曾洪濤 王 翼 朱少東

〔中國(guó)石化銷售有限公司華南分公司川渝管理處 重慶 400061〕

1 工程概況

綦江—重慶成品油管道綦江段建于2011年3月，到2015年12月建設(shè)完成并投產(chǎn)。管徑φ406 mm，一般直管段壁厚7.1 mm，設(shè)計(jì)壓力9.5MPa，管道采用埋地敷設(shè)。其中綦江區(qū)段管道采用X60 直縫高頻電阻焊鋼管；管道采用加強(qiáng)級(jí)雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)。渝黔高速公路擴(kuò)能項(xiàng)目起于繞城高速忠興段，經(jīng)巴南、綦江、萬(wàn)盛，止于小張壩附近省界，是連接重慶主城區(qū)與綦江等南部地區(qū)的重要通道，是重慶市南向連接貴州沿線的又一高速公路大通道。渝黔高速公路擴(kuò)能工程第三合同段與重慶—綦江成品油管道綦江段存在4處交叉和干擾段，交叉長(zhǎng)度約為2.0 km。為了徹底消除安全隱患，保障輸油管道的安全運(yùn)行，需要對(duì)交叉段的輸油管道進(jìn)行改線。

2 改線方案

2.1 改線段一設(shè)計(jì)方案

該段主要針對(duì)交叉段一進(jìn)行整改保護(hù)。成品油管道樁點(diǎn)GY6941—GY6957 段與擬建“渝黔復(fù)線”橋墩最近距離為3.5 m，且該段部分管道被橋墩地梁直接占?jí)?。根?jù)交公路發(fā)〔2015〕36 號(hào)《關(guān)于規(guī)范公路橋梁與石油天然氣管道交叉工程管理的通知》第三條“新建或改建公路與既有油氣管道交叉時(shí)，應(yīng)選擇在管道埋地敷設(shè)地段，采用涵洞方式跨越管道通過(guò)；受地理?xiàng)l件影響或客觀條件限制時(shí)，可采用橋梁方式跨越管道通過(guò)”。

參考以上相關(guān)規(guī)定，對(duì)橋墩與成品油管線安全距離不滿足上述規(guī)定的石油管線需進(jìn)行改線，改線長(zhǎng)度約100 m，新建石油管線距離橋墩最近距離18 m，管道與渝黔復(fù)線垂直，新建石油管線位于道路施工區(qū)域部分，對(duì)位于公路橋下的管道采取保護(hù)措施，在管頂上方應(yīng)鋪設(shè)鋼筋混凝土保護(hù)蓋板，保護(hù)蓋板長(zhǎng)度50 m，并設(shè)置地面標(biāo)識(shí)標(biāo)明管道位置。改線路由詳見(jiàn)圖1。

圖1 改線段一路由圖

2.2 改線段二設(shè)計(jì)方案

該段主要針對(duì)交叉段二進(jìn)行整改，成品油管道樁點(diǎn)GY6914—GY6916 段被擬建“渝黔復(fù)線”橋墩直接占?jí)海級(jí)洪L(zhǎng)度約200 m。

根據(jù)《中國(guó)人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》第三十條，在管道線路中心線兩側(cè)各5 m地域范圍內(nèi)，禁止取土、堆放重物、使用機(jī)械工具進(jìn)行挖掘施工；禁止修建其他建筑物、構(gòu)筑物。

按照相關(guān)要求，對(duì)橋墩與石油管線安全距離不滿足相關(guān)規(guī)定的石油管線需進(jìn)行改線，改線長(zhǎng)度約280 m，新建石油管線距離橋墩最近距離15 m，管道與渝黔復(fù)線垂直，新建石油管線位于道路施工區(qū)域，對(duì)位于公路橋下的管道采取保護(hù)措施，在管頂上方應(yīng)鋪設(shè)鋼筋混凝土保護(hù)蓋板，保護(hù)蓋板長(zhǎng)度60 m，并設(shè)置地面標(biāo)識(shí)標(biāo)明管道位置。改線路由詳見(jiàn)圖2。

圖2 改線段二路由圖

2.3 改線段三設(shè)計(jì)方案

交叉段三為成品油管道樁點(diǎn)GY6757—GY6772 段被擬建“渝黔復(fù)線”橋墩直接占?jí)?占?jí)洪L(zhǎng)度為150 m。參考相關(guān)規(guī)定，對(duì)橋墩占?jí)旱氖凸芫€進(jìn)行局部改線，改線長(zhǎng)度約170 m，新建石油管線距離橋墩最近距離12 m。管道改線起點(diǎn)位于公路橋底下距離橋墩南側(cè)約20 m 處，管道在此處向東北繞過(guò)橋墩順緩坡而下40 m 后再折向西北在觀音河南岸與原管道碰接。管道本段改線路由詳見(jiàn)圖3。

圖3 改線段三路由圖

2.4 改線段四設(shè)計(jì)方案

交叉(干擾)段四為成品油管道樁點(diǎn)GY6631—GY6714 段被擬建“渝黔復(fù)線”安穩(wěn)互通立交橋墩直接占?jí)杭伴_(kāi)挖面挖出露空，干擾長(zhǎng)度1 820 m。

由于在建渝黔復(fù)線和已建G75 高速在原管道東側(cè)交叉，本段改線方案考慮在交叉西側(cè)采用定向鉆一次穿越在建渝黔高速?gòu)?fù)線公路橋和已建G75 高速?？紤]到定向鉆入土點(diǎn)需要的場(chǎng)地和盡量在穿越的時(shí)候減少對(duì)現(xiàn)有管道的影響，定向鉆入土點(diǎn)定于樁點(diǎn)GY6720處向東北60 m 處，出土點(diǎn)沿穿越斷面位于G75 高速路中心線外190 m 處。定向鉆穿越水平長(zhǎng)度300 m。同時(shí)新建40 m 管道分別與定向鉆入土點(diǎn)管道和原管道連接。定向鉆管道出土后向東北敷設(shè)至大埡口村西南側(cè)坡地，下坡沿旱地敷設(shè)230 m 后，再沿梯田敷設(shè)至跳魚(yú)洞，管道在此處折向北爬坡且大致伴行渝黔高速?gòu)?fù)線施工便道敷設(shè)至渝黔復(fù)線新建隧道口東側(cè)70 m 處，再與原管道碰接，即完成交叉段四改線。本方案改線水平總長(zhǎng)為2.53 km，其中定向鉆穿越水平長(zhǎng)度300 m。該段新建石油管道采取就地加蓋板涵的方式進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)長(zhǎng)度為120 m，蓋板涵凈空為(寬2 m×高1.5 m)。

定向鉆作為非開(kāi)挖的一種施工工法，已在成品油管道穿越中得到廣泛應(yīng)用[1]。定向鉆一般施工工藝為：根據(jù)設(shè)計(jì)提出的入土、出土點(diǎn)坐標(biāo)和管線設(shè)計(jì)軌跡，用定向鉆鉆導(dǎo)向孔(特殊地層還需逐節(jié)加入套管)；鉆桿在對(duì)岸出土后，連接擴(kuò)孔器，擴(kuò)孔器大小及擴(kuò)孔級(jí)數(shù)根據(jù)穿越管段直徑和地層確定。同時(shí)，管道在出土岸進(jìn)行分段或整體組裝，檢驗(yàn)、試壓和防腐，合格后接上拖管頭利用鉆機(jī)拉動(dòng)擴(kuò)孔器和穿越管段回拖，直至穿越管道完全敷設(shè)于擴(kuò)大的孔內(nèi)以及拖管頭在鉆桿入土處露出。

定向鉆穿越一般適用于航運(yùn)繁忙、水域較寬、流量流速較大、沖刷較深、河流變遷劇烈，以及地質(zhì)條件允許(如粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂、中砂層及強(qiáng)度不高巖石等地層)的水域穿越[2]。定向鉆方法不適宜在流砂層、粒徑大含量高的卵(礫)石地層，以及抗壓強(qiáng)度較大的硬質(zhì)巖層。改線段四路由見(jiàn)圖4所示。

圖4 改線段四路由圖

3 改線用管

為與現(xiàn)狀管道保持一致，本工程改線管道材質(zhì)采用L415M，管徑φ406.4 mm。

油氣管道工程所使用的鋼管主要有直縫埋弧焊鋼管、螺旋縫埋弧焊鋼管、高頻電阻焊鋼管(HFW 管)及無(wú)縫鋼管[3]。管徑大于DN450 mm時(shí)，油氣輸送管道常用直縫埋弧焊鋼管(LSAW)和螺旋縫埋弧焊鋼管(SSAW)；當(dāng)管徑小于DN450 mm時(shí)，油氣輸送管道常用HFW 鋼管和無(wú)縫鋼管。當(dāng)管徑小于等于DN250 mm時(shí)，HFW 鋼管和埋弧焊鋼管受制管工藝限制，焊縫質(zhì)量合格率降低，且價(jià)格與無(wú)縫管接近，一般均采用無(wú)縫鋼管。

綜合以上分析，根據(jù)國(guó)內(nèi)外輸油管道的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，本工程管線管徑較小，擬采用HFW 鋼管。

4 管道防腐及陰極保護(hù)

本次整改工程管道輸送介質(zhì)為成品油，改線管道防腐采用三層PE 加強(qiáng)級(jí)外防腐。三層PE第一層是熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層，作用是增強(qiáng)鋼質(zhì)管道表面的附著力和防止管道腐蝕；第二層為聚合物膠粘劑層，作用是將底層和外層連為一體；第三層為聚乙烯防腐層，外層主要起保護(hù)作用[4]。改線段整體納入原管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。

4.1 直管段及冷彎管的外防腐

該改線工程直管段和冷彎彎管道采用常溫型加強(qiáng)級(jí)三層PE，技術(shù)要求符合《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》(GB/T 23257—2009)的要求。三層PE 結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。管道焊縫部位防腐層厚度不低于管道防腐層厚度的70 %。防腐管兩端預(yù)留長(zhǎng)度為(120±10)mm，聚乙烯層端面應(yīng)形成小于或等于30°的倒角。

表1 直管段涂層結(jié)構(gòu)要求

注：施工中如遇石方段可以增加玻璃鋼防護(hù)，玻璃鋼保護(hù)層具有較強(qiáng)的耐磨損和耐劃傷性能，主要用于定向鉆穿越管道[5]。

4.2 補(bǔ)口、補(bǔ)傷防腐

該工程線路為三層PE 防腐管補(bǔ)口，采用環(huán)氧底漆或輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶三層結(jié)構(gòu)。其中，底漆濕膜厚度≥120 μm，聚乙烯熱收縮帶寬度為450 mm，熱收縮帶基材厚度≥1.2 mm，膠層厚度≥1.0 mm。補(bǔ)傷采用聚乙烯補(bǔ)傷片。

4.3 碰口防腐

為進(jìn)行碰口處的焊接，需清除碰口處已建管道原防腐層(120±10) mm，焊接完成后，焊縫及焊縫周圍防腐層破損區(qū)域進(jìn)行表面處理并檢驗(yàn)合格，再采用“底漆+聚乙烯膠粘帶”進(jìn)行補(bǔ)接。若在已建管道側(cè)補(bǔ)口范圍外有破損，破損區(qū)域采用“底漆+聚乙烯膠粘帶”進(jìn)行防腐保護(hù)。

4.4 管道陰極保護(hù)

由于綦江-重慶成品油管道陰極保護(hù)系統(tǒng)已建成，且運(yùn)行正常，該工程埋地線路部分管道依然納入綦江-重慶成品油管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)。

5 管道封堵連頭

5.1 管道封堵

該工程為盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)和投資，這次改線擬設(shè)置兩端封堵，共四處封堵點(diǎn)。封堵點(diǎn)1為改線段一起點(diǎn)處；封堵點(diǎn)2為改線段三終點(diǎn)處；封堵點(diǎn)3為改線段四起點(diǎn)處；封堵點(diǎn)4為改線段四終點(diǎn)處。

這次改線采用帶壓封堵連頭施工方式。封堵前應(yīng)精心組織施工，盡量縮短停輸時(shí)間。施工前，施工單位應(yīng)編制封堵作業(yè)方案，封堵作業(yè)方案執(zhí)行SY/T6150.1—2011《鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程(第1 部分：塞式、筒式封堵)》。

5.2 帶壓施焊壓力的確定

首先對(duì)管道允許帶壓施焊的壓力進(jìn)行計(jì)算，按照《鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程第1 部分：塞式、筒式封堵》，其計(jì)算方式如下：

式中：P──管道允許帶壓施焊壓力，MPa；

σs——管材的最低屈服強(qiáng)度，415MPa；

t──焊接處管道實(shí)際壁厚，取6.4 mm(現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)核對(duì))；

c──因焊道引起的壁厚修正量，取2.4 mm；

D──管道外徑，406.4 mm；

F──安全系數(shù)，取0.6。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，該項(xiàng)目允許帶壓施焊的壓力6.32 MPa，工程管道運(yùn)行壓力為3～4 MPa，滿足帶壓施焊要求，在帶壓封堵施工方案完成審批后，方可開(kāi)始施工。

6 管道清管、試壓

6.1 管道清管

清管是管道正式投產(chǎn)前或者運(yùn)行過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目的是提高管道清潔度和輸送效率，保證管道運(yùn)行安全和降低管道能耗[6]。

清管器使用前，應(yīng)檢查清管器的外型尺寸變化、劃傷程度，對(duì)磨損較大的應(yīng)及時(shí)更換。

清管過(guò)程中，開(kāi)口端不再排出雜物為清管合格，停止清管。清管時(shí)，清管器運(yùn)行速度宜控制在4～5 km/h 為宜，工作壓力宜為0.05～0.2 MPa，如遇阻力可提高其工作壓力，但最大壓力不得超過(guò)管道設(shè)計(jì)壓力。

清管合格后，用帶有鋁質(zhì)測(cè)徑板的清管器進(jìn)行管道變形測(cè)徑，測(cè)徑板的直徑大于等于該管段內(nèi)徑的92 %并小于該段熱煨彎頭內(nèi)徑的95 %。測(cè)徑板應(yīng)安裝在剛性清管器上，以保證在整個(gè)運(yùn)行期間測(cè)徑板始終處于管道的中心線上。測(cè)徑板通過(guò)管道后，無(wú)變形、褶皺為合格。若測(cè)徑板顯示有破損，應(yīng)找出原因并進(jìn)行必要的修補(bǔ)工作。

6.2 管道試壓

管線試壓應(yīng)單獨(dú)試壓，管線強(qiáng)度試驗(yàn)及嚴(yán)密性試驗(yàn)采用清潔水作為試驗(yàn)介質(zhì)。

6.2.1 強(qiáng)度試驗(yàn)

試壓壓力不得高于設(shè)定壓力的1.5倍，即14.25 MPa。在試驗(yàn)時(shí)，先緩慢升壓至試驗(yàn)壓力的50 %，即7.125 MPa，檢驗(yàn)有無(wú)泄漏，繼續(xù)按試驗(yàn)壓力的10 %逐級(jí)升壓，每級(jí)穩(wěn)壓30 min，直至試驗(yàn)壓力達(dá)14.25 MPa，穩(wěn)壓4 h，再將壓力降至設(shè)計(jì)壓力9.5 MPa，以清潔水檢驗(yàn)無(wú)泄漏為合格。

6.2.2 嚴(yán)密性試驗(yàn)

試壓壓力為設(shè)定壓力，即9.5 MPa，在試驗(yàn)時(shí)，先緩慢升壓至試驗(yàn)壓力的30 %，即2.85 MPa，檢驗(yàn)有無(wú)泄漏，繼續(xù)升至試驗(yàn)壓力的50 %，即4.75 MPa，檢驗(yàn)有無(wú)泄漏，然后按試驗(yàn)壓力的10 %逐級(jí)升壓，每級(jí)穩(wěn)壓30 min，直至試驗(yàn)壓力達(dá)9.5 MPa，穩(wěn)壓24 h，以清潔水檢驗(yàn)無(wú)泄漏為合格。

7 結(jié)語(yǔ)

(1)該設(shè)計(jì)方案對(duì)實(shí)際工程具有較好的指導(dǎo)意義，能夠在前期做好施工設(shè)備、材料、人員和資金的規(guī)劃，確保重慶-綦江成品油管道改線工程能夠按時(shí)進(jìn)行施工。也可以為類似工程項(xiàng)目提供參考。

(2)在進(jìn)行改線設(shè)計(jì)時(shí)，管道的防腐層和陰極保護(hù)系統(tǒng)，需進(jìn)行保護(hù)，以避免管道發(fā)生腐蝕穿孔泄漏。