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浅论输油管道在多年冻土区施工方法

发布时间:2013-11-29   |  所属分类:建筑设计:论文发表  |  浏览:  |  加入收藏

  摘要:本文以中俄原油管道漠河-大庆段工程为背景,介绍了大兴安岭地区高寒及冻土施工方法,着重介绍了冻土区管沟回填方式。

  关键词:输油管道;多年冻土;冬季施工;措施

  1引言

  随着我国经济的高速增长,长输管线作为输送石油天然气的纽带,也显得尤为重要,中俄原油管道是国内唯一一条穿越多年冻土条件的长输管道,主要地质是季节型冻土和永冻土。冻土类型主要为少冰冻土、多冰冻土和富冰冻土,局部发育着饱冰冻土、含土冰层等高含冰量冻土。在该区段内,管道大部分地区为较好冻土地段,部分为良好冻土地段,局部为不良和极差冻土工程地质地段,考虑到融沉、冻胀问题等对管道的破坏,所以多年冻土条件下施工难度较大,采用粗颗粒土换填的方式解决了这一难题,保证了管道的运行安全。

  2冻土区域施工基本工序

  2.1、施工作业带清理

  在高含冰量多年冻土分布地段,植被清理应在寒季进行,以减少对多年冻土的扰动;对于低含冰量多年冻土分布地段,植被清理可在任何时间进行,但林区林木砍伐宜在冬季进行。从保护冻土环境,高含冰量地段树墩应保留;低含冰量地段,在不影响施工的情况下应尽量保留树根,以利于水土保持和植被恢复,同时增加地表承载力。从减小多年冻土上限下降幅度考虑,作业带地表的杂草、苔藓等有机层应尽量不清除。

  2.2、施工作业带铺设

  为维持多年冻土环境的热平衡,多年冻土地段的施工作业带制作,应尽量采用填方,尽量贯彻\"宁填勿挖\"的原则。尽量减少作业带宽度,保证对冻土最小的扰动。铺筑作业带工作垫层时,尽可能的保留地表腐植土层。

  2.3、管端坡口清理及制管打磨

  冬季施工管口在组对前,必须清除钢管内表面的尘土、积雪等污物,同时将坡口端面及坡口处管端内外表面打磨出金属光泽,但不得减薄母材厚度,宽度不小于15mm。对于管端内外制管焊缝(螺旋焊缝)的余高应打磨至与母材基本相平,以避免形成\"十\"字焊缝。

  2.4、预热除湿

  预热除湿在管道组对前进行,顺序为先内后外。首先用火焰加热器从钢管内壁预热,预热在距离管口50mm范围内进行,除去管内清理后残留的冰雪,在高寒条件下,使管道内、外壁上的水汽完全蒸发,避免在焊接过程中出现受热不均或残留水份使焊道开裂。预热除湿应在管道组对前3~5min内完成,减少管道组对预热时间,提高施工效率。

  2.5、管口组对

  管道采用内对口器对口。在整个冬季施工焊接过程中,管道应始终在组焊线中心位置,严禁采用任何形式的强力组对;同时,严禁任何形式的用吊管机摔管和推管以及弹性敷设,避免引起较大的焊接应力集中,以保证管道的安全运行。

  2.6、管口预热

  当环境温度低于焊接工艺规程规定的最低温度,或风速超过焊接工艺规程规定最大风速时,必须采用密封较好的防风保温棚,并配置防爆灯。防爆灯作用是保证棚内的环境温度,从而降低焊缝金属结晶速度;其次,为焊后缓冷打下良好基础;在管口预热过程中要注意以下几个方面:

  (1)管口加热要均匀,采用中频加热器进行管口预热,根据焊接工艺规程,焊接的预热温度应达到规范要求的预热温度。温度测量采用数字显示红外线测温仪,并在距管口径向100~120mm处测量,均匀测量圆周上的8个点。

  (2)环境温度在-5℃以上时,预热宽度宜为坡口两侧各50mm;环境温度低于-5℃时,寒季焊接的预热宽度为坡口两侧各70~100mm的范围。

  (3)预热后应清除表面污垢,用数字显示红外线在距管口25mm处的圆周上均匀测量预热温度。

  2.7、管道焊接

  (1)焊口预热经测温合格后应立即进行根焊,保证管口温度不致于降低过快,焊接过程中应继续对管道进行加热,加热温度控制在100℃。

  (2)根焊完成后用点温仪对焊道层间温度进行测量,当测量温度达到80℃以上,方可进行填充焊接、盖面焊接施工,为保证层间温度,焊接过程中应继续对管道进行加热。

  (3)为保证低温条件下焊接质量,每道焊口宜连续焊接完成。在工休前要完成三层焊道并不低于壁厚的50%,同时,采取保温缓冷措施,避免出现应力而对焊缝金属造成不良影响。重新焊接时必须首先将焊道两侧各300~500mm范围内加热到50℃以上,去除管内水汽,再用加热带加热到焊接温度,方可焊接。

  2.8、焊后缓冷

  为了防止焊道急骤降温,焊接完成后立即采用保温被进行覆盖,在覆盖保温被前,先用电暖器烘烤保温被到80℃以上,严禁用冰冷的保温被对焊口覆盖,以防止产生冷淬现象。

  3、重点探讨问题

  3.1、管沟开挖季节的选取

  1)对于需要保护冻土的富冰、饱冰、含土冰层及冻土沼泽等地段,管道施工应选取在寒季进行。

  2)对于需要寒季施工地段的管沟,为减少管沟开挖难度,可在制作施工作业带的同时,将腐殖层或积雪堆积在管沟开挖处,以减少管沟开挖处冻结深度,减少施工难度,等管沟开挖时再移走管沟开挖处堆积物,进行管沟开挖。

  3)对于要求冬季施工的富冰、饱冰冻土地段,为减少开挖难度,可以在日平均气温低于0℃时,先进行管沟开挖,为避免在管道下沟前管沟内积雪,可进行松散回填,等管道具备下沟条件时,再将管沟开挖。

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