摘要: 钢管施工一线反馈的信息表明: 国内长输油气钢管施工装备仍存在许多重要问题，制约着管道施工速度和水平。为此，经过现场实地考察和钢管施工专业化公司调研，从沼泽地、冻土融化区、高寒地区、山区、沙漠地区钢管施工，钢管切割等方面总结了国内长输油气钢管施工装备存在的主要问题。针对这些问题，紧紧围绕工程技术需求，提出了钢管施工技术与装备的研究方向和研究思路。这些问题和研究方向的提出，对提高国内钢管施工技术水平，指明研究方向具有指导性作用。

      关键词: 长输油气钢管; 施工; 装备

0 引言
      经过多年的发展，国内的长输油气钢管施工取得了巨大的进步，实现了机械化、流水式作业。但是，由于国内钢管施工距离长、沿线地质地形复杂，导致长
距离、大口径钢管施工装备仍存在许多重要问题，制约着钢管施工速度和水平。因此，有必要对存在的主要问题进行总结、探讨，提出新的研究发展方向，使国内的长输钢管施工装备的技术水平迈向新的台阶。

1 长输油气钢管施工存在的主要问题
1. 1 沼泽地区或冻土融化地区施工机械进出场困难

      国内建设的西气东输、西气东输二线等长输油气钢管，不可避免地翻山越岭、穿越江河，经过山区、丘陵、沙漠、沼泽等多种地形。其中沼泽地段给钢管施工带来很大困难，此类地区具有施工机械进出场和转场困难、管材无法运输、管沟不易成型等特点。目前，沼泽地施工时大都根据现场实际情况采用挖明沟排水、作业带晾晒、正常组对焊接、沉管下沟的方法进行施工［1］，还没有形成一套系列化的施工方法和专用施工设备。冻土融化区是钢管施工中遇到的另一大问题。在该地区，钢管施工大型机械设备进入时地面返浆，从而给运管、设备转场和钢管施工造成极大困难。

1. 2 高寒地区挖沟困难、施工设备难以低温启动
      在俄罗斯和中亚等高寒地区的钢管施工中，经常遇见－ 30 ℃ 的低温天气，甚至达到过－ 60 ℃ 以下。高寒地区钢管施工存在的问题主要有两个。
      ( 1) 高寒地区土壤坚硬，挖沟困难，国内高寒地区挖沟主要采用先爆破后清沟的施工方法，国外有的采用爆破方法，有的采用专用挖沟设备进行管沟开挖，
如焖火烘烤法、冻土松土器挖沟法等［2 － 3］。
      ( 2) 高寒地区钢管施工设备的启动十分困难。目前采用设备不停车或安排专门人员定期发动设备的方式保持运转。车辆启动时经常要烘烤水箱、发动机、齿轮箱、液压管件、阀门等部位，启动一次车辆至少需要2 h． 该问题是高寒地区钢管施工最现实、最难以解决的问题。

1. 3 山区岩石地段无管沟回填用细土
      岩石地段缺乏回填管沟用细土一直是钢管施工中的难题，只能就近筛分或者远处运土，增加了施工工作量。国内目前使用的是筛分型管沟细土回填机，非自行走，由挖掘机拖动、装料。该设备体积庞大、运转不灵活、无爬坡能力，仅能用于平坦地段的管沟回填作业。
许多钢管施工单位明确提出需要具有岩石粉碎功能的管沟细土回填机设备。目前的难点在于国内市场上岩石粉碎机效率低。据了解，国内效率最高的岩石粉碎机出料10 mm 时效率仅为35 m3 /h，而实际中需要的效率要求能达到300 m3 /h．

1. 4 沙漠钢管施工存在的突出困难
      沙漠地区钢管施工是长输油气钢管施工中比较常见的，沙漠钢管施工遇见的突出问题主要有以下2个: 沙漠抗剪强度小，沙漠地区地质条件差，普通运管车不能通行; 沙漠风沙对施工设备的损伤极大，加速了轮胎和履带支重轮油封、设备汽缸及活塞环的磨损，导致机器经常出现故障。

1. 5 缺乏高效钢管机械切割坡口机
     在场站施工、钢管“碰死口”下短管和钢管维抢修时，均需要切割合适长度的短管用于钢管施工。目前，国内钢管维抢修、施工现场还主要采用火焰切割和手工砂轮打磨坡口。此方法切割偏差大，打磨工作量大，仅打磨就至少需要花费1 h． 尤其场站用管壁厚高达32 mm，火焰切割也难以割透，采用机械切割坡口机是一个比较好的解决方案。
国内生产钢管坡口机的厂家众多，但这些设备装卡、对中困难、费时费力，且需大型吊装设备和许多人员配合; 切割效率比较低，切割一道口( Φ 1 219) 至少
需要1 h． 国外大部分设备都是用于钢管预制，极少数设备用于钢管施工现场。国内还未见应用于长输油气施工现场的报道，仅少量用于钢管维抢修作业中。

2 长输油气钢管施工装备的研究方向
2. 1 沼泽地、冻土融化区钢管施工车辆底盘的研制

    针对沼泽地、冻土融化区钢管施工遇到的实际困难，可考虑采用工程技术方法或研制新型底盘的方式解决。

2. 2 水箱、发动机、阀门和管路加热装置研制
     加热、保温装置的研制成功，可以解决高寒地区钢管施工设备的启动和运转问题。例如，研制水箱、发动机、阀门和管路加热装置，如蒸汽加热器及水、电加热器等; 采用伴热原理对液压管、冷却水管伴热。

2. 3 管沟细土回填机研制
      在石方段钢管的施工中，欧美国家在20 世纪80 年代后期便已开始使用回填机进行回填作业。经过多年的发展，国外管沟细土回填机已经是一项成熟的设备，生产厂商较多［4］。这些产品的名称和特点见表1。

      这些管沟细土回填机存在的问题是: 效率低，具有岩石破碎功能的岩石粉碎机效率仅为25 ～40 m3 /h; 体积大，不适于山区、狭小场地的岩石粉碎和细土回填工作。因此，应研制一种适用于山区施工，自行式、具有岩石破碎功能的管沟细土回填机。该设备应具有体积小、运转灵活、岩石破碎能力强、爬坡能力好的优点，可在山区狭小场地内完成岩石破碎和管沟回填作业。此类型设备不仅解决了山区施工坡高、路陡、弯道多、场地狭小，大型设备回填进出场难的问题，还解决了山区管沟回填缺乏细土的难题，提高了施工质量和施工效率。

2. 4 沙漠运管车研制
      在沙特阿拉伯、利比亚、埃及、阿尔及利亚等沙漠钢管上均采用了一种低比压宽轮胎车型的运输车辆［4］。
这些沙漠运输车的特点是体积大、投资昂贵，应根据实际需要，研制一种成本低、体积稍小、运转灵活的沙漠运管车。

2. 5 高效钢管机械切割坡口机研制
      高效钢管机械切割坡口机要装卡、对中容易、效率高，吊装、切割、坡口最好控制在30 min 以内。为了满足野外施工的需要，要求钢管机械切割坡口机以柴油机为动力源，液压站驱动。

2. 6 折叠式液压防溜车设备研制
      该设备是为了防止长输油气钢管山区陡坡地段施工时焊接工程车、吊管机等设备停靠不稳，容易发生溜车事故而提出的。折叠式液压防溜车装置要实现机械化、自动化，将其置于车辆的轮胎或履带后方，车辆停稳后按钮操作，实现防溜车的功能［5］。

3 结束语
     目前，国内钢管建设面临着一个新的建设高峰期，中亚钢管、西气东输三线、中缅钢管已经开工或即将开工。这些钢管的特点是钢级高、口径大、距离长、沿线地质地形环境复杂，对国内钢管施工技术和装备提出了极大的挑战。这都迫切要求及时、准确地解决钢管施工装备存在的主要问题。

本文作者：张宝强1，江勇1，袁会赞2，张国权1，焦如义( 1． 中国石油天然气钢管科学研究院，河北廊坊065000; 2． 中国石油天然气钢管局维抢修分公司，河北廊坊065000)

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