天然气管道带压堵漏技术
天然气管道带压堵漏抢修技术的研究
天然气管道带压堵漏抢修技术的研究发布时间：2023-02-02T08:32:08.194Z 来源：《城镇建设》2022年8月16期作者：李鹏杨庆亮[导读] 目前，石油天然气是我国社会生产生活必不可少的能源之一李鹏杨庆亮中石油大港油田天然气公司天津市滨海新区 300280摘要：目前，石油天然气是我国社会生产生活必不可少的能源之一。
管道运输是天然气运输的主要方式。
传输管道在地下密闭地输送天然气，具有安全稳定的特性，天然气不易挥发，从而能够保持较高的品质。
随着现代化技术手段的发展，天然气的输送距离逐渐增大。
我国已陆续建成西气东输等大型油气运输项目，这些项目的区域跨度较大，管道铺设的距离较长，运输方式以长输天然气管道为主。
关键词：天然气；管道带压；堵漏抢修引言长输天然气管道多埋于地底，受到环境的影响，易发生腐蚀，或遭受流体冲击，引发天然气泄漏。
长输天然气管道一旦发生泄漏，污染环境的同时会危害人身安全。
因此要对长输天然气管道进行泄漏检测，以及时发现并修补泄漏点，提高管道的运输能力。
1天然气管道施工概述对于天然气管道而言，其主要是由管道及其附件所构成，在进行管道建设施工之前，需要根据施工的要求以及目标，对管道及其附件进行合理的配置和规划，管道的主要功能就是对天然气介质进行输送，一般情况下，可以将管道分为低压管道、中压管道以及高压管道三种类型，通过对我国输气管道进行调研发现，大多数输气管道采用的材料为碳素钢管，只有少数的管道材料选用了聚乙烯材料。
目前，由于我国社会的发展速度相对较快，对于能源的需求量在逐渐提升，尽管我国已经制定了新能源战略，但是在短期内风能、太阳能等新能源依然仍然无法得到大面积的推广和使用，因此，在短期内对于天然气能源的需求量相对较高。
在进行管道建设的过程中，由于介质存在一定的特殊性，对于安全的要求相对较高，因此，对于管道施工建设的要求也相对较高。
事实上，可以选择的天然气能源输送方式相对较多，但是与其它类型的输送方式相比，管道输送的经济性较强，安全性较高，且不会出现环境污染问题，因此，未来我国天然气管道的数量以及里程数仍然会不断提升。
天然气管道不停输带压封堵施工创新技术
天然气管道不停输带压封堵施工创新技术摘要：现阶段，天然气管道运行的长周期时间至关重要，但是会受到多方面因素影响，天然气设备及管道系统很有可能发生泄漏等意外事故，此时需开展紧急抢险工作，尤其是在管道正常工作状态下，带压焊接修复技术尤为关键。
本文结合时下天然气管道抢修作业实践经验，针对带压焊接修复施工进行研究，研究下述几项带压焊接修复技术展开探讨，就施工作业的相关事项展开阐述。
关键词：天然气管道；不停输带压封堵；创新技术引言随着我国天然气需求快速增长，天然气长输管道进入建设高峰期，主干线、支干线、城市管网建设不断推进，新建管线与既有场站、既有管线连接，管道改线等情况越来越多。
传统改造施工需要将所涉及连接的管线流程截断，对管线进行泄压、排(放)空、吹扫置换等作业，再用火焊、锯、钻等开孔方法实施工程作业。
该施工方法虽然比较成熟，但是必须停输，清空管线后才能进行，给管线的运行带来了极大的隐患，经济上也造成很大的损失。
利用能够在管道不停输提下安全、高效地完成新旧管线的连接，并减少管道放空的损失，减少污染。
因此这项技术在天然气管道工程建设中有极大的应用推广价值。
1管道不停输带压封堵施工技术发展现状我国天然气管道不停输带压封堵技术起步较晚，在技术设计上还以借鉴为主。
近年来随着管道技术的发展，我国对天然气管道技术的重视程度加大，也开始研发独立的技术。
我国的天然气管道以西北部居多，但天然气的用户又以东南部为主，要想使天然气得到更好的运输，就必须建立长距离的天然气管道。
由于我国地形复杂，各地区因地质不同会出现不同的环境问题，给天然气管道的长距离跨越带来了很大的阻碍。
这种障碍主要表现在管道设置过长，只要管道的局部遭到破坏，就会影响整体的运输结果，造成重大的经济损失。
管道技术上的缺陷也增大了运输的压力，使大量的资源遭到浪费。
随着不停输带压封堵技术的发展，天然气管道中的部分问题得到解决。
经过数十年的研究和实践，不停输带压封堵技术也在不断改进，已经由原来的25mm口径发展到1020mm口径。
天然气管道带压堵漏技术
天然气管道带压堵漏技术天然气管道带压堵漏技术浅析[摘要] 输气管线微小泄漏时有发生，全部采用降压、截断、换管的维修方法不切实际。
带压堵漏技术可实现不停输封堵泄漏点，具有安全经济、快速高效的特点。
对比分析了几种常用带压堵漏方法的技术特点，详细阐述了带压注剂式密封技术的原理及施工工艺，剖析了其密封家具的设计要点及密封注剂的选择原则。
[关键词] 天然气管道带压堵漏注剂密封引言输气生产中，受设备老化、环境变化或气压波动等因素的影响，管线容易出现泄漏现象。
在当前的实际生产当中，如果对泄漏管道都采取降压、截断、换管的方法，不但费时费力，而且影响整条管线的正常生产。
管道带压堵漏技术是一种在压力管道发生流体介质泄漏事故的情况下，采用一定的设备、材料及工具并按照一定的作业程序和方法，不停输且迅速封堵泄漏部位的特种抢修技术。
具有安全经济、适应性强、快速高效的特点，在石油、化工、化肥、发电、冶金等众多领域应用广泛[1-2]。
1.常用堵漏方法比较常用堵漏方法可分为调整消漏法、机械堵漏法、塞孔法、焊补法、粘补法及改换密封法等类别[3-6]。
几种常用堵漏方法的技术特点及适用范围如表1所示。
带压焊补技术需要动火，不适用于天然气管道的堵漏。
其他技术都具有不动火和适用介质广泛的特点，但注剂密封技术适用的压力、温度范围(-198,1000?)明显更大，且不需要对泄漏处表面进行预处理，具有安全可靠，成功率高的特点，国内外应用广泛。
2.注剂式密封技术2.1 基本原理图1 带压注剂密封原理过程注剂式密封技术的原理过程如图1所示。
首先根据设计制造密封夹具，将密封夹具装在泄漏处，利用密封工具，向装好密封夹具的泄漏处注入或涂敷密封胶粘剂。
密封胶粘剂在外力作用下被强行注入到泄漏部位与夹具所形成的密封空腔，在注胶压力远远大于泄漏介质压力的条件下，形成一个坚硬的密封结构，达到重新密封的目的。
需要的设备包括手动高压油泵、高压输油管、快装管接头、压力表和高压注胶枪等。
天然气管道不停输带压开孔封堵
天然气管道不停输带压开孔封堵的选择根据工艺要求，选择合适的阀门型号和结构，将其安装在短管的另一端，以控制介质的流量和压力。
1.4密封装置密封装置是保证开孔过程中介质不泄漏的关键部件，其结构和材料的选择应根据介质的性质和压力温度等条件确定。
1.5切削刀具切削刀具是钻孔工具的核心部件，其选择应根据开孔材料的硬度、厚度和直径等要求，选择合适的刀具类型和规格。
2.操作步骤2.1准备工作根据需要开孔的设备或管道的情况，选择合适的短管、法兰、阀门和密封装置等组装成钻孔工具。
2.2安装钻孔工具将钻孔工具安装在需要开孔的设备或管道上，并进行密封、固定和调整。
2.3开孔过程启动切削刀具，进行带压开孔操作，控制介质的流量和压力，保证开孔过程中的安全和稳定。
2.4封堵孔口在完成开孔后，根据需要进行孔口的封堵，以保证介质的正常运行和安全。
总之，不停输带压开孔技术是一种高效、安全、环保的管道连接和维修技术，适用于各种工矿介质和材料的管道，可以为企业节约停产维修费用，提高生产效益。
在进行带压开孔操作时，应选择合适的钻孔工具和切削刀具，严格控制介质的流量和压力，保证操作的安全和稳定。
安装钻孔工具包括填料函、钻头、钻杆、棘轮扳手、压紧螺杆和专用垫片。
填料函应按照设计要求安装在阀门下端，与阀门一端相连的特殊法兰中部。
钻头选用75°～90°顶角的普通麻花钻或前端带有定位麻花钻的空心铣刀。
钻杆应具备足够的强度和韧性，并与钻头用氩弧焊V型坡口焊接，焊口应打磨以保证密封性能。
棘轮扳手用于手动钻孔，电动钻孔时则使用蜗杆蜗轮减速器。
压紧螺杆连接在钻杆顶部，两者间有一钢珠以保持对中和减少传动的摩擦力。
专用垫片连接在短接管法兰与阀门之间，以保证钻杆进给时的对中及稳定性。
垫片内径稍小一点，比钻头的外径稍大一点即可，可根据具体情况决定。
2.4试压检查在将阀门安装在短管法兰之前，应进行试压检查以保证阀门的密封性。
合格后，再加上专用垫片与短管法兰相连。
关于天然气管道不停输带压封堵施工技术分析
1概述天然气的普遍应用，使得天然气管道的建设也涌向高潮，各种干线建设数不胜数，原有管线已不能满足人们的需要，新的管线开通要与原有场站或者是管线相连接，还有部分管道因不合理或某种需求需要改线等，原有的施工技术虽然优点很多，但天然气管道需要停输，清空管内的气体才能进行施工，这样损失大，耗时长，施工程序复杂，而且因为停输会给用户造成很大的经济损失。
而不停输带压封堵施工技术在进行管道连线时，天然气管道不需要停输排空，污染小。
因此这项技术得到了广泛应用。
下面就介绍它的施工技术。
2机械设备介绍目前我国市场上使用的不停输带压封堵器主要有两种，即膨胀筒式带压封堵器和皮碗式带压封堵器。
两种封堵器的主要优缺点对比如下表所示。
这两类的封堵器都有自身的优缺点，对于密封面都有一定的局限性，如果压力太高，封堵的严密性就会受到影响。
所以，施工过程中要尽所能的来降低管内的压力，使之保持相对稳定再进行施工，使管道封堵的密封效果得到保证。
要是施工时原有无缝管道没有变形，使用皮碗式封堵效果和优点会更多些。
但实际现场操作中，管道是否变形任凭眼睛是无法看出的，管道的内径值也无法正确判断，最后就无法确定使用皮碗的类型，所以实用性不强，很少使用。
本文重点研究膨胀筒式封堵器。
3不停输带压封堵施工技术分析3.1不停输开孔。
①应在直管段上选取开孔点，尽量避开焊缝，要是无法避免时，要适量打磨开孔刀的切削部。
开孔刀上的中心钻一定不能落在焊缝上。
②避开严重腐蚀部位测量管道的厚度。
开孔地方的管道圆度测量时误差不能超过管外径百分之一。
用手工的电弧焊进行焊接，依据管道材质与三通材质来选择焊接材料，使用评定合格的焊接工艺。
根据相关规定检测焊缝是否合格。
③安装夹板阀。
首先，安装开孔机，然后进行测压，所测压力与管内运行压力相等。
其次，开孔作业，在开孔设备的密封腔内注入氮气，以降低氧气的含量，使其含量降至2%以下。
选择合适位置进行开孔，孔的位置是平衡的，用来安装压力表与对应球阀，夹板阀和平衡管是相连的，才能保证阀板上下的压力平衡。
天然气管道不停输带压开孔封堵
不停输带压开孔封堵一、不停输带压开孔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。
当在役管线堵塞、损坏或需要加装支管时，可采用管道带压开孔技术完成，既不影响管线的正常输送，又能保证安全、高效、环保的完成新旧管线的连接工作。
适用范围适用介质：除氧气以外的任何工矿介质（含易燃、易爆、有毒等介质）适用材料：碳钢、铸铁、球墨铸铁、混凝土、内涂层钢、聚乙烯和石棉水泥板等等特殊工艺：合金材质、不锈钢材质开孔封堵工艺适用管径、介质压力和温度：开旁通孔Φ20～Φ1500≤6.4MPa -30℃～330℃开封堵孔Φ20～Φ1000≤4.0MPa -30℃～280℃技术特点安全性：由于切削过程是在完全封闭的空腔内进行的，所以刀具与空气完全隔绝，没有着火、爆炸的可能。
环保性：由于封闭开孔,因此有毒有害介质不会排放到大气中。
高效率：一般管径开孔只需要10～50分钟，大口径也仅需6～8小时，施工工期短。
高效益：不停产直接操作，可为厂家节约可观的停产维修费用，特别对燃气管道、化工管道、石油管道带来的效益更是不可估量。
开孔机1基本原理和结构不停输带压开孔是利用短管(或剖分三通)、法兰、阀门连接在需要开孔的设备方位上，用由密封装置、切削刀具和进给装置等组装成开孔工具。
可在设备上进行手动或电动的带压开孔工作，以满足工艺的需要和实施设备的在线维修工作。
在制作钻孔工具之前，首先要了解需进行开孔的容器或管道的工艺介质的类别、操作压力和温度等情况，以及该开孔处的材质，直径、厚度和根据工艺要求所需开孔的直径大小，选择合适的公称系列的短管(或剖分三通)、法兰和阀门．决定采用手动或电动开孔方式以及切削刀具的结构型式等。
钻孔工具是带压开孔能否成功的关键。
一个典型的钻孔工具的结构如图1所示，其中主要部件的情况说明如下：图1 带压开孔工具结构图1.1 短管或剖分三通根据所需开孔的公称直径和工艺介质的操作温度、压力等情况，选定相应材质的短管或剖分三通（以短管为例）。
石油天然气管道带压封堵技术
刀头
刀筒及钻头
2019年4月28日星期日
安装封堵机以及旁 通，使天然气分流 ，放空要施工管道 内的压力，准备封 堵。
2019年4月28日星期日
2019年4月28日星期日
进行上下游封堵 ，让气体从上游 通过旁通流向下 游。
2019年4月28日星期日
2019年4月28日星期日
2019年4月28日星期日液压 Nhomakorabea工作原理
液压站是专为开孔机 、封堵器、闸板阀提 供动力的液压设备， 通过胶管的快速接头 实现与各设备的快速 切换，然后进行工作 。
2019年4月28日星期日
液压站主要由电机（柴油 机）、柱塞泵、邮箱、底 座、阀体及控制等构成。 通过控制柱塞泵的排量 （必须停机后方可调节， 然后紧锁），以及溢流阀 的工作压力来达到设备的 使用要求。
2019年4月28日星期日
现场分布图
2019年4月28日星期日
管道概况及焊接材料
管道：管道直径Ø610mm，壁厚10.3mm。 旁通直径Ø323mm。壁厚10mm 焊接工艺： 旁通焊接工艺：全纤维素焊(E6010)工艺，焊条直径 Ø3.2mm。焊接电流70—80 管道焊接工艺：纤维素(E6010)打底，Ø4.0mm， 80—100A 药芯自保护填盖，81N1 E71T8-N1，焊接电流180-230
解决方法
对没有割干净的管壁进行重新下刀重新割。 皮碗撕裂时需要更换皮碗，并对扩张器增大过盈量，保证皮碗能紧 贴管壁，防止贴不严而漏气。
引压管爆裂时应及时更换引压管。
2019年4月28日星期日
2019年4月28日星期日
盘式封堵器结构特点
盘式封堵器主要由液压缸、连接套筒、堵头、封堵皮碗等部件 组成。 液压缸：把封堵送入管道指定位置，达到封堵目的的设备。 连接套筒：连接液压缸和封堵头外套筒。 堵头：包括控制杆头、活动支架、触角等部件。 封堵皮碗：专门设计为封堵器应用的由纤维布加强的合成制品 ，导向边是为了抵挡管线压力起刚性支撑作用而用纤维布加强 的。
柔性带压堵漏技术在城市燃气管道泄漏抢修中的应用
一种高分子材料的柔性堵漏技术正逐渐应用于城市燃气管道抢修中。
1 柔性带压堵漏技术介绍1.1 柔性带压堵漏技术原理柔性带压堵漏技术的技术原理与带压顶紧技术类似，是利用柔性的高分子堵漏密封胶片配合具有高弹性的堵漏密封胶带作为封堵结构，用手工或机械工具拉紧缠绕的方式将堵漏密封胶片压紧在泄漏位置，利用高分子材料的气密性以及永久柔性，使得高弹性胶带在自我收缩的过程中将堵漏密封胶片适量的压入泄漏孔，从而阻止泄漏。
再利用水固化增强纤维材料对封堵结构进行加强，并起到相应的外保护作用从而完成封堵。
1.2 柔性带压堵漏技术特点(1)该种技术施工操作简单方便，燃气公司抢险人员经简单培训即可完成操作，无需等待第三方施工，特别适用于城市燃气管道泄漏抢修；(2)无需复杂的施工设备，轻装即可上阵；(3)一般无需停输和降压，减小了因停气对下游用户的影响；(4)无需焊接动火，最大程度的保障了现场抢修人员以及管道的安全；0 引言城市燃气管道在服役过程中由于防腐层破损导致的局部腐蚀穿孔、违章操作以及施工不当[1]导致的穿孔时有发生，而天然气是一种易燃易爆气体，一旦发生泄漏将对周边环境以及居民带来严重的安全隐患。
在当前的实际生产当中，如果对泄漏管道都采取降压、截断、换管的方法，不但费时费力，而且影响整条管线的正常生产。
因此，带压堵漏具有不停产、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[2]。
李夏喜等[3]介绍了目前带压堵漏技术主要类型有注剂式带压堵漏技术、带压黏结密封技术以及带压顶紧式密封技术，其中注剂式带压堵漏技术施工工艺较为复杂，多适用于大口径高压管道，在城市燃气管道中低压管道抢修现场实用性不强。
带压黏结密封技术主要依靠快速固化的黏结剂在泄漏位置形成新的密封结构从而止住泄漏，但黏结剂固化和达到最终强度都需要一定时间，在固化期间需要想办法防止泄漏的气体将黏结剂冲散，现场应用性也大大降低。
带压顶紧技术主要依靠紧固带将橡胶类的密封垫片以高于管道内部压力的外力将泄漏位置进行封堵，目前有配套开发的紧固夹具用于现场堵漏抢修，但夹具依靠机械外力时容易对管道造成附加应力，容易使管道产生其他扩展缺陷。
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天然气管道带压堵漏技术浅析
[摘要] 输气管线微小泄漏时有发生，全部采用降压、截断、换管的维修方法不切实际。
带压堵漏技术可实现不停输封堵泄漏点，具有安全经济、快速高效的特点。
对比分析了几种常用带压堵漏方法的技术特点，详细阐述了带压注剂式密封技术的原理及施工工艺，剖析了其密封家具的设计要点及密封注剂的选择原则。
[关键词] 天然气管道带压堵漏注剂密封
引言
输气生产中，受设备老化、环境变化或气压波动等因素的影响，管线容易出现泄漏现象。
在当前的实际生产当中，如果对泄漏管道都采取降压、截断、换管的方法，不但费时费力，而且影响整条管线的正常生产。
管道带压堵漏技术是一种在压力管道发生流体介质泄漏事故的情况下，采用一定的设备、材料及工具并按照一定的作业程序和方法，不停输且迅速封堵泄漏部位的特种抢修技术。
具有安全经济、适应性强、快速高效的特点，在石油、化工、化肥、发电、冶金等众多领域应用广泛[1-2]。
1.常用堵漏方法比较
常用堵漏方法可分为调整消漏法、机械堵漏法、塞孔法、焊补法、粘补法及改换密封法等类别[3-6]。
几种常用堵漏方法的技术特点及适用范围如表1所示。
带压焊补技术需要动火，不适用于天然气管道的堵漏。
其他技
术都具有不动火和适用介质广泛的特点，但注剂密封技术适用的压力、温度范围（-198～1000℃）明显更大，且不需要对泄漏处表面进行预处理，具有安全可靠，成功率高的特点，国内外应用广泛。
2.注剂式密封技术
2.1 基本原理
图1 带压注剂密封原理过程
注剂式密封技术的原理过程如图1所示。
首先根据设计制造密封夹具，将密封夹具装在泄漏处，利用密封工具，向装好密封夹具的泄漏处注入或涂敷密封胶粘剂。
密封胶粘剂在外力作用下被强行注入到泄漏部位与夹具所形成的密封空腔，在注胶压力远远大于泄漏介质压力的条件下，形成一个坚硬的密封结构，达到重新密封的目的。
需要的设备包括手动高压油泵、高压输油管、快装管接头、压力表和高压注胶枪等。
2.2 施工工艺
（1）判断泄漏部位是否具备带压堵漏的条件
操作位置要处于上风位置，周围无妨碍堵漏的因素存在。
如果是法兰连接发生泄漏，还需要检查螺栓的损坏及腐蚀情况，估算螺栓强度能否承受注剂密封的压力条件。
（2）漏点特征化，制定堵漏方案
确定漏点的几何形状、位置、压力条件，以及泄漏介质的物理化学性质，根据这些特征参数合理设计夹具，正确选择密封注剂。
（3）安装夹具
将夹具套安装至泄漏部位，由于天然气为易燃易爆物质，安装过程中一定要采取防火花、防静电措施。
（4）注剂密封
将高压注射枪与夹具套上的注射孔相连，根据《带压堵漏暂行规定》，采用手动高压油泵对注射枪进行加压，从距漏点最远的注射孔开始注入密封剂，直至全部注剂完成。
3.注剂密封技术关键
3.1 密封夹具设计要点
（1）要保证将泄漏部位很好的包容进去，或能暂时止住泄漏；
（2）夹具应满足泄漏处和注剂压力条件下的刚度和强度要求；
（3）应根据泄漏的具体位置和介质的性质来选择夹具材料，并尽量减少夹具材料用量，避免产生不必要的应力；
（4）注意夹具与原管道、设备外表面之间的间隙，间隙太大不容易保持注剂压力，而导致漏胶；
（5）注剂孔的设置应充分考虑注剂的合理流动，尽可能小的注剂压力和尽可能短的注剂时间。
3.2 密封注剂选择原则
目前国内外约有30种密封注剂，可分为热固化型、非热固化型和填充型注剂三种。
热固化密封注剂的基础材料是高分子合成橡胶、固化剂及其它助剂，这类注剂只有达到一定温度后才能完全固化，因而适用于温度较高的场合。
非热固化型密封注剂的基础材料视其性能而定，多用于常温或低温环境。
选择密封注剂的要点如下
所列：
（1）强度高，具有良好的承压能力、耐介质性强；
（2）注剂的固化时间适当，一般15～30min为宜。
如果固化太快，注剂在未到达泄漏点时已经固化，达不到堵漏的目的；如果固化太慢，未固化的注剂又容易从缝隙或漏点被挤出；
（3）用于密封堵漏，应该选用粘度较大、结膜致密的密封胶；
（4）用于砂眼、气孔及微漏静密封的填充，应当选用填充剂较多的密封材料；
（5）注剂不损坏管道、设备表面，对被粘物体无腐蚀，且易于清除；
（6）使用寿命较长，在工作环境条件下挥发少，不分解。
4.结论
带压堵漏技术具有安全经济、适应性强、快速高效的特点，其中带压注剂式密封技术无需动火，适用的温度、压力范围广，成功率高，广泛应用于天然气管道、设备的微泄漏在线封堵。
根据漏点的几何、材料特点，合理地设计密封夹具，以及合理地选择密封注剂是注剂式堵漏成功的关键。
参考文献：
[1] 邓志彬, 袁宗明, 杨振声, 等. 带压堵漏技术及其在油库中的应用. 油气储运, 2010, 29(3): 204-205.
[2] 秦红. 不停输带压封堵技术研究. 管道技术与设备, 2009, 2: 43-45.
[3] 杨帆. 带压堵漏技术的应用现状.维修与改造, 2007,
34(5): 62-64.
[4] 张安祥, 陈鹤荣. 不停产强注式堵漏技术及其应用. 管道技术与设备, 2000,
[5] 中国石化总公司.带压堵漏技术暂行规定（试行）. 北京，1993.
[6] 王渊钥. 带压堵漏技术[m].北京：中国石化出版, 1992.
作者简介：
苏然云，女（1983-），2007年毕业于西南石油大学油气储运工程专业，现从事油气管道设计工作。