2009年 第2期Pipe line Techn i q ue and Equipm ent2009 No 2收稿日期:2008-06-30 收修改稿日期:2008-10-22不停输带压封堵技术研究秦 红(四川石油天然气建设有限责任公司,四川成都 610213)摘要:不停输带压封堵技术是在压力容器、压力管道发生介质泄漏事故的情况下,迅速在泄漏缺陷部位建立起新密封结构的维修技术。

对其原理、特点、施工过程、应用情况进行分析研究,改变了管道在线维修存在的停输、降压、放散、动用明火等传统的作业方式,安全可靠、无污染,既不影响管线的正常输送,又能保证安全、高效、环保地完成新旧管线的连接工作。

关键词:管道;泄漏;带压封堵中图分类号:TE832.3 文献标识码:A 文章编号:1004-9614(2009)02-0043-03Research on Under pressure P l uggi ng Pi peli ne T echnol ogyQ I N H ong(S i chuan Petroleu m and N atural G as Co .,L td .,Bu ilding ,Chengdu 610213,Ch i na)Abstrac t :U nder t he c ircu m stances of pressurized conta i ners and p i pes l eak happened to m ed i u m,lose non st op pressure seali ng technology i s a new sea li ng struc t ure ma i ntenance techno l ogy wh i ch i s bu ilt rap i dly on t he leakag e of de fec ti ve parts .Its pr i nciple ,cha racte risties ,construction pro cess and the appli cation of an ana l ys i s o f st udies solve the ex istence of trad iti ona l prac ti ces such as t he pipe li ne repair of the s hutdown ,the step down ,em issi on ,t he use of open fla m e ,and its sa fe and re li able ,poll u ti on free w ill not affect the p i peli ne norma l trans m ission ,but a lso ensure the safety ,effi c i ency ,t he comp l etion o f pipe li ne li nki ng the o l d and new w ork env i ron m enta lly .K ey word s :p i pe li ne;leakage ;under pressure p l ugg i ng1 管道带压封堵技术简介管道带压封堵技术是在压力管道发生流体介质泄漏事故的情况下,不停输且迅速在泄漏缺陷部位建立起新密封结构的一种安全、经济、快速高效的在役管道维抢修特种技术。

它能在不间断管道介质输送的情况下完成对管道的更换、移位、换阀及增加支线的作业,也可以在管道发生泄漏时,对事故段进行快速、安全地抢修,恢复管道的运行。

该技术具有不停产、不降压、不降温的特点,保障了流程生产的正常进行,具有很高的实用价值和综合效益。

国内的管道不停输封堵技术研究在借鉴国外技术的基础上,封堵能力、规格、种类不断提高,封堵口径范围为25~1020mm,最高封堵压力达10M Pa .2 管道带压封堵技术特点(1)经济效益显著。

消除泄漏时,带温、带压、不用停车进行操作,不影响生产的正常进行,避免停车造成的经济损失。

(2)安全可靠。

消除泄漏时,全部过程可以做到不生产任何火花,不需要动火,保证安全。

(3)应用范围广。

该技术已广泛应用于石油、化工、化肥、发电、冶金、医药、化纤、煤气、自来水、供热等各种流程工业。

(4)适应性强,操作简便、迅速,消除泄漏快。

(5)良好的可拆性。

新的密封结构可拆卸,不破坏原来的密封结构。

3 管道带压封堵技术原理生产装置中的管道因某种原因造成泄漏时,泄漏介质处于带温、带压和向外喷射流动状态,利用泄漏部位原来的封闭空腔,或者在泄漏部位上建立一个封闭空腔,采用大于介质系统内压力的外部推力,将具有塑性、固化性等特性的密封剂注入并充满封闭空间,堵塞泄漏空洞和通道。

密封剂在一定的条件下,迅速固化,在泄漏部位上建立起一个固定的新的密封结构,消除了介质的泄漏[1]。

带压封堵过程及原理如图1所示。

4 管道带压封堵技术的施工过程4 1 泄漏的检测泄漏情况比较复杂,适用的带压封堵机理众多。

44P i p eli n e Technique and Equ i p m entM ar 2009现场踏勘时,应用多种检测技术及装备对泄漏部位的几何尺寸、泄漏介质的工艺参数及组分、泄漏量的强弱、周围环境等进行全方位的检测。

图1 带压封堵过程及原理4 2 泄漏原因分析泄漏可分为本体泄漏及密封泄漏,其原因为本体局部材料失效和密封失效。

材质不均、材料或焊缝内部缺陷、局部选择性腐蚀、冲蚀、气蚀或水击、应力集中、外力破坏、磨损、设计不合理、制造质量差、安装不正确、密封件老化等都可导致泄漏。

对于具体的泄漏现场,应在详细调查取证的情况下,分析其真正的泄漏原因。

4 3 相关资料的收集与分析要收集泄漏的现场检测原始资料,还要收集相关设备、管道系统、工艺装置的技术资料,以及各相关技术资料,然后进行分析。

同时,应详细了解、掌握跟踪业内各种带压封堵技术。

4 4 初拟方案及优选适用的堵漏产品或组合材料带压封堵施工人员应具备系统与统筹的观念,在施工中逐步强化封闭腔,逐步弱化泄漏强度,逐个消除泄漏点,将最终止漏的压力对决局限在受控的合理范围,不对系统造成影响。

应根据石油天然气管道泄漏的压力等级、发生位置、泄漏原因、输送介质和温度的不同,来确定相应堵漏产品密封的级别、相应堵漏产品的结构形式、堵漏产品对管线本体的保护形式和施工方式。

目前,国内先后开发了钢带拉紧技术、快速捆扎技术、低压粘补技术、注剂式密封技术、快速止窃技术、堵焊技术和管线带压修复技术等7项带压堵漏技术。

(1)钢带拉紧技术。

压力等级在1 6M Pa 以下的泄漏多采用此法。

(2)快速捆扎技术。

堵漏产品可以从结构上分为固持和密封两部分。

在捆扎时,随着捆扎带的增厚,能不断产生挤压力,从而达到快速捆扎堵漏的目的。

(3)低压粘补技术即化学粘合技术。

该技术需要一种导流装置来实现带压粘补。

(4)注剂式密封技术(夹具注胶法)。

封堵压力在2~3M Pa 之间,天然气管道以及法兰、阀门等疑难位置的泄漏一般采用注剂式密封技术,但容易对泄漏本体形成冲击破坏。

(5)快速止窃技术。

采用膨胀式封堵器拆除阀门,并封堵住漏点。

(6)堵焊技术。

采用管道堵漏钳配合高温密封垫对石油天然气管道的泄漏点进行电焊修补,在成功堵漏的前提下施焊,大大降低了安全隐患。

(7)管线带压修复技术。

将预制好的模管安装在需要修复的管线上,通过增压工艺,将环氧树脂注入模管与管线的夹层内固化成管线,从而达到不停产,带压修复的目的。

4 5 研制野外复杂环境下的堵漏工具如采取夹具注胶法,科学合理的夹具设计也是带压封堵取得成功的关键之一。

应根据泄漏介质的温度和腐蚀性能选择夹具的材料,并针对现场实际情况和加工、制作、装配等方面的因素,采用分成两块的结构形式(如图2所示)。

再选用GB150钢制压力容器所规定的壁厚强度计算公式,完成夹具厚度的设计。

图2 夹具装配图壁厚强度计算公式为S =p C D2[ ]t-p C+C 式中:p C 为设计压力;D 为夹具内径;[ ]t为温度作用下的许用应力; 为焊接系数;C 为壁厚附加量。

公式中的压力值,还必须考虑在向密封空腔注入密封剂过程中,密封剂在空腔内流动、填满、压实所产生的挤压力特殊规律。

4 6 安全问题实施堵漏工作时,往往涉及高温、高压、易燃、易爆、有毒、污染等恶劣的工作环境,操作者与泄漏介质近距离的接触,极易受到泄漏介质的各种伤害,如高压介质刺伤、灼伤、中毒等;还可能由于不当操作引发事故,如砸伤、滑跌等,甚至引发火灾和爆炸事故。

所以工作前应做好充分准备,严格按管道的强度、刚度校验公式进行核算验证,推算出带压封堵作业的各项第2期秦红:不停输带压封堵技术研究45允许操作参数,确保带压封堵全过程安全。

5 管道带压封堵技术的经济效益分析对于压力管道出现的泄漏情况,按照常规工艺,需要停产放空,介质置换,更换流程设备或换管。

其放空损失、停产损失、设备及材料费用、施工费用都较高。

若采用带压封堵技术施工,可不停产、不降压、不放空,用有限的施工费用就可以确保安全生产,并减少放空停产连锁反应损失。

卧渝线压力管道采用带压封堵技术施工经济效益计算如下:(1)常规停产放空抢险施工费15万元,放空损失费用42万元,停产损失140万元。

A=197万元(2)带压封堵B=材料及施工费用10万元从上述资料可知,带压封堵技术产生的经济效益为187万元,综合效益明显。

6 结束语轻微泄漏可造成物料和能量的损失,严重泄漏可引发事故灾害,并导致环境污染。

管道不停输带压封堵技术改变了管道在线维修存在的停输、降压、放散、动用明火等传统的作业方式,既不影响管线的正常输送,又能保证安全、高效、环保地完成新旧管线的连接工作。

随着科学技术的进步,压力容器、压力管道带压封堵关键技术也有所突破,许多新材料、新工艺、新设备运用于带压封堵工艺。

参考文献:[1] 盐城华夏高空建筑防腐维修有限公司华夏工程部.带压堵漏技术产品介绍[EB/OL].[2008-04-11].http://www.hxff /dyd.l ht m.l[2] 重庆燃气(集团)有限责任公司.我国石油天然气管道带压堵漏技术的研发和应用[EB/OL].[2008-04-11]..作者简介:秦红(1976),油气储运工程师,主要研究方向为各类石油化工厂站建设的技术管理(油气储运)。

(上接第39页)度快。

这与文献[10]中的结论是吻合的。

因此,为了提高计算的准确性,模拟多相流管道中的流体采用某一种清管模型不一定适用,应根据管道中气液混合的速度和清管球的运行速度来确定不同阶段,采用相应的清管模型计算管道清洗的时间和速度。