上海煤氣第一管線工程有限公司 賀 成

燃?xì)夤艿黎偨邮侨細(xì)馐┕ぶ凶钪匾沫h(huán)節(jié)。鑲接施工時(shí)需切斷舊管道供氣，從而影響周邊居民及商戶用氣，且大口徑燃?xì)夤艿黎偨佣嗵幱诔鞘兄鞲傻?，基坑開(kāi)挖會(huì)影響周邊交通。因此，燃?xì)夤艿赖蔫偨邮┕ひ话憔袊?yán)格的時(shí)間控制。如何在最短時(shí)間內(nèi)完成停氣鑲接是燃?xì)馐┕て髽I(yè)需要解決的難題。

目前正在研制的大口徑引流器設(shè)備具有阻斷氣體、放散等功能，融合代替了傳統(tǒng)鑲接工藝中塞阻氣袋，安裝放散管，砌筑磚墻等流程，可以有效提高施工效率和減少安全隱患。本文分別介紹了公司正在研制開(kāi)發(fā)的DN1000大口徑引流器的結(jié)構(gòu)特性、技術(shù)效益和社會(huì)效益。

1 DN1000大口徑引流器的結(jié)構(gòu)特性

1.1 DN1000大口徑引流器主體結(jié)構(gòu)

DN1000大口徑引流器設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)由壓盤(pán)、橡膠密封圈、操作把手、絲口閥門(mén)、放散管、吊環(huán)和滾輪組成，如圖1所示。

圖1 DN1000大口徑引流器主體結(jié)構(gòu)示意

主體結(jié)構(gòu)通過(guò)壓盤(pán)的中心桿將2塊壓盤(pán)、操作把手、絲口閥門(mén)和放散管分別以螺紋連接固定，橡膠圈安裝在2塊壓盤(pán)中間的卡槽內(nèi)。通過(guò)擰動(dòng)操作把手(即緊固螺母)將2塊壓盤(pán)靠近，擠壓卡槽內(nèi)的橡膠密封圈，使其膨脹并與管道內(nèi)壁充分接觸，起到良好的密封作用，隔絕管道剩余氣體。安裝設(shè)備時(shí)關(guān)閉絲口閥門(mén)，待安裝固定后連接放散管，打開(kāi)閥門(mén)放散余氣。由于大口徑引流器設(shè)備體積大，質(zhì)量重，需要在壓盤(pán)上焊接吊環(huán)和滾輪，便于安裝設(shè)備時(shí)使用吊車(chē)吊裝，滾輪同時(shí)能起到支撐設(shè)備的作用，防止橡膠圈受重力影響造成擠壓撕裂變形。

壓盤(pán)和橡膠圈是保障大口徑引流器密封性能的關(guān)鍵部件。壓盤(pán)承受的水平壓力較大，需要在內(nèi)部焊接數(shù)根鋼骨支撐以提高其抗壓強(qiáng)度。橡膠密封圈應(yīng)具備一定的彈性和回彈性、適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，包括擴(kuò)張強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和抗撕裂強(qiáng)度等以保證設(shè)備的密封安全性能。

1.2 DN1000大口徑引流器構(gòu)件

1.2.1 壓盤(pán)

壓盤(pán)由合板和鐵箍組成，分左右兩片。其斷面厚而結(jié)實(shí)，凹形角略大于橡膠密封圈(90°)，使橡膠密封圈安放穩(wěn)定，并在受力時(shí)擠壓橡膠圈的底部，使其充分膨脹。壓盤(pán)主要受到緊固螺母水平向壓力以壓縮橡膠密封圈使其在擴(kuò)張壓緊狀態(tài)下與燃?xì)夤艿纼?nèi)壁充分接觸形成密封。合板外直徑規(guī)格為966 mm，鐵箍外直徑為936 mm，中心留有直徑100 mm放散孔用于連接螺桿、操作把手、螺紋閥門(mén)和放散管。其內(nèi)部均勻焊接24根鋼骨支撐以增加水平向抗壓力。

1.2.2 橡膠密封圈

橡膠密封圈是大口徑引流器阻斷氣體、保障動(dòng)火鑲接安全的關(guān)鍵零件。其結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)與材料選取得合理與否在管道密封中是至關(guān)重要的。橡膠密封圈材料通常采用O型丁腈橡膠(NBR)密封圈。其具有較好的物理力學(xué)性能，包括耐磨性、彈性、扯斷強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率。這種適用于軸向作用的彈性橡膠密封圈，不僅成本低廉，而且適用于各類(lèi)閥門(mén)管道密封，在規(guī)定的溫度、壓力以及不同的氣體、液體介質(zhì)中，于靜止?fàn)顟B(tài)下都能起到良好的密封保護(hù)作用。其密封唇可補(bǔ)償一定的公差和角度偏差，密封性能優(yōu)秀。

1.2.3 放散裝置

放散裝置由螺桿、絲口閥門(mén)、90°彎頭及放散管組成。螺桿上裝有壓緊螺母及操作把手以轉(zhuǎn)動(dòng)螺母壓緊合板使橡膠密封圈膨脹至管道內(nèi)壁。絲口閥門(mén)和放散管的口徑為DN100。放散管用DN100的90°彎頭從鑲接所用三通的待燒盲板端伸出以放散余氣。在設(shè)備安裝時(shí)保持絲口閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，待引流器整體安裝完成后打開(kāi)閥門(mén)放散余氣。

1.2.4 輔助裝置

輔助裝置由滾輪及吊環(huán)組成。主要作用為方便設(shè)備的安裝及拆卸過(guò)程。由于主體結(jié)構(gòu)材質(zhì)為鐵，自重較大，需要用鋼絲繩穿過(guò)吊環(huán)由吊車(chē)吊至安裝位置。滾輪間夾角為120°，與地面垂直線夾角為60°。滾輪能減少引流器安裝拆卸過(guò)程中與管道內(nèi)壁的摩擦，同時(shí)也能承受引流器的重力，保護(hù)密封圈在安裝拆卸過(guò)程中不會(huì)受力變形。

1.3 DN1000大口徑引流器阻氣密封性能

引流器對(duì)燃?xì)夤艿赖拿芊庑阅苤饕揽縊型NBR密封圈。其不僅耐磨性較高、耐熱性較好，具有良好的氣密性，而且優(yōu)良的物理機(jī)械性和加工性能，非常適合用于O型場(chǎng)合。O型圈屬于擠壓密封，擠壓型密封結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，當(dāng)最大接觸壓應(yīng)力大于工作壓力時(shí)，則起到密封作用；反之，導(dǎo)致滲漏。為了保證密封圈的密封性能，O型圈的最大接觸應(yīng)力需滿足xmax>0。式中xmax為O型橡膠密封圈在工作狀態(tài)下所受最大接觸應(yīng)力，0為O型橡膠密封圈在不同工況下的工作壓力。

一般使用大口徑引流器時(shí)為停氣狀態(tài)，即使在有些情況下因調(diào)壓器閥門(mén)老化而使閥門(mén)無(wú)法完全關(guān)閉時(shí)，其工作壓力也不會(huì)超過(guò)0.005 MPa，因此只要保持一定的接觸應(yīng)力就能保證O型密封圈的正常密封性能。

O型密封圈所受的接觸應(yīng)力與壓縮量有關(guān)，壓縮量的大小直接影響密封性能和使用壽命。壓縮量太小則所受接觸應(yīng)力小，密封效果不好；壓縮量太大會(huì)增大摩擦阻力和永久變形，使橡膠圈使用壽命縮短。密封設(shè)計(jì)中要合理控制好橡膠圈的壓縮量。一般以7%～30%的壓縮率為準(zhǔn)，靜密封一般取較大的壓縮率值。因此，在使用大口徑引流器時(shí)，應(yīng)注意擠壓壓盤(pán)的力度要適中，盡量保證橡膠圈與管道內(nèi)壁完全貼合，同時(shí)力度不宜過(guò)度而導(dǎo)致壓縮量過(guò)大破壞橡膠密封圈。

橡膠密封圈應(yīng)保持合適的表面粗糙度或設(shè)有沿密封圈徑向連接的加固線以緩解管道失圓、接觸面凹凸不平或結(jié)疤等情況引起密封失效現(xiàn)象。但不是粗糙度越高越好，如果安裝面的粗糙度太高，平直度差，會(huì)出現(xiàn)棱凸，造成橡膠圈損傷，密封失效。一般靜密封表面粗糙度取Ra6.3 μm～Ra3.2 μm。

需注意的是DN1000大口徑引流器設(shè)備在日常存放時(shí)，應(yīng)避免高溫和陽(yáng)光直射，避免橡膠圈產(chǎn)生高溫老化及被空氣中臭氧侵蝕。安放時(shí)應(yīng)保持水平放置，避免橡膠圈承受壓力導(dǎo)致永久變形而影響其密封性能及使用壽命。

2 DN1000大口徑引流器的技術(shù)和社會(huì)效益

2.1 技術(shù)效益

目前上海市北地區(qū)大口徑燃?xì)夤艿黎偨硬捎枚職獯舛?，通過(guò)其內(nèi)部沖壓膨脹至管道內(nèi)壁阻斷燃?xì)庑孤诠艿郎嫌卧O(shè)引流口，通過(guò)放散管將泄漏燃?xì)庖龉艿劳狻Ｓ捎诙職獯蛪簭?qiáng)度低，容易破裂，且密封性能不強(qiáng)，還需在焊接作業(yè)位置前端用磚塊砌筑成磚墻，保證焊接作業(yè)面和管道內(nèi)氣體完全隔絕。大口徑管道焊接作業(yè)一般用時(shí)較長(zhǎng)，磚墻干燥后容易產(chǎn)生小孔和裂縫引起漏氣，形成安全隱患。同時(shí)，砌筑磚墻等操作較為繁瑣，操作過(guò)程中也不能保證沒(méi)有燃?xì)獯嬖?，長(zhǎng)時(shí)間施工容易給施工人員的身體健康帶來(lái)危害，施工完畢后也很難將管道內(nèi)的磚墻清理干凈。DN1000大口徑引流器設(shè)備集隔絕氣體、打孔放散等效果于一體，操作簡(jiǎn)便快捷，密封效果好，避免在原有管道上開(kāi)孔導(dǎo)致的管道強(qiáng)度降低，顯著提高了大口徑管道鑲接作業(yè)的安全性，在技術(shù)上具有較好的操作可行性。

2.2 社會(huì)效益

大口徑燃?xì)夤艿黎偨佣嗵幱诔鞘兄鞲傻?，繁忙的城市交通限制了鑲接施工時(shí)間，同時(shí)周邊居民商戶較多，長(zhǎng)時(shí)間停氣也會(huì)造成不良社會(huì)影響。大口徑引流器設(shè)備安裝拆卸方便、快捷，相比于現(xiàn)在使用的堵氣袋封堵、砌筑磚墻施工流程，使用大口徑引流器設(shè)備能為現(xiàn)場(chǎng)施工人員節(jié)省近1 h的鑲接時(shí)間，且有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少人力物力的投入、控制人工成本和材料成本、提高鑲接效率。同時(shí)，大口徑引流器設(shè)備制作成本低廉，能重復(fù)使用，具有極高的推廣價(jià)值。其社會(huì)效益明顯。

3 結(jié)語(yǔ)

DN1000大口徑引流器設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)能廣泛運(yùn)用在大口徑燃?xì)夤艿黎偨庸に囍校δ苌夏艽嫫胀ㄗ铓獯推鲋u墻效果，密封性能強(qiáng)，可以有效隔絕舊燃?xì)夤艿纼?nèi)的剩余氣體，同時(shí)擁有放散功能，可以防止施工作業(yè)人員燃?xì)庵卸臼鹿剩瑴p少動(dòng)火作業(yè)的燃燒爆炸安全隱患。其操作方便簡(jiǎn)單，能極大的縮短鑲接時(shí)間，提高鑲接效率，能為業(yè)主和施工企業(yè)帶來(lái)良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。