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管道研究

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大口徑管道動火連頭組對質量提升實踐

來源:《管道保護》2023年第5期 作者:劉春雷 袁常軒 時間:2023-9-26 閱讀:

劉春雷 袁常軒

國家管網集團北京管道維搶修分公司

 

摘要:大口徑管道動火連頭組對屬于管道施工作業的難點。為保證作業質量,總結了加強標準規范的學習、掌握快捷“垂直投影法”、熟練直管段測量下料和三通、彎頭測量下料等提升技能的方法;開發應用了長尺寸90度角尺、畫線圈、平口圈和火焰切割機微調桿等工具;做好設備機具布置、作業坑開挖、場地環境以及加強崗位練兵和培訓,保證良好的作業環境及嚴格現場管理?晒┩袠I參考借鑒。

關鍵詞:動火連頭;管道測量;管道組對 ;質量

 

在油氣管道新建、擴建、改建和進行換管搶修作業時,動火連頭作業都是必不可少的關鍵工序。大口徑管道現場施工受地形限制等因素,管線開挖長度較小,原管道斷開后受各種應力影響經常會發生彈性變形,給正常下料(同心同軸的工況)帶來一定的難度,導致管道組對間隙不均勻,出現局部過大或過小的現象,增加了焊接難度又延長了作業時間。通過提升作業人員技能、改進作業工具、完善作業環境和現場管理,提高管道動火連頭組對的質量。

1  技術技能要求

提高大口徑輸氣管道動火連頭管道組對質量,管道安裝工的技術技能最為基礎和關鍵。掌握了動火連頭中管道測量、下料、切割、組對的幾個關鍵點,才能舉一反三,靈活運用于施工作業。如圖 1,直管段連頭、三通連頭、彎頭連頭(含大角度大倍數彎管)應能夠正確測量出管件中心高、管口橢圓度、幾何角度偏差、擺頭偏差、正口偏差、大角度大倍數彎管中心轉彎點,運用三角函數計算出斜口角度、尖長并能夠在下料時作出相應補償與調整。


圖 1 各形態管段連頭示意

(1)標準規范。根據換管作業通用要求“彎頭和彎管不應使用褶皺彎和蝦米彎,管子對接偏差不應大于3度”,對于動火連頭中出現管線彈性變形發生位移時,根據測量的偏差數據和下料管道的長度、直徑尺寸計算出連接管口偏轉角不大于3度,是可以做斜口連頭的。直管段長度應不小于1倍的管道直徑,且不小于500 mm,可根據現場情況制定合適長度,使管口偏轉角即連頭斜口角度在規范標準內。管道對接時,制管焊縫之間應錯開100 mm以上,直縫管的直焊縫應位于易檢修的位置,而不應在底部,管道端口圓度超標時應進行校圓,不等壁厚管道組對應提前完成壁厚減薄處理。

(2)“垂直投影法”。在實踐中,發現連頭管口會出現類似疊加角的情況,管口縱向、橫向都存在偏轉角,只有對疊加角了解透徹,下料時才會精準。還要考慮到現場開挖管線長度及天氣溫度的變化,注意熱脹冷縮帶來的影響!按怪蓖队胺ā笔遣粩嗝黩炞C總結出來的方法,重點在于組對件要與原管道相互垂直,各中心點位置對應,利用垂直投影的原理,將組對件管口正等分4點投到原管道上,做好標記,再劃出焊縫間隙及切割坡口角度的尖長尺寸,確定切割點。在吊裝時,組對件與原管道的平行度應保持一致,畫線完成后,吊裝組對件的吊點位置保持不變,以免發生位置變化影響后期組對(圖 2)。


圖 2 垂直投影法應用現場

(3)直管段測量下料。以直管段連頭(不同心不同軸)為例, 先利用水平尺、鋼板尺或鋼盤尺將動火連頭的原管管口及下料新管管口處畫出正四等分中心線,檢驗兩舊管口是否為正口,且平面度在范圍內,如有超標可以進行修磨。在兩舊管口12點(縱向)中心線處拉一條細線,用大直角尺沿12點至6點垂直方向比對舊管口與細線的夾角(圖 3),大直角尺一端以細線為參照與其平行,同時另一端貼住管口上下任意一點,此時發現有一點會與大直角尺一端有間隙,這個間隙就是下料管的縱向斜口尺寸。同理,可以測得兩舊管口9點至3點(橫向)斜口數值。取得縱向橫向的斜口值后,在新管上下料時,先利用圈帶畫出正口線,再利用大直角尺校正,正口線必須準確,它是畫疊加角的基礎線,確定好下料管的組對管口位置和縱向橫向中心線后,在下料管12點、6點中心線處,按上下斜口方向以正口線為基點返出測得的縱向斜口值的1/2值。同理,再畫出橫向斜口點,利用劃線圈將四點連起。此線切割完成后,用平口圈進行修口至范圍內,接下來就是按測量的短節各中心點實長減去兩個焊縫間隙和一個坡口尖長,各點長度應對號入座,準確無誤。切割完畢后,必須進行復尺修口,組對時調整好兩組對口間隙。由于尺寸偏差造成一處較大的集中錯邊時,應沿管口圓周將其均勻分布。在整個過程中測量下料、切割復尺是重點,測量下料時一定要兩人復尺,核驗測量數據。在切割時,要確定好是切線里還是切線外,因為用石筆畫線比較粗,用劃針畫線較細但是要有良好的照明和眼力。正式切割前,必須調試割嘴,保證切割角度符合焊接工藝規程,割嘴風線要通透有力,切割后管口應平滑無豁牙。


圖 3 直管段測量下料現場

(4)三通、彎頭測量下料。掌握了疊加角的畫法,三通連頭、彎頭連頭也是大同小異。只要管口偏轉角不大于3度,可以用斜口補償法下料,每個環節都要嚴把關,不可出現過大的累積誤差(圖 4)。在實際施工中,對于高難度的連頭,需要團隊共同確認方案后去執行,如何測量下料是關鍵步驟,這就需要管道安裝工有很好的溝通能力、良好的表達能力及過硬的專業技術。


圖 4 三通焊接作業現場

2  工器具的開發應用

工欲善其事,必先利其器。對于大口徑輸氣管道動火連頭管道組對作業,北京管道公司自主研制的工器具經實際運用,證明可以有效提高測量下料切組對質量。

2.1  長尺寸90度角尺

利用輕型方鋼焊制而成,角尺一端長1.4 m另一端長0.6 m,可滿足Φ1016 mm、Φ1219 mm管口測量使用。該尺不易變形、輕便耐用,90度角精確可?烧{,在大口徑管道動火連頭測量中起著關鍵作用。

2.2  畫線圈

這是一種可以套在管道上畫線的鋼圈,規格比管道直徑大15 mm,有4條均勻分布的螺絲可固定在管道上,機加工的端面平直光滑,利于在管道上順暢畫線。畫線圈主要用于畫斜口線,根據三點一線的原理,在管道上也可以三點一圈,下料時畫第四點的目的在于驗證前三點是否正確。如三點不成圈,肯定有出錯的環節,要及時核對尺寸(圖 5)。


圖 5 畫線圈作業現場

2.3  平口圈

和畫線圈類似,內徑尺寸比管道內徑小10 mm,外徑尺寸比管道外徑大10 mm,機加工的平面精度較高,采用高硬度鋼板制作,可以靠在切割后的管口上,檢驗管口是否平直,直觀耐用不易變形。

2.4  火焰切割機微調桿

在以往切割管道斜口時,火焰切割機進給手輪經?t鈍,切割的斜口里出外進,修磨量很大,容易造成較大誤差。改裝后的微調桿,靈活輕便,進給量適中,無振動。經實踐證明,切割斜口效果良好,尺寸控制精確。

3  作業環境及現場管理

作業環境主要包括現場施工條件、自然氣象條件等,F場施工條件,有設備機具布置、作業坑開挖、場地環境等。自然氣象條件有大雨大風、高溫嚴寒、夜間作業等,這些都會對管工技術水平的發揮產生直接影響。特別是針對大雨大風、夜間照明等問題,施工前應提前做好各種有效預防措施,防患于未然。管理層制定合理的管工練兵計劃、專業技術培訓、創新改造研發和績效考核等制度,也是提高管道組對質量的重要保障。


作者簡介:劉春雷,1978年生,高級管工,主要從事天然氣管網建設與維搶修等工作。聯系方式:18635693530,424644632@qq.com。

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