谭力文 文豪 夏白鹭

摘要：随着输气管网运行时间的不断增加，阀门会出现内漏等现象，使管道检修时常常无法彻底隔离管道内可燃气体，导致动火作业存在较大风险。为开发有效的封堵方法，设计了一种新型管道打开封堵装置，其充分结合皮碗清管器和马桶塞的工作原理，由密封结构、引出结构和张紧结构组成，对泄漏气体兼具封堵和疏通双重性能。管道打开封堵装置组装拆卸便捷，降低了封堵成本，适用于不同管径管道的抢修，可应用于作业时阀门内漏等突发状况；有效地避免了作业泄漏气体时微正压影响焊口质量，能够将可燃气体与施工作业区域完全隔离，从根本上保障了施工作业安全。

关键词：管道；可燃气体；泄漏；封堵装置；设计

随着新安全生产法的出台，油气长输管道工程施工技术标准的日趋完善，相关安全要求愈加严格，一些老油气田部分管道工艺及设备已不符合现有要求，尤其川渝地区输气管网工程建成运行时间长，清管、放空、排污等工艺流程改建频繁。在保障管网的正常生产运行下开展工艺改造优化，采取有效方法隔离可燃气体从源头规避风险势在必行。

在阀门内漏或管道内凝析油产生凝析油蒸汽时，无法彻底隔离管道内可燃气体，易引发管内负压燃烧或发生放炮等危险情况，采用氮气置换或增加上游天然气放空长度等方法可保障安全作业条件，但在资源和停气时间上代价较大。目前国内外的不停输带压开孔封堵技术、囊式管道封堵、管道封堵剂等管道封堵技术虽已成功应用，但其封堵工艺操作的专业性、复杂性和经济性面临的矛盾突出，并存在气体微漏的微正压对施工安全和焊口质量影响巨大的风险。因此既能保障安全、有效，又达到经济快捷的封堵方法亟需开发应用。

1 封堵机理与结构

根据上述需求设计制造了一种新型的管道打开封堵装置，当施工作业管道打开时，采用机械结构设计将封堵装置放置于管道内，将泄漏天然气与作业区域 （动火等） 有效隔离后，再将泄漏天然气引出，既能确保施工作业人员安全，又能在焊接作业时保障焊口质量。

管道打开封堵装置有机地结合了皮碗清管器和马桶塞工作原理，借鉴两者的功能特点，兼具封堵和疏通双重性能。其结构主要由密封结构、引出结构和张紧结构三部分机械部件构成 （图1）

图1 封堵装置结构示意图

密封结构主要由上下压板及密封皮碗组成。密封皮碗采用橡胶材质，厚度通常为6~8 mm，过盈量为1%~4%；上、下压板厚度4 mm，上压板小于管道内径16 mm，下压板小于内径10 mm，封堵装置取出时便于通过下游焊缝内凸处；密封皮碗采用螺栓连接上、下压板后固定，密封不同管径管道可安装不同管径压板及皮碗。

引出结构由空心钢套管组成。空心钢套管左端及右端均加工外螺纹，左端螺纹用于更换不同管径的密封结构后的螺栓紧固；钢管右端直接连接软管用于将泄漏气体引出作业区域。

张紧机构由张紧支架、顶进外套筒和锁紧螺帽组成。锁紧螺帽通过右端螺纹旋进；锁紧螺帽带动钢管外套筒后，钢管外套筒顶进张紧支架；张紧支架受力张开后紧贴管道内壁，整个封堵装置固定。

2 封堵性能与工艺

鉴于管道打开封堵装置的结构特点，其封堵与解封工艺极为简单。首先确认封堵管道管径后，选择大小匹配的密封皮碗，完成封堵装置的安装 （图2）。依据先后次序，其工艺主要分为泄压、送入、调整、张紧、引出、解封六步，封堵装置现场装配如图3所示。

图2 封堵装置安装与封堵示意图

（1） 泄压。切断上游气源管道局部放空泄压，管道打开后发现仍存泄漏则采用封堵装置。

（2） 送入。由于封堵用的密封皮碗过盈量大于管径，将封堵装置从管道开口处侧向送入管道待封堵区域。

（3） 调整。依次将张紧支架、顶进外套筒和锁紧螺帽沿套入空心钢管，调整密封皮碗封堵位置使其完全密封。

（4） 张紧。旋进锁紧螺帽，外套筒顶进张紧支架，张紧支架受力张开后紧贴管道内壁面，封堵装置固定。

图3 封堵装置现场装配

5） 引出。封堵装置钢管右端联接软管，必要时将泄漏天然气引出点燃。

（6） 解封。封堵隔离下游法兰组对焊接等作业完毕，反顺序脱离连接，封堵装置退出，管道解封。

3 现场应用与效果

管道打开封堵装置在经生产加工成型后，目前已在输气站场排污、放空和清管整改项目现场实践，在数十个输气站场中成功应用推广。尤其针对排污、放空管道等高风险动火焊接作业，能完全将施工作业面与可燃气体隔离从而确保施工安全，无一例安全事故发生。打开封堵装置适用于管径范围DN100~DN500，承压0.3 MPa以下，介质为可燃气体、原油、轻质油、水和硫化氢等管道。

管道打开封堵装置主要应用于阀门内漏、存在凝析油等环境下，能达到以下效果：

（1） 密封安全可靠：完全隔离可燃气体，在根源上确保施工作业人员安全。

（2） 焊接质量保障：泄漏气体引出，有效避免作业面微正压影响焊接焊口质量。

（3） 有效降低成本：封堵装置为纯机械结构，加工难度小，便于携带，能缩短停气段落，降低成本。

（4） 多种管径适用：在封堵装置上安装不同管径的密封皮碗和压板，用于不同管径管道的封堵。

（5） 安装操作便捷：组装拆卸便捷，可迅速应用于施工作业时隔离阀门内漏等突发状况。

4 结语

新型管道打开封堵装置经现场实践证明成效明显，在该基础上设计及应用人员将继续着手开展封堵装置试验研究和机构的设计改进工作，在张紧机构中采用液压技术，提高封堵装置的张紧力和承压范围。一旦经过实验验证和现场成功应用后，管道打开封堵装置的适用范围将更广，可适用于压力更高、口径更大的各种复杂的管道抢修作业，可以预期该管道打开封堵装置具有非常广阔的应用前景。

参考文献

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