范文峰 楊志強

國家管網(wǎng)集團浙江省天然氣管網(wǎng)有限公司

摘要：為保證油氣管道輸送效率，順利開展管道智能內(nèi)檢測，清管作業(yè)必不可少。各類型清管器在作業(yè)中存在一定的卡堵風(fēng)險，給管道正常運行帶來威脅。本文結(jié)合現(xiàn)場天然氣管道清管作業(yè)施工經(jīng)驗，就清管器設(shè)備本體和運行條件兩方面，對影響清管器通過性的主要因素進行了分析總結(jié)，并提出了提高清管器通過性的思路和可行措施，為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：清管作業(yè)；清管器通過性；天然氣管道

油氣管道的清管作業(yè)能有效減少管道內(nèi)壁污物堆積、避免輸送截面減小，保證輸送效率；同時也是開展管道智能內(nèi)檢測的必要前提。各類型清管器在實現(xiàn)清潔管道的同時，存在卡堵風(fēng)險，可能導(dǎo)致作業(yè)中斷。國家管網(wǎng)集團浙江省天然氣管網(wǎng)有限公司管道檢測技術(shù)團隊2024年完成14個檢測段、108次共800余公里的管道檢測，清管檢測距離累計約7200公里，共清出管道污物15 800余千克，有效保障了浙江省天然氣管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。在自主實施清管檢測作業(yè)的過程中，分析總結(jié)影響清管器（泡沫清管器除外）通過性能的因素，并提煉出提高清管器通過性能的有效措施。

1  影響清管器通過性的主要因素

1.1  清管器相關(guān)因素

清管設(shè)備的本體因素主要有配件材質(zhì)因素和設(shè)備結(jié)構(gòu)因素兩類。

（1）配件材質(zhì)的柔韌性。如皮碗和鋼刷的材質(zhì)柔韌性，決定了皮碗、鋼刷的變形能力。

（2）配件材質(zhì)的耐磨性。投運在長距離天然氣管道的清管器，其皮碗在長時間運行后出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，且多為前段皮碗偏磨，嚴(yán)重時出現(xiàn)動力皮碗底部磨穿，導(dǎo)致清管器出現(xiàn)“沉頭”現(xiàn)象，影響運行姿態(tài)，更容易發(fā)生卡堵。

（3）配件的過盈量。實際作業(yè)中，為實現(xiàn)清管器密封良好并保證一定的磨損余量，清管器配件均有1%~3%過盈量。但是由于整條管道可能存在不同壁厚的管節(jié)，相應(yīng)地清管器所受阻力也不同，尤其是彎頭處的壁厚一般都大于直管段的壁厚，進一步增大了彎頭處卡堵的風(fēng)險。

（4）從清管器結(jié)構(gòu)（圖 1）看，其總長 L1、前后段的間距 L2及皮碗鋼刷組裝時加裝隔墊情況影響。清管器在通過彎頭等管件時，總長 L1越長，其兩端與管道擠壓越嚴(yán)重，阻力越大，通過性就越差；清管器前后間距 L2越短，通過彎頭時需要產(chǎn)生的變形量越大，相應(yīng)地其所受摩擦阻力也越大，通過性就越差；皮碗、鋼刷間的隔墊越少，皮碗和鋼刷的倒伏空間就越小，降低了其變形能力，故通過性越差[1]（圖 2）。

圖 1 清管器結(jié)構(gòu)示意圖 

圖 2 清管器通過彎頭時的姿態(tài)示意圖 

1.2  清管器運行條件相關(guān)因素

清管器運行環(huán)境因素主要有管道管件本體狀況、輸氣量和管道內(nèi)部異物等。

（1）管道的幾何形狀變化，如管道凹陷、橢圓度等變形缺陷會影響清管器通過性。較大的管體變形缺陷使管道的有效通過面積減小，清管器運行阻力增大，導(dǎo)致清管器卡頓，甚至完全卡死。

（2）管道的壁厚增加、焊口處余高過高及錯邊量會影響清管器通過性。此類因素減小了管道截面積，增大了清管器和管道間的摩擦阻力，同時焊縫余高和錯邊這類內(nèi)壁界面的高度突變會給直皮碗帶來極大阻力，導(dǎo)致清管器所受阻力增大，通過性受到影響。

（3）沿線管件的尺寸，如分輸三通的開孔尺寸、彎頭的曲率半徑、閥門是否通徑及能否開到位等影響因素。GB/T 27699―2023《鋼質(zhì)管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，套管三通開孔區(qū)域軸向長度不應(yīng)大于管道外徑，同時，相鄰兩三通的中心距離 l 應(yīng)滿足 l ＞1.5D＋（d1＋d2）/2，式中，l 表示相鄰兩個三通中心間距，D為管道外徑，d1、d2表示兩相鄰三通的開孔直徑。若分輸三通尺寸不滿足規(guī)范相關(guān)要求，長度過長，會導(dǎo)致清管器在三通處無法形成有效密封，流體泄流，最終導(dǎo)致清管器停球。管道上的彎頭是導(dǎo)致清管器發(fā)生卡堵最多的因素之一，彎頭的曲率半徑越小，清管器所受阻力越大，越容易發(fā)生卡堵。一般情況下，彎頭的曲率半徑宜不小于6倍的管道外徑，最小不應(yīng)小于1.5倍的管道外徑（圖 2）。A-B-C表示清管器進出彎頭過程中所處的不同位置。從圖中可以看出，曲率半徑越小，對清管器的通過性越不利。GB/T 27699―2023規(guī)定，管道沿線閥門應(yīng)開啟靈活，清管、檢測期間應(yīng)處于全開狀態(tài)。全開狀態(tài)的閥門內(nèi)徑應(yīng)滿足檢測器最低通過性能指標(biāo)。同時，作業(yè)沿線的閥門均應(yīng)為通徑閥門，不可使用變徑閥門或者蝶閥、閘閥等閥門。

（4）推球流量及分輸流量。如果三通處分輸流量遠大于推球的干線正輸流量，則可能因推球流量不足使清管器在三通處卡停。

（5）其他異常情況，如基建時期遺留在管道內(nèi)部的鍍鋅管、工器具，以及一次性清出過多污物，均會導(dǎo)致清管卡堵。

2  提高清管器通過性的可行措施

2.1  針對清管器可采取的措施

（1）在不影響支撐能力的前提下，盡量提高清管配件其耗材的柔韌性，從而提高變形能力，在遇到凹陷、彎頭、壁厚增加等容易導(dǎo)致清管器卡頓的情況時，能通過耗材的變形量提高其通過性。

（2）提高耐磨性，減小皮碗、鋼刷等配件的過盈量。在滿足耐磨性要求的情況下，應(yīng)該結(jié)合管道全線存在的各類壁厚的管道，考慮減小清管器配件的過盈量提高其通過性。

（3）增大清管器前、后段間距，減小清管器總長度，并避免多個直皮碗、鋼刷相鄰組裝。由于直皮碗和鋼刷內(nèi)圈的倒伏能力較差，如果不加隔離墊而相鄰組裝，其變形能力變差，導(dǎo)致清管器整體通過性變差。

2.2  針對清管器運行條件可采取的措施

（1）排查、減少或消除可能存在的較大變形，如通過發(fā)送泡沫清管器和通過性較好的皮碗測徑清管器來初步判斷管道是否存在影響后續(xù)清管器通過的較大變形，必要時可發(fā)送變形檢測器對卡堵點進行定位、開挖及修復(fù)消除。

（2）清管作業(yè)前，做好管道基礎(chǔ)信息調(diào)查，掌握沿線管件的尺寸，分輸三通的開孔尺寸、彎頭的曲率半徑、是否存在連續(xù)彎頭，閥門是否通徑及能否開到位等情況，并做好可檢性評估，對嚴(yán)重影響清管器通過性的關(guān)鍵部位進行改造。

（3）保證推球流量，避免三通分輸量過大，必要時可采取在清管器接近三通時提前關(guān)閉三通分輸閥門等方式保證清管器順利通過。

（4）清管時嚴(yán)格遵守循序漸進的原則，按照通過能力由強到弱、清管能力由弱到強的順序投用清管器，避免一次性清除過多污物或其他異物導(dǎo)致清管器卡堵[2]。

3  結(jié)語

綜上所述，清管器的通過性是管道檢測作業(yè)的首要考慮因素，是整個檢測作業(yè)能否成功的關(guān)鍵，能夠初步掌握管道是否存在變形等可能導(dǎo)致卡球的風(fēng)險，為后續(xù)作業(yè)的安全評估提供依據(jù)。

為保證清管作業(yè)順利開展，組裝清管器應(yīng)選用韌性好、耐磨度強的耗材，并根據(jù)實際管道內(nèi)徑選用過盈量合理的皮碗、鋼刷，減小清管器總長度，適當(dāng)加裝隔墊，保證清管器本體的良好通過性；作業(yè)前做好管道調(diào)查，排查影響清管器通過性的變形、特殊管件以及運行工況，按照通過能力由強到弱的順序，優(yōu)先保證通過性的原則有序開展作業(yè)。

參考文獻：

[1]劉斌，楊理踐.長輸油氣管道漏磁內(nèi)檢測技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2017： 14-18．

[2]呂坦，國濱，祝興輝，等.油氣管道內(nèi)檢測清管安全技術(shù)分析[J].中國特種設(shè)備安全， 2024，40(12)： 40-43.

作者簡介：范文峰，1983年生，碩士研究生，高級工程師，現(xiàn)任浙江省管網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)中心主任，主要從事天然氣管道保護、管道完整性管理、管道檢測和管道應(yīng)急搶修等相關(guān)工作。聯(lián)系方式：13616710643，fanwf01@pipechina.com.cn。