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大口徑管道在低溫環(huán)境中開孔封堵式維修技術(shù)的驗(yàn)證對(duì)策

文檔作者：姜修才戚建利王淋生王建偉李海波楊立波文檔來源：中國石油管道局工程有限公司維搶修分公司		更新日期： 2026年05月29日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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2022 年第 38 卷第 5 期
★　石油化工安全環(huán)保技術(shù)　★
PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY 41
油氣管道帶壓開孔封堵技術(shù)在應(yīng)對(duì)管道不停
輸損壞更換、移線改線、外引支線等管道維搶修
需求中較為常用 [1-3]。國內(nèi)已有帶壓開孔封堵技
術(shù)施工能力最大用于 Φ1 219 mm 規(guī)格管道。中俄
東線 Φ1 422 mm 規(guī)格管道建成后，中國石油集團(tuán)
公司未雨綢繆，專門開發(fā)了針對(duì) Φ1 422 mm 規(guī)
格大口徑管道的帶壓開孔封堵式維搶修技術(shù)和裝
備。同時(shí)，由于中俄東線途經(jīng)冬季嚴(yán)寒的東北平
原，低溫環(huán)境給帶壓開孔封堵作業(yè)帶來了嚴(yán)峻挑
戰(zhàn) [4]，開發(fā)的新技術(shù)裝備亟待開展低溫環(huán)境中的
測(cè)試驗(yàn)證。為此，課題組確定在中俄東線最北入
境點(diǎn)的黑河市、選擇每年出現(xiàn)最冷戶外溫度的 12
月份進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證開發(fā)的 Φ1 422 mm 規(guī)格
大口徑管道帶壓開孔封堵式維搶修技術(shù)與裝備各
項(xiàng)指標(biāo)是否達(dá)到預(yù)期要求。
1　試驗(yàn)方案
試驗(yàn)具體時(shí)間選在 2020 年 12 月中下旬，期間
為黑河每年度最低氣溫時(shí)段。囿于不能直接在中俄
東線管道進(jìn)行帶壓開孔封堵試驗(yàn)，故在黑河戶外
設(shè)計(jì)了開孔封堵專用試驗(yàn)臺(tái)，驗(yàn)證開孔和封堵 2 種
施工技術(shù)，試驗(yàn)方案分別為水平結(jié)合器內(nèi)開孔驗(yàn)
證（圖 1），試驗(yàn)臺(tái)上垂直封堵測(cè)試驗(yàn)證（圖 2）。
另 外，Φ1 422 mm 規(guī) 格 開 孔 封 堵 設(shè) 備 打
收稿日期：2022-01-28
作者簡(jiǎn)介： 姜修才，男，主要從事油氣管道維搶修技術(shù)裝
備的研究與開發(fā)工作，高級(jí)工程師。電話：13933940065，
E-mail:jiang_xiucai@163.com
大口徑管道在低溫環(huán)境中開孔封堵式維修技術(shù)的
驗(yàn)證對(duì)策
姜修才，戚建利，王淋生，王建偉，李海波，楊立波
（中國石油管道局工程有限公司維搶修分公司，河北 廊坊 065001）
摘　要：為了測(cè)試驗(yàn)證針對(duì)中俄東線 Φ1 422 mm 口徑、X80 鋼級(jí)、12 MPa 設(shè)計(jì)壓力管道開發(fā)的帶
壓開孔封堵維搶修技術(shù)和裝備的低溫適用性，選擇在黑河市冬季極低溫環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，通過對(duì)設(shè)備進(jìn)
行低溫適用性改造和搭建保溫棚改善外部環(huán)境等措施，實(shí)現(xiàn)了低溫環(huán)境下對(duì)大口徑管道帶壓開孔封堵技
術(shù)的可行性驗(yàn)證。通過低溫環(huán)境測(cè)試充分表明：大口徑管道開孔封堵技術(shù)具備了對(duì)中俄東線管道安全運(yùn)
營和應(yīng)急維搶修的實(shí)際支持能力。
關(guān)鍵詞：中俄東線　大口徑管道　管道維搶修　帶壓開孔封堵　低溫測(cè)試
壓腔體容積約為 16 m³，最高測(cè)試壓力需達(dá)到
12 MPa，用氣體介質(zhì)試壓存在危險(xiǎn)。通過比選，
選用 -40 ℃冰點(diǎn)玻璃水作為試壓介質(zhì)。
2　設(shè)備低溫適用性改造
一般開孔封堵設(shè)備適用溫度為 -20~80 ℃，
中俄東線途經(jīng)地區(qū)極端低溫可達(dá) -40 ℃，為此，
需從設(shè)備本身的低溫適應(yīng)性和外部防護(hù)保溫兩個(gè)
方向研發(fā)設(shè)計(jì)裝備和施工技術(shù)。
2.1　裝備“本溫”設(shè)計(jì)
類比工業(yè)生產(chǎn)裝備設(shè)計(jì)制造本質(zhì)安全（“本
安”）要求 [5]，裝備要達(dá)到本身具備低溫環(huán)境適
用特性，即在裝備研發(fā)中考慮“本溫”設(shè)計(jì)。
1）開孔封堵作業(yè)中所用的專用對(duì)開三通管
件將永久留存于管道上，故要選擇耐低溫的鍛
件、板材等。封堵頭的橡膠皮碗、開孔機(jī) / 封堵
器的橡膠密封件對(duì)溫度比較敏感 [6]，必須具備耐
低溫特性。
2）液壓站是主要?jiǎng)恿υ矗簤河褪軠囟扔?
★　石油化工安全環(huán)保技術(shù)　★ 42 2022 年第 38 卷第 5 期
響粘稠度變化較大，溫度過低影響液壓動(dòng)力的正
常傳輸。液壓站低溫改造除了更換低溫液壓油外，
還對(duì)燃油加熱系統(tǒng)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)低溫預(yù)熱、液壓
油低溫預(yù)熱、電器部分低溫預(yù)熱和整車熱循環(huán)系
統(tǒng) 5 個(gè)部分進(jìn)行了改造 [7]。
2.2　外部防護(hù)保溫措施
主要采取設(shè)備直接包覆保溫 [8] 和作業(yè)空間外
部圍擋等措施。
1）開孔機(jī)、封堵器依托于液壓站動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，
液壓油路的常規(guī)適用溫度為 -20~80 ℃，更換為
低溫液壓油也不能完全保證液壓站進(jìn)出油管回路
在極低溫環(huán)境下不發(fā)生堵塞，為此在開孔機(jī)和封
堵器外纏繞電伴熱線和包裹保溫棉進(jìn)行防護(hù)。
2）為了改善作業(yè)環(huán)境，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地適當(dāng)圍
擋。采用腳手架外罩塑料大棚方式，水平開孔試
驗(yàn)圍擋帶上蓋，刀具安裝位置留出空檔便于吊裝；
垂直封堵試驗(yàn)吊裝頻率高，只圍擋四周即可。在
此基礎(chǔ)上，再增加熱風(fēng)輸送，使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)溫
圖 2　試驗(yàn)臺(tái)上垂直封堵測(cè)試示意
度升至 -10 ℃左右，達(dá)到了常規(guī)開孔封堵設(shè)備適
用的溫度范圍，極大地改善了作業(yè)工況。
3）低溫環(huán)境下熱機(jī)啟動(dòng)難題的解決辦法是：
現(xiàn)場(chǎng)配置小型汽油發(fā)電機(jī)（一般汽油機(jī) -30 ℃左
右仍可正常啟動(dòng)），發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后帶動(dòng)小型電動(dòng)
熱風(fēng)機(jī)來吹拂大功率柴油熱風(fēng)機(jī)油箱，1 h 左右
后啟動(dòng)大功率柴油熱風(fēng)機(jī)吹掃其他設(shè)備，從而實(shí)
現(xiàn)全套動(dòng)力機(jī)具和人員作業(yè)環(huán)境溫度的提升。
3　試驗(yàn)過程
3.1　水平帶壓開孔
驗(yàn)證低溫環(huán)境下的帶壓開孔作業(yè)能力指標(biāo)見
表 1 和圖 3。
2020 年 8 月該套裝備已在河北省廊坊市完成
了常溫 Φ1 422 mm、X80 規(guī)格管道等徑開孔，本
次現(xiàn)場(chǎng)主要驗(yàn)證低溫開孔性能，現(xiàn)場(chǎng)依托于開孔
結(jié)合器和外徑 Φ1 422 mm×30 mm 厚的中剖弧形
板，開比 Φ1 422 mm 小一點(diǎn)的 Φ1 180 mm 大小
的非等徑孔。現(xiàn)場(chǎng)專門選擇當(dāng)天氣溫最低（-33 ℃）
的凌晨 4 點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，總耗時(shí) 7.5 h 成功完成開
孔測(cè)試，經(jīng)專家評(píng)估認(rèn)定開孔設(shè)備具備最低 -40 ℃
的作業(yè)能力。
3.2　垂直帶壓封堵
通過試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證低溫環(huán)境下的垂直帶壓封堵
能力指標(biāo)見表 2 和圖 4。
計(jì)劃指標(biāo)比較籠統(tǒng)，考慮一般實(shí)際管道封堵
需要持續(xù) 12 h 以上，以便于為封堵截?cái)嗟墓艿肋M(jìn)
行改造維修創(chuàng)造合理時(shí)間，試驗(yàn)中以 10 MPa 進(jìn)
行 24 h 的嚴(yán)密性監(jiān)測(cè)、無壓降，驗(yàn)證了設(shè)備的可
靠性與適用性。經(jīng)專家評(píng)估認(rèn)定——封堵設(shè)備具
備最低 -40 ℃的作業(yè)能力。
4　結(jié)　語
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功驗(yàn)證了大口徑管道開孔封堵設(shè)
圖 1　水平開孔試驗(yàn)示意
43 2022 年第 38 卷第 5 期 ★ 姜修才等 . 大口徑管道在低溫環(huán)境中開孔封堵式維修技術(shù)的驗(yàn)證對(duì)策 ★
備在低溫環(huán)境下的技術(shù)性能和指標(biāo)，是國內(nèi)首個(gè)
完成 Φ1 422 mm/X80/12 MPa 規(guī)格管道開孔封堵
式維搶修技術(shù)的示范性測(cè)試，標(biāo)志著具備了對(duì)中
圖 4　垂直封堵作業(yè)模式
A.封堵頭初始位置尺寸；B.閥門至管頂尺寸；C.管頂至管底尺
寸；D.第一（封堵頭一輪觸底）尺寸；E.第二（封堵總行程）尺寸；
封堵結(jié)合器與閥門安裝密封間隙21
俄東線安全運(yùn)營的深度維搶修保駕能力，全套技
術(shù)達(dá)到全行業(yè)大口徑油氣管道維搶修領(lǐng)先水平。
參考文獻(xiàn)：
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表 1　水平帶壓開孔試驗(yàn)數(shù)據(jù)
開孔機(jī)型號(hào) H1500 筒刀規(guī)格 /mm 外徑 Φ1 180×700 高 計(jì)劃指標(biāo)
弧形板尺寸規(guī)格 /mm 中剖外徑 Φ1 422×30 厚鋼管 弧形板材質(zhì) X80 管線鋼
　開孔封堵裝備施工能力達(dá)到
Φ1 422 mm、X80 規(guī)格管道，最
低可施工溫度低至 -40 ℃
現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)溫度 /℃ -33~-23 壓力介質(zhì) -40 ℃冰點(diǎn)玻璃水
開孔最高壓力 / MPa 10 開孔總耗時(shí) /h 7.5
A= 538 ；B=1 238 ；C=700 ；D=1 576.4 ；E=338.4
注：試驗(yàn)時(shí)間 2020 年 12 月 28 日，試驗(yàn)地點(diǎn)是黑龍江省黑河市。
圖 3　水平開孔作業(yè)模式
A.主軸初尺寸；B.筒刀初始尺寸；C.筒刀高度；D.筒刀終尺寸；E.開孔終行程
表 2　垂直帶壓封堵試驗(yàn)數(shù)據(jù)
封堵器型號(hào) 1067-1524 封堵頭規(guī)格 OD1422 計(jì)劃指標(biāo)
封堵管段規(guī)格 /mm Φ1 422×30 厚鋼管 管段材質(zhì) X80 管線鋼
　開孔封堵裝備施工能力達(dá)到
Φ1 422、X80 規(guī)格管道，最低可
施工溫度低至 -40 ℃
現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)溫度 /℃ -33~-23、-31~-20 壓力介質(zhì) -40 ℃冰點(diǎn)玻璃水
封堵最高壓力 / 耗時(shí) 12 MPa/0.5 h 嚴(yán)密性試驗(yàn) / 耗時(shí) 10 MPa/24 h
A=859 ；B=1 482 ；C=1 392 ；D=2 895 ；E= 3 754
注：試驗(yàn)時(shí)間 2020 年 12 月 28 日— 29 日，試驗(yàn)地點(diǎn)是黑龍江省黑河市。
（下轉(zhuǎn)第 62 頁）
★　石油化工安全環(huán)保技術(shù)　★ 62 2022 年第 38 卷第 5 期
區(qū)東南側(cè)）點(diǎn)位累積指數(shù) Ai ≥ 1.5，有明顯累積。
3 個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)因子地下水總硬度、溶
解性總固體、硫酸鹽、氯化物、氟化物、亞硝酸
鹽（以 N 計(jì)）、硝酸鹽（以 N 計(jì)）、氨氮、耗氧量、
pH、汞、鈉、錳、銅、砷檢出率 100%。地下水總
硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、氟化物
和鈉濃度超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—
2017）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù) >1，主要是由于該區(qū)
域原生地質(zhì)環(huán)境因素，環(huán)境背景值本身較高。其
他監(jiān)測(cè)因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)遠(yuǎn)小于 1。油氣處理區(qū)生產(chǎn)
活動(dòng)對(duì)地塊土壤和地下水未產(chǎn)生明顯影響。
3.2　建　議
分析檢測(cè)結(jié)果，土壤、地下水檢測(cè)結(jié)果良
好，但地塊土壤中硫化物存在不同程度累積，要
定期對(duì)土壤、地下水開展自行監(jiān)測(cè)，及時(shí)關(guān)注土
壤及地下水質(zhì)量，定期開展現(xiàn)場(chǎng)檢查，做到及時(shí)
修復(fù)可能的污染源。
參考文獻(xiàn)：
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環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)
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境出版社，2018.
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討 [J]. 西部探礦工程，2014，26（5）：27-28．
此之外，在大型節(jié)日前后以及每日下班前的一段
時(shí)間也會(huì)出現(xiàn)安全事件增多的現(xiàn)象。
3）針對(duì)石化設(shè)備制造業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，提出
了現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)監(jiān)管、落實(shí)安全責(zé)任、加強(qiáng)安全意識(shí)
與培訓(xùn)、完善風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及隱患治理、提升安全文
化建設(shè)的對(duì)策。通過不斷提高安全管理水平，達(dá)
到減少安全事故事件發(fā)生的目的。
參考文獻(xiàn)：
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2013，23（12）：3-8.
（上接第 29 頁）
（上接第 43 頁）
ABSTRACTS PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
Bimonthly. 20 Oct. 2022 Vol. 38 No. 5 ·Ⅲ·
Key words: alarm valve unit; transfer station; water pump
connector
COUNTERMEASURES FOR VERIFICATION OF TAPPING AND PLUGGING MAINTENANCE
TECHNOLOGY FOR LARGE DIAMETER
PIPELINES IN LOW TEMPERATURE ENVIRONMENT[41]
Jiang Xiucai, Qi Jianli, Wang Linsheng, Wang Jianwei,
Li Haibo, Yang Libo.(Maintenance &amp;amp; Emergency Repair
Co. of China Petroleum Pipeline Engineering Co.,
Ltd., Langfang, Hebei 065001)
Abstract: In order to test and verify the low-temperature
applicability of the hot tapping and plugging for maintenance and emergency repair technology and equipment developed for the natural gas pipeline with large diameter of 1422mm, X80 grade and design pressure
of 12MPa used in the China-Russia East-Route, the test was conducted in the extremely low temperature environment of Heihe City in winter. Through the low-temperature applicability transformation of the equipment and the construction of insulation sheds to improve the external environment, the feasibility verification
of the hot tapping and plugging technology for
large diameter pipeline under pressure was realized. This tapping and plugging technology for large diameter
pipeline has passed the low-temperature environment test, which fully demonstrates that the project research results are supportive to the safe operation and
emergency maintenance and repair of the China-Russia
East-Route natural gas pipeline.
Key words: China-Russia eastern natural gas pipeline; large
diameter pipeline; pipeline maintenance and emergency repair;
hot tapping and plugging; low temperature test
APPLICATION OF LASER METHANE LEAKAGE
MONITOR AT SOUR GAS STATIONS[44]
Luo Hao1, Deng Ke1, Chen Junjie1, Li Ziqiang1, Li
Zhi2.(1. PetroChina Southwest Oil &amp;amp; Gasfield Company, Dazhou, Sichuan, 635000; 2. Sichuan Baoshihua Xinsheng Oil and Gas Operation Service Co., LTD., Chengdu, Sichuan, 610051)
Abstract: Most of the sour gas stations use fixed gas monitors to detect gas concentration passively, which has a large environmental impact and a long response time. This poses greater potential safety hazards. The laser methane leakage monitoring system composed of
laser methane leakage monitor, explosion-proof box, optical transceiver and local server is based on laser absorption spectroscopy technology and integrated with
the intelligent analysis technology of the Internet of Things. This system can detect slight leakage of sour gas at the station quickly. The field application indicates
that the laser methane leakage monitor has obvious advantages in detection range, sensitivity, and maintenance
costs. So such monitor is worth promoting for application.
Key words: laser; methane; leakage; monitoring; sour gas
STUDY ON THE ON-SITE CORROSION CONTROL
MEASURES FOR HIGH CONCENTRATION
HYDROGEN SULFIDE[47]
Ji Xiaohui.(Safety and Environmental Protection Technology
Supervision Center of Liaohe Oilfield, Panjin,
Liaoning, 124011)
Abstract: Steel C100 is widely used in H2S-containing
environment. But once O2 enters the H2S-containing corrosive environment, it will cause corrosion failure of equipment and facilities. In this paper, the corrosion
behavior of steel C100 under O2 partial pressure in
H2S environment was studied based on electrochemical
experiments and corrosion image characterization
method. The results show that under different partial pressure ratios of H2S and O2, the corrosion process is controlled by the cathodic process, which changes from
oxygen diffusion process to activation process. With the
increase of O2 partial pressure, the corrosion potential shifts negatively; he corrosion current density increases rapidly, and meanwhile the corrosion morphology changes from general corrosion state to pitting state.
Key words: hydrogen sulfide; oxygen; corrosion control;
electrochemistry
RESEARCH PROGRESS OF DESULFURIZATION
AND DEODORIZATION TECHNOLOGY FOR SULFUR-CONTAINING SEWAGE IN REFINERIES[51]
Zhang Xin, Zhou Lishan, Song Xiaoli, Teng Dayong, Jin Xiaoxia.(Key Laboratory of Industrial Water Saving
and Wastewater Resources, CNOOC Tianjin Chemical Research and Design Institute Co., Ltd., )
Abstract: Sulfide in refinery sewage is a malodorous substance. It is volatile and may result in obvious odor
in the plant air. This may endanger the health of operators
and cause corrosion of equipment. And sulfide has
adverse effects on downstream biochemical treatment. This paper summarizes the development status, application
and respective advantages and disadvantages of different desulfurization and deodorization technologies
for sulfur-containing sewage at home and abroad. It highlights the characteristics of catalytic oxidation desulfurization technology. Since the sulfur content of crude oil is increasing year by year and there’s increasing
sulfur content in refinery sewage, the environmental
pressure on refineries is increasing accordingly.
Hence the development of catalytic oxidation sewage desulfurization and deodorization technology using air as the oxidation source is promising, but there are also
certain technical risks and challenges in the development
process.

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05-29