江底天然氣管道泄漏修復(fù)方法的研究

摘#8195;要 本文介紹了一種水下鋼制管泄漏快速簡易修復(fù)方法，適用于水下修復(fù)泄漏的天然氣管道、自來水管道、石油管道、壓縮空氣管道、等帶壓金屬管道。該方法采用堵漏專用夾具修復(fù)水下鋼制管道，設(shè)備比較簡單，操作簡便，施工可行，速度快，修復(fù)費用低廉，只

有工程造價的百分之一，效果好。這一新技術(shù)的出現(xiàn)，將結(jié)束過江河泄漏，采用圍堰施工法，更換新氣管法的歷史。

關(guān)鍵詞 天然氣管道；水下；泄漏；修復(fù)方法

中圖分類號 TU 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0192-02

因水下環(huán)境的復(fù)雜性，致使水下管道的破損不可避免，因此，水下管道維修技術(shù)就應(yīng)運而生。同時，維修水下破損管道的難度最大、技術(shù)含量最高已成為業(yè)內(nèi)人士的共識。2011年11月26日，重慶燃氣集團職工在對嘉陵江飛浪子過江管道的定期巡查中發(fā)現(xiàn)江底有天然氣管道經(jīng)過的江面上有氣泡冒出，對江面冒出的氣體進行檢測，發(fā)現(xiàn)其含有甲烷、乙烷，確定這是一起天然氣泄漏事故，管道維護分公司在帶壓、不停氣的情況下，利用專用夾具對該管線進行修復(fù)，取得了良好的經(jīng)濟效益。

1 修復(fù)技術(shù)的篩選和修復(fù)方案的確定

1.1 修復(fù)技術(shù)的篩選

常用的水下管道維修可分為以下幾個大類：水上焊接法、水下焊接法、用穿插HDPE（高密度聚乙烯）管襯里技術(shù)法和夾具注膠法。

1）水上焊接法。先把水下管道切斷或切除破損段，然后把管道的2個管端吊出水面，焊接修復(fù)短節(jié)部分，做好無損檢驗和涂層后，再把管道放回水底，即完成維修工作。這種方法僅限于淺水區(qū)域和小管徑管道，而且要考慮到管道提升過程中所受到的應(yīng)力和可能產(chǎn)生的危險性。

2）水下焊接法。水下焊接法又分為水下干式高壓焊接法和水下濕式焊接法。水下干式高壓焊接維修步驟為切除破損管段，在水下安裝焊接工作艙（工作艙內(nèi)配有動力電源，照明、通訊、高壓水噴射、起重、氣源、焊接施工設(shè)備，生命支持系統(tǒng)等）。工作艙內(nèi)注入與該水域水深相同壓力的高壓氣體，形成干式環(huán)境后，即可進行修復(fù)管端，安裝短節(jié)，實施水下干式焊接等作業(yè)。這種方法多用于管道不能在水面焊接，但又要求保證管道原有的整體性能不改變，或采用其他方法受到限制的情況，以及對管道的附屬結(jié)構(gòu)進行維修時。水下濕式維修法就是濕法水下焊接是潛水員在水環(huán)境中進行的焊接，水與電弧之間沒有任何隔離設(shè)施，電弧僅僅依靠焊條在焊接過程中產(chǎn)生的氣體以及水汽化形成的氣泡來保護，難以保證水下焊接質(zhì)量。因此采用這類方法難以獲得質(zhì)量良好的焊接接頭。

3）用穿插HDPE（高密度聚乙烯）管襯里技術(shù)修復(fù)。穿插HDPE修復(fù)舊管道，就是將適合尺寸的HDPE管經(jīng)變形縮徑后由絞車牽引拉人待修舊管道中，使HDPE管恢復(fù)到變形前的尺寸后貼合在舊管的內(nèi)壁上，從而利用原舊管道外能抗沖擊、內(nèi)能承壓力和HDPE管耐腐蝕、耐磨損、長壽命、變形后恢復(fù)能力強等特點，形成“管中管”復(fù)合結(jié)構(gòu)，使得修復(fù)后的管道具備了舊管道和HDPE管的綜合特性。

4）采用夾具注膠式堵漏維修。夾具注膠式式堵漏主要部件由定制好的燃氣專用空腔夾具、連續(xù)加料注射槍、帶壓力表的手壓泵和高壓膠管構(gòu)成。其操作方法是先在管道泄漏處安裝好燃氣專用空腔夾具，再利用加料注射槍連接高壓軟管將密封膠注入燃氣專用空腔夾具中，一般其加料注射槍的注射壓力可達60 MPa，利用注射到夾具中高壓密封膠使得夾具和管道嚴密結(jié)合達到封堵泄露的目的。這種方法的優(yōu)點在于能帶壓作業(yè)。

1.2 修復(fù)方案的確定

嘉陵江飛浪子過江管道是重慶市首條過江輸氣管道，建于1991年，直徑426 mm，全長13 km，過江段500 m，河床段150 m。它擔負著雙碑、北碚、大學(xué)城等地區(qū)的供氣任務(wù)，還是整個主城區(qū)的后備燃氣通道。此次出現(xiàn)漏氣的地點位于嘉陵江西岸，由于三峽大壩蓄水至175 m的原因，原本在江岸的管道被淹沒在水下，加上原先管道埋深。此時管道距水面至少有9 m的距離。搶險堵漏難度非常大。而且此管線輻射區(qū)域廣牽扯面積大，盲目的停氣搶險會影響大面積的用戶。更重要的是在水下的管道一旦停氣，江水便會涌入管道內(nèi)部，給以后的維修使用帶來更大的阻礙?？紤]到水上焊接法，水下焊接法和用穿插HDPE（高密度聚乙烯）管襯里技術(shù)都需要停氣才能進行修復(fù)，而傳統(tǒng)的圍堰施工法，不僅工期較長，且量耗資巨大。通過比較，我們確定了采用夾具注膠式堵漏的技術(shù)方案。

2 重慶燃氣集團嘉陵江飛浪子段過江天然氣管線修復(fù)案例

2.1 泄漏管道的勘測

泄露險情發(fā)生后，公司馬上聯(lián)系到有水下作業(yè)經(jīng)驗和資質(zhì)的重慶海通公司進行開挖找漏作業(yè)。我們采用的是高壓水槍沖散管道上方的沙土，再利用抽沙設(shè)備把泥沙抽走，找到了泄漏點，此時管道距水面的距離足有9米多深。潛水員在水下剝開防腐層發(fā)現(xiàn)，管道有數(shù)十個泄漏點成蜂窩狀排布在管道彎頭部位，如圖1所示。

圖2 泄漏管道的勘測

為了設(shè)計和制作出合適的夾具，我們對泄露管道進行了勘測，管道的勘測數(shù)據(jù)主要包括管道的外徑、彎管部分的曲率半徑以及管道的壁厚等，如圖2所示。

2.2 夾具的設(shè)計

勘測完泄漏管道的參數(shù)后，我們聯(lián)系了天津江達揚升公司為我們設(shè)計并制作夾具，夾具的設(shè)計主要包括材料的選取、夾具壁厚的計算等。

1）夾具材料選擇：根據(jù)GBT 26468-2011《承壓設(shè)備帶壓密封夾具設(shè)計規(guī)范》材料的選擇應(yīng)該考慮三方面的因素：設(shè)計載荷、夾具材料的耐蝕性和可焊性。①設(shè)計載荷：按系統(tǒng)溫度與按系統(tǒng)壓力加修正值為設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷。設(shè)計載荷不應(yīng)超過金屬材料在系統(tǒng)溫度作用下的許用應(yīng)力；②泄漏介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)選擇當泄漏介質(zhì)腐蝕性較強時，應(yīng)選擇耐腐蝕金屬材料制作夾具；③材料可焊性的選擇碳素鋼含碳量應(yīng)＜0.25%，合金鋼碳當量＜0.45％。

綜合考量，我們選取的夾具材料是Q235鋼板。

2）管道夾具的壁厚S，宜按下式計算：

式中：D—夾具內(nèi)徑，其值為管道外徑+2倍空腔高度，mm；

#8195;#8195;#8195;P—夾具的設(shè)計壓力，其值修正為P=PL+5MPa，MPa；

#8195;#8195;#8195;[σ]t—泄漏介質(zhì)溫度下夾具材料的許用應(yīng)力，MPa；

#8195;#8195;#8195;φ—焊接接頭系數(shù)。

夾具最小厚度不宜小于14 mm。

經(jīng)過計算，我們確定了夾具的壁厚為14 mm。設(shè)計好夾具之后，天津江達揚升公司連夜制作好夾具。潛水員再次下水將夾具結(jié)實的包附在了彎頭泄漏區(qū)域，后采用高壓注劑槍連接著注膠孔以30 MPa的壓力對夾具進行注膠。經(jīng)過三晝夜的連續(xù)注膠，水面氣泡的消失宣告著這次水下堵漏工作的成功。

3 有關(guān)江底管道維修的建議

3.1 加強管道的定期檢測

為確保江底管道安全生產(chǎn)，應(yīng)參照城鎮(zhèn)燃氣管道規(guī)范，每年兩次對在役江底管道系統(tǒng)進行全面檢測一次，即每年對20%的管道系統(tǒng)進行檢測。對運行10年以上的管道，檢測的間隔時間要短。通過檢測發(fā)現(xiàn)管道存在的各種幾何缺陷、腐蝕、裂紋、橢圓變形、彎曲變形、外力損傷等，及時采取維修措施，最大限度地避免管道泄漏事故的發(fā)生，同時建立管道檢測數(shù)據(jù)庫，進行安全風(fēng)險評估。

3.2 建立管道維修預(yù)案

隨著新過江管線的增多，過江管道的數(shù)量逐年增多，某些管道的使用年限增長，使用壽命降低。線點多線長、安全風(fēng)險因素多、大多數(shù)事故不可預(yù)測，因而搶修具有臨時性、突發(fā)性、緊迫性、連續(xù)作戰(zhàn)等特點，尤其是對搶修時間的要求特別嚴格，要求搶修及時，人員、措施盡快到位。搶修工作效率高。要在較短的時間內(nèi)安全地完成搶修任務(wù)。

4 結(jié)束語

重慶是國內(nèi)較早利用天然氣的城市之一，且境內(nèi)河流眾多，有多條過江天然氣管網(wǎng)已經(jīng)超期服役。加之管輸介質(zhì)和管線服役環(huán)境的苛刻條件等影響，過江管道泄漏事件的發(fā)生將呈逐年上升的趨勢，加強對泄漏管道的快速修復(fù)的研究，有針對性的制定堵漏方案很有必要。這次過江管道搶險證實，夾具注膠法是一個速度快，修復(fù)費用低廉。

參考文獻

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