燃气管道清管球清管的探讨_工程实践

摘要

摘要：介绍了燃气管道清管球清管的必要性，探讨了通球管道施工、通球前的准备和通球操作中的技术要点。结合实践经验，对卡球原因进行了分析，提出了几种卡球处理方法。关键词：燃气管

摘要：介绍了燃气管道清管球清管的必要性，探讨了通球管道施工、通球前的准备和通球操作中的技术要点。结合实践经验，对卡球原因进行了分析，提出了几种卡球处理方法。

关键词：燃气管道；清管；清管球；清管器

Discussion on Sphere Pig Pigging of Gas Pipeline

DU Shengli，LUO Aimin

Abstract：The necessity for sphere pig pigging of gas pipeline is introduced.The pigging pipeline construction，preparations before pigging and the technical essentials in pigging operation are discussed. Based on the practical experience，the reasons for sphere blockage are analyzed，and some treatment methods of sphere blockage are proposed.

Key words：gas pipeline；pigging；sphere pig；swabbing pig

1 燃气管道通球的必要性

① 管道施工过程中，管内不可避免地会有杂物和积水，这些都将给今后的运行带来隐患。对于管径大于DN 100mm的管道，一般吹扫不能达到理想的效果，因此，CJJ 33—2005《城镇燃气输配工程施工及验收规范》规定，当钢质管道公称直径大于等于100mm时，宜采用清管球进行清扫。

② 在管道强度试验中，高压、超过0.8MPa的次高压钢质管道不得采用压缩空气试验，而应采用水压试验。试压结束后管道中的水如何排净，通球^[1～2]又成了最佳选择。

③ 新建管道投产过程中的置换，特别是管道较长时，如全部采用氮气，成本会很高。如果需要置换的管道两端设有收、发球装置，则可以考虑用两个清管球形成一个氮气隔离段的方法进行置换。这样可节省大量费用，有时仅用瓶供氮气就可完成置换。

④ 某些高压管道在设计中考虑了清管功能，是为了清除管道使用过程中产生的杂质和积水等。这样定期清管可保证管道的长期稳定运行，并能提高输送能力。

2 通球管道的设计和施工

① 阀门和管件的选择

通球管道必须是同一规格(管径相同)，不同规格的管道应分别进行清扫。

通球管道中选用的阀门必须能够保证清管球顺利通过，宜采用全通径双面密封的球阀或闸板阀，严禁采用截止阀、蝶阀等清管球无法通过的阀门。

目前有些清管球已能通过曲率半径为1D(D为管道外径)的弯头。可选用曲率半径为5D的弯管，也可选用曲率半径为3D、1.5D的弯头。有些设计中考虑清管球的通过能力而全部采用曲率半径为5D的弯管，但在现场施工中，某些地方这种弯管无法使用，因为现场很难有足够的空间。

支管连接严禁采用机制管件三通，因机制管件三通极易造成卡球。如支管与母管管径相等或相近，采用机制管件三通则清管球无法通过，而必须在母管上直接开口连接支管。如母管管径较大而支管管径较小，可直接在母管上开口进行支管连接，但组焊过程中严禁采用支管穿入母管中的组对方式。在母管上开口时要留有挡球箅子，做法为在开口中间处保留1～2条宽10mm左右的母材。当母管管径较大(大于DN 200mm)，支管管径与母管管径相等或相近时，挡球箅子应做成井字形。采用氧乙炔焰进行开口时，要注意切割废除物不要掉入管内，并清理好切割口，确保开口处平顺。当母管为焊接钢管时，开口要尽量避开母管焊缝，通球时支管阀门应处于关闭状态。

② 管道的组焊施工

通球管道回填土时要留出观测点，直管段应每隔200～300m设置1个观测点，弯头及地下障碍物多的地段宜加密设置观测点。为便于观测，观测点两侧3～5m范围内的管沟不要回填土，并在周围设警示标志，防止对行人造成意外伤害。

3 通球前的准备

当管道较长时应先分段通球，再全线通球，分段长度以2～3km为宜。采购清管球时可向生产厂商提供管道或弯头规格，由生产厂商确定过盈量。必要时可选用带有跟踪装置的清管球。

① 简易收发球装置的制作

a. 发球装置

分段通球时可制作简易的发球装置，可用一副盲法兰制作，为了方便清管球的装填，也可采用比母管大一个规格的异径管与一副盲法兰制作。发球装置见图1。进气阀根据所用空气压缩机的数量及排量进行确定。宜选用测量范围为0～0.6MPa的压力表，以便于通球时观察压力变化，如发生卡球需要高压解卡时，应根据情况更换相应量程的压力表。

分段通球中的收球装置往往被人忽视，让清管球随意射出，这种做法相当危险，易造成人员伤亡。在城镇燃气管道分段通球中收球装置非常重要。收球装置制作方法为：在收球端管口加装挡球箅子，并在距收球端管口1m处的管道两侧开设观测口。为方便取出清管球，可采用比母管大1～2个规格的管道制作篮子的方法，篮子不密封，留出足够的排放空间，且保证清管球不会射出，制作好后焊接到收球端管口。

② 空气压缩机

在通球时，空气压缩机的排量越大越好，但对于城镇燃气管道施工来说，移动式空气压缩机排量大的很少，可选用多台小排量空气压缩机并联。如分段通球，可考虑采用相邻管段储气的方法进行通球。

4 通球操作

① 安装清管球

安装清管球前要检查清管球是否完好，并测量其过盈量是否符合要求。安装困难时可采用加长盲法兰螺栓压入清管球的方式，甚至可用螺旋千斤顶(油压千斤顶不能水平使用)顶入清管球。采用上述方法时宜在清管球后垫木板，防止清管球损坏，安装好后取出木板。连接空气压缩机，安装好压力表后即可通球。

② 通球

通球时一般安排通球指挥1人、中间观测点处3～4人、末端观测点处1人，末端还要设警示标志及划出危险区域，防止行人入内，所有人员通球前应就位。设置值班车1辆，跟踪清管球。每人配备移动电话1部，通球时保持联系。

清管球发出后，发球端压力表的压力应有明显变化，其规律是由低到高，水平管道一般达到0.1～0.2MPa时又逐渐降低(高程差大的管道，清管球爬坡时会因清管球前端的积水压力较大，清管球爬过坡后压力降低)；清管球因压差小暂停前行时，压力会逐渐升高。如果压力按照这样的规律变化，说明清管球运行正常。如长时间压力无明显变化，则有卡球的可能，这时可与中间观测点联系，并对清管球的运行区间加强监测。如清管球带有跟踪装置，则可根据跟踪装置判断是否卡球。

清管球通过观测点时很容易被发现，因为清管球与管壁之间会发出摩擦声，有时伴有清管球前端的积水及杂物声。清管球通过后应立即向通球指挥报告，并向下一个观测点通报。从末端观测点来看，清管球运行时，管口风量很大。清管球暂停前行时会无风或风量很小。如长时间无风量变化且一直有少量空气排出，则有卡球的可能。末端观测点除观测清管球运行外，安全监护的任务也很重要。管口端严禁站人，观测时一定要站在侧面，并严禁行人进入危险区域。清管球快到达末端时，要通知末端观测人员注意安全。

5 卡球的原因及处理方法

5.1 卡球的原因

清管球是依靠前后空气压力差前行的，通常卡球是由管内杂物造成的，也可能因为进风量不足或清管球漏风。

对于水平管道，清管球的清扫时间一般为充入相应管道0.1MPa空气所需时间的2～3倍。如果时间过长，且发球端压力表长时间无变化，管道末端一直有少量空气排出，则可以判断为卡球。

5.2 卡球的处理方法

① 如因清管球漏风造成卡球，可放入第2个清管球进行通球。但若放入第2个清管球仍不能解卡，一般情况下不要放入第3个清管球。如：胜利油田正理庄-樊家Φ273×7长20km的输气管道全线通球中，因通球指挥失误放入了5个清管球，结果清管球卡在两个位置，给找球带来很大困难。

② 分段通球如现场无大排量空气压缩机，因风量小而卡球时，可考虑在相邻管段储存压缩空气进行解卡。如：岳阳市门站-城陵矶Φ219×6的输气管道，在分段清管过程中，现场只有两台排量为2.3m³/min的小型空气压缩机。首段通球成功，但在第二段通球过程中发生卡球，最终采用储存在首段管道的压缩空气成功解卡。

③ 收球端加装爆破板或安装大管径放空阀解卡。加装爆破板的方法过去在油田集输管道中曾经采用过，但在城镇燃气管道施工中应根据现场情况来确定。因爆破板的爆破时间不好确定，城镇行人较多，用这种方法较危险。因此，加装放空阀的方式更加合理。为防止清管球及杂物意外射出，且考虑到成本及开启方便，放空阀直径应小于母管直径，以公称直径为100～200mm的闸板阀为宜。当发球端压缩空气压力升到0.2MPa以上时，突然打开收球端的放空阀，清管球前后形成较大压差，使清管球运动。如不成功可适当提高打开放空阀时的管内压力，但最高不得大于清管球和管道的强度试验压力。

④ 若上述方法均不能解卡，则应考虑反向通球。因该情况下的卡球通常是由于管道内的杂物较大或较长(可能是管内有棍棒或施工工具)，造成清管球无法通过。

⑤ 如反向通球仍不能将清管球取出，则只有根据通球过程情况判断出卡球的区间。如清管球带有跟踪装置，则可将管道卡球处切割，取出清管球及杂物后再连接，重新进行清管。如清管球不带跟踪装置，考虑最易卡球的位置管件、阀门处，如卡球发生在直管段，则要考虑直管段连接死口处有无斜口，施工过程中有无变形较大的管段。分段找球时应利用发球端的空气压缩机，根据切割口处的风量判断清管球在切割口的上游或下游。

参考文献：

[1] 李莉萍，王卫红，曲伟国.天然气高压管道带气通球清管的分析[J].煤气与热力，2003，23(5)：296-298.

[2] 段武荣.城市中压燃气管道堵塞的清管方法[J].煤气与热力，2011，31(4)：B40-B41.

(本文作者：杜胜利¹ 罗爱民² 1.洪洞华润恒富燃气有限公司山西洪洞 041600；2.中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心山东东营 257064)