿３］．主要型号　

有ＨＴ７５、ＨＴ１５０、ＨＴ３００、ＨＴ５００，其中ＨＴ７５为手摇式，　其余的为电动型或液压型。它们共同的作用原理都　

是通过丝杠的传动来做功。除ＨＴ７５外，其余型号的　

收稿日期：２０１６—０１－１９　开孔机都有“手动”和“进给”两档，档位的切换依靠置　

于机头的双齿轮。　１．１．２　封堵机　

ＥＸＰ型封堵机能够将带气管线封严。通常用于改　

造、修复燃气管道。主要型号有ＥＸＰ１５０、ＥＸＰ３００、　ＥＸＰ５００　３种，其中ＥＸＰ１５０和ＥＸＰ３００采用手摇式，　

ＥＸＰ５００采用液压站驱动。通过丝杠的传动实现膨胀　筒的上下移动和胀缩。　

１。１．３　下堵器　将堵塞下到法兰中是开孔封堵作业中的最后一　

步，既可以采用ＨＴ开孔机完成下堵，也可以用专用下　堵器完成下堵。其作用原理与开孔机类似，与开孔机　

型号对应的下堵器型号为ＸＤ１５０、ＸＤ３００、ＸＤ５００　３　种，它轻便小巧，过程简单，省去了利用ＨＴ开孔机复　

杂过程并延长开孔机寿命。　

１．１．４夹板阀　夹板阀是专为开孔封堵工程设计制造的三板式　

闸阀，它具有通径大、高度低、密封性好、结构简单等　

特点。常见的型号有ＳＶ５０、ＳＶ１００、ＳＶ１５０、ＳＶ２００等。　

通过夹板阀的开启和关闭来实现开孔封堵作业过程　

中的换机衔接动作。

　第５期　孙海峰：燃气管道不停输带压开孔封堵技术　３ｌ　

１．１．５堵塞法兰　图ｌ所示为接线管件示意图，管件下部与带气母　

管焊接，颈部根据实际开口与新线焊接连接。　

图１接线三通管件　

图２为切线管件示意图，除此之外还有接切一体　

球型管件。每个堵塞法兰里都会有一个配套的堵塞，　

开孑Ｌ封堵作业前，将其取　确定其密封圈完好无损，　作业完成后利用下堵器或开孔机将其下到固定位置，　

并用顶丝紧同　

图２切线四通管件　

１．１．６连箱系列　连箱系列分为开孑Ｌ连箱（接旁路）、断管连箱、封　

堵连箱、下堵连箱４种　、连箱与主机和夹板阀连接，并　

把刀具、膨胀筒、堵塞藏人其中。连箱上的放散阀可　以放散余气或置换取样。　

１．１．７　刀具　连接在开孔机主轴下方进行切削开孔的部件为　中心钻和周齿刀。中心钻先于周齿刀切削钢管，起定　

位作用。周齿刀采用断续式切削的方式进行开孔，其　刀齿分为外齿、巾齿、内齿，并按一定规律排列。中心　

钻上设有ｕ形卡，套料切削后的料块能被中心钻上的　Ｕ形卡挂住提｝｝ｊ管道ｌ４　Ｊ。　

１．１．８膨胀筒　膨胀筒是一种特制专供管路封堵的筒形封堵头，　

一侧有轴向开口，起到弹性胀缩和单边流通的作用，　

其中心装有正反螺牙的中心螺杆和上下膨胀锲．由封　堵器传递过来的旋转力带动中心螺杆使上下膨胀锲　

做相向或相反运动，从而使筒体外径发生胀大或缩小　变化，与已开好的封堵孔紧密结合或松开，实现封堵　

及取出膨胀筒的目的。膨胀筒在封堵作业中其轴向　

开口要正对来气方向　

１．１．９动力源　开孔、封堵机根据管径、壁厚、压力级制的不同，其　

动力源有电动和液压２种。电动机通常使用３８０　Ｖ、　

５０　Ｈｚ的交流电，结构简单，运行平稳，可以克服的扭矩　较小，适用于小管径、低压力管道。液压站的动力强　

大，且输出功率易于调节，并且可以根据不同开孔条　件及时调整开孑Ｌ机的转速和扭矩　］。　

１．２设备连接　图３所示为一个开孔作业的设备连接示意图，自　

上到下的设备分别为开孔机、连箱、夹板阀、管件。此　开孔作业包含接线和切线２种形式。２种作业所选用　

的刀具、管件、连箱不同。从图中可以看出夹板阀的　

作用，开孔完毕之后的封堵或下完成堵只需将夹板阀　关闭，拆下开孔机换上封堵机或下堵器。　

图３开孔作业设备连接　

１．３刀具的选择　在选择刀具时，要充分考虑管径和管件的尺寸，既能　保证作业合适又能保证流量合适。接线刀具外径要小于　带气管外径．切线刀具外径要大于带气管外径。表ｌ为　

ＤＮ２００（含）以下机械接切作业时刀径的选择。　表１部分管径开孔刀具的选用　ｍｍ　

１．４尺寸计算　

该技术涉及到的尺寸计算有３种。分别是：接线开　孔尺寸、切线断管尺寸、封堵尺寸，其计算原理见图４。

　３２　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｓｅｐ．２０１６　

燃　惶　警　田　

（ａ）接线尺寸　（ｂ）切线尺寸　

（ｃ）封堵尺寸　图４开孔封堵尺寸计算　接线开孔时刀具行程计算见式（１）：　

＝Ｍ＋Ｄ２－√（　（　）。　（１）　

式中：　为刀尖到钻尖的垂直距离，ｍｍ；Ｄ　为带气管内径，　

ｔｒａｎ；Ｄ２为带气管外径（接线），ｍｍ；Ｄ　为开孔刀外径，ｍｌｎ。　切线开孔时刀具行程计算见式（２）：　

Ｌ＝Ｍ＋Ｄ　（２）　式中Ｄ为带气管外径（切线）。　封堵作业都是在切线作业的基础上进行的，封堵　

中的关键部件（膨胀筒）的行程计算见式（３）：　

：　２＋　Ｌ１＋　Ｄ　（３）　

式中：　为膨胀筒高度，ｍｍ；Ｌ：为管顶到夹板阀顶的　

垂直距离，ｍｍ。　作业前需要进行有关尺寸的测量。开孔前需将　

钻尖摇至管顶，然后回摇１—２圈，防止瞬时应力过大，　

损坏刀具。　

２操作规程　燃气管道机械作业主要分为３类：接通新线，简称　接线；切断旧线，简称切线；技术改造，对燃气管道或　设施进行更换、维修、废除等，它是接、切线的综合，通　

过一定的作业流程来完成改造。所以具体到每个作　业点的操作规程主要就是２种，即接线操作规程和切　

线操作规程。　

２．１开旁通孔操作规程　设备的齐套准备＿＋法兰堵塞的安装焊接　安装　

夹板阀　开孔机与连箱、刀具的连接　最后的安装联　接和检查　空机试车，测定杆速　钻杆进尺和行程计　

算　开孔一下堵塞。　２．２开孔封堵操作规程　设备的齐套准备＿＋法兰堵塞的安装焊接一安装　

夹板阀　开孔机与断管连箱、封堵刀的安装　开孔设　备的最后安装与检查　开放散孔或压力平衡孔一空　

机试车。测定杆速　钻杆进尺和行程确定＿÷开孔一组　

装封堵器、膨胀筒与封堵连箱　进给尺寸计算　接临　

时旁通管一封堵　管段处理或恢复＿＋撤除封堵和临　时旁通一下堵塞。　３工程案例　图５所示为北京市房山区一处燃气改线工程，工　程量为两接两切，两处作业坑，Ｆ１，Ｆ３，Ｆ５，ｓ１在一个作　

业坑，Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６，ｓ２在另一处作业坑。作业坑大小要　求３　ｍｘ３　ｍ，坑底到管底０．５　ｍ＿６］。　

北　

气源　

——芾气臂线；Ｆ１．Ｆ’２一ＤＮ１５０接线点；　Ｆ５，Ｆ６一ＤＮＳ０压力平衡孔、吹扫点；　一一一新管线；Ｆ３．Ｆ４一ＤＮｌ５０切线点；　Ｓ１，ｓ２一气焊切割点　图５燕房线０２标中压Ａ技改工程　作业主要设备明细如表２所示。　

作业流程如下：　（１）在中压管线Ｆ１，Ｆ２处各焊接１个ＤＮ１５０接线　

管件，Ｆ３，Ｆ４处各焊接１个ＤＮ１５０四通管件，Ｆ５，Ｆ６处　

各焊接１个ＤＮ５０吹扫管件。在Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４处安装　

夹板阀、开孔机，并连接动力设备。　（２）在Ｆ５，Ｆ６处安装夹板阀、开孔机，并连接动力　设备开孔，开孔完毕后，Ｆ１～Ｆ５处连接压力平衡管，检　

查Ｆ１。Ｆ２处管件是否漏气，并置换新管线，在Ｆ２处３