瞿文華

(中國石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，上海 200540)

在煉化企業(yè)的設(shè)備維修和工藝改造中，涉及管道泄漏時，傳統(tǒng)技術(shù)是截斷涉及的管線，然后進(jìn)行泄壓、排空、吹掃和置換等準(zhǔn)備作業(yè)，再用焊接、鋸切、鉆孔等方法來實施工程作業(yè)。這種傳統(tǒng)方法雖然比較成熟，但存在較多的安全隱患，且停產(chǎn)作業(yè)會給生產(chǎn)裝置帶來巨大經(jīng)濟損失。帶壓開孔封堵技術(shù)既不影響密閉系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，又能保證安全、高效、環(huán)保的完成鏈接工作，這種不停輸檢修技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了在裝置不停產(chǎn)的情況下帶壓開孔作業(yè)，能提高工效10倍以上。這項技術(shù)解決了影響裝置連續(xù)生產(chǎn)的難題，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。在管道連續(xù)輸送情況下，利用特殊對開三通法蘭短節(jié)、閥門連接在需要開孔的管線、設(shè)備上，采用機械和手動開孔工具實現(xiàn)在線開孔。開孔機在開孔過程中是在完全封閉的空腔內(nèi)進(jìn)行,刀具切削過程與空氣隔絕，無著火、爆炸可能性。由于封閉、無泄漏，有毒有害介質(zhì)不能排放到大氣中，故對環(huán)境無污染[1-2]。

1 項目背景與處理方案

1.1 檢修背景

2017年6月中旬，對中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)2#烯烴裝置老區(qū)乙炔反應(yīng)器二段出口冷卻器E-EA-455進(jìn)出口冷卻水化學(xué)耗氧量(COD)進(jìn)行檢測時，發(fā)現(xiàn)進(jìn)口COD為 21.1 mg/L,出口卻高達(dá)96.0 mg/L，后在E-EA-455冷卻水回水管線朝天倒淋處排放時，有明顯氣相排出，確認(rèn)該換熱器內(nèi)漏。為減少泄漏物料對循環(huán)水水質(zhì)影響、降低循環(huán)水場安全風(fēng)險，決定對E-EA-455出口管線進(jìn)行在線封堵后切出，更換芯子。

1.2 處理方案

根據(jù)E-EA-455乙炔轉(zhuǎn)化器出料冷卻器的實際運行情況，決定先在直徑為356 mm的乙烯管道上帶壓開1處直徑為300 mm的孔，并與預(yù)制的管線連接后，在開孔位置的下方進(jìn)行帶壓封堵作業(yè)，然后進(jìn)行加裝盲板作業(yè)。表1列出了管線參數(shù)。

表1 管線參數(shù)

2 帶壓開孔封堵技術(shù)要點

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 技術(shù)要求

管道允許的帶壓施焊最高壓力計算如下：

式中，P為管道允許帶壓施焊最高壓力，MPa；σs為管材的最小屈服極限，MPa；t為焊接處管道實際壁厚，mm；c為修正系數(shù)，mm(通常取2.4 mm)；D為管道外徑，mm;F為安全因子(原油、成品油管道取0.6，天然氣、煤氣管道取0.5)。

經(jīng)計算得P=5 MPa，大于管道設(shè)計壓力(2.5 MPa)，故該管線滿足外部施焊要求。

2.1.2 其他要求

(1)施工所需的各類閥門、管件、開孔、封堵所需的各種物料器具購置齊備；籌備施工作業(yè)相關(guān)各類設(shè)備、工器具、檢測設(shè)備、防護(hù)用具，并進(jìn)行必要的檢修維護(hù)；確保物資器具齊備、靈活好用；辦理重大作業(yè)報告、填寫開工報告、施工單位按要求簽訂各項合同及協(xié)議。

(2)生產(chǎn)裝置應(yīng)協(xié)助施工方做好施工所需各類車輛、滅火器、施工作業(yè)所需人員等的調(diào)配；與施工方協(xié)調(diào)，準(zhǔn)備施工所需條件(搭建操作平臺、準(zhǔn)備電源和氣源)，制定應(yīng)急措施，預(yù)制好旁通管線。

(3)組織全體施工作業(yè)人員進(jìn)行施工方案的學(xué)習(xí)，做到分工明確、責(zé)任到人；對全體施工作業(yè)人員進(jìn)行施工作業(yè)相關(guān)的安全和應(yīng)急預(yù)案教育。

2.2 帶壓開孔封堵作業(yè)

2.2.1 安裝、焊接開孔三通、封堵三通和平衡孔短節(jié)

(1)剝離管線防腐層、焊接處的油污和雜質(zhì)；

(2)安裝開孔三通、封堵三通和平衡孔短節(jié)，保證三通法蘭平面與管線保持水平；

(3)按照焊接規(guī)程焊接開孔三通、封堵三通和平衡孔短節(jié)。

2.2.2 開孔旁通作業(yè)

(1)在開孔三通法蘭上安裝密封墊、然后安裝開孔閥門；

(2)將開孔設(shè)備吊裝到閥門上，并用螺栓緊固；

(3)將開孔結(jié)合器排氣閥絲堵拆卸，安裝排氣球閥；

(4)完全打開閥門，連接試壓裝置，用氮氣瓶進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，試壓壓力1.9 MPa，每處試驗時間30 min，試驗壓力等于管線運行壓力。檢查各連接面是否泄漏，若有泄漏，查找原因并進(jìn)行解決，直至無泄漏。對開孔結(jié)合器內(nèi)部進(jìn)行氮氣置換，并用氧含量檢測儀進(jìn)行檢測是否置換徹底，結(jié)合器內(nèi)氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于1%，置換完成后，開始開孔作業(yè)。

(5)按計算好的開孔行程進(jìn)行開孔，作業(yè)中施工人員要隨時測量開孔尺寸，避免過行程，直至開孔作業(yè)完成。

(6)開孔作業(yè)完成后，開孔刀具收回結(jié)合器內(nèi)，關(guān)閉閥門，將結(jié)合器內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行排空，拆除開孔設(shè)備。

2.2.3 旁通管線的連接作業(yè)

開孔旁通完成后，進(jìn)行旁通管線連接作業(yè)。

2.2.4 開封堵孔、平衡孔

(1)在平衡短節(jié)上纏繞密封帶，安裝2〃(5.08 mm)球閥；

(2)在封堵三通法蘭上先安裝密封墊，然后安裝夾板閥；

(3)將開孔設(shè)備吊裝到夾板閥上，并用螺栓緊固；

(4)完全打開閥門，連接試壓裝置，進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，每處試驗時間30 min，試驗壓力等于管線運行壓力。檢查各連接面是否泄漏，若有泄漏，查找原因進(jìn)行解決，直至無泄漏。對開孔結(jié)合器內(nèi)部進(jìn)行氮氣置換，并用氧含量檢測儀進(jìn)行檢測是否置換徹底，結(jié)合器內(nèi)含氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于1%，置換完成后，開始開孔作業(yè)(開平衡孔和封堵孔)；

(5)按計算好的開孔行程進(jìn)行開孔，作業(yè)中施工人員要隨時測量開孔尺寸，避免過行程，直至開孔作業(yè)完成；

(6)開孔作業(yè)完成后，開孔刀具收回結(jié)合器內(nèi)，關(guān)閉閥門，將結(jié)合器內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行排空，拆除開孔設(shè)備。

2.2.5 封堵作業(yè)

(1)封堵機的檢查。檢查封堵機主軸及傳動機構(gòu)是否靈活，封堵機上的鎖軸是否完好，選定與封堵直徑相應(yīng)的封堵頭、封堵結(jié)合器及皮碗；檢查皮碗和封堵結(jié)合器法蘭面是否完好。

(2)安裝和試壓。封堵設(shè)備安裝到夾板閥上，并緊固好。將試壓裝置連接到封堵結(jié)合器上，然后進(jìn)行整體嚴(yán)密性試驗，試驗壓力等于管線現(xiàn)運行壓力，檢查各連接面是否泄漏，若有泄漏，查找原因進(jìn)行解決，直至無泄漏；對開孔結(jié)合器內(nèi)部進(jìn)行氮氣置換，并用氧含量檢測儀進(jìn)行檢測是否置換徹底，結(jié)合器內(nèi)氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于1%，置換完成后，拆除試壓裝置。

(3)封堵作業(yè)。用平衡管將平衡短節(jié)與封堵結(jié)合器進(jìn)行連接，平衡壓力，打開夾板閥，然后按照測量尺寸進(jìn)行下封堵作業(yè)。

(4)封堵嚴(yán)密性認(rèn)證。封堵完成后，拆除平衡管，開啟施工管線上平衡短節(jié)管閥門將封堵段內(nèi)的壓力排放降壓。通過平衡短節(jié)上的壓力表檢查封堵效果，如果出現(xiàn)壓力回升的情況，說明封堵不嚴(yán)，需調(diào)整下封堵尺寸，若依然泄露，更換封堵器，重新進(jìn)行下封堵作業(yè)，直至封堵合格為止。

2.2.6 插盲板、檢修換熱器

(1)將封堵管段內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行引流、排空；

(2)封堵管段排空后；對封堵管段進(jìn)行氮氣吹掃；

(3)吹掃完成后，進(jìn)行插盲板作業(yè)；

(4)換熱器檢修。

2.2.7 解除封堵、下塞堵

(1)換熱器檢修完成后，將盲板拆除、將換熱器安裝到管道上；

(2)安裝平衡管，平衡封堵頭兩端壓力進(jìn)行提封堵作業(yè)；

(3)封堵頭收回至封堵結(jié)合器內(nèi)后，將夾板閥關(guān)閉，拆除封堵設(shè)備；

(4)將封堵三通配套的塞堵安裝在開孔機上，然后將開孔機安裝在夾板閥上，試壓后，打開夾板閥，進(jìn)行下塞堵作業(yè)；

(5)下塞堵完成后，拆除開孔設(shè)備，拆除夾板閥，進(jìn)行蓋盲板、盲蓋作業(yè)。

3 結(jié)論

(1)與傳統(tǒng)檢修相比，帶壓開孔檢修時間更短，能給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。

(2)由于整個過程裝置處于不停輸狀態(tài)，存在較大安全隱患。因此開孔前，必須制定詳細(xì)焊接方案，包括焊接電流、焊接線能量、咬肉深度、焊接速度和焊工資質(zhì)等。

(3)組裝設(shè)備過程中必須保證螺栓均勻緊固，同時進(jìn)行整體嚴(yán)密性試驗，確認(rèn)整體嚴(yán)密性合格后，方可進(jìn)行下道工序作業(yè)。

(4)帶壓開孔封堵技術(shù)具有不停輸、安全性能高、環(huán)保等優(yōu)點。因此，在石油化工行業(yè)高速發(fā)展的今天, 煉化企業(yè)管道搶維修、改造等工程的安全、環(huán)保需求必將越來越嚴(yán)格,帶壓開孔封堵技術(shù)在未來一段時間內(nèi)也將有較大的發(fā)展前景。