管道清管工藝—王亞明

1、輸氣管道清管工藝王亞明老師一、清管目的 輸氣管道的輸送效率和使用壽命很大程度上取決于管道內(nèi)壁和內(nèi)部的清潔狀況。 對氣質(zhì)和管道有害的物質(zhì)：如凝析油、水、硫分、機(jī)械雜質(zhì)等，進(jìn)入輸氣管道后引起管道內(nèi)壁腐蝕，增大管壁粗糙度，大量水和腐蝕產(chǎn)物的聚積還會(huì)局部堵塞和縮小管道的流通截面。在施工過程中大氣環(huán)境也會(huì)使無涂層的管道生銹，并難免有一些焊渣、泥土、石塊等有害物品遺落在管道內(nèi)。管線水試壓后，單純利用管線高差開口排水很難排盡。 為解決以上問題，進(jìn)行管道內(nèi)部的清掃是十分必要的，因此清管工藝一直是管道施工和生產(chǎn)管理的重要工藝措施。清管的目的概括起來有以下四方面： （1）改善管線內(nèi)部的光潔度，減小摩阻損失，增加通

2、過量，從而提高管道的運(yùn)送效率； （2）避免低洼處積水，使管內(nèi)壁免遭電解質(zhì)的腐蝕，降低H2S、CO2對管道的腐蝕，避免關(guān)內(nèi)積水沖刷管線，使管線變薄，從而延長管線的使用壽命； （3）掃除管壁的沉積物、腐蝕產(chǎn)物，使其不存在附加的腐蝕電極，減少垢下腐蝕； （4）進(jìn)行管內(nèi)檢測。二、清管的幾項(xiàng)工藝參數(shù)為了掌握清管作業(yè)情況，經(jīng)常需要了解清管器的過盈量計(jì)算、清管壓差、放空量和排污量等參數(shù)。1、清管球的過盈量的計(jì)算式中D1清管球的外徑，m D2管線的內(nèi)徑，m122DDhD2、清管器運(yùn)行距離24nnnQPT ZLDTP密封良好，沒有泄流孔的清管器的運(yùn)行距離為： 式中：L清管器的運(yùn)行距離，m； Qn發(fā)球后的累計(jì)進(jìn)氣

3、量，m； D輸氣管內(nèi)徑，m； Pn、Tn標(biāo)準(zhǔn)條件下得壓力、溫度（K）； P、T、Z清管球后管段內(nèi)天然氣平均壓力、溫度和壓縮因子。3、清管器前后壓差123ppppp清管最大推球壓差估算公式：式中：P最大壓差，MPa; P1清管器的啟動(dòng)壓差，MPa； P2最大壓差當(dāng)前收、發(fā)站之間輸氣壓差，MPa； P3估算管內(nèi)最大的積液高程壓力（絕壓），MPa。123PPPP4、清管時(shí)放空氣量22 3 1 .5DPQG當(dāng)高速大氣量排放天然氣時(shí)，高端壓力大于84KMa，則天然氣經(jīng)過放噴管線開口呈臨界流動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算：式中：P距放空口4倍內(nèi)徑測得的壓力，MPa； D放空管出口內(nèi)徑，mm； G天然氣相對密度

4、。22 3 1 .5DPQG5、清管時(shí)排污量清管排污量可直接從排污池容積標(biāo)尺上讀出三、清管器的分類與特性任何清管器都要求具有可靠的通過性能（通過彎頭、三通和管道變形的能力），足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的清管效果。清管器分為： （1）清管球 （2）皮碗清管器 （3）泡沫塑料清管器 （4）機(jī)械/刮刷清管器（1）清管球spherical pig 清管球是用耐磨的橡膠制成的圓球，有實(shí)心、空心充氣、空心注水三種形式。清管球是用耐磨的橡膠制成圓球，中空注水型（DN100mm）壁厚為3050 mm，球上有一個(gè)可以密封的注水排氣孔。 注水孔有加壓用的單向閥，用以控制打入球內(nèi)的水量，調(diào)節(jié)清管球直徑對管道內(nèi)徑的過盈量。

5、過盈量一般是3% 10%。清管球清管球的工作原理 清管球的制造過盈量為310，其工作原理是利用氣體壓力將清管球從被清掃管道的始端推向末端。由于清管球比管內(nèi)徑大310，在管內(nèi)處于卡緊密封狀態(tài)，當(dāng)壓縮空氣推動(dòng)清管球在管道中前進(jìn)時(shí)，便將管道內(nèi)的各種雜物清掃出來。 清管球不能定向攜帶檢測儀器，也不能作為它們的牽引工具。 清管球的密封 清管球的密封條件主要是球體的過盈量，這要求為清管球注水時(shí)，一定要把球內(nèi)的空氣排凈，保證注水口的嚴(yán)密性。否則，清管球進(jìn)入管道受壓后的過盈量是不能保持的。 管道溫度低于0時(shí)，球內(nèi)應(yīng)灌注低凝固點(diǎn)液體（如甘醇），以防凍結(jié)。清管球的用途 由于清管球可在管內(nèi)做任意方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過彎頭

6、、變形部位的性能較好。清管球的主要用途是清除管道積液、分隔介質(zhì)、清除塊狀物體和積蠟的效果較差。(2)皮碗清管器 皮碗清管器（直板清管器）有一個(gè)剛性骨架和前后兩節(jié)或多節(jié)皮碗構(gòu)成。它在管內(nèi)運(yùn)行時(shí)，保持固定的方向，所以能夠攜帶各種檢測儀器和裝置。清管器的皮碗形狀是決定清管器性能的一個(gè)重要因素，皮碗的形狀必須與各類清管器的用途相適應(yīng)。 我國輸氣干線上使用的皮碗清管器長度一般為管徑的1.251.35倍皮碗清管器的結(jié)構(gòu)和形式皮碗清管器的工作原理 皮碗清管器由橡膠皮碗、壓板法蘭、導(dǎo)向器及發(fā)訊器護(hù)罩組成。它是利用皮碗邊裙對管道的14左右過盈量與管壁緊貼而達(dá)到密封，清管器由其前、后天然氣的壓差推動(dòng)前進(jìn)。皮碗清管

7、器的密封性和用途 皮碗清管器密封性能良好，它不僅能推出管道內(nèi)積液，而且推出固體雜質(zhì)效果遠(yuǎn)比清管球好。皮碗形狀直型皮碗主要用于雙向直型清管器中，主要分為支撐刮蠟皮碗、密封皮碗、隔離皮碗，直徑大于管道的內(nèi)徑，靠彈性力保持清管器前后的密封，這種密封條件會(huì)很快地隨磨損而喪失，所以直型板的壽命比碟型皮碗短。變徑皮碗實(shí)為直型皮碗的一種形式，主要用于變徑管道的清掃。（a）直型皮碗 （b）變徑皮碗 皮碗形狀碟型皮碗具有更好的密封性能，有深碟和淺碟之分，同時(shí)還可在皮碗上加鋼釘增加清掃效果。鋼刷應(yīng)可與皮碗進(jìn)行良好的互換，在管道清掃過程中，對管道的除銹、除垢具有良好的清掃效果。 碟型鋼刷清管器 直型變徑清管器 （3

8、）泡沫清管器 泡沫清管器外貌呈炮彈形，頭部為半球形或拋物線形，外徑比管道內(nèi)徑大2%4%，尾部呈蝶形的凸面，內(nèi)部芯體為高密度泡沫，表面涂有聚氨酯材料。泡沫清管器工作原理和密封性 這種類型清管器的密封性能較好，使清管器前后形成壓差，推動(dòng)清管器向前運(yùn)行。沿清管器周圍有螺旋溝槽或圓孔，可保證體內(nèi)充滿液體，而不致被壓癟。帶有螺旋溝槽的清管器，在運(yùn)行時(shí)螺旋溝槽產(chǎn)生分力，使其旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，故清管器磨損均勻。泡沫清管器的特點(diǎn)和用途 塑料泡沫清管器具有回彈能力強(qiáng)、導(dǎo)向性能好、變形能力高等特點(diǎn)，能順利通過變形彎頭、三通及變徑管。 泡沫清管器特別適合清掃帶有內(nèi)涂層的長輸大口徑輸氣管道，但是清除強(qiáng)度不如刷式清管器高。泡沫

9、清管器的過盈量一般為25mm。其他類型清管設(shè)備 除了上述介紹的幾種清管器外，還有一些其他類型清管器的，特別是智能清管器。起作用也不僅僅是清管，并且可用于檢測管道變形、管道腐蝕、管道埋深等。智能清管器按其測量原理可分為磁通檢測清管器、超聲波檢測清管器和攝象機(jī)檢測清管器。智能清管器智能清管器清管設(shè)備四、清管的收發(fā)球裝置及流程（1）清管器收、發(fā)球筒清管器收、發(fā)球筒，包括收、發(fā)球筒，工藝管線，閥門以及裝卸工具和通過指示器等輔助設(shè)備。陜京二線永清站收、發(fā)球裝置見圖（a）發(fā)送裝置 1發(fā)送筒；2發(fā)送閥；3線路主閥；4通過指示器；5平衡閥；6平衡管；7清洗坑；8放空管和壓力表（2）發(fā)送裝置28/115（b）接

10、收裝置 1接收筒；2接收閥；3線路主閥；4平衡閥；5平衡管；6排污閥；7排污管；8通過指示器；9清洗坑；10放空管和壓力表 29/115（3）接收裝置（4）收發(fā)球筒尺寸規(guī)定 收發(fā)球筒及其快速開關(guān)盲板是收發(fā)裝置的主要構(gòu)成部分。筒徑應(yīng)比公稱管徑大l2倍。 發(fā)送筒的長度應(yīng)能滿足發(fā)送最長清管裝置的需要，一般不應(yīng)小于筒徑的34倍。接收筒應(yīng)當(dāng)更長一些，其長度一般不小于筒徑46倍。因?yàn)檩敋夤艿莱２捎们骞芰熊嚪绞?，即一次清管中，連續(xù)發(fā)兩個(gè)或更多的清管器，管道內(nèi)檢測器的尺寸也比普通的清管器長得多，接收筒應(yīng)能容納它們，還需要容納不進(jìn)入排污管的大塊清出物。（5）清管的工藝流程圖（6）清管器發(fā)送的準(zhǔn)備工作（1）發(fā)送清

11、管器前，將管道輸氣壓力調(diào)整到方案要求的壓力。（2）準(zhǔn)備好需用的各種專用工具和材料。（3）測量記錄清管器每個(gè)皮碗的直徑及唇部厚度。（4）檢查站內(nèi)流程為正確的發(fā)球流程，確認(rèn)各閥門處于正確的開關(guān)狀態(tài)。（5）檢查發(fā)球筒上的壓力表是否完好，球過指示器是否靈活好用并已復(fù)位。（7）發(fā)送清管器操作流程(1)清管器發(fā)送前閥4為開啟狀態(tài)，閥1、閥2、閥3、閥5為關(guān)閉狀態(tài)；(2)打開放空閥3，對發(fā)球筒進(jìn)行放空，使發(fā)球筒的壓力為零；(3)觀察壓表，確認(rèn)發(fā)球筒的壓力為零時(shí)，打開快開盲板，將清管球送入至發(fā)球筒的偏心大小頭處，擦凈快開盲板密封面，在密封圈上涂抹密封脂；(4)關(guān)好快開盲板，關(guān)閉放空閥3；(5)打開發(fā)球筒的平衡

12、閥5；(6) 緩慢打開發(fā)球筒進(jìn)氣閥2，等閥1上、下游壓力平衡后，關(guān)閉閥5；(7)打開發(fā)球筒出口閥1,關(guān)閉閥4，使清管器發(fā)送出去；(8)觀察球過指示器YS，確認(rèn)清管器發(fā)送出去后，打開閥4，關(guān)閉閥2、閥1；(9)打開放空閥3，觀察壓力表PI，待發(fā)球筒壓力為零后，打開快開盲板，觀察清管器是否已發(fā)送，關(guān)閉快開盲板，關(guān)閉放空閥3；(10)如果清管器沒有發(fā)送出去，重復(fù)發(fā)送清管器操作；(11)做好發(fā)送清管器時(shí)間、壓力登記錄。發(fā)送清管器操作安全注意事項(xiàng)（1）按操作規(guī)程開、關(guān)快開盲板；（2）快開盲板正面和內(nèi)側(cè)面不得站人；（3）清管器應(yīng)送入至發(fā)球筒的候部，即大小頭處；（4）確認(rèn)閥1必須全開到位。（7）清管器接收前

13、的準(zhǔn)備工作（1）準(zhǔn)備好需用的各種專用工具和材料。（2）檢查站內(nèi)流程為正確的收球流程，確認(rèn)各閥門處于正確的開關(guān)狀態(tài)。（3）如果原流程為越站流程，則應(yīng)將其切換至上述流程。（4）檢查收球筒上的壓力表是否完好，球過指示器是否靈活好用并已復(fù)位。（5）打開收球筒放空閥，確認(rèn)筒內(nèi)壓力為零后打開快開盲板，對收球筒進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。之后，將緩沖球放入收球筒，關(guān)好快開盲板，裝好防松塞塊。關(guān)閉收球筒放空閥。(8)接收清管器的操作流程（1）接收清管器前，閥4是 處于開啟狀態(tài)，閥1、閥2、 閥3、閥5、閥6處于關(guān)閉狀態(tài)；（2）根據(jù)清管器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和監(jiān)控情況，在清管器到站 之前，將流程切換為清管器接收流程；（3）打開閥2；（

14、4）待閥1前后壓力平衡后，打開閥1； （5）關(guān)閉閥4；（6）打開排污閥5、閥6進(jìn)行排污，直至無液體或污物排出時(shí)即 可關(guān)閉排污閥；（7）觀察收球筒上的球過指示器YS，確認(rèn)清管器進(jìn)入收球筒后， 打開閥4，關(guān)閉閥2、閥1，進(jìn)行正常的輸氣工藝流程；（8）打開放空閥3，觀察壓力表 PI，直至壓力為零；（9）待壓力為零后，從收球筒上的注水閥向筒內(nèi)注入適量的清水, 以防止硫化鐵自燃和粉塵飛揚(yáng)；（10）取出清管器，清洗收球筒和快開盲板；（11）關(guān)閉快開盲板，關(guān)閉放空閥3，恢復(fù)清管器球過 指示器的原始狀態(tài)；（9）接收清管器操作安全注意事項(xiàng)（1）按操作規(guī)程正確開、關(guān)快開盲板；（2）確認(rèn)清管器收球筒進(jìn)口閥全開到位；

15、（3）開啟放空閥或排污閥時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行；（4）清管器收球筒的快開盲板正面和內(nèi)側(cè)面不得站人；（5）從清管器收球筒內(nèi)排除的污物應(yīng)挖坑深埋，避免對環(huán)境造成污染。五、清管球在運(yùn)行中的故障及處理（一）與管壁密封不嚴(yán)漏氣而引起清管球停止運(yùn)動(dòng)1、原因（1）橡膠清管球因質(zhì)地較軟，球下可碾進(jìn)管內(nèi)硬物（如石塊）而在管線低洼部或彎頭處把球墊起，使球與管壁間出現(xiàn)縫隙而漏氣，造成球停止運(yùn)行；（2）清管球質(zhì)量不和格；（3）過盈量小。2、處理方法（1）發(fā)第二個(gè)球頂走第一個(gè)球。第二個(gè)球的質(zhì)量要好，球的過盈量較第一個(gè)球略大（不低于10%）。（2）增大球后進(jìn)氣量，或關(guān)閉發(fā)球站出站閥憋壓后迅速打開，（憋壓時(shí)注意安全），提高推球壓力。（3）排放球前天然氣，增大推球壓差引球，使球啟動(dòng)運(yùn)行。（4）將（2）、（3）兩法同時(shí)使用。一般情況下，（1）法最好，（2）法次之，（3）和（4）法盡量不用。（二）球破1、原因（1）清管球質(zhì)量差；（2）清管段焊口內(nèi)側(cè)太粗糙；（3）干線球閥未全開；（4）球被刮破或削去一部分。2、處理方法檢查和判斷球破原因，排除故障后，常采用再發(fā)一個(gè)球推頂破球運(yùn)行。（三）、卡球1、原因 清管球在行進(jìn)中遇到較大物體或因管道變形而卡在管內(nèi)，卡球的現(xiàn)象是球后壓力持續(xù)上升，球前壓力下降。2、處理方法（1）首先采用增大進(jìn)氣量，提高壓力，以增大壓差，使之運(yùn)行。（2）降低清管球下游的壓力，以建立一定壓差