管道泄漏及帶壓堵漏夾具設(shè)計(jì)分析

趙建平，高東民，薛 劍

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西榆林 718500）

管道泄漏及帶壓堵漏夾具設(shè)計(jì)分析

趙建平，高東民，薛 劍

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西榆林 718500）

由于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)化工的產(chǎn)品的需求也越來越大。許多化工產(chǎn)品都是以液體的形式存在，所以這些液體化工產(chǎn)品的輸送就需要管道。然而在目前化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)化工產(chǎn)品的裝備和輸送液體化工產(chǎn)品的管道常常會(huì)受到液體化工產(chǎn)品的腐蝕和影響。包括化工產(chǎn)品的溫度、酸堿度、壓力以及輸送管道的材料和焊接缺陷等。要想出一種合理的方法應(yīng)對(duì)管道泄漏，而帶壓堵漏便是一種很好的應(yīng)對(duì)技術(shù)，但這種帶壓堵漏技術(shù)要求相對(duì)較高。主要探討了針對(duì)管道泄漏而提出的帶壓堵漏夾具的設(shè)計(jì)。

管道泄漏；帶壓堵漏；夾具設(shè)計(jì)

1 前言

在我國目前應(yīng)對(duì)管道泄漏比較成熟的技術(shù)是注劑式帶壓密封技術(shù)。這種技術(shù)通常是在泄漏區(qū)域安裝合適的夾具，以便在泄漏區(qū)域的外側(cè)和設(shè)計(jì)的夾具之間形成一個(gè)密封腔。注劑式帶壓密封技術(shù)往往是在外部泄漏面或外表面泄漏安裝一個(gè)密封夾具重新形成一個(gè)密封腔，注射密封劑的壓力和泄漏液體的壓力將直接由該夾具承受，這就達(dá)到了帶壓堵漏的目的。本文著重介紹了密封夾具的設(shè)計(jì)和管道泄漏的處理，討論了帶壓堵漏夾具的設(shè)計(jì)。

2 密封夾具設(shè)計(jì)

密封夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到泄漏環(huán)境的具體情況，除此之外，還應(yīng)結(jié)合泄漏液體的壓力和溫度等詳細(xì)信息進(jìn)行綜合判斷，進(jìn)而選擇合適的材料和合理的結(jié)構(gòu)。

2.1 選擇密封夾具材質(zhì)

在設(shè)計(jì)密封夾具過程中，應(yīng)根據(jù)泄漏情況合理地選擇密封材料，綜合考慮泄漏介質(zhì)、材料基本性能、泄漏溫度和泄漏壓力多種條件。一般不具有特殊要求時(shí)，普通碳鋼就可以達(dá)到要求。該材料具有良好的塑性和強(qiáng)度，兩者具有良好的結(jié)合性，且在特定的溫度下能保持良好的力學(xué)性能，這就可以達(dá)到夾具的材料要求。傳統(tǒng)的碳鋼材料適應(yīng)范圍廣泛，切割相對(duì)簡單，價(jià)格相對(duì)便宜，焊接性能優(yōu)良。對(duì)于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等部位具有強(qiáng)烈腐蝕性的介質(zhì)，夾具體只在注射時(shí)用密封劑與介質(zhì)接觸，Q235鋼夾具也能保持優(yōu)良的機(jī)械性能。因此，在生產(chǎn)夾具時(shí)可以選擇Q235鋼，這是一種比較普通碳鋼，這一夾具能在大部分泄漏情況下起到很好的堵漏作用。對(duì)于高溫介質(zhì)泄漏，一般應(yīng)考慮選用類似的設(shè)備和不銹鋼材料，以避免金屬受到高溫或應(yīng)力因素產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，進(jìn)而影響堵漏性能。

2.2 設(shè)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)

在密封夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，以下四個(gè)因素要考慮：①夾緊力，通常耳板焊接強(qiáng)度、螺栓強(qiáng)度和夾具本體強(qiáng)度是影響夾具剛度之間的關(guān)系的整體實(shí)力的一個(gè)重要因素；②密封夾具不僅要保持足夠的強(qiáng)度，而且還應(yīng)有一定的剛度，以保證堵漏作業(yè)的有效性，延長夾具的使用壽命，保證夾具在高溫高壓條件下不變形。一般來說，夾具設(shè)計(jì)的厚度是強(qiáng)度的2到4倍；③溫度因子，在高溫引起的熱膨脹作用下，往往會(huì)導(dǎo)致夾具幾何形狀的變化，因此高溫環(huán)境下的密封夾具應(yīng)注意尺寸的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制加工余量；④壓力系數(shù)，一旦高溫介質(zhì)泄漏，在恢復(fù)過程中應(yīng)注意加強(qiáng)夾具的密封性能，如選擇夾緊環(huán)和法蘭外緣的密封槽設(shè)置等。

3 管道泄漏與應(yīng)對(duì)策略

管道泄漏通常情況下多發(fā)生在相鄰管道的連接區(qū)域、流體的轉(zhuǎn)向區(qū)域和管道的焊接部位。所以，管道上極有可能發(fā)生泄漏的典型部位為法蘭和直管。

3.1 法蘭泄漏及應(yīng)對(duì)方法

法蘭的泄漏很可能是因?yàn)榉ㄌm連接處的密封墊片失效。當(dāng)此墊片失效后，便會(huì)導(dǎo)致墊片與法蘭之間密封性變差，甚至產(chǎn)生間隙，這就會(huì)導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。針對(duì)法蘭泄漏設(shè)計(jì)的夾具一般設(shè)計(jì)成卡環(huán)式夾具。又因?yàn)榉ㄌm要連接螺栓這一事實(shí)的存在，所以必須考慮介質(zhì)從法蘭的螺栓孔中泄漏的可能。因此，在針對(duì)法蘭泄漏設(shè)計(jì)的夾具中，注劑孔的設(shè)計(jì)尤為重要，這直接關(guān)系到堵漏的成功與否。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該保持注劑孔的個(gè)數(shù)與堵漏法蘭上的螺栓孔的個(gè)數(shù)保持一致，并且應(yīng)保證設(shè)計(jì)的注劑孔的位置位于兩個(gè)螺栓孔的中間。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，通產(chǎn)采用凸形法蘭夾具和凹形法蘭夾具兩種結(jié)構(gòu)形式。

3.2 直管泄漏及應(yīng)對(duì)方法

直管段的泄漏通常發(fā)生在兩個(gè)管道的對(duì)接處，常常是由于焊縫出現(xiàn)裂隙。而焊縫裂隙的產(chǎn)生往往是由于焊接缺陷造成的。這些因素包括氣孔、裂紋、夾渣等。非焊接部位由于受到流體介質(zhì)的腐蝕、沖刷和震動(dòng)等因素的影響，極有可能在管道的薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象，這就會(huì)導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。為此，我們通常直管卡具或者直管焊制卡具進(jìn)行帶壓堵漏。具體來講，當(dāng)泄漏管道的直徑小于DN50時(shí)，采用前者，否則采用后者。

4 結(jié)束語

在不利的工作條件的帶壓堵漏，工作強(qiáng)度大，工作時(shí)間長，在操作過程中，有很多的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)，所以安全是必要的前期準(zhǔn)備工作；帶壓堵漏需要的專業(yè)知識(shí)很高，現(xiàn)場工作人員應(yīng)具備較高的臨場應(yīng)變能力和扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)和操作經(jīng)驗(yàn)；帶壓堵漏是一種應(yīng)急修復(fù)技術(shù)在具體條件和具體的環(huán)境的應(yīng)用，堵漏與壓力處理只是暫時(shí)的解決方案，難以避免操作區(qū)有一定的局限性和及時(shí)性。要不定期全面檢查，徹底解決泄漏現(xiàn)象；作為一種新的技術(shù)，帶壓堵漏計(jì)劃需要不斷完善和逐漸完善，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)踐中完善密封夾具結(jié)構(gòu)，使其更廣泛地使用。

[1] 葛傳虎.王桂增，葉昊，等.液體管道的泄漏仿真[J].控制工程，2008，15（1）.

[2] 王建.應(yīng)用負(fù)壓波技術(shù)檢測輕烴管道的泄漏[J].油氣田地面工程，2007，26（6）.

[3] 孫良.王建林，趙利強(qiáng)，等.負(fù)壓波法在液體管道上的可檢測泄漏率分析[J].石油學(xué)報(bào)，2010，31（4）.

[4] 王訓(xùn)鉅 帶壓堵漏技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2015.

Design and Analysis of Pipeline Leakage and Pressure Leakage

Zhao Jian-ping，Gao Dong-ming，Xue Jian

Due to the development of our economy and the improvement of people’s living standard，our demand for chemical products is also growing.As far as we know，many chemical products are in the form of liquid，so the delivery of these liquid chemical products need to pipeline.However，in the current production process of chemical products，the production of chemical products，equipment and transportation of liquid chemical products，the pipeline is often subject to the corrosion and impact of liquid chemical products.Among these factors include chemical products，temperature，pH，pressure and transportation of pipe materials and welding defects.We have to come up with a reasonable way to deal with pipeline leakage，and with pressure plugging is a good coping technology，but this pressure with plugging technology is relatively high.And this article will be discussed for the pipeline leakage and put the pressure plugging fixture design.

pipeline leakage；pressure plugging；fixture design

TQ055.8

B

1003–6490（2017）05–0252–02

2017–04–25

趙建平（1965—），男，陜西黃陵人，助理工程師，主要從事維修管理工作。