輸油管道泄漏在線封堵技術(shù)應(yīng)用及探討

吳睿

摘要：管道運輸 （Pipeline transport） 是用管道作為運輸工具的一種長距離輸送液體和氣體物資的輸方式，是目前最高效，最低廉的運輸方式。目前全國油氣長輸管道長度約為16萬公里，油氣管道運輸?shù)目煽啃詫⒅苯雨P(guān)乎國家的經(jīng)濟發(fā)展，是國家發(fā)展的能源大動脈。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造成管道泄漏乃至破裂，威脅到長輸管道的安全運行，如果處置不及時，將導(dǎo)致重大的財產(chǎn)損失，人身傷害，環(huán)境污染等，隨著國家《安全生產(chǎn)法》、《環(huán)境保護法》的頒布和習主席“綠水青山就是金山銀山”的提出，對管道輸油運輸安全和應(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，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：對開式卡具封堵作業(yè)，管帽封堵作業(yè)，柔性堵漏封堵作業(yè)等。使用時按照各自使用范圍和缺陷點的具體表現(xiàn)來定選擇相應(yīng)合適的堵漏器具。我們通過分析優(yōu)缺點和現(xiàn)場實際需求，發(fā)現(xiàn)如下問題：一是傳統(tǒng)封堵器無法有效實現(xiàn)1Mpa以上的在線封堵作業(yè);二是存在安裝速度慢，作業(yè)風險高的問題。針對以上問題，作業(yè)人員通過技術(shù)攻關(guān)，新開發(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，優(yōu)化和傳統(tǒng)封堵方式的缺點，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)缺點分析

1.對開式卡具封堵器

優(yōu)點：修復(fù)后強度高，可永久性使用;缺點：開式卡具重量大，在安裝時需要吊車輔助，在輸油管道泄漏情況下，焊接需要對防腐層進行剝離，帶引流對開式卡具還需要現(xiàn)場工藝管道壓力符合要求，焊接工作量大，不能滿足現(xiàn)場快速封堵作業(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：焊接量小，相對輕便;缺點：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點方位外的其他點泄漏封堵難度很大，基本用在微小泄漏下?lián)屝藁蚬に嚱涌诘挠媱澬苑舛伦鳂I(yè)。

3.柔性堵漏夾具封堵器

優(yōu)點：攜帶方便，現(xiàn)場和實現(xiàn)快速安裝，不需要焊接，可實現(xiàn)15mm以下，泄漏壓力≯2Mpa的泄漏點封堵作業(yè);缺點：柔性堵漏卡具封堵器無法有效實現(xiàn)大口徑管線泄漏封堵，柔性帶受力面大，對于有三層PE防腐層的管道，安裝完成后因為防腐層有彈性形變，封堵完成后易發(fā)生二次泄漏，只能短期使用，無法長期使用，如果要實現(xiàn)永久性封堵需要配合B型套筒進行二次焊接封堵作業(yè)。

二、對封堵器開展實際封堵驗證

1.實驗平臺

為實現(xiàn)封堵器封堵實驗，作業(yè)人員設(shè)計只做了一套試壓平臺。

由大排量高壓水泵作為動力源，抽取水箱潔凈水向已充滿水的模擬輸油管道充壓，使管道有相對足夠的水壓，來模擬管線長時間穩(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，可堅持穩(wěn)定泄壓狀態(tài)60分鐘以上，同時可由外部自來水作為補充水源;

（3）平臺所有焊口進行X光和著色探傷，二級合格;

（4）干線管道上有安全閥和排氣系統(tǒng)，對實驗作業(yè)進行安全防護。

2. 封堵實驗結(jié)果

為便于研究，我們設(shè)定泄漏條件為：泄漏孔徑10mm，泄漏點在12點鐘方向，泄漏點形式為點狀腐蝕穿孔，泄漏管道管徑為Φ559mm。通過實驗數(shù)據(jù)可以看出，在引流情況下，除柔性堵漏卡具堵漏器無法實現(xiàn)封堵外，其余封堵器都可以實現(xiàn)2Mpa以下封堵作業(yè)，但當引流停止后，超過1.5Mpa就會出現(xiàn)二次泄漏情況。而對于公司輸油管道靜壓點達到4Mpa的實際情況，顯然目前產(chǎn)品無法實現(xiàn)這一目標，這給公司安全生產(chǎn)帶來隱患。

三、新設(shè)計的要求

1.設(shè)計要求

結(jié)合實際情況和實驗數(shù)據(jù)，對傳統(tǒng)封堵器優(yōu)缺點進行分析，作業(yè)人員對優(yōu)點進行了集中，計劃構(gòu)思設(shè)計一種攜帶方便，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。考慮到管線泄漏至具備處置條件的壓力衰減和實驗平臺極限，設(shè)立如下目標：

（1）安裝快速，要在40分鐘內(nèi)實現(xiàn)封堵;

（2）自密封壓力達到2.75Mpa以上;

2.設(shè)計方案

針對這一目標，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

可焊接泄漏封堵器思路是科實現(xiàn)高泄漏壓力情況下的永久性快速封堵，需要考慮到超過2Mpa時的人員安全和平臺能力，設(shè)計參數(shù)為泄壓封堵壓力≮2.75Mpa，設(shè)計采用軌道設(shè)計，帶8組滾輪，方便在管道上360度位置快速移動安裝，對角方向設(shè)置配重平衡塊，便于旋轉(zhuǎn)操作;采用液壓單一點給力，密封面自動平衡設(shè)計，結(jié)合限位槽，密封面受力自動平衡;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;采用定位銷設(shè)計，管帽安裝到管道上，馬鞍面會自動騎正，密封貼合度更好，在測試過程中直接從高到低開始實驗，當高壓實驗成功時， 默認適用于低于該壓力情況。

經(jīng)過測試看出，封堵壓力除設(shè)備故障外，2.75Mpa泄漏壓均一次成功，且時間均在20分鐘內(nèi)完成，實現(xiàn)了設(shè)計目標。

3.2.2非焊接泄漏快速封堵器設(shè)計

非焊接泄漏快速封堵器主要為補充可焊接的缺失部分，即快速實現(xiàn)堵漏，先實現(xiàn)堵漏，再進一步配合其他管帽實現(xiàn)永久性封堵，考慮到?jīng)]有多余遮擋，對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到2.75Mpa以上，該設(shè)計有五部分組成，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題;鎖緊剛性鏈條為去掉傳統(tǒng)柔性堵漏帶接觸面過大的問題;導(dǎo)向輪是將鎖緊力導(dǎo)向為垂直方向，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展操作，預(yù)緊力設(shè)置在40Nm。

同樣，通過實驗平臺開展測試，從數(shù)據(jù)得到，非焊接式泄漏快速封堵口在2Mpa時，可快速實現(xiàn)封堵作業(yè)，實現(xiàn)了設(shè)計目標。同時我們在后期還做了一項實驗，就是在完成封堵后，對封堵器自密封壓力進行了測試，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，可以實現(xiàn)4Mpa范圍內(nèi)的管線壓力波動，對一些緊急管道，可在4Mpa范圍內(nèi)實現(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)急處置過程中，第一次采用柔性堵漏封堵器進行堵漏，安裝發(fā)現(xiàn)，柔性堵漏帶對管徑有要求，在DN≤100mm以下的管道，因為自身設(shè)計缺陷，預(yù)緊螺桿過長，導(dǎo)致封堵壓塊不能獲得足夠預(yù)緊力，后采用新設(shè)計非焊接式封堵器，實現(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麻煩又危險的作業(yè)，使用快速封堵器先封堵后清除防腐層，會是搶修作業(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，因為防腐層的彈性形變，會使柔性堵漏帶預(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)注二次泄漏的問題。

（3）焊接式快速堵漏封堵器是集合了對開式卡具和管帽的優(yōu)點而開發(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為有導(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險。

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