地下燃气管嵌接三通管及镶接抢修技术.docx
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地下燃气管嵌接三通管及镶接抢修技术
地下燃气管嵌接三通管及镶接抢修技术（2021年）
Technicalsafetymeansthatthepursuitoftechnologyshouldalsoincludeensuringthatpeoplemakemistakes
（安全技术）
单位：
_________________________
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日期：
_________________________
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地下燃气管嵌接三通管及镶接抢修技术（2021年）
备注：
传统安全中认为技术只要能在人不犯错误时保证人安全就达到了技术的根本要求，但更进一步的技术安全观对技术的追求还应该包括保证防止人犯错，乃至在一定范围内缓冲、包容人的错误。
在已通气运行的现有管道与新排管道镶接时，一般在现有管道上嵌三通管，并与新排管镶接。
这是排管工程中的主要工序。
由于是带气操作，有时间上的要求，又涉及到用户的供气，故技术要求较高。
一、地下铸铁管嵌接三通管及镶接操作
1．施工准备工作
（1）摸清现有管道气源状况，提出施工方案嵌接三通管的操作需切断运行中的管道，势必影响管道正常输气，所以必须对原管道的情况作认真的调查研究，根据不同情况采取相应技术措施。
1）低压管单气源
施工部门根据图纸提供的资料，至现场了解切断管道后所影响的供气范围，向主管技术部门提出停气或降压申请书。
主管技术部门会同有关部门人员实地召集施工及输配管理部门一起参加“停气降压”配合会议。
根据施工部门提出的施工方案和用户的实际用气状况（一般考虑避开早中晚高峰供气时间），确定施工的具体时间和施工方案。
大型停气工程必须组成现场“停气降压”施工的指挥组，并责成有关部门人员根据确定的施工组织设计完成施工现场准备工作和停气联系业务的各项准备工作。
2）低压双气源
一般情况不必办理停气手续，但是在管道情况较复杂，可能存在管内积水、阻塞等情况时，为防止割断管子后发生燃气降压，中断供气等情况，必需对主要用户（有压力要求的炉窑、重要宾馆等）事先了解用气情况，使施工时间避开用气时间，防止意外。
同时，需在施工前通过测压方法摸清管道畅通情况，以便及早作好准备。
3）中压管道无论单气源或双气源，均需由施工部门办理停气降压申请。
由于影响燃气厂产气及输配供气，故应有相当于公司级技术部门召集有关施工、输配、营业等部门负责人参加的停气降压会议，讨论施工部门提出的施工方案，考虑产供销的平衡，确定停气的时间，建立现场指挥组织，确定施工组织设计内容和岗位责任制，并明确施工准备的具体内容和各项工作要求完成的日期。
（2）做好施工现场准备，落实各项技术措施施工准备工作十分重要，除准备必要的设备、工具以外，施工现场的准备工作应按照下列步骤进行：
1）操作坑和管材的准备由于在操作坑中时间比较长，为确保在操作期间的安全，视沟深、土质和周围建筑物的情况需加板桩。
在道路交通条件许可情况下，或市郊施工一般选用梯形沟槽，口径φ500以上或流砂地区应浇制混凝土基础，并考虑修筑集水坑作排水用。
工作坑尺寸根据管径和气源情况开挖，见图2—9—7。
图2—9—7带气操作坑示意图
注：
当D＜φ300时，h≥250，b≥300；
当D≥φ300时，h≥600，b≥650；
根据现有管道上定出需镶嵌三通管的具体位置，初步确定所需的管件（弯管度数）及有关材料。
2）切断气源钻阻气孔，供塞人阻气袋切断气源之用。
中压管和低压管双气源时均钻二只孔；低压管单气源一般也钻二只孔。
需要维持管内压力的钻四只孔，二只为阻气孔，二只为旁通管安装孔。
钻孔的口径应小于管径1／3，相近二只孔距离应大于0．50米以上。
各种管径阻气袋所需钻孔的最小口径见表2—9—1。
阻气孔离镶嵌三通管的距离应大于500毫米以上。
3）装置旁通管单气源低压管在无法停气的情况下应接装旁通管，使管内维持一定压力。
旁通管的口径应根据断气方向用气量以及原有管道之口径而定。
因旁通管接管口径最大不能大于本管的1／3，故即使装置了旁通管亦不可能维持正常供气。
所以除无法停气的特殊用户允许使用燃气外，其他用户仍需停止用气。
为防止施工时阻气袋阻塞旁通管输气，旁通孔和阻气孔的距离为2D（D——管径），见图2—9—8所示。
表2—9—1各种管径阻气袋所需阻气孔最小孔径
管径
φ100
φ150
φ200
φ300
φ400
φ500
φ700
φ900
孔径
32
40
50
50
80
80
100
100
4）设置放散点镶接完成后，必须排除管内混合气体，故必须设置放散点。
放散点应设置于镶接管道的末端，其周围30米范围内应无固定火种、无居民的安全地区。
放散管高度离地坪线一般为3米以上，放散管口径应尽量大一些，但不得大于管径的1／3。
如不能满足上述要求则必须加强安全措施，防止中毒、爆炸等事故。
5）降压施工准备中压管道嵌装三通管镶接时由于压力较高，无法用阻气袋阻气，因此必须关闭邻近阀门，在停气的状况下进行。
但是在关闭阀门之间的管道上如接有特殊用户而无法停气时，需要对阀门关闭的管段输入低压燃气（980帕），通过调压器的旁通管供给用户用气。
嵌接三通管的部位参照低压管嵌接三通、镶接的要求进行。
此方法称降压施工。
输入低压燃气方法有三种（见图2—9—8）：
图2—9—8降压施工流程图
1—气源阀；2—中压旁通阀；3—控制调压器；4—压力控制阀；
5—低压旁通阀；6—阻气袋；7—中压管道；8—截断管段；9—地区调压器
第一，通过调压器供应：
在需关闭的中压阀门两端管道上分别钻孔，接管安装小型调压器（一般选用φ50毫米调压器），进口为中压燃气，出口为低压燃气（980帕）。
关闭阀门通过管段上安装的测压管，用U型压力计测定关闭管段内的燃气压力。
低压气源通过区域调压器的旁通管向用户供气，如单气源时可在施工点接装旁通管，以保持另一方用户供气。
第二，使用旁通阀门调节：
施工现场布局与第一种方法相同，在需关闭中压阀门两端管道上分别钻孔，接管安装小型阀门（一般φ50口径）。
降压操作时由专人调节阀门，控制U型压力计的读数在980帕左右。
此项工作如不仔细，稍有疏忽会造成调节压力过高，使阻气袋破裂以及用户供气压力过高而产生危险。
上述二种方法中，由于用调压器调节方法安全可靠，降低的压力稳定，所以一般有条件的均使用此方法。
第三，使用现有调压器把低压燃气倒送至施工管段。
按图2—9—8所示：
使用此种方法必须具备此调压器的出口低压管与相邻调压器低压管环通，而此时相邻调压器的中压进口不是在施工的停气管段上的条件。
方法是关闭调压器进出口主阀门，开启旁通管，此时，邻近调压器输出的低压气源，由相连通的低压管经已关闭调压器的旁通管，输入施工段中压管，并通过相连调压器旁通管（主阀门关闭）供用户用气。
6）管材、工具、设备的检查对嵌接三通管及镶接使用的管件，必须按规定的要求进行认真仔细的检查。
检查的主要内容：
一是丈量，对镶接管件承插口的缝隙尺寸按规定的配合要求作正确的丈量，最小配合缝隙不得小于6毫米，并按规定检查椭圆度。
二是检查管件是否有裂缝、砂眼等。
为考虑施工中的意外，对于弯管等管件，应有足够的备件。
除一般的常用工具、安全防毒面具、材料等以外，特别要检查阻气袋是否备齐，阻气袋是否漏气等事项。
7）钻孔定位要求为防止因钻孔而减弱老管道的强度，避免操作时阻气袋游离而阻塞旁通孔，阻气孔、旁通孔和嵌接三通管的邻近切割线三者的问距应保持为：
s1
＞1．5D（但不得小于500毫米）
s2
＞2D（但不得小于600毫米）
S1
表示阻气孔与嵌接三通管的邻近切割线距离（毫米）；S2
表示阻气孔与旁通孔距离（毫米）。
详见图2—9—9所示。
2．施工顺序
当按照上述要求完成施工现场准备后方可按照下列操作顺序进行施工。
（1）阻塞气源在低压燃气管道上嵌接三通管前，首先要阻塞气源。
阻气的方式是采用阻气袋。
拆除阻气孔的管塞后，将未充气的阻气袋卷成条形塞人管内后，即往阻气袋里充气。
在断管的两端各塞入二只阻气袋，以防燃气袋破裂和移动。
阻塞的位置见图6—3—9所示。
阻气操作时应将阻气部位的管内杂质清除，使阻气袋充气后与管内壁密封。
如遇阻气困难，应装临时放散管，使渗过阻气袋的燃气沿阻气孔的放散管排除（参见图2—9—9左侧所示）。
图2—9—9嵌接三通管切割和阻气旁通孔定位图
1—气源；2—阻气袋；3—嵌兰通管位置；4—切割线；5—阻气孔；
6—封口湿泥；7—放散管；8—旁通管
如遇泄漏量较大时，操作者应戴上防毒面具。
塞阻气袋前应作管内气源及压力情况的测查工作，确认气源情况与实际相符方能完全阻塞气源（方法见安全技术）。
中压管道施工时，在阀门关闭后将中压燃气放散至低压或切断气源后方能施工。
为防止空气混入切断气源的管内，在施工时需在断管两端塞上阻气袋。
（2）断管、吊装和检查断管按照第六章截管方法进行，但由于带气操作，必须严格防止金属击出火星，引起燃烧。
取去截断管段并将三通管吊装就位。
根据镶接管位的位置确定所需要使用的弯管和镶接管子的具体尺寸（详见本章第三节）。
镶接管件全部合拢后，应测量坡度和检查承插式接口内的“借转”情况，直至达到质量要求为止。
最后对承插接口进行灌铅、敲实，进行基础垫实、接头验漏填土等工作。
由于镶接和通气是连续进行，所以接口垫料应采用精铅。
3．弯管的选用和镶接形式
（1）铸铁弯管的“借转”高度和计算方法目前定型弯管用在燃气管道上面有90°、45°、22．5°、111
／4
°，和乙字管等五种。
“借转”弯管的尺寸丈量方法如下：
1）双弯管借转丈量方法（见图2—9—10）本法适用二端固定的管道。
图2—9—10双弯管“借转”示意图
作两只弯管的承口和插口的中线，交点分别为O′O″，得出弯管的实际长度为l1
+l2
，通过计算很容易得到二只弯管“借转”的平行距离（或借转高度）。
当需要高度大于二只弯管“借转”值时，可在斜边l1
和l2
中接一段短管。
2）单弯管“借转”高度丈量方法（见图2—9—11）该方法适用于镶接管道某一端不固定的情况。
按上述方法丈量弯管的l1
和l2
两个尺寸，丈量出三通管中心点至承口的长度BO″，通过计算便可得出单弯管借转”高度。
图2—9—11单弯管“借转”示意图
当需要“借转”的高度大于一只弯管的“借转”高度时，可在l2
和BO″中间接短管l4。
（2）常见镶接形式和丈量方法镶接的形式常见为三种类型：
平行（包括立体平面）镶接、交叉镶接和嵌接三通管镶接。
1）平行镶接（见图2—9—12）先丈量出二管高差H，然后求得L。
l3
=L-l1
-l2
图2—9—12铸铁管道平行镶接
l3
即为镶接管的实际长度。
2）交叉镶接（见图2—9—13）
①作某一管的平行线，平行距离为H，与另一管的中心线交于C点。
②取AC为一米，过A点作垂线交另一管中心线于曰点，丈量AB值并计算出∠ABC的值。
③根据∠ACB值选定“借转”平面弯管，使两管轴线达到平行。
④按照平行镶接方法进行镶接。
3）嵌接三通管镶接在旧管道上嵌入三通管，接出支管，往往是带气操作，故要求丈量正确，尽量缩短施工时间。
嵌接三通管的丈量见图2—9—14。
图2—9—13交叉“借转”镶接
图2—9—14嵌接三通管的丈量
L—切割旧管长度；l1
—嵌入三通管长度（净长）；
l—切割旧管增加长度；l值与口径大小成正比。
各种口径l值参考表2—9—2。
表2—9—2嵌接三通管切割旧管道增加长度（毫米）
管径
l+5
-0
管径
l+5
-0
75
30
400
100
100
40
500
110
150
60
700
120
200
80
900
135
300
90
1000
145
铸铁管道镶接中，利用承插口的借转余地先抬高，使之形成空隙K，然后再复位完成镶接的任务，称之“硬镶”（无套筒镶接），见图2—9—15。
硬镶的要求如下：
图2—9—15承插口式接口硬镶示意图
①二端原固定管道必须基本上在同一轴心线ab上。
②二端镶接管道的长度必须保持基本相同，使抬高弧度基本相同。
③K值必须大于承口净长度才能完成镶接。
而K值与口径成反比，与镶接管长度成正比，口径愈大，镶接管愈要放长。
各种口径的管道在不同镶接管长的情况下的K值见表2—9—3。
表2—9—3不同口径和管长时的K值（毫米）
镶接管长（米）
口径（毫米）
300
500
700
2
218
92
54
3
328
158
20
4
436
184
110
5
566
230
134
K值是镶接二管同时抬高到最大极限时的平面净距（毫米）。
各种口径的管道承口长度（L）：
φ300口径为105毫米；φ500口径为110毫米；φ700口径为125毫米。
对照表2—9—3如果K＜L无法完成镶接，只有K＞L的情况下才能进行。
根据表2—9—3可以得到常见硬镶管道的最短间距要求：
φ700毫米不得小于10米（镶接管长5米）；
φ500毫米不得小于6米（镶接管长3米）；
φ300毫米以下不得小于4米（镶接管长2米）。
④因硬镶无“借转”余地，尺寸丈量要求准确，并应考虑管端毛口等因素，故实际镶接时镶接管长要比镶接间距略短。
一般情况下管径在300毫米以下短20毫米，管径在300毫米以上短30毫米。
此值称为镶接余量，参见图2—9—16。
图2—9—16铸铁管硬镶余量示意图
4．通气、放散和取样
当嵌接三通管镶接工程完成之后，即拔除阻气袋，将原管道的燃气通人新管道中，与此同时用燃气直接置换管内的空气。
新管道通气后，进入管道的煤气与原管内空气形成混合气体，如遇火种将会导致爆炸的危险。
故换气工作应谨慎进行，特别是大口径管道的换气。
被燃气置换的空气（空气和燃气的混合气体）通过放散管放散至大气中。
放散时严禁火种接近并防止中毒。
取样是检查置换是否合格的技术手段。
当管径小、长度较短时，取样方法是当放散点的监视人员嗅到燃气臭味时，即用小型阻气袋在放散口取样，至安全区试烧，观察到火焰燃烧情况与纯燃气燃烧火焰相同（火焰比较软呈桔黄色）即为取样合格。
在取样合格后方能通知新、老用户使用燃气。
二、地下钢管嵌接三通管及镶接操作
新埋钢管在分段施工后的连接或新老管道对接，是地下钢管施工中必不可少的操作工序。
由于连接管段的尺寸丈量、拼装操作的要求高，特别是在带气钢管上接出新支管的操作涉及到切割、焊接，技术难度更高。
1．新埋钢管镶接
地下钢管不仅承受管内气压，还受土层载荷的外力影响，拼装焊口一般应尽量采用“对接焊”工艺，使之达到较高的强度。
由于“对接焊口”的间隙一般只有2毫米左右，而镶接的两端钢管由于埋设于土层中无调整余地，很难达到同心位置，所以给镶接带来困难。
因此钢管镶接的关键是镶接管段长度的丈量和放样的准确性。
操作顺序如下（见图2—9—17）：
（1）引出A，B两固定钢管的轴心线，测量交叉角α。
（2）将钢管B盘弯至与A管基本保持同心的位置，并使直接镶接段保持2米左右（过长或过短会给丈量、吊装带来困难）。
也可以将A管盘弯至与B管基本同心位置。
（3）根据镶接钢管的外壁周长等分成若干段，计算平均弧长l。
图2—9—17钢管镶接丈量示意图
式中D——钢管外直径（毫米）；
n——等分数。
当D≤φ300时n取4；φ400＜0＜φ600时n取6；φ700＜D＜φ900时n取8；D＞φ1000时n取10以上。
（4）用直线样板紧围B管顶端，在管外壁放出圆周线，按照求得弧长z在圆周线上逐个取点a，b，c，d，f，d′，c′，b′。
（5）a，b，c，d，f，d′，c′，6′各点向A管作放射线。
（6）过以B管端面为基准面（一般选与轴心线垂直的管端面，如两端斜面均较大，可先将某一端修正到基本垂直于轴心线，并以此端为基准面），在各条射线上取相等长度的直线L，即：
aa1
=bb1
=cc1
=dd1
=ff1
=d′d1
=c′c′1
=b′b′1
=L
L的长度应大于最短间距（L′）10毫米以上，最后用直线样板连接成圆周线。
也可以用特制定位尺沿基准面一端（B）绕管壁旋转一圈定出另一端钢管（A）外壁圆周线，其长度更为准确。
（7）沿定出圆周线气割除去A管斜面，使AB管端间的圆周各点距离相等为止。
（8）确定镶接段钢管长度L′。
L′=L-ΔL
式中L′——镶接段钢管长度（毫米）；
L——镶接段净距（毫米）；
△L——镶接余量（毫米）。
△L取2C。
C为每道对接焊缝的间隙（毫米），一般C取1．5～2毫米。
（9）按照长度L′在待用钢管上定点放样，截取所需要管段L′。
（10）将L′长的钢管吊装嵌入镶接部位，拼装焊接。
注意对口的吻合。
2．已输气钢管镶接
由于输气钢管镶接是在停气、降压的情况下进行，管内存在燃气与空气混合气体，焊接或气割出现火种引至管内即产生爆炸，故不允许轻易动火（焊割）。
镶接方法目前常采甩以下二种：
（1）套筒镶接法（参见图2—9—18）选用特制钢板套筒作承插接口，接口密封阻气并驱除管内混合气体，确认燃气为单一介质后进行焊接。
施工前丈量输气钢管外径，特制钢板三通和套筒二只，接口配合缝隙5毫米（±1毫米）。
图2—9—18墙套简联接带气钢管嵌三通管
1—水泥；2—油绳；3—旧钢管；4—镶嵌圆钢；5—铜板套筒；
6—钢板三通管；7—焊缝；8—棱圈
①办理停气降压申请手续，制定施工方案。
②按照新埋钢管镶接的丈量方法定出输气钢管切割圆周线。
关闭气源，放散管内剩余燃气。
③用机械割刀切削，割除多余管段（此时不得动火）。
④截取所需管段吊装就位，焊缝间隙C可取20～40毫米。
套筒与钢管承插接口采用油绳、水泥填料并做到不泄漏。
⑤开启阀门，运用燃气工作压力将管内混合气排放，并取样检验，确认管内为单一燃气介质后将管内压力控制在400～500帕左右。
⑥在承插式接口上焊接，直至达到气密要求。
⑦恢复供气，并检查焊口是否泄漏。
（2）法兰镶接法运用橡胶圈挤压密封阻气后进行焊接的方式（见图2—9一19）。
与套筒镶接法主要区别：
①通过特制法兰合拢，迫使安放在镶接间隙的橡胶圈压缩达到密封作用。
②密封橡胶圈可采用铸铁承插式接口橡胶圈，橡胶圈直径d要求与承插接口要求相同。
镶接间隙：
C=0．5～0．6d（毫米）
其余操作均与套筒镶接法相同。
图2—9—19钢管法兰带气镶接示意图
1—旧管道；2—镶接管道；3—旧管道；
4—焊缝；5—法兰；6—橡胶圈
带气钢管嵌接三通和镶接关键是阻塞外泄燃气，并将管内混合气体置换成纯燃气再焊接。
（3）输气钢管不停气，不带气动火施工法在运行中的输气钢管上接管，均需断管一镶接一置换管内混合气一控制管内燃气正压（60mmh2
O）一带气动火施焊一恢复通气等工艺流程，不仅需要停气降压施工，而且施工时间长，带有一定不安全因素。
为此上海煤气公司作多年的研究和开发，取得实用性强的“带气钢管不停气和不动火”接管技术，已得到普遍应用，现介绍如下：
1）“封闭式钻孔机”取孔接管法（见图2—9—20）。
图2—9—20输气钢管“封闭式”“不停气取孔”工艺示意图
1—FGE—4钻孔机；2—交换法；3—阀门；4—焊接三通；5—被钻孔管道
①在拟接出支管的输气钢管上焊接所需接出管道口径的法兰钢短管，并安装阀门。
②将“封闭式钻孔机”安装于阀门上，并完成钻孔操作。
③在封闭状态下退出“封闭式钻孑L机”杯型钻头，完成钢管钻孔。
④关闭阀门，拆除钻孔机，即完成带气钢管接管。
此方法操作不需停气和动火，可接出与原钢管管径相同的支管。
2）“群孔合一”接管法在输气钢管上接出较大口径的管道，而无大型“封闭式钻孔机”时，可采用“群孔合一”接管法来完成。
该工艺是在输气钢管上按所需接出的管径内，钻若干只小型孔，并列组长圆形，最后取出剩余铁块，从而完成取孔接管。
其主要技术关键是“特别三通”和“群孔支座”的设计
①“钢制法兰三通”管，其高度日，应小于“小型钻孔机”钻杆的行程L。
②“群孔支座”其结构详见图2—9—21。
图2—9—21大口径输气钢管“群孔合一”接管工艺示意图
（a）群孔支座安装示意图；（b）已取孔的钢管
1—输气钢管；2—钢制法兰三通；3—群孔支座；
4—小孔支座；5—取出残余铁块
群孔支座是小型钻孔机的钻孔支座。
设计前根据接管的口径，并按小型钻孔机的孔径排列展开图。
然后按各小孔所处的钻孔部位设计各自安装角a。
由于各小孔钻孔时与输气钢管呈垂直状态，故不同的钻孔位置随着输气钢管表面弧度而出现各支座不同的“安装角”（a）。
当钻小孔的位置处于输气钢管顶部最高点时，安装角a=0，而钻孔位置处于其他位置将出现不同的安装角a。
图2—9—21所示是在输气钢管上完成“群孔合一”示意图
“群孔合一”接管技术的应用，将不受钻孔机的口径局限，施工较为简便。
钻孔前可以预先将“特制法兰三通”管焊接在输气钢管所需接管的部位，并在无气条件下接出支管或与已敷设的支管镶接。
然后安装“群孔支座”，逐只（也可同时）完成各小孔的钻削（此时在封闭式不停气状态下）。
然后临时降压，拆除“群孔支座”，取出残余钢板，即完成带气钢管接出较大口径的支管。
整个施工过程大部分内容不需停气，在无燃气条件下完成焊接。
只是在取出残余钢板时短时间降压。
③移动式平承镶接法带气钢管移动式平承镶接法是上海煤气公司近年来开发的一项新技术，其主要工艺内容是采用移动式特制法兰承管安装于带气钢管嵌接三通或调换阀门的镶接部位中，用柔性机械接口合拢。
因而不需要施焊动火，而减少原带气钢管镶接中因带气焊接所需置换管内混合气体，调整管内压力等较为烦琐的工艺顺序。
此项新技术不仅节约工程费，更主要是因不动火施焊，确保工程的安全可靠性。
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