長輸管道清管、試壓同步施工工法

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》是陝西化建工程有限責任公司完成的建築類施工工法，完成人是王俊傑、徐毛選、張來民、李麗紅、張世傑。適用於在輸油輸氣等長輸管道以水為介質進行清管和試壓工序的操作。

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》主要的工法特點是在長輸管道施工分段清管和試壓時，將試壓與清管兩道工序合二為一。

2011年9月，《長輸管道清管、試壓同步施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：長輸管道清管、試壓同步施工工法
• 工法編號：GJEJGF355-2010
• 完成單位：陝西化建工程有限責任公司
• 主要完成人：王俊傑、徐毛選、張來民、李麗紅、張世傑
• 套用實例：靖西輸氣管道擴建工程
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

陝西化建工程有限責任公司在南京天然氣管道施工過程中，工期要求特別緊，管道的直徑為610毫米，施工進行到水壓試驗工序時，查閱《輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規範》SY0401-98：“長輸管道分段試壓前，應採用清管器進行清管，清管次數不少於兩次”（第9.2.1條款）。同時，該規範第9.3.3條款規定在試壓時，要加入隔離球，以防止空氣存在於管內，影響試壓結果判定。經陝西化建工程有限責任公司了解在各施工單位進行清管試壓時，通常是兩道工序分別完成的。結合現場實際情況，該公司技術人員在認真學習規範的前提下，經過認真細緻的分析、溝通，認為在實際操作中可以將試壓與清管兩道工序合二為一即：兩個清管器（同時充當隔離球）一併安裝於待試壓主管內，使其相隔設定距離，兩個清管器之間也充滿水。在水壓推動下，兩個清管器一併向前行進，進行清管，同時其中一個還起到隔離排氣的作用。待把清管器全部推出管道，且試壓水充滿管道後，即可進行試壓工作。這樣，既節約了試壓時間又降低了工程成本，在施工實踐中得到了建設單位、監理單位以及設計單位的肯定。為該公司順利竣工，提供了保證。

工法特點

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》的工法特點是：在長輸管道施工分段清管和試壓時，將試壓與清管兩道工序合二為一：兩個清管器（同時充當隔離球）一併安裝於待試壓主管內，使其相隔設定的距離，兩個清管器之間也充滿水。在水壓推動下，兩個清管器一併向前行進，進行清管，同時起到隔離排氣的作用。待把清管器全部推出管道，且試壓水充滿管道後，可進行試壓工作。

操作原理

適用範圍

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》適用於在輸油輸氣等長輸管道以水為介質進行清管和試壓工序的操作。

工藝原理

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》的工藝原理敘述如下：

管線較低一端作為清管試壓發球進水點，較高一端為管線收球端。清管與試壓注水同步進行，即在管內注水時，清管器既起管道注水時隔離球的作用，又起清管器的作用，通過黃河打壓車向管內注水時的水壓即推動清管器在管內由低向高端清管及隔離排氣，又使這些注入的水作為試壓用水。待兩清管器全部進入收球裝置後，使水從高端溫度計口溢出時間為5~10分鐘，以確保管內氣體均排乾淨，然後將溫度計安裝好。控制低端黃河打壓車的注水壓力，使其緩慢向管內注水。當壓力升到強度試驗壓力並保壓4小時後，通過收球裝置處的針形閥排水泄壓到嚴密性試驗壓力，保壓24小時。試壓結束後，再利用清管器進行氣壓通球排水。

施工工藝

• 工藝流程

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》的施工程式是：確定總體試壓方案一準備工作一臨時清管試壓設施的製作一清管兼試壓注水一升壓一強度試驗嚴密性試驗一泄壓排水一氣壓通球排水。

• 操作要點

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》的操作要點如下：

一、清管、試壓臨時裝置製作

1.清管試壓首端（發球裝置的預製）如圖1所示。

圖1 清管試壓首端示意圖

利用主線管材5米長，管段的左端組焊對焊法蘭一塊（配盲板一塊），距左端150毫米的管段頂部A點為溫度計，B點為壓力計，C點為1號DN50進水閥門支管，D點為2號DN50進水閥支管，E點為3號DN25的進水閥支管（通球前在第一個球前向管內注水），F點為4號DN100排水閥支管，將清管球置於如圖所示位置，保證兩球之間間距為0.6米，且在0.6米的正中處為進水D點，第一個球前端管段長度為1米，按照以上圖示位置，將清管器及支管組裝結束後，將此發球裝置整體安裝於主線低端。

2.清管試壓末端（收球裝置）預製如圖2所示。

圖2 清管試壓末端示意圖

右端為比清管試壓管線大兩個規格的管段（4.5米長），在其左端焊接同心異徑管，在異徑管左端焊接與清管試壓管線同規格短節（1.5米長），在該短節的左端焊接對焊法蘭一塊，在收球裝置右端組焊對焊法蘭一塊（配盲板一塊），4.5米長收球管段可以保證兩清管器在其內時還有1.5米長的餘量，並按圖示安裝壓力表、溫度計及5號、6號DN100的排污閥門。將此收球裝置製作好後，將帶有左端法蘭與清管試壓管線高端連線。

圖2 清管試壓末端示意圖

3.氣壓通球排水收球框的製作（如圖3所示）

利用主線管材6米長製作氣壓通球排水收球框，如圖3所示，為確保收球安全，在收球管段底部4點~8點範圍沿軸向將管壁均勻抽條，使管段底部呈格線形收球框，並在框下挖5×2.5×2.5米（長×寬×高）的基坑，在氣壓通球清除管內積水過程中，利用4台4~6寸泵將管內推出之水從基坑內排出。

圖3 氣壓通球排水收球框

二、清管、試壓、排水操作

1.注水、清管

2.在首端發球裝置處，利用1寸泵由3號閥門向清管前主管內注水30~40立方米關閉此閥門，再由1號閥、2號閥門處分別向管內注水，使兩清管器之間及第二個清管器與法蘭盲板之間充滿水。在末端收球裝置處打開6號閥、關閉5號閥，暫時卸掉溫度計使此孔在注水清通過程保證系統排氣。

3.緩慢開啟黃河打壓車，在2號閥門處向管內注水，使水帶壓後推動第一清管器向前清通。在第一清管器前進大約60分鐘時（約150米）打開1號閥，關閉2號閥門，向管內注水加壓推動第二清管器向前清通，從而也推動第一清管器一起前進此後通過黃河打壓車不斷向管線內注水，使水推動清管器在管內前進，在清管器運行過程中由專業人員操作清管器示蹤儀設施，以便能夠時刻掌握清管器所在管內的位置。

4.當第一個清管器進入收球裝置後，關閉6號閥門，打開5號閥門（以防兩清管器相互撞擊而損傷）。當通過示蹤儀確定兩個清管器均進入收球裝置，此時通球清管過程結束。

三、試壓

關閉5號閥門，等收球裝置頂部溫度計接口處溢水達5~10分鐘後，表明管內水已充滿，氣已排盡，此時將此處的溫度計安裝好。用黃河打壓車向已通球注水後的管線密閉系統中緩慢補水升壓，按常規進行強度試驗和嚴密性試驗。

四、泄壓排水

經現場業主代表、監理及其他社會質檢部門確認，強度、嚴密性試驗達到標準要求並經現場記錄資料簽字確認後，打開管線兩端DN100排水閥門進行排水，排水速度應有所控制，同時打開管線頂部的全部閥門及支管，以確保空氣進入體系利於排水。

五、氣壓清管排水

將管線高端收球裝置卸掉，再將試壓首端裝置按照試壓時安裝清管器的方式及位置將兩個清管器裝入發球裝置，並將此裝置安裝於管線高端，同時將收球框安裝於管線底端。利用10立方米/分鐘的打壓風車先在2號閥門處加壓，使第一清管器在管內運行5分鐘（約80~100米距離）。然後打開1號閥門，關閉2號閥門，使風車推動第二個清管器在管內向前清通的同時也推動了第一清管器前進。清管速度控制在4~5千米/小時，清管壓力宜為0.2~0.3兆帕，如遇阻力可適當提高壓力，直至兩球先後進入管線低端收球框，則管內排水完成。

材料設備

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》所用的材料及設備明細如下（見表1）：

表1 設備與材料表

序號	設備名稱	規格型號	數量	備註
1	黃河打壓車	3立方米/分鐘	2台	一備一用
2	注水泵	0.5立方米米/分鐘	4台	╱
3	發電機	100千瓦	2台	一備一用
4	電焊機	ZX一400	2台	╱
5	氣割工具	╱	1套	╱
6	收球筒	D610	1套	╱
7	發球筒	D610	2隻	╱
8	除銹清管器	D610	2隻	╱
9	測徑清管器	D610	2隻	╱
10	金屬溫度計	0℃<T<100℃	2隻	╱
11	壓力表	10兆帕	4隻	1.5級，ф150毫米
12	壓力表	6.4兆帕	6隻	1.5級，ф150毫米
13	測壓指揮車	小轎車	2輛	╱
14	客貨兩用車	1.5噸	2輛	╱
15	焊條、氧氣、乙炔	╱	若干	╱

參考資料：

質量控制

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》的質量控制要求如下：

1.清管、試壓水質、穩壓時間、壓力等級符合規範要求。

2.每段管道清管測徑完成後，經現場監理核實確認，填寫通球掃線施工記錄。

3.清管、試壓前要保證各類設備完好率達到100%

4.壓力表等計量檢測設備必須經過校驗，並且有檢驗報告。

5.公路、河流穿越必須按設計要求單獨試壓，穿越標高、位置符合設計要求。

6.管道施工完後應該將管口進行封堵，清管、試壓完後再次將管口進行封堵，並對其管口的封堵情況作檢查，做到所有管口全部進行封堵，以免雜物灰塵進入。

7.通球失敗應急措施見表2。

表2 通球失敗應急措施表

通球失敗現象	可能原因	解決措施
接收端排量很大，但清管器停止運行或運行速度很慢	1.清管器沒有安裝好 2.清管器中途損壞	1.泄壓後，打開發射裝置檢查清管器是否發出，重新裝好清管器 2.或泄壓後裝人新的清管器，將損壞的清管器推出，並重新清管
清管器卡住，接收端不排水或排水非常小	管道變形大或管道內有特殊雜物	利用清管器跟蹤裝置確定卡點，提高水壓力，將清管器衝出，挖開卡點管道檢查，如管道的變形超過允許的範圍，應更換該段管子

參考資料：

安全措施

採用《長輸管道清管、試壓同步施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.清管、試壓前，在所有通向作業帶的道路旁邊放置警告標誌，這些標誌保持到管道減壓後。這些標誌有下列詞語：“警告一管道正在高壓試驗”。在管道試壓時，嚴禁閒雜人員在管道附近逗留。

2.清管、試壓前時，劃出區域，做出通告，防止擾民。

3.清管：大管道施工前必須對管道內壁進行清理或拉銹，以保證管道清潔度，安裝的管道在暫不碰頭的情況下必須進行封口。

4.施工機械操作人員必須經過專門培訓，考試合格後方準獨立操作，機械設備的限位裝置、傳動部分保護、電氣儀表必須保持良好狀態。

5.安全用電：施工區內不得有裸線，過路須有穿管保護，電動機械必須有可靠接地，總開關裝觸電保護器，必須在晚上工作時，事先獲得監理認可並提供具有足夠照明強度的設備，以便工作能夠安全、順利完成，並且不對人員或工作造成損害。

環保措施

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》要求施工進程和施工完畢應採取相應措施減小對環境影響。建設期間對環境的影響主要來自管道施工中的清理平整施工作業帶、施工便道的建設、堆管場、蓄水池和施工機械、車輛、人員踐踏等活動對土壤和生態環境的影響。此外，建設期間各種機械、車輛排放的廢氣和產生的噪聲、施工產生的固體廢物的丟棄、管道試壓產生的廢水等，也將對環境產生一定的影響。施工時考慮的主要處理措施有：

1.加強施工管理，嚴格執行國家《土地復耕規定》，控制施工占地面積，減少地表植被的破壞；對於破壞的耕地，應將表層土推至一邊堆放，恢復地貌時再覆土。

2.在施工過程中的臨時性占地在施工完後即可恢復。固體廢棄物及時清理、運走，不會對環境產生長期影響。

3.管道試壓介質採用清潔水，試壓後排放水中的主要污染物為懸浮物，處置方式是選擇合適的地點排放，將水中懸浮物及時收集、運走。

4.施工後認真恢復地形、地貌，搞好排水系統設計，不能破壞和影響水土流失和環保。

5.對於油污、殘渣等應設臨時排污池，集中排放；施工完畢應運走至適當地方進行處理；施工過程中應在地方相關環保部門現場監督、指導下進行，達到環保相關要求方為合格。

效益分析

以西安-商州天然氣長輸管道工程ф610管線50千米清管、試壓進行測算：

若採用傳統方法人工需8.2萬元，機械需60萬元，材料需8.8萬元，合計直接工程費77萬元，試壓工期為14天。

採用《長輸管道清管、試壓同步施工工法》試壓清管，人工、材料、機械等費用的投入僅需傳統方法的1/2，即直接工程費為38.5萬元，同時管道試壓周期由14天可縮短為7天。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《長輸管道清管、試壓同步施工工法》的套用實例如下：

1.2005年1月~2005年9月靖西輸氣管道擴建工程（ф610×10 53千米）。

2.2008年12月~2010年3月寶雞至漢中天然氣管道項目（ф323.9×7.1 64千米）。

3.2010年4月~2011年1月西安至商州天然氣管道項目（ф610×10 72千米、ф273×6.3 64千米）。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《長輸管道清管、試壓同步施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。