28METALLURGICALPOWER冶金动力2018年第7期总第221期燃气大口径煤气管道带压开孔的实践郭鹏志（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆401122）【摘要】从带压开孔技术的优势入题，简略介绍了该技术的引进、发展与现状。针对钢铁企业煤气管道的易燃、易爆、有毒、大口径、低压薄壁的特点，阐述了此类管道带压开孔的注意事项与措施步骤。结合前后两次带压开孔的实践，找出了前者卡刀的原因，制定了处理与预防措施，并在后者实践中得以验证。【关键词】带压开孔；大口径；煤气管道；卡刀【中图分类号】TQ7.8【文献标识码】B【文章编号】1006-67(2018)07-0028-02HotTappingPracticesofLargeDiameterGasPipingGUOPengzhi(CISDIEngineeringandTechnologyCo.Ltd,Chongqing401122,China)【Abstract】Thedevelopmentandcurrentsituationofhottappingtechnologyisbrieflyintroducedstartingwithadvantagesofthetechnology.Accordingtothecharacteristicsofgaspipinginsteelplants,suchasflammable,explosive,poisonous,largediameterlowpressureandthinwall,relatedattentionappointsandcountermeasuresarediscussed.Basedontwopreviouspracticesofhottapping,thecausesofknifejammingwerefoundoutandtreatmentandpreventivemeasuresweredrawnup,whichhasbeenverifiedinafterwardpractice.【Keywords】hottapping;largediameter;gaspiping;knifejamming前言带压开孔技术是一种在介质管道正常输送情况下的开孔技术。该技术开孔时，不动火，不停输，不降压，避免了因管道停输或减量对正常生产造成的经济损失。尤其对易燃易爆有毒的煤气，杜绝了动火作业的安全隐患，降低了对原有设施与环境的影响。该技术最早由中国石油天然气管道局在20世纪80年代中期从国外引进，应用于国内油气管道行业。受到当时技术水平的，开孔参数于常温、孔径小于DN300、压力小于1.0MPa。随着技术进步，应用范围从油气管道行业延伸至炼油、化工、冶金、市政等领域，开孔技术参数提升至-60℃至250℃、DN2600、6.4MPa。近几年，随着钢铁企业煤气管道的检修、扩容与更换的需求不断增加，大口径煤气管道的带压开孔逐渐增多。本案需在不影响正常生产的情况下从DN3200高炉煤气主管接出2根DN2000接口再汇1根DN2800支管。本案带压开孔的具有以下特点：易燃、易爆、有毒、10～15kPa低压、DN2000大口径、相距4m间距小、母管腐蚀减薄。相对而言，此次开孔工艺复杂，条件苛刻，风险较高，需防止煤气泄漏、燃烧、爆炸、中毒、机械故障等不安全因素。（1）选择合适的开孔位置。开孔应选择在母管的固定支架处或两侧，减少母管对开孔闸阀的热位移与热应力，有利于管系的布置。尽可能缩小短节长度，避免筒刀进刀过长而产生的悬臂下垂量，影响开孔质量，严重时易发生卡刀。（2）监控煤气的氧含量。在焊接和开孔时，在管道上游实时监控管道内煤气的氧含量，以防止包管焊接、短节焊接与开孔时温度达到燃点而引发爆炸事故。（3）母管包管。原D3220×12母管受高炉煤气腐蚀发生壁厚减薄，经测量最薄处约8mm。现场采用12mm钢板对母管进行包管，焊缝避开严重腐蚀区域，且以小电流浅熔深的焊接方式，以防止焊穿母管造成煤气泄漏。1不安全因素2018年第7期总第221期METALLURGICALPOWER冶金动力29（4）整体气密性试验。开孔设备安装完毕后，短节、法兰、闸阀、开孔机须进行整体气密性试验，以防止漏点在开孔后造成煤气泄漏人员中毒。（5）一氧化碳浓度监测报警。开孔区域设置多点一氧化碳浓度报警仪，以监测煤气泄漏，及时报警撤离人员。（6）筒刀进刀监测。带压开孔时，需实时监控开孔机进刀的情况，监听切削声音有无异响，以防筒刀2.2开孔作业步骤（1）短节、闸阀与开孔机内部空间的氮气置换；（2）检验煤气含氧量小于1%；（3）启动液压站，开孔机进刀；（4）开孔机中心钻接触母管，直至钻透母管；（5）开孔机筒刀接触母管，开始筒刀切削；（6）开孔机中心钻打开回卡；（7）开孔机筒刀钻透母管，鞍板与母管完全脱卡刀造成筒刀刀齿损坏。若开孔机未设置过力矩保离；护，卡刀时不及时停机，可能造成母管管壁撕裂而引（8）起的煤气泄漏。至回刀到位；2开孔步骤（9）根据带压开孔的不安全因素，事先编制带压开（10）孔的操作步骤，主要分准备、实施、检查三个环节，每（11）个环节又细分若干步骤。（12）2.1开机准备工作2.3检查工作（1）选择开孔点；（1）（2）搭建操作平台；煤气泄漏；（3）焊接包管、短节与法兰；（2）（4）测量最大进刀尺寸；（3）（5）安装闸阀；（4）（6）闸阀全程启闭的动作测试；3筒刀发生卡刀情况（7）闸阀的泄漏试验；前一个（8）安装开孔机；利，筒刀开始切削母管，（9）打开闸阀，整体严密性试验；继续进刀切削时，（10）准备工作结束。后紧急停机。带压开孔的开孔机，见图1。准备工作完成后的透母管大约还有带压开孔设备安装，见图2。卡刀的处理措施，进刀，若再次卡刀则再短程退刀，终钻透母管。其间，因多次退刀损坏了中心钻的回卡，导致未能将切削下的鞍板带出母管。进行检查，见图3。重，见图图1带压开孔机图2准备工作完成后的带压开孔设备安装图中心钻回卡带回鞍板，直开孔机内部空间的氮气置换；拆除开孔机，闸阀后堵盲板；开孔作业结束。法兰、闸阀与盲板等各部位有无有无撕裂；带压开孔全部结束。DN2000带压开孔作业时，前期进展顺中心钻回卡已经打开。筒刀转速开始降低直至卡死，开孔机随从进刀尺寸测算，此刻筒刀距离全部钻200mm，鞍板已经切削了约56%。开孔机先短程退刀，然后继续以此反复十余次最拆下开孔机发现筒刀内壁明显划痕，个别刀齿断裂，但主轴轴承滚子损坏严图3开孔机筒刀刀齿断裂（下转第35页）开孔机开始回刀，关闭闸阀；检查短节、检查鞍板切口是否顺滑，检查开孔机中心钻与筒刀有无断齿损坏；检查工作结束，主轴与齿轮盘完好，4。2018年第7期总第221期METALLURGICALPOWER冶金动力35行期间日耗电量155万kW·h，3#优化改造后“两大一小”运行时需增开一台氮压机及新增冷冻机，日耗电量139万kW·h，日节电16万kW·h，年可节约能源使用费、维修费和备件材料费共计1557.6万元，氧气放散率指标由28%降至4%以内，达到节能降耗的目的。备开动率，减少了设备投资。6总结该项目实施后对空分的运行方式不再受制于氮气的影响，调整运行方式更加灵活，起到了节电、节能的作用。此外通过改造后氧气放散率指标得到有效控制，大幅度降低了氧气放散量，达到了节能降耗的目的。[参考文献][1]汤学忠，顾福民.新编制氧工问答[M].北京：冶金工业出版社，2001.[2]高新德，陈增凯.济钢2万空分设备氮气增产改造[J].气体分离，2010（5）.[3]邓文.冶金企业大型空分增氮改造方法[J].冶金动力，2017（2）.[4]GB16912-2008，深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程[S].5项目主要技术创新点创新点一：KDON21000型3#空分通过精馏理论计算，挖掘精馏塔潜力，在运行11年设备上成功改造，氮气产量增加至42000m3/h。创新点二：KDON21000型3#空分优化升级改造上报专有技术。创新点三：本次改造中利用了6000制氧闲置设备，将KDON21000型3#空分增加了一根氮气管道连接至6000制氧，使6000制氧4台氮压机都可以利用起来，氮压机运行方式更加机动灵活，提高了设收稿日期：2018-04-16作者简介：孙山（1970-），男，1993年毕业于鞍山钢铁学院冶金机械系，工学学士，高级工程师，现从事动力厂设备、能源、环保管理工作。（上接第29页）本次卡刀的主要原因为母管上椭下圆的变形与鞍板应力释放导致的变形还原。5预防措施第二次DN2000带压开孔，针对母管变形与鞍板应力释放的因素，为避免筒刀再次卡刀，采取了三项预防措施：（1）取消开孔处母管的外部载荷，其上所背负的管道、电缆桥架等另作支撑。（2）鞍板处制作井字撑以防止鞍板内应力释放后的还原变形。（3）复核开孔机主轴强度，增加开孔机输出功率。图4开孔机主轴轴承损坏4原因分析现场发现带压开孔处的DN3200母管背负了一些小口径的介质管道。由此推断，母管承受外部载荷具有较大的内应力。筒刀进刀切削时，鞍板逐步从母管分离进入筒刀内部，其内应力逐渐释放而发生扩张性的变形还原，增加了筒刀的切削阻力。当阻力增大至一定程度时便发生了卡刀。此外，母管上部直接承受外部载荷，存在一定程度的管道瘪塌变形而趋于椭圆形。下部受支座的支撑与加固，变形量小于上部，可近视于圆形。当筒刀进刀时，起初下部切削量大于上部，切削阻力相应也大于上部。随着筒刀进刀，下部切削余量逐步减少，切削阻力逐步降低，最终下部钻透仅剩下上部切削，阻力完全来自上部。上部与下部切削量与阻力的不对称与变化，不利于筒刀切削进刀的稳定性。6结语采取预防措施后，筒刀切削较为平稳，未发生卡刀现象，且中心钻回卡带出的鞍板切口平滑无撕裂痕迹。理论结合实践，充分证明了原因分析的正确性与预防措施的可靠性，为带压开孔在钢铁行业大口径煤气管道的技术成熟提供了有力支撑，具有深远的技术与经济意义。[参考文献][1]薛福连.流体管道不停输带压开孔封堵新技术[J].焊管，2006，29（5）:72-73.[2]李凯铭.带压开孔接管技术在煤气管道上的应用与发展[J].酒钢科技，2007（3）:25-26.[3]周家宾.带压开孔与封堵技术在大孔径高炉煤气管道上的应用[J].冶金动力，2013（11）：23-25.收稿日期：2018－03－06作者简介：郭鹏志（1980-），男，毕业于西安交通大学，硕士研究生学历，高级工程师，现从事钢铁与市政行业燃气技术与工程管理工作。
