不停输封堵工程施工设计方案.docx

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不停输封堵工程施工设计方案

天然气PE管线带压开孔封堵

施工方案

编制：

高建国

审核：

审批：

天津大港奥通特种管道工程有限公司

2016年7月20日

方案审批意见表

方案

名称

天然气PE管线带压封堵改线工程

编制单位

天津大港奥通特种管道工程有限公司

施

工

方

案

审

批

意

见

项目部

负责人签字：

年月日

施工安全部

负责人签字：

年月日

技术质量部

负责人签字：

年月日

计划部

负责人签字：

年月日

监理单位

负责人意见

年月日

总工程师

签字：

年月日

1.工程概况：

本次施工封堵作业为Φ315*28.6,封堵工程量4封，设计压力1.60MPa,运行压力0.4MPa，工作介质天然气，温度为常温。

材质为PE，管线埋地下1米以下，现场底层为淤泥土质，地下水位比较高，给施工带来一定影响，增加了一定的难度。

本开孔封堵工程介质是易燃易爆的天然气，要求施工人员必须按照施工规范施工，为了安全环保的施工，特编制以下施工组织设计方案，以便于规范科学安全的施工管理。

2.编制依据

根据甲方的各项施工技术要求和工程作业要求，并结合我公司的施工专业的技术要求编制而成，本《施工方案》在编制过程中参照了以下规范和标准：

2.1建设单位施工委托《Φ315*28.6工程不停输带压开孔封堵》

2.2《输气管道工程设计规范》GB50251-2003

2.3《城镇燃气设计规范》GB50028-2006

2.4《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005

2.5《燃气用埋地聚乙稀（PE）管道系统第1部分：

管材》GB-15558.1-2003

2.6《燃气用埋地聚乙稀（PE）管道系统第2部分：

管件》GB-15558.2-2005

2.7《聚乙稀燃气管道工程技术规程》CJJ63-2008

2.8《管道施工安全规程》Q/CNPC-GD0236-01；

2.9《石油化工建设工程项目施工技术文件编制规范》SH/T3550-2012

3.工程技术介绍及施工工艺步骤

3.1封堵工程技术介绍

PE管不停输开孔封堵过程主要是通过专用不停输开孔封堵设备来完成。

它的基本原理是：

在PE管道上进行施工作业时，在施工管段两端使用专业开孔封堵设备阻断该管段天然气的流通，作业过程中的不停输、不降压是通过开孔封堵设备上特设的旁通口实现的。

在对施工管段两端进行封堵前，采用旁通管连接架设在施工管段两端的开孔封堵设备上的旁通口，使施工管段两端的天然气得以连通，对施工管段进行封堵后，也可保证天然气正常输送。

将相同规格的开孔机分别安装在机架上，与提前焊接在管段两端的专用PE电熔管件（即PE封堵管件）连接，开孔机旋入PE封堵管件内在待施工管道上方各开出一个孔。

开孔完成后，卸下开孔机，安装封堵器执行封堵。

封堵器将三折式皮碗封堵头下降通过已开好的孔进入施工管道，操纵进给手柄使封堵头张开与管道内壁贴合紧密，封堵头在施工管段两端同时张开，将天然气阻断。

在实行封堵后，封堵头两端管道内的天然气可通过旁通管正常供给下游用户，达到不停输、不降压的目的。

对图1中A点与B点之间的PE管道进行维抢修、改造等施工作业。

作业完毕后，堵塞PE封堵管件上方的孔，拆除机架等设备，恢复供气。

PE管不停输开孔封堵技术原理见图1。

3．2　PE管不停输开孔封堵设备的结构特点

①机架

机架与PE封堵管件的连接见图2（黄色为施工管道，红色为PE封堵管件，其余均属机架）。

机架主要由扇形闸板、上螺纹连接盘、密封法兰盘、两侧支撑板、封堵丝堵（图2中被遮挡，无法显示）、平衡放散装置等部分组成，平衡放散装置包括放散球阀、压力表、平衡阀。

机架的作用是为开孔机、封堵器和下堵器提供支座，同时通过密封法兰盘与PE封堵管件连接并密封。

在施工作业中，扇形闸板通过上板体表面的开、关指示牌，用六角专用扳手旋转至“开”或“关”档位，可实现闸板的打开和闭合，以便在置换作业设备时截断管内介质，防止外泄。

机架利用两侧支撑板和变径卡环将不同管径的作业管道牢牢卡固，起支撑固定、管道矫圆的作用。

机架上的平衡放散装置的作用在于：

当扇形闸板处于关闭状态时，通过放散球阀可放散掉闸板上腔的介质，然后更换作业设备；当扇形闸板需要打开时，按下平衡阀，平衡扇形闸板上下的压力，避免扇形闸板开启时单面受压。

上螺纹连接盘可分别与开孔机、封堵器、下堵器相连接。

密封法兰盘与PE封堵管件的连接套连接，密封法兰盘与连接套的连接配合采用插套式结构，可相对轴向移动。

密封法兰盘的内孔中安装有两道0形密封圈，确保密封可靠，并方便与不同规格的PE封堵管件的连接套连接。

②开孔机

开孔机的结构见图3。

开孔过程中开孔机通过人工手动驱动，实现开孔刀套料切削、钻杆自动进给，无需外接电源。

开孔刀主要由套料刀体、浮动护套、刀柄、中心钻等组成。

开孔刀中心钻与刀柄用弹性销固定，中心钻尾柄与开孔机钻杆用弹性销固定连接，刀体柄部铣有凸台与开孔机钻杆端面凹槽配合，用于传递切削动力，开孔采用套料切削。

开孔机操作简单，开孔速度快，施工作业时间得到大幅度缩减。

③封堵器

封堵器（见图4）由封堵杆、进给手柄、定位扳手、安全挡块、连箱、预紧装置、三折式皮碗封堵头（见图5，收合在连箱内）等零部件组成。

封堵器是在开孔后实行封堵、截断管道介质流通的关键设备，它所实现的效果是PE管不停输开孔封堵技术的关键。

用直插式连接销将封堵头连接到封堵杆底部，送入开好的孔中，用定位扳手调节三折式皮碗封堵头朝向，封堵头正对来气方向后，通过进给手柄打开。

管道中的压力推动三折式皮碗封堵头，致使封堵严密可靠，达到封堵作用。

④下堵器

下堵器由操作手柄、主轴、定位装置、连接盘、内外卡钳等组成。

其作用是在开孔和封堵后，在PE封堵管件的孔中塞入堵塞装置将其密封堵住。

主轴由内外控制杆组成，内外卡钳分别安装在内轴和外轴上，可相对转动，通过操作定位手柄可使内外卡钳处于“下堵”、“定位”、“空位”三个档位，实现管件的下堵提堵、堵塞定位、堵塞与主轴脱离等操作，将堵塞装置固定在PE封堵管件中。

3.2PE管不停输开孔封堵的作业流程

①焊接PE封堵管件

根据现场施工条件，开挖开孔封堵作业坑，清理封堵位置及施工管段附近的土方，保证作业坑有多方向的安全畅通通道和足够的坡度，便于开展施工。

确定施工管道（以下简称母管）上开孔封堵的位置，做好标记，安装并焊接封堵管件。

在管件的上鞍座内弧面排布有电热丝，通过电熔焊机加热，当温度达到190～230℃时上鞍座与母管配合面完全融合，冷却后成为一体。

融合面强度可达到与母管同等要求。

PE封堵管件是一种专用材料，由防护帽、上鞍座、下托板、堵塞装置、联接板、固定螺钉等组成（见图6、7）。

②安装机架

将连接套旋紧在PE封堵管件上，打开机架内扇形闸板，将机架安放在母管上，将机架上的密封法兰盘与管件连接套对正插入配合。

将机架两侧的支撑板插入机架下方，卡住管道，并用手轮螺钉拉紧连杆，使下托板夹紧在管道上，用蝶形螺母背紧固定好机架。

机架上安装试压板或开孔机，通过机架上放散球阀向内部打入空气，对封堵管件的电熔焊接质量和机架各安装连接处进行气密性测试，试验压力不大于施工管道内的介质压力。

③开孔机的安装和钻孔

开孔机与机架连接盘连接后，将开孔刀完全送入连接盘内腔中，启动平衡阀，打开机架上的扇形闸板，准备开孔。

首先中心钻开孔定心后，顺时针旋转操作手柄，套料刀齿开始切削。

切削时，浮动护套在开孑L前下移到齿尖，并随着开孔的进深上移，将切屑挡入刀体内，可起到防止切屑外露的作用，从而避免刀体在PE管件内挤死，减小切削阻力。

继续开孔直至阻力减小，转动轻松无阻力后，开孔完毕。

按照相反的顺序将开孔刀提起，关闭扇形闸板，放散掉机架上腔气体，拆除开孔机，此时浮动护套防止屑条吊挂，从而造成扇形闸板不能完全闭合。

④对管道进行封堵

选择与封堵管道相对应的三折式皮碗封堵头，采用直插式用连接销与封堵杆连接，将连接好的三折式皮碗封堵头收合进连箱内，安装连箱到机架上。

启动平衡阀，打开扇形闸板，将三折式皮碗封堵头完全送入被封堵管道中，然后将固定卡和预紧装置锁死，再转动进给手柄通过螺母副使堵头通过四杆机构在管内全部打开，形成一个完整圆形，皮碗唇边与管道内壁贴合紧密，管道中的压力推动封堵头上的皮碗，致使封堵更加严密可靠，达到封堵作用。

预紧装置的锁紧螺母通过压紧尼龙球体可锁紧传动轴，并防止管内介质外泄。

三折式皮碗封堵头设计有通气孔，用胶管与封堵杆连通，封堵杆顶端安装有阀门，可以实现封堵管道内气体的放空。

作业中，用临时旁通管将两端设备上的旁通口连通，实现不停输不降压，避免了大面积的停气，减少了经济损失。

作业完毕后，连接机架上的放散球阀和封堵杆顶端阀门，在扇形闸板开启的状态下，可以对作业后的管道进行补气，以平衡封堵头两端的气体压力。

⑤对管段进行施工

连通临时旁通管，放空施工管段内的剩余气体，根据需要对施工管段进行施工作业。

作业完毕后，用硬质胶管连通机架上的放散球阀和封堵杆顶端阀门，在扇形闸板开启的状态下，对作业后的管道进行补气，以平衡封堵头两端的气体压力。

确保施工后的管段不漏气后，反方向转动进给手柄使三折式皮碗封堵头收拢，气体在PE管道内流通。

提起封堵杆，关闭扇形闸板，排空机架上腔和临时旁通管内的气体，拆掉临时旁通管，撤出封堵器。

⑥下堵塞装置

下堵器安装在支架上，平衡压力后，开启支架上的扇形闸板。

操纵下堵器将堵塞装置送入管件孔中的槽内。

下堵器主轴装置设有轴向移动和旋转移动，当轴向移动到位后，操纵手柄向右旋转，将堵塞装置丝扣旋入鞍座三通的母扣内，旋到位置后密封圈密封住天然气，而后退出主轴，撤除下堵器。

拆除机架及两侧支撑板和变径卡环，逆时针旋转退出机架与PE封堵管件的连接套，最后在PE封堵管件上部安装防护帽，并确认旋紧。

堵塞装置留在PE封堵管件中，与密封圈、防护帽组成堵塞密封装置，确保管件整体无气体泄漏。

至此，整个PE管不停输开孔封堵作业全部结束。

4．工艺质量保障措施及质量目标

4.1质量防范措施

在施工过程中要严格执行各项参照规范的要求,施工准备、施工完毕后要保证不影响管线的正常运行。

4.1.1施工中所用三通、管材、等必须有出厂合格证书及材质单,管件经检验,打压并合格；

4.1.2所有管道组成件在使用前应按设计要求核对其规格、材质和型号；

4.1.3管道组成件在使用前应进行外观检查，其表面质量应符合设计或制造标准的有关规定。

4.1.7所有密封材料应有材质单、产品合格证、标识，不应有气孔、杂质、飞边、毛刺、裂纹等缺陷；

4.1.8施工现场应有足够的作业场地和操作空间，道路应畅通无阻。

4.2质量保证措施

1.电熔连接

1）电熔连接机具采用电熔焊机，连接时，通电电源的电压和加热时间须符合电熔管件生产厂家的规定。

.2）电熔连接冷却期间，不得移动连接件或在连接上施加任何外力。

3）电熔承插连接须符合下列规定：

4）电熔承插连接管材的连接端应切割垂直，并用洁净棉布擦净管材和管件面上污物，并应标出插入深度，刮除其表皮。

2.电熔焊接的操作

1）管材截取

管材的端面应垂直轴线，在焊接的管材表面上画上标识，（见图F——2），将划线区域内的焊接面刮削，0.1mm～0.2mm深，以除去氧化层。

2）管材与管件承插

在管材上重新画线，位置距端面1/2管件长度。

将洁净的电熔管件与需要焊接的管材承插，保持管件外侧边缘与标记线平齐。

安装电熔夹具，不得使电熔管件承受外力，管材与管件的不同轴度应当小于2%。

3）输出接头连接

焊机输出端与管件接线柱牢固连接，不得虚接。

如果输出端尺寸与管件接线柱尺寸不同，应使用的转换插头。

4）焊接模式设定

按焊机说明书要求，将焊接调整到“自动”或“手动”模式。