吳睿

摘要：管道運(yùn)輸 （Pipeline transport） 是用管道作為運(yùn)輸工具的一種長(zhǎng)距離輸送液體和氣體物資的輸方式，是目前最高效，最低廉的運(yùn)輸方式。目前全國(guó)油氣長(zhǎng)輸管道長(zhǎng)度約為16萬(wàn)公里，油氣管道運(yùn)輸?shù)目煽啃詫⒅苯雨P(guān)乎國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是國(guó)家發(fā)展的能源大動(dòng)脈。而管道的腐蝕穿孔、突發(fā)性的自然災(zāi)害（如地震、滑坡、河流沖刷）以及人為破壞等都會(huì)造成管道泄漏乃至破裂，威脅到長(zhǎng)輸管道的安全運(yùn)行，如果處置不及時(shí)，將導(dǎo)致重大的財(cái)產(chǎn)損失，人身傷害，環(huán)境污染等，隨著國(guó)家《安全生產(chǎn)法》、《環(huán)境保護(hù)法》的頒布和習(xí)主席“綠水青山就是金山銀山”的提出，對(duì)管道輸油運(yùn)輸安全和應(yīng)急處置提出了新的要求，在不停輸或者帶壓情況下開(kāi)展在線封堵尤為重要。本文結(jié)合傳統(tǒng)封堵技術(shù)，介紹了兩種新式封堵方法，為輸油管道運(yùn)輸泄漏后在線封堵提供借鑒。

關(guān)鍵詞：輸油管道? 應(yīng)急處置? ?在線封堵

輸油管道泄漏后處置，分為幾類(lèi)，按照是否停輸帶壓作業(yè)分為，停輸泄壓后封堵作業(yè)和在線不停輸封堵作業(yè);按照封堵器選擇分為：對(duì)開(kāi)式卡具封堵作業(yè)，管帽封堵作業(yè)，柔性堵漏封堵作業(yè)等。使用時(shí)按照各自使用范圍和缺陷點(diǎn)的具體表現(xiàn)來(lái)定選擇相應(yīng)合適的堵漏器具。我們通過(guò)分析優(yōu)缺點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：一是傳統(tǒng)封堵器無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)1Mpa以上的在線封堵作業(yè);二是存在安裝速度慢，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，作業(yè)人員通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，新開(kāi)發(fā)了兩種封堵器：下口徑泄漏壓3Mpa以下可操作高壓封堵器和泄漏壓2Mpa低壓快速封堵器，兩種新的封堵器集合傳統(tǒng)封堵器的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化和傳統(tǒng)封堵方式的缺點(diǎn)，將輸油管道泄漏應(yīng)急處置提高到了新的高度。

一、傳統(tǒng)封堵器存在的優(yōu)缺點(diǎn)分析

1.對(duì)開(kāi)式卡具封堵器

優(yōu)點(diǎn)：修復(fù)后強(qiáng)度高，可永久性使用;缺點(diǎn)：開(kāi)式卡具重量大，在安裝時(shí)需要吊車(chē)輔助，在輸油管道泄漏情況下，焊接需要對(duì)防腐層進(jìn)行剝離，帶引流對(duì)開(kāi)式卡具還需要現(xiàn)場(chǎng)工藝管道壓力符合要求，焊接工作量大，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)快速封堵作業(yè)要求，基本用在非泄漏情況下或者工藝處置完成后不帶壓力的封堵作業(yè)。

2.管帽封堵器

優(yōu)點(diǎn)：焊接量小，相對(duì)輕便;缺點(diǎn)：管帽封堵要求管線泄露油品泄露壓力低，且焊接前需要提前剝離防腐層。而且在12點(diǎn)方位外的其他點(diǎn)泄漏封堵難度很大，基本用在微小泄漏下?lián)屝藁蚬に嚱涌诘挠?jì)劃性封堵作業(yè)。

3.柔性堵漏夾具封堵器

優(yōu)點(diǎn)：攜帶方便，現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)現(xiàn)快速安裝，不需要焊接，可實(shí)現(xiàn)15mm以下，泄漏壓力≯2Mpa的泄漏點(diǎn)封堵作業(yè);缺點(diǎn)：柔性堵漏卡具封堵器無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)大口徑管線泄漏封堵，柔性帶受力面大，對(duì)于有三層PE防腐層的管道，安裝完成后因?yàn)榉栏瘜佑袕椥孕巫?，封堵完成后易發(fā)生二次泄漏，只能短期使用，無(wú)法長(zhǎng)期使用，如果要實(shí)現(xiàn)永久性封堵需要配合B型套筒進(jìn)行二次焊接封堵作業(yè)。

二、對(duì)封堵器開(kāi)展實(shí)際封堵驗(yàn)證

1.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

為實(shí)現(xiàn)封堵器封堵實(shí)驗(yàn)，作業(yè)人員設(shè)計(jì)只做了一套試壓平臺(tái)。

由大排量高壓水泵作為動(dòng)力源，抽取水箱潔凈水向已充滿水的模擬輸油管道充壓，使管道有相對(duì)足夠的水壓，來(lái)模擬管線長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)壓泄漏情況。

性能：

（1）水箱存水大約40方水，利用旁通閥組實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)，為確保人員安全，設(shè)定壓力為0-2.75Mpa可調(diào);

（2）采用雙泵并聯(lián)，泄放流量20m?/h情況下，可堅(jiān)持穩(wěn)定泄壓狀態(tài)60分鐘以上，同時(shí)可由外部自來(lái)水作為補(bǔ)充水源;

（3）平臺(tái)所有焊口進(jìn)行X光和著色探傷，二級(jí)合格;

（4）干線管道上有安全閥和排氣系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)作業(yè)進(jìn)行安全防護(hù)。

2. 封堵實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為便于研究，我們?cè)O(shè)定泄漏條件為：泄漏孔徑10mm，泄漏點(diǎn)在12點(diǎn)鐘方向，泄漏點(diǎn)形式為點(diǎn)狀腐蝕穿孔，泄漏管道管徑為Φ559mm。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在引流情況下，除柔性堵漏卡具堵漏器無(wú)法實(shí)現(xiàn)封堵外，其余封堵器都可以實(shí)現(xiàn)2Mpa以下封堵作業(yè)，但當(dāng)引流停止后，超過(guò)1.5Mpa就會(huì)出現(xiàn)二次泄漏情況。而對(duì)于公司輸油管道靜壓點(diǎn)達(dá)到4Mpa的實(shí)際情況，顯然目前產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，這給公司安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。

三、新設(shè)計(jì)的要求

1.設(shè)計(jì)要求

結(jié)合實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)傳統(tǒng)封堵器優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，作業(yè)人員對(duì)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了集中，計(jì)劃構(gòu)思設(shè)計(jì)一種攜帶方便，最好不需要焊接，操作安全，封堵壓力有所提高的封堵器設(shè)想?？紤]到管線泄漏至具備處置條件的壓力衰減和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)極限，設(shè)立如下目標(biāo)：

（1）安裝快速，要在40分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)封堵;

（2）自密封壓力達(dá)到2.75Mpa以上;

2.設(shè)計(jì)方案

針對(duì)這一目標(biāo)，工作人員提出了高低壓配合的組合封堵器涉及方案：

（1）高壓帶引流可焊接泄漏封堵器;

（2）高壓帶引流非焊接泄漏快速封堵器。

3.2.1可焊接泄漏封堵器設(shè)計(jì)

可焊接泄漏封堵器思路是科實(shí)現(xiàn)高泄漏壓力情況下的永久性快速封堵，需要考慮到超過(guò)2Mpa時(shí)的人員安全和平臺(tái)能力，設(shè)計(jì)參數(shù)為泄壓封堵壓力≮2.75Mpa，設(shè)計(jì)采用軌道設(shè)計(jì)，帶8組滾輪，方便在管道上360度位置快速移動(dòng)安裝，對(duì)角方向設(shè)置配重平衡塊，便于旋轉(zhuǎn)操作;采用液壓?jiǎn)我稽c(diǎn)給力，密封面自動(dòng)平衡設(shè)計(jì)，結(jié)合限位槽，密封面受力自動(dòng)平衡;2道硬密封，中間有橡膠密封，表面為迷宮槽，與管道密封結(jié)合，形成迷宮槽式密封結(jié)構(gòu)，密封效果更佳;采用定位銷(xiāo)設(shè)計(jì)，管帽安裝到管道上，馬鞍面會(huì)自動(dòng)騎正，密封貼合度更好，在測(cè)試過(guò)程中直接從高到低開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，當(dāng)高壓實(shí)驗(yàn)成功時(shí)， 默認(rèn)適用于低于該壓力情況。

經(jīng)過(guò)測(cè)試看出，封堵壓力除設(shè)備故障外，2.75Mpa泄漏壓均一次成功，且時(shí)間均在20分鐘內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.2.2非焊接泄漏快速封堵器設(shè)計(jì)

非焊接泄漏快速封堵器主要為補(bǔ)充可焊接的缺失部分，即快速實(shí)現(xiàn)堵漏，先實(shí)現(xiàn)堵漏，再進(jìn)一步配合其他管帽實(shí)現(xiàn)永久性封堵，考慮到?jīng)]有多余遮擋，對(duì)操作人員安全造成威脅，參數(shù)設(shè)定為：泄漏壓力≤2Mpa下快速封堵，10分鐘內(nèi)完成快速封堵，且自密封保壓壓力達(dá)到2.75Mpa以上，該設(shè)計(jì)有五部分組成，分別為管道隔離墊塊，鎖緊剛性鏈條，導(dǎo)向輪，封堵塊，壓緊裝置，管道隔離墊塊是為防止鏈條與管道防腐層面接觸，容易出現(xiàn)因防腐層彈性形變發(fā)生預(yù)緊力降低而泄漏的問(wèn)題;鎖緊剛性鏈條為去掉傳統(tǒng)柔性堵漏帶接觸面過(guò)大的問(wèn)題;導(dǎo)向輪是將鎖緊力導(dǎo)向?yàn)榇怪狈较?，增大同等鏈條預(yù)緊力下垂直方向的壓力，封堵塊是按照管道直徑配置，弧形貼合良好，帶有橡膠密封面，壓緊裝置可由液壓扳手和扭力扳手開(kāi)展操作，預(yù)緊力設(shè)置在40Nm。

同樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展測(cè)試，從數(shù)據(jù)得到，非焊接式泄漏快速封堵口在2Mpa時(shí)，可快速實(shí)現(xiàn)封堵作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。同時(shí)我們?cè)诤笃谶€做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，就是在完成封堵后，對(duì)封堵器自密封壓力進(jìn)行了測(cè)試，按照管線靜壓，極限壓力設(shè)定為4Mpa，從數(shù)據(jù)得到，兩種封堵器，在完成封堵后，在條件具備情況下，可以實(shí)現(xiàn)4Mpa范圍內(nèi)的管線壓力波動(dòng)，對(duì)一些緊急管道，可在4Mpa范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)啟輸。

四、應(yīng)用效果

在2016年6月份，蘭州原油末站DN50mm小口徑管道腐蝕穿孔，穿孔大小6mm條裝腐蝕孔，泄漏壓力0.5Mpa，應(yīng)急處置過(guò)程中，第一次采用柔性堵漏封堵器進(jìn)行堵漏，安裝發(fā)現(xiàn)，柔性堵漏帶對(duì)管徑有要求，在DN≤100mm以下的管道，因?yàn)樽陨碓O(shè)計(jì)缺陷，預(yù)緊螺桿過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致封堵壓塊不能獲得足夠預(yù)緊力，后采用新設(shè)計(jì)非焊接式封堵器，實(shí)現(xiàn)了快速封堵，應(yīng)用效果良好。

并在后期應(yīng)急搶修演練中也得到很好的驗(yàn)證。

五、結(jié)論及發(fā)展方向

（1）輸油管道泄漏后，三層Pe防腐層的清除是一項(xiàng)麻煩又危險(xiǎn)的作業(yè)，使用快速封堵器先封堵后清除防腐層，會(huì)是搶修作業(yè)更安全。

（2）傳統(tǒng)柔性堵漏卡具，在帶有防腐層管道泄漏封堵時(shí)，因?yàn)榉栏瘜拥膹椥孕巫?，?huì)使柔性堵漏帶預(yù)緊力降低，如果使用傳統(tǒng)柔性堵漏卡具封堵，需要高度關(guān)注二次泄漏的問(wèn)題。

（3）焊接式快速堵漏封堵器是集合了對(duì)開(kāi)式卡具和管帽的優(yōu)點(diǎn)而開(kāi)發(fā)，在完成安裝和引流情況下，防腐層清除和焊接變得更加安全。

（4）焊接式快速堵漏封堵器因?yàn)橛袑?dǎo)軌和配重平衡，在管道泄漏360方向泄漏情況下，安裝都很方便。

（5）非焊接式快速堵漏器可以配合傳統(tǒng)管帽進(jìn)行永久性修復(fù)，而傳統(tǒng)柔性堵漏卡具封堵器必須配合B性套筒才能完成永久性修復(fù)作業(yè)，工作量較大且存在二次泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西部管道甘肅輸油氣分公司? 甘肅 武威 733000