丁峰 張峰 沈風(fēng)林

江蘇省沿海輸氣管道有限公司

摘要：江蘇沿海輸氣管道洋口港大橋輸氣管線全長(zhǎng)11 km，需設(shè)置多處補(bǔ)償彎減小管道應(yīng)力，防止管道變形和受熱膨脹。補(bǔ)償彎及附近直管段采用Φ1219×33mm，X80焊接鋼管，設(shè)計(jì)壓力10 MPa，安裝如此壁厚的補(bǔ)償彎在國(guó)內(nèi)沒有先例，也沒有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可借鑒。經(jīng)對(duì)多種設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行認(rèn)證比較，最終選用立式補(bǔ)償彎和自動(dòng)化焊接技術(shù)進(jìn)行安裝。安裝過程中還定制了專用S彎運(yùn)管車和不對(duì)稱焊接棚等機(jī)具，順利完成補(bǔ)償彎的安裝施工。

關(guān)鍵詞：管線橋；立式補(bǔ)償彎；自動(dòng)焊

江蘇沿海輸氣管道洋口港大橋輸氣管線全長(zhǎng)11 km，根據(jù)應(yīng)力計(jì)算需設(shè)多座補(bǔ)償彎。管線橋上原有三條管道（中石油DN 1000輸氣管道、桐昆DN 300化工管道、DN 400供水管道）已占用管線橋大部分空間和載荷。空間的不足給輸氣管道設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)較大的困難。項(xiàng)目小組從2019年下半年起就與國(guó)內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先的管研院、設(shè)計(jì)院、管材廠、彎管廠進(jìn)行了多次技術(shù)交流。先后對(duì)三類十多種補(bǔ)償方案進(jìn)行比較論證，順利完成28座Φ1219 mm×33 mm補(bǔ)償彎的設(shè)計(jì)與施工，本文對(duì)補(bǔ)償彎的設(shè)計(jì)和施工的一些做法進(jìn)行介紹。

1  設(shè)計(jì)方面

（1）45度斜立式補(bǔ)償設(shè)計(jì)。針對(duì)天然氣管道管徑大、壓力高、超長(zhǎng)距離、補(bǔ)償空間受限、多條油氣及化工管道架空并行敷設(shè)等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)院開展了水平補(bǔ)償、豎向補(bǔ)償和斜立式補(bǔ)償?shù)榷喾N補(bǔ)償方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選論證，并采用CAESARⅡ軟件對(duì)補(bǔ)償設(shè)置數(shù)量及距離、補(bǔ)償彎管角度、補(bǔ)償彎管曲率半徑、補(bǔ)償彎管壁厚及材質(zhì)開展了多種工況的管道應(yīng)力分析和論證。補(bǔ)償彎管設(shè)計(jì)由水平90度改為45度斜立式（圖 1），成功解決了管道補(bǔ)償彎空間和載荷不足的問題，避免新建補(bǔ)償平臺(tái)和用海審批，不僅保證了管道本質(zhì)安全，也降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)和工程投資。

圖 1 45度立式補(bǔ)償彎

（2）管道支座設(shè)計(jì)。為滿足管道在施工、運(yùn)行、維檢修等作業(yè)工況下變形的需要，保證管線橋結(jié)構(gòu)和管道安全，根據(jù)管道支座的受力，對(duì)管線橋開展了上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算（圖 2），設(shè)計(jì)固定支座、滑動(dòng)支座、管道支墩、補(bǔ)償滑動(dòng)支座和固定墩五種類型的管道支座，對(duì)管道變形進(jìn)行合理限制，進(jìn)而減少管道補(bǔ)償彎受力對(duì)管線橋的影響。

圖 2 管線橋上部結(jié)構(gòu)模型

（3）提出針對(duì)性施工技術(shù)要求。針對(duì)管道焊接、焊縫檢驗(yàn)、管道和鋼結(jié)構(gòu)防腐、管道支座施工、補(bǔ)償彎管安裝、管道測(cè)徑和試壓、在役管道保護(hù)等提出了針對(duì)性的要求，從設(shè)計(jì)源頭上保證管道本質(zhì)安全。

2  施工方面

（1）自動(dòng)焊工藝。如此壁厚的高鋼級(jí)、大口徑補(bǔ)償彎采用自動(dòng)焊接在國(guó)內(nèi)尚屬首次，沒有類似焊接經(jīng)驗(yàn)借鑒。項(xiàng)目小組與國(guó)家焊接試驗(yàn)室、自動(dòng)焊廠商等單位多次交流和反復(fù)試焊，分析焊接缺陷發(fā)生位置、性質(zhì)，克服由壁厚差導(dǎo)致的錯(cuò)邊、CTOD難以達(dá)到要求、自動(dòng)焊軌道較難滿足焊縫端面垂直度要求、焊道層間未熔合等缺陷問題，通過焊接工藝評(píng)定，形成符合要求的焊接工藝規(guī)程。自動(dòng)焊的應(yīng)用不僅保證焊接質(zhì)量也大幅提高了焊接效率（圖 3）。

圖 3 補(bǔ)償彎自動(dòng)焊接

（2）補(bǔ)償彎的吊裝。為保證補(bǔ)償彎在海上能夠順利安裝，施工單位在預(yù)制場(chǎng)搭建異形工作平臺(tái)進(jìn)行補(bǔ)償器S彎預(yù)制，施工前在試驗(yàn)場(chǎng)模擬立式補(bǔ)償彎組件吊裝（圖 4）。經(jīng)過試吊形成吊裝作業(yè)規(guī)程，項(xiàng)目組因地制宜在立式補(bǔ)償彎支撐架內(nèi)搭設(shè)腳手架作業(yè)平臺(tái)，順利完成了2個(gè)重達(dá)16噸S彎在6.8米高空中組對(duì)焊接。

圖 4 補(bǔ)償彎海上安裝

（3）定制施工機(jī)具。為解決焊接棚難以安置，空間狹小困難，項(xiàng)目組根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間定制了不對(duì)稱焊接棚，將尺寸較大的自動(dòng)焊接機(jī)設(shè)置在焊接棚較寬的一側(cè)，焊工操作所需空間得以滿足。項(xiàng)目組還聯(lián)合徐工集團(tuán)專門研制出特制運(yùn)管車（圖 5），滿足了S彎的運(yùn)輸需要，并獲得了實(shí)用新型專利。

圖 5 定制運(yùn)管車

3  結(jié)語(yǔ)

洋口港大橋輸氣管道補(bǔ)償彎設(shè)計(jì)和施工的順利完成，為長(zhǎng)輸管道在海上管線橋施工提供了新的解決方案，經(jīng)參建各單位密切合作，僅用7個(gè)月時(shí)間完成管線橋段28個(gè)補(bǔ)償彎和管道施工，節(jié)約工期1個(gè)月，順利完成項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)并積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

作者簡(jiǎn)介：丁峰，1984年生，本科，高級(jí)工程師，工程管理部經(jīng)理，主要從事管道項(xiàng)目管理工作，聯(lián)系方式：13675110870，dingfeng@jscgpc.com。