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摘要：在油田地面管线建设及改造中，对于新旧管线的连接及管段更换施工，传统的施工方法是将所涉及连接的管线的流程截断，对管线进行泄压、放空等作业，虽然传统开孔技术比较成熟，但停产、放空等作业造成的经济损失较大。带压不停输管线连接施工技术是在管线不停输的情况下，通过管线及设备之间的密封系统进行氮气置换，在无氧的情况下实现带压开孔。并且通过危险点分析将危险降到最低。
关键词：带压管道;开孔;氮气置换;火灾预防
1.带压不停输管道开孔的新技术
管道带压开孔是指在密闭状态下，以机械切削方式在运行管道上加工出圆形孔的一种作业技术。采用管道带压开孔技术，既不影响管线的正常输送，又能保证安全、高效、环保。
1.1 管道开孔特点
（1）工艺先进;
（2）可带压作业;
（3）无火焰密闭机械切割;
（4）无污染。
1.2管道开孔作业条件
（1）适用管径：Ф40～Ф1000的钢制管线等;
（2）开孔直径：DN20～DN1000;
（3）适用介质：油、水等介质。
2.带压不停输开孔器的结构设计
2.1 密封系统
密封系统主要是由于开孔作业部分的密封及传动装置的密封。根据开孔作业的需要，需在干线管道开孔处焊接一个短管，短管一端焊接在干线管道上，另一端焊接法兰，在短管的上端安装两个阀门，一个阀门为进气口，另一个为排气口（泄压阀），以便氮气置换。在短管法兰上安装配套的开孔用阀门（闸阀），安装阀门主要是为了便于开孔作业完成后，关闭阀门可安全拆下开孔器，在阀门另端法兰上连接开孔器密封箱，并且要求短管、开孔阀门、密封箱之间实现密封。如图1.
图1.带压管道开孔器结构示意图
2.2动力传动系统
动力传动系统是以电机为动力源，以齿轮传动进行变速传动，使动力传动给动力轴，进行开孔作业。
2.3进给系统
进给系统主要是采用螺纹传动实现的。主要包括螺杆、光筒轴、接头等部分组成。这一结构可转动手轮，通过丝杠螺母传动，推动光筒轴做轴向运动，然后推动接头，使其带动主动轴实现进给这一功能。
2.4动力传动系统
动力传动系统是以电机为动力源，以齿轮传动进行变速传动，使动力传动给动力轴，进行开孔作业。
为了实现大中口径的开孔，主要是采用取芯钻头。取芯钻头是空心钻头，根据这一特点，即可满足开孔作业，又可实现排屑功能。因为取芯钻头在开孔作业时，主要是圆周切屑，使钻屑排在钻头内，在退出钻头时将其一并带出。
对于小孔径的开孔，可以使用麻花钻。由于麻花钻的形状特点及开孔器的密闭性特点，增加了排屑的难度。为了解决这一问题，在钻头安装时需增加一个筒形排屑筒，在本次设计中，利用固定套筒可以实现这一功能。
无论是开孔口径大小，在中心的麻花钻头可加工成前端（大于管壁壁厚即可）直径大于后端效果，在开孔完毕后，可将切割下的环形壁板卡在钻头上并取出。
3.带压不停输开孔器的工艺设计
3.1在原有管线准备进行开孔连头的部位， 带压焊接短节和法兰。如开孔管道是钢管可以直接焊接短管，如管道是铸铁管，则需要在干管上打上钢管套轴，再进行焊接。在焊接短管之前，应根据管壁的厚度做焊接工艺评定，既要保证不焊穿又要保证其焊缝强度 。
3.2检查阀门。确认阀门的宽度能够满足开孔器的主轴行程需要。将检查后阀门连接到短管法兰上。
3.3将密封箱与阀门另端法兰连接到一起。
3.4 在开孔器上的齿轮及主轴上涂上润滑油，减小摩擦阻力。在钻头上滴注润滑油，这样可以有效地保护钻头，避免钻头卡住而受伤。
3.5强度及密封性实验。开孔短管、法兰、闸阀、开孔器密封箱联合试压，打开进气阀冲入氮气，检查有无泄漏现象发生。试压并确定无泄露现象之后，打开泄压阀进行氮气置换 ， 保证开孔钻头在无氧状态下进行开孔作业 。
3.6开孔作业前，提升闸阀闸板，转动手轮，使钻头能够通过闸阀，估计到达开孔处时接通电源，使主轴运转，同时缓慢转动手轮进行开孔作业。如果在开孔作业时钻头被卡住，可以按下电机反转按扭，使刀具后退，然后再进行开孔作业。 在开孔刀具钻透管壁后，收回刀具，切断电源，关闭阀门，拆除开孔器，开孔作业结束 。
4.引起管道带压开孔火灾、爆炸的危险因素
烧穿、热裂纹、冷裂纹、接管不符合要求。
5.结束语
管道带压不停输开孔技术是一种新兴技术，在干管上连接支管时，可以发挥其独特的作用，克服了传统开孔方法中的安全隐患多、施工时间长等缺点。从总体效果上看，复合式带压开孔器结构合理，占用空间小，操作简单易学，消耗人力物力少;从环保、安全、效益等方面考虑应推广此技术。带压开孔器的使用。可以降低施工作业的成本和劳动强度，确保了管道输送在施工作业时的正常运行，创造良好的经济效益和社会效益。不停输开孔封堵设备在使用中的安全可靠性和经济性，以及所产生的社会效益，决定了它在管道输送、维修等施工作业中使用的必要性。因而，带压开孔技术在管道输送等作业中有着重要的研究意义。
参考文献：
[1]王志安编著.石油动火安全工程.石油大学出版社，1999
[2]油气管线安装工.石油工业出版社，1996
[3]带压管线附加旁接管开孔器的设计，2011
[4]胡秉福.浅谈油气管道带压开孔火灾危险及其对策研究，2011
[5]李婷婷.管道带压开孔技术简介，2009
[6]张瑞琳.新型高效带压不停输电动开孔机的研制，2010
关键词：带压管道;开孔;氮气置换;火灾预防
1.带压不停输管道开孔的新技术
管道带压开孔是指在密闭状态下，以机械切削方式在运行管道上加工出圆形孔的一种作业技术。采用管道带压开孔技术，既不影响管线的正常输送，又能保证安全、高效、环保。
1.1 管道开孔特点
（1）工艺先进;
（2）可带压作业;
（3）无火焰密闭机械切割;
（4）无污染。
1.2管道开孔作业条件
（1）适用管径：Ф40～Ф1000的钢制管线等;
（2）开孔直径：DN20～DN1000;
（3）适用介质：油、水等介质。
2.带压不停输开孔器的结构设计
2.1 密封系统
密封系统主要是由于开孔作业部分的密封及传动装置的密封。根据开孔作业的需要，需在干线管道开孔处焊接一个短管，短管一端焊接在干线管道上，另一端焊接法兰，在短管的上端安装两个阀门，一个阀门为进气口，另一个为排气口（泄压阀），以便氮气置换。在短管法兰上安装配套的开孔用阀门（闸阀），安装阀门主要是为了便于开孔作业完成后，关闭阀门可安全拆下开孔器，在阀门另端法兰上连接开孔器密封箱，并且要求短管、开孔阀门、密封箱之间实现密封。如图1.
图1.带压管道开孔器结构示意图
2.2动力传动系统
动力传动系统是以电机为动力源，以齿轮传动进行变速传动，使动力传动给动力轴，进行开孔作业。
2.3进给系统
进给系统主要是采用螺纹传动实现的。主要包括螺杆、光筒轴、接头等部分组成。这一结构可转动手轮，通过丝杠螺母传动，推动光筒轴做轴向运动，然后推动接头，使其带动主动轴实现进给这一功能。
2.4动力传动系统
动力传动系统是以电机为动力源，以齿轮传动进行变速传动，使动力传动给动力轴，进行开孔作业。
为了实现大中口径的开孔，主要是采用取芯钻头。取芯钻头是空心钻头，根据这一特点，即可满足开孔作业，又可实现排屑功能。因为取芯钻头在开孔作业时，主要是圆周切屑，使钻屑排在钻头内，在退出钻头时将其一并带出。
对于小孔径的开孔，可以使用麻花钻。由于麻花钻的形状特点及开孔器的密闭性特点，增加了排屑的难度。为了解决这一问题，在钻头安装时需增加一个筒形排屑筒，在本次设计中，利用固定套筒可以实现这一功能。
无论是开孔口径大小，在中心的麻花钻头可加工成前端（大于管壁壁厚即可）直径大于后端效果，在开孔完毕后，可将切割下的环形壁板卡在钻头上并取出。
3.带压不停输开孔器的工艺设计
3.1在原有管线准备进行开孔连头的部位， 带压焊接短节和法兰。如开孔管道是钢管可以直接焊接短管，如管道是铸铁管，则需要在干管上打上钢管套轴，再进行焊接。在焊接短管之前，应根据管壁的厚度做焊接工艺评定，既要保证不焊穿又要保证其焊缝强度 。
3.2检查阀门。确认阀门的宽度能够满足开孔器的主轴行程需要。将检查后阀门连接到短管法兰上。
3.3将密封箱与阀门另端法兰连接到一起。
3.4 在开孔器上的齿轮及主轴上涂上润滑油，减小摩擦阻力。在钻头上滴注润滑油，这样可以有效地保护钻头，避免钻头卡住而受伤。
3.5强度及密封性实验。开孔短管、法兰、闸阀、开孔器密封箱联合试压，打开进气阀冲入氮气，检查有无泄漏现象发生。试压并确定无泄露现象之后，打开泄压阀进行氮气置换 ， 保证开孔钻头在无氧状态下进行开孔作业 。
3.6开孔作业前，提升闸阀闸板，转动手轮，使钻头能够通过闸阀，估计到达开孔处时接通电源，使主轴运转，同时缓慢转动手轮进行开孔作业。如果在开孔作业时钻头被卡住，可以按下电机反转按扭，使刀具后退，然后再进行开孔作业。 在开孔刀具钻透管壁后，收回刀具，切断电源，关闭阀门，拆除开孔器，开孔作业结束 。
4.引起管道带压开孔火灾、爆炸的危险因素
烧穿、热裂纹、冷裂纹、接管不符合要求。
5.结束语
管道带压不停输开孔技术是一种新兴技术，在干管上连接支管时，可以发挥其独特的作用，克服了传统开孔方法中的安全隐患多、施工时间长等缺点。从总体效果上看，复合式带压开孔器结构合理，占用空间小，操作简单易学，消耗人力物力少;从环保、安全、效益等方面考虑应推广此技术。带压开孔器的使用。可以降低施工作业的成本和劳动强度，确保了管道输送在施工作业时的正常运行，创造良好的经济效益和社会效益。不停输开孔封堵设备在使用中的安全可靠性和经济性，以及所产生的社会效益，决定了它在管道输送、维修等施工作业中使用的必要性。因而，带压开孔技术在管道输送等作业中有着重要的研究意义。
参考文献：
[1]王志安编著.石油动火安全工程.石油大学出版社，1999
[2]油气管线安装工.石油工业出版社，1996
[3]带压管线附加旁接管开孔器的设计，2011
[4]胡秉福.浅谈油气管道带压开孔火灾危险及其对策研究，2011
[5]李婷婷.管道带压开孔技术简介，2009
[6]张瑞琳.新型高效带压不停输电动开孔机的研制，2010