[00132712]永冻土地段长输管道施工技术研究与应用

中俄原油管道漠河—大庆段起于漠河首站,终于大庆末站,在我国管道史上是第一次在大兴安岭森林地区施工,沿线多年冻土可分为连续多年冻土区、不连续多年冻土区和岛状多年冻土区及季节性冻土。冬季积雪时间长达5～7个月,积雪厚度0.1m～0.5m,局部达1m以上。在国内也是第一次在极端-40℃气温下进行大管径管道焊接、防腐、管沟开挖、下沟回填等作业,管道施工过程中面临诸多技术难题和新的挑战。通过对永冻土地段长输管道施工技术研究及配套施工机具的研制,公司全面掌握了高纬度、高寒地段管道冬季施工技术,为公司类似工程提供了宝贵经验。本项目的技术创新点如下： 1.设计永冻土、季节性冻土地段管沟开挖工艺。因地表冻结厚度较厚（季节性冻土达到2m,永冻土地段达到5m）且较坚硬,经过计算,设计采用以锰钢制作的单钩挖掘机松动,单斗挖掘机清理的方式。此单钩具有所需的强度和刚度,解决了在超低温下易冷裂或断裂的缺陷,目前设计的单钩已经被国家专利受理。 2.设计冻土沼泽地段管沟开挖工艺。采用分层冻沉开挖,即在上层腐殖土冻结后,经过计算和现场试验具备一定的承载力,首先用挖掘机将上层土剥离至含水的砂砾层位置,然后进行冻沉,待第二层砂砾石层具备承载挖掘机重量且没有完全冻结时,进行二次开挖,直至达到设计埋深要求。这种开挖方式非常有效,冻土沼泽地段管沟开挖在全线处于领先地位,受到业主的好评,业主在全线进行推广。 3.设计冻土沼泽地段管道稳管工艺。经过对空管稳管所需重量计算及所需材质的选用,采用平衡压袋稳管措施,平衡压袋透水性好,有效地解决了沟底的淤泥及砂石上返造成管线拱起。 4.设计极低温度下焊口预热工艺。依据焊接过程中根焊、层间焊以及盖面焊所需要达到的温度,同时计算出管道在焊接过程中的散热量,确定在管道焊接预热采用中频加热器,层间加热采用陶瓷电加热带连续加热,解决了因液化气燃烧不充分及温度 骤降造成的加热温度不能满足设计要求的难题,确保了焊接质量。 5.设计管道防腐补口工艺。依据管道补口过程中需要的温度及补口过程中散热量计算,普通液化气达不到所需要的热量,经过计算和现场试验补口用的燃气采用纯度较高的丙烷气体,解决了普通液化气无法充分燃烧造成的防腐带与管材PE层粘接不牢的弊病。 6.研制低温环境下设备冷启动装置及驻车加热系统。焊接工程车设计安装了低温启动装置,用以克服冬季气温较低设备启动困难的难题,工程指挥车、吊车、运管车、平板拖车安装驻车加热系统,解决车辆启动困难问题。焊接设备覆盖岩棉保温被保温。 7.研制新型焊接防风保温棚。为了保证在极端-40℃气温下进行焊接作业,研制防风保温棚,改变保温棚材质,增加防止热量散失的底板,保温棚内增加红外线加热器提高焊接环境温度,目前防风保温棚已经被授予国家专利。