宋新文

泰達長林管道科技（江西）股份有限公司 江西 新余 338004

引言

在燃氣管道的連接中多使用法蘭，一旦法蘭發(fā)生泄漏，一方面影響燃氣的正常運輸，另一方面也帶來一定的安全隱患。傳統(tǒng)的法蘭接口泄漏修復需要停氣斷管，然后才能更換法蘭，不僅影響正常的供氣，而且維修費用較高?；诓煌庑迯图夹g的燃氣管道法蘭接口修復技術，近年來發(fā)展較為迅速，已經(jīng)成為主流的燃氣管道接口泄漏修復技術之一。該項技術不僅避免了停氣斷管造成的經(jīng)濟損失，而且具有極高的施工安全性。

1 燃氣管道法蘭泄露原因與修復難點

燃氣管道中安裝的閥門、補償器、聚水井（凝水缸）等配件多數(shù)采用法蘭連接，故輸配運行管網(wǎng)中的法蘭接口占有一定比例。

管體或管道接口泄漏的不停氣修復技術已漸趨成熟。但對法蘭接口的修復卻需要停氣斷管，往往為修復一只法蘭接口泄漏而停氣一大片。近年來，我們就“不停氣修復法蘭接口泄漏”課題進行探索和研究取得可喜成果，并已投入應用。

1.1 燃氣管道法蘭泄露原因

通過廣泛的資料收集，認為現(xiàn)階段我國燃氣管道法蘭接口泄漏原因主要是，原有的城市燃氣管道在法蘭接口處多使用“紅紙板”，此種連接方式在第一運行壓力且燃氣中含水量較高的情況下，不容易發(fā)生泄漏；但是后期我國城市中天然氣成為主要的供氣能源，供氣壓力上升，與此同時氣體變得更加干燥，墊片容易發(fā)生收縮，由此導致泄露問題。特別應注意的是在冬季氣溫氣候干燥時，管道由于收縮作用，產(chǎn)生一定的軸向應力，加重了法蘭處泄露的可能。這也是為什么北方的冬季，城市燃氣管道泄漏的多發(fā)季節(jié)。

1.2 修復難點

燃氣管道中的法蘭多用于閥門，或補償器等部位，兩側各放有一片法蘭片，一側是閥門或聚水井配備的法蘭，另一側是標準法蘭片。在閥門或聚水井一側的法蘭，厚度和尺寸相差較大給修復造成一定難度。與此同時，為保證不停氣狀態(tài)下的泄漏修復，對于施工的安全性有了更高的要求[1]。

2 燃氣管道法蘭泄露點分析

進一步分析燃氣管道法蘭處的泄漏，可以看到主要分為兩個部分，其一是法蘭片之間的泄漏，另一種是法蘭螺栓孔處的泄露。傳統(tǒng)的法蘭連接處泄漏修復需要停氣斷管，然后更換法蘭，不僅影響了用戶的正常用氣，同時維修費用較高。

與此同時，日本大阪燃氣公司提出了一種“箱式密封”堵漏封堵技術，該技術可依據(jù)泄露處法蘭尺寸的不同，設計相應的箱體將泄露處的法蘭包裹，并在管道降壓后，向箱體內(nèi)注入一定量的密封膠，密封膠多采用環(huán)氧密封膠，在密封膠完成固化后恢復供氣。這種方法在實踐中存在維修成本高，操作環(huán)節(jié)多，降壓停氣時間長等弊端，實際推廣意義不大。為此本文提出了“管道法蘭快速堵漏夾套”技術和“帶壓密封技術”兩項燃氣管道法蘭接口處泄漏快速修復技術，在部分工程案例中應用得了較好的應用效果，現(xiàn)分析如下。

3 管道法蘭快速堵漏夾套應用分析

3.1 堵漏原理

“管道法蘭快速堵漏夾套”主要針對法蘭片之間的泄露，其堵漏的原理可理解為，在法蘭片的間隙處，使用環(huán)狀O型橡膠圈緊緊包裹，在此基礎上使用三片式夾套進行固定和密封，以實現(xiàn)快速堵漏的目的。應注意的是在夾套和夾套之間應增加一個專用墊片，目的在于阻止O型橡膠圈受壓外移。在管道法蘭快速堵漏夾套安裝之后，應使用收緊夾套螺栓，進一步壓縮O型橡膠圈，提升泄漏修復和封堵的效果。

另一方面，針對法蘭螺栓孔處的氣體泄漏，可通過在螺栓兩側分別插入一個特制的橡膠圈，然后旋緊螺帽，壓縮橡膠圈，法蘭螺栓孔處泄露修復的目的。

3.2 堵漏夾套結構

分析堵漏套的內(nèi)在結構，首先，本次的堵漏套使用三片式結構。由于水井或閥門處法蘭的直徑不同，采用三片式的結構，能夠保證堵漏效果。三片式堵漏夾套使用鑄鐵澆鑄成120°角，內(nèi)側的密封槽使用整體加工，三片合攏后仍保留一定的壓緊空隙。其次，分析O型密封圈的材質，本次研究推薦使用氟橡膠進行O型密封圈的加工，該種材質可廣泛應用于液化天然氣和城市燃氣的管道運輸中，理論使用壽命為50年。最后，分析夾套尺寸的設計，O型橡膠圈最佳的壓縮比為25%～30%之間。

3.3 法蘭螺栓孔堵漏結構研究

法蘭螺栓孔處的泄漏屬于二類泄漏點，主要的堵漏技術是調換新的螺栓，同時增加與新?lián)Q螺栓相匹配的橡膠密封墊，橡膠密封墊同樣推薦使用氟橡膠。

該技術可承受1MPa的壓力，材料造價較低，操作流程簡便，以直徑為300mm的法蘭修復為例，理論上可在兩小時以內(nèi)完成補漏修復作業(yè)，提供了一種燃氣管道快速泄漏修復技術[2]。

4 帶壓密封技術在管道法蘭泄露中的應用

4.1 技術原理

注劑式帶壓密封技術是泄漏管道及設備在帶壓條件下，在泄漏部位建立一個密閉空腔，用高壓注射槍將能耐泄漏介質腐蝕和溫度的密封劑注入并充滿整個空腔，使其具有足夠密封比壓，以堵塞泄漏孔腔和通道，并保證足夠長時間保持泄漏消除的密封技術。注劑式帶壓密封工程施工器具由液壓油泵(手動/電動)、壓力表、高壓膠管、注劑槍、快裝接頭、特制夾具及其他輔助工具組成。

4.2 夾具結構分析

在泄漏修復中，由泄露部位的外表面和夾具共同構構成了一個密閉空間，對于堵漏的密閉間隙有著嚴格的要求，為此注劑的選擇和密封技術的應用是泄露修復成敗的關鍵，在此基礎上，開展科學合理的夾具設計是影響修復技術應用的主要因素。本技術使用的夾具主要部分包括端板、耳板和母板，三部分焊接而成，注劑孔在母板上，主要用于連接注劑閥，在泄露修復時，通過注劑閥向密閉空間內(nèi)注入密封劑，實現(xiàn)堵漏的目的。

用于夾具加工的金屬材料應滿足一定的剛度和強度要求，避免在使用時出現(xiàn)塑性變形。按照注劑空腔最優(yōu)設計的要求，應使用最少的密封劑完成空間的有效密封。在此基礎上，為保證密封效果，建議夾具上下兩部分設計成凸臺形式，法蘭副連接螺栓的個數(shù)決定了法蘭夾具注劑孔的個數(shù)。

鋼質天然氣管道帶壓密封堵漏常用夾具材料為Q235，高溫或強腐蝕介質選用OCr18Ni9，低溫用16MnDR或OCr18Ni9。

考慮到泄露位置法蘭結構的不同，為了在有限的空間內(nèi)完成泄漏修復工程，設計了兩種不同的夾具，一種是注劑方向與管道垂直的夾具，另一種是注劑方向與管道平行，側面進行注劑的夾具。

4.3 布孔設計及注劑選擇

在確定密封方式之前，應對泄漏的現(xiàn)場進行勘測，需要勘測的數(shù)據(jù)包括彎管的半徑，泄露面積，泄露段的直徑，泄漏燃氣的溫度，管道中燃氣壓力和泄漏物質的化學性質等。

注劑孔分布的理想狀況是沿著夾具的空腔呈軸向對稱分布，但是在實際工程的操作中，經(jīng)常出現(xiàn)靠近耳板的注劑孔在注劑過程中與連接螺栓或者耳板產(chǎn)生空間干涉，這就要求沿著耳板的方向進行環(huán)向移動。為保證密封的效果，移動距離越小越好，越小的移動距離可以保證更高的注劑填充效率。移動距離應在綜合分析耳板厚度、注劑閥尺寸和螺母規(guī)格的基礎上，并根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況進行校準。

注劑的選擇應依據(jù)泄露材質的溫度，泄露壓力和泄漏介質的化學性質確定，結合多次工程實踐，認為最佳的注劑尺寸應為L=60-100mm，D=18-24mm。與此同時，要求注劑能夠耐受一定低溫環(huán)境，并且不與燃氣發(fā)生任何反應。

分析注劑順序與注劑壓力可知，①對于單點泄露，應從距離泄漏點最遠的位置開始注射，②對于多點泄露或者泄露位處尺寸較大，可從泄露兩側同時注入，③從第2個注入點開始，需要在泄漏位置的兩側進行交叉注入作業(yè)，最后才能對主泄漏點進行注入。注劑壓力的確定與其自身的流動性能有關，與堵漏效果并無直接聯(lián)系，通常情況下，在較大注入壓力條件下經(jīng)常出現(xiàn)注劑還未填滿整個空間，但是已經(jīng)從其他的入口泄露，這會給操作人員造成密閉空間已經(jīng)完全充滿著假象，影響施工質量。由此看來，注劑壓力不應過大，對于流動性質較差的注劑可適當提升注入壓力，或者進行預熱以提高流動性能。在此基礎上，只需使用較小的注劑壓力，就可滿足泄漏修復工程的要求。最后注劑壓力的確定還應考慮燃氣管道內(nèi)部壓力和管材的最大耐壓等級。

4.4 注意事項

（1）由于燃氣具有一定的危險性，現(xiàn)場泄漏修復人員應穿戴防護用品，并從泄露點的上風方向靠近，同時在施工現(xiàn)場周圍預先布置滅火器等消防設備和應急處置設施。

（2）操作人員在注入注劑時，應在注劑槍的旁側完成操作，同時在添加密封劑和裝卸注劑槍時，應首先關閉注劑閥。

（3）在注劑槍施壓過程中，應保持平穩(wěn)勻速，協(xié)調密封注劑的固化時間和推進速度，避免非必要的超壓操作。

（4）在完成密封注劑輸入之后，可進行補注壓緊作業(yè)，避免應力松弛造成間隙，堵漏操作后，可就近使用肥皂水或天然氣泄漏檢測裝置檢測泄露修復效果。

5 結束語

燃氣作為一種清潔能源，在我國能源結構中的占比逐年提升，與此同時，我國燃氣管道的建設規(guī)模和運營里程逐年提升，為用戶提供了便捷的燃氣服務。針對燃氣管道法蘭接口處容易出現(xiàn)的泄漏問題，本文提出的“管道法蘭快速堵漏夾套”技術和“帶壓密封技術”兩項不停氣，快速泄漏，修復技術具有穩(wěn)定的修復能力，體現(xiàn)出了非常好的經(jīng)濟效益和推廣價值。