摘要：介紹了燃氣管道清管球清管的必要性，探討了通球管道施工、通球前的準備和通球操作中的技術要點。結合實踐經驗，對卡球原因進行了分析，提出了幾種卡球處理方法。
關鍵詞：燃氣管道；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 燃氣管道通球的必要性
① 管道施工過程中，管內不可避免地會有雜物和積水，這些都將給今後的運行帶來隱患。對於管徑大於DN 100mm的管道，一般吹掃不能達到理想的效果，因此，CJJ 33—2005《城鎮燃氣輸配工程施工及驗收規範》規定，當鋼質管道公稱直徑大於等於100mm時，宜採用清管球進行清掃。
② 在管道強度試驗中，高壓、超過0.8MPa的次高壓鋼質管道不得采用壓縮空氣試驗，而應採用水壓試驗。試壓結束後管道中的水如何排淨，通球[1～2]又成了最佳選擇。
③ 新建管道投產過程中的置換，特別是管道較長時，如全部採用氮氣，成本會很高。如果需要置換的管道兩端設有收、發球裝置，則可以考慮用兩個清管球形成一個氮氣隔離段的方法進行置換。這樣可節省大量費用，有時僅用瓶供氮氣就可完成置換。
④ 某些高壓管道在設計中考慮了清管功能，是為了清除管道使用過程中產生的雜質和積水等。這樣定期清管可保證管道的長期穩定運行，並能提高輸送能力。
2 通球管道的設計和施工
① 閥門和管件的選擇
通球管道必須是同一規格(管徑相同)，不同規格的管道應分別進行清掃。
通球管道中選用的閥門必須能夠保證清管球順利通過，宜採用全通徑雙面密封的球閥或閘板閥，嚴禁採用截止閥、蝶閥等清管球無法通過的閥門。
目前有些清管球已能通過曲率半徑為1D(D為管道外徑)的彎頭。可選用曲率半徑為5D的彎管，也可選用曲率半徑為3D、1.5D的彎頭。有些設計中考慮清管球的通過能力而全部採用曲率半徑為5D的彎管，但在現場施工中，某些地方這種彎管無法使用，因為現場很難有足夠的空間。
支管連接嚴禁採用機制管件三通，因機制管件三通極易造成卡球。如支管與母管管徑相等或相近，採用機制管件三通則清管球無法通過，而必須在母管上直接開口連接支管。如母管管徑較大而支管管徑較小，可直接在母管上開口進行支管連接，但組焊過程中嚴禁採用支管穿入母管中的組對方式。在母管上開口時要留有擋球箅子，做法為在開口中間處保留1～2條寬10mm左右的母材。當母管管徑較大(大於DN 200mm)，支管管徑與母管管徑相等或相近時，擋球箅子應做成井字形。採用氧乙炔焰進行開口時，要注意切割廢除物不要掉入管內，並清理好切割口，確保開口處平順。當母管為焊接鋼管時，開口要儘量避開母管焊縫，通球時支管閥門應處於關閉狀態。
② 管道的組焊施工
通球管道回填土時要留出觀測點，直管段應每隔200～300m設置1個觀測點，彎頭及地下障礙物多的地段宜加密設置觀測點。為便於觀測，觀測點兩側3～5m範圍內的管溝不要回填土，並在周圍設警示標誌，防止對行人造成意外傷害。
3 通球前的準備
當管道較長時應先分段通球，再全線通球，分段長度以2～3km為宜。採購清管球時可向生產廠商提供管道或彎頭規格，由生產廠商確定過盈量。必要時可選用帶有跟蹤裝置的清管球。
① 簡易收發球裝置的製作
a. 發球裝置
分段通球時可製作簡易的發球裝置，可用一副盲法蘭製作，為了方便清管球的裝填，也可採用比母管大一個規格的異徑管與一副盲法蘭製作。發球裝置見圖1。進氣閥根據所用空氣壓縮機的數量及排量進行確定。宜選用測量範圍為0～0.6MPa的壓力錶，以便於通球時觀察壓力變化，如發生卡球需要高壓解卡時，應根據情況更換相應量程的壓力錶。
分段通球中的收球裝置往往被人忽視，讓清管球隨意射出，這種做法相當危險，易造成人員傷亡。在城鎮燃氣管道分段通球中收球裝置非常重要。收球裝置製作方法為：在收球端管口加裝擋球箅子，並在距收球端管口1m處的管道兩側開設觀測口。為方便取出清管球，可採用比母管大1～2個規格的管道製作籃子的方法，籃子不密封，留出足夠的排放空間，且保證清管球不會射出，製作好後焊接到收球端管口。
② 空氣壓縮機
在通球時，空氣壓縮機的排量越大越好，但對於城鎮燃氣管道施工來說，移動式空氣壓縮機排量大的很少，可選用多臺小排量空氣壓縮機並聯。如分段通球，可考慮採用相鄰管段儲氣的方法進行通球。
4 通球操作
① 安裝清管球
安裝清管球前要檢查清管球是否完好，並測量其過盈量是否符合要求。安裝困難時可採用加長盲法蘭螺栓壓入清管球的方式，甚至可用螺旋千斤頂(油壓千斤頂不能水平使用)頂入清管球。採用上述方法時宜在清管球后墊木板，防止清管球損壞，安裝好後取出木板。連接空氣壓縮機，安裝好壓力錶後即可通球。
② 通球
通球時一般安排通球指揮1人、中間觀測點處3～4人、末端觀測點處1人，末端還要設警示標誌及劃出危險區域，防止行人入內，所有人員通球前應就位。設置值班車1輛，跟蹤清管球。每人配備移動電話1部，通球時保持聯繫。
清管球發出後，發球端壓力錶的壓力應有明顯變化，其規律是由低到高，水平管道一般達到0.1～0.2MPa時又逐漸降低(高程差大的管道，清管球爬坡時會因清管球前端的積水壓力較大，清管球爬過坡後壓力降低)；清管球因壓差小暫停前行時，壓力會逐漸升高。如果壓力按照這樣的規律變化，說明清管球運行正常。如長時間壓力無明顯變化，則有卡球的可能，這時可與中間觀測點聯繫，並對清管球的運行區間加強監測。如清管球帶有跟蹤裝置，則可根據跟蹤裝置判斷是否卡球。
清管球通過觀測點時很容易被發現，因為清管球與管壁之間會發出摩擦聲，有時伴有清管球前端的積水及雜物聲。清管球通過後應立即向通球指揮報告，並向下一個觀測點通報。從末端觀測點來看，清管球運行時，管口風量很大。清管球暫停前行時會無風或風量很小。如長時間無風量變化且一直有少量空氣排出，則有卡球的可能。末端觀測點除觀測清管球運行外，安全監護的任務也很重要。管口端嚴禁站人，觀測時一定要站在側面，並嚴禁行人進入危險區域。清管球快到達末端時，要通知末端觀測人員注意安全。
5 卡球的原因及處理方法
5.1 卡球的原因
清管球是依靠前後空氣壓力差前行的，通常卡球是由管內雜物造成的，也可能因為進風量不足或清管球漏風。
對於水平管道，清管球的清掃時間一般為充入相應管道0.1MPa空氣所需時間的2～3倍。如果時間過長，且發球端壓力錶長時間無變化，管道末端一直有少量空氣排出，則可以判斷為卡球。
5.2 卡球的處理方法
① 如因清管球漏風造成卡球，可放入第2個清管球進行通球。但若放入第2個清管球仍不能解卡，一般情況下不要放入第3個清管球。如：勝利油田正理莊-樊家Φ273×7長20km的輸氣管道全線通球中，因通球指揮失誤放入了5個清管球，結果清管球卡在兩個位置，給找球帶來很大困難。
② 分段通球如現場無大排量空氣壓縮機，因風量小而卡球時，可考慮在相鄰管段儲存壓縮空氣進行解卡。如：岳陽市門站-城陵磯Φ219×6的輸氣管道，在分段清管過程中，現場只有兩臺排量為2.3m3/min的小型空氣壓縮機。首段通球成功，但在第二段通球過程中發生卡球，最終採用儲存在首段管道的壓縮空氣成功解卡。
③ 收球端加裝爆破板或安裝大管徑放空閥解卡。加裝爆破板的方法過去在油田集輸管道中曾經採用過，但在城鎮燃氣管道施工中應根據現場情況來確定。因爆破板的爆破時間不好確定，城鎮行人較多，用這種方法較危險。因此，加裝放空閥的方式更加合理。為防止清管球及雜物意外射出，且考慮到成本及開啟方便，放空閥直徑應小於母管直徑，以公稱直徑為100～200mm的閘板閥為宜。當發球端壓縮空氣壓力升到0.2MPa以上時，突然打開收球端的放空閥，清管球前後形成較大壓差，使清管球運動。如不成功可適當提高打開放空閥時的管內壓力，但最高不得大於清管球和管道的強度試驗壓力。
④ 若上述方法均不能解卡，則應考慮反向通球。因該情況下的卡球通常是由於管道內的雜物較大或較長(可能是管內有棍棒或施工工具)，造成清管球無法通過。
⑤ 如反向通球仍不能將清管球取出，則只有根據通球過程情況判斷出卡球的區間。如清管球帶有跟蹤裝置，則可將管道卡球處切割，取出清管球及雜物後再連接，重新進行清管。如清管球不帶跟蹤裝置，考慮最易卡球的位置管件、閥門處，如卡球發生在直管段，則要考慮直管段連接死口處有無斜口，施工過程中有無變形較大的管段。分段找球時應利用發球端的空氣壓縮機，根據切割口處的風量判斷清管球在切割口的上游或下游。
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