天然氣管道絕緣接頭的在線堵漏技術

陳瑞成（中石油管道聯合有限公司西部蘭州輸氣分公司，甘肅　蘭州730000）

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天然氣管道絕緣接頭的在線堵漏技術

陳瑞成
（中石油管道聯合有限公司西部蘭州輸氣分公司，甘肅蘭州730000）

摘要：介紹了絕緣接頭的結構形式，對其泄漏的原因做了簡要分析，針對在線堵漏原理、施工工藝及特點做了詳細介紹，探索出一種絕緣接頭堵漏的新方式，填補了國內管道絕緣接頭在線泄漏治理技術的空白。

關鍵詞：絕緣接頭；堵漏；夾具；注劑式密封

絕緣接頭是鋼質管道陰極保護系統中必不可少的重要壓力元件，不僅具備埋地鋼質管道要求的密封性能和強度等性能,還具備電化學保護要求的電絕緣性能和耐擊穿性能，其主要功能是防止站外管道上陰極保護電流流經站內,對站內管道造成腐蝕。通常情況下，解決絕緣接頭泄漏問題要采取動火更換的辦法，需要管道降壓或停輸更換絕緣接頭。為避免停輸動火作業，業內也曾采用不同的方法、原理對絕緣接頭實施了堵漏，但效果均不太理想，達不到即堵漏又能保持其原有的絕緣性能。2013年年初，蘭州輸氣分公司結合法國3X公司的先進堵漏技術及工藝方法，采用了注劑式密封帶壓堵漏技術和絕緣技術，通過周密設計、精心施工，成功實施了在線堵漏，不僅治理了泄漏點，而且對絕緣接頭整個環面，起到了預防泄漏的功效，且對原管線結構無任何傷害和破壞。

1　絕緣接頭漏氣原因分析

澀寧蘭管道所使用的絕緣接頭與管線采用全焊接連接形式，其本體為整體式焊接結構，一般包括：上導管、下導管、套筒、絕緣件、密封件、隔離填充材料及絕緣涂層等，如圖1所示。

圖1　絕緣接頭結構示意圖

填充材料是用來防止土壤內水汽滲入絕緣接頭內部，對絕緣墊片、密封圈及本體造成腐蝕，一般選擇冷固熱硬環氧樹脂材料。絕緣墊片材料是高強度環氧樹脂和玻璃纖維層狀復合材料，保證其在管輸介質中的化學穩定性。絕緣接頭在經過長時間運行后，其絕緣墊片、O型密封圈會出現老化等情況，易造成如圖1和圖2所示“泄漏點”的位置出現漏氣情況。

圖2　泄漏點示意圖

現場情況如圖3所示：

圖3　泄漏點現場照片

2　絕緣接頭堵漏原理

對絕緣接頭泄漏點處理采用注劑式密封堵漏的方式，其密封原理如下：利用夾具重新形成一個密封腔，以高于管線壓力的推力注入密封劑，達到工作密封比壓，以徹底切斷、堵塞或隔離泄漏介質通道，從而實現再次密封，如圖4所示。

圖4　注劑式密封原理圖解

在實際堵漏作業中，要設置前后兩套夾具，分別為拉緊夾具和封堵夾具，將絕緣接頭夾住，用拉緊螺栓連接。泄漏側的夾具為封堵夾具，其內部設置有多重復合密封結構和絕緣結構，夾具采用剖分式結構，用螺栓連接。其裝置組成示意圖如圖5所示：

圖5　封堵夾具結構示意圖

2.1夾具

從原理上可知夾具是注劑式帶壓密封技術的重要組成部分，是加裝在泄漏缺陷的外部與泄漏部分的外表面共同組成新的密封空腔的金屬構件，必須滿足密封和強度兩個功能要求。

1）密封保證。夾具的密封保證是指包容住由高壓注劑槍注射到密封空腔內的密封注劑，保證密封注劑的充填，維持注劑壓力的遞增，防止密封注劑被擠出，使之產生足夠的密封比壓，止住泄漏。

2）強度保證。夾具的強度保證是指承受高壓注劑槍所產生的強大注射壓力及介質泄漏壓力，保證新建立的密封結構的強度。

2.2密封注劑

1）注射工藝性能。在額定操作壓力及環境溫度條件下，都應具有良好的塑性和流動性，能夠被順利的注射到新的密封空腔內，充填所有的裂紋、凹槽、孔洞等各種泄漏缺陷。

2）固化時間。固化時間是指密封注劑由塑性體轉變為彈性體的時間間隔，與溫度有密切關系，一般情況下，密封劑的固化時間為24h。

此外，密封注劑要有耐介質性能和耐壓性能。

3　絕緣接頭堵漏施工工藝

實施絕緣接頭堵漏主要包括作業坑開挖、現場測量絕緣接頭相關尺寸、設計制作堵漏夾具、安裝夾具、注入密封劑、防腐等程序。

3.1絕緣接頭尺寸測量

1)對泄漏部位周圍進行清理：除浮繡、夾皮、泥沙等，用拋光機或銼刀清除密封面焊疤、傷疤；

2)確定測量基準，測量密封面尺寸、狹窄空間相關尺寸；

3)勾畫草圖，記錄相關尺寸和必要的說明。

3.2設計制作堵漏夾具

1)根據介質壓力進行夾具強度計算，留夠余量，合理選材；

2)合理設計密封腔，原則是密封腔中間正對泄漏部位；

3)注意緊固螺栓尺寸，考慮螺母空間，便于扳手操作；

4)制圖、完成夾具設計；

5)制作夾具。

3.3絕緣接頭防腐層清除及表面預處理

1)清理安裝夾具處的防腐層，除去絕緣接頭兩側的防腐層（環面積為300mm×管道周長），應使管體完全裸露；

2)清理、平整泄漏處端面凸出的環氧樹脂，將絕緣接頭裸露的樹脂使用攢子刨刃、銅錘清除掉。

3.4夾具安裝

1)預安裝密封夾具，鎖緊夾具；調整試驗合適后將其拆下；

2)將四氟絕緣條鑲嵌在密封夾具的槽中；

3)調制法國3X專用絕緣膠，將其均勻的涂抹在密封夾具的內圓壁和側端面上；

4)將密封夾具扣合在泄漏點，先裝上部，再裝下部，用螺栓連接，并適當預緊；

5)用拉緊螺桿將兩套夾具連接起來，并鎖緊到位，螺絲緊固受力均勻；

6)最后將兩套夾具的扣合螺母鎖緊到位，完成夾具的安裝。

3.5注射密封注劑

1)待密封膠固化后，向密封夾具壓注密封注劑，實際注膠壓力不超過16MPa，密封注劑采用法國3X專用合成密封膠；

2)待密封注劑注滿后，保壓在16MPa約1h，完成注膠作業。

3.6防腐

1)經過一個月的觀察檢測無泄漏后。對絕緣接頭及堵漏夾具采用粘彈體防腐膠帶進行整體防腐處理；

2)根據管道直徑大小選用適合的粘彈體防腐膠帶纏繞管道表面，螺母、螺桿及縫隙處采用填充膠填補規則；

3)粘彈體防腐質量檢查合格后，立即安裝配套的冷纏帶，必須完全覆蓋粘彈體防腐層；

4)外觀檢查：目視整個粘彈體膠帶表面應平整、無氣泡、皺褶、空鼓等缺陷；

5)漏點檢測：按照防腐層厚度進行整個表面的漏點檢測，粘彈體防腐層的漏點檢漏電壓為10kV，冷纏帶的檢漏電壓為15KV，以無漏點為檢測合格。

3.7定期檢測

為防止堵漏再次失效，建議在絕緣接頭處修建閥井便于定期觀察檢測。絕緣接頭砌井示意圖如圖6所示。

圖6　絕緣接頭砌井示意圖

4　注劑式密封在線堵漏特點

1)不停產、不動火，在線帶壓安全施工；

2)工藝簡便、施工效率高、維修成本低；

3)消除泄漏點快速可靠，成功率較高；

4)適應性強，無需對泄漏部位進行處理，不破壞原有的密封結構；

5)適應性廣，可用于介質溫度在-80~800℃、介質壓力0~45MPa的蒸汽、油、水、天然氣等；

6)良好的可拆性，不損傷原裝置，便于以后的維檢修作業。

5　總結及建議

絕緣接頭是管道受力的最薄弱點，易發生破壞失效，甚至引發泄漏事故，每個高壓大口徑絕緣接頭價值達數十萬元，成本較高，如施工按照不停輸動火更換花費都將以百萬元計，代價巨大，停輸更換更不現實。注劑式密封在線堵漏具有施工周期短、安全持久、環境影響小、綜合成本低等顯著的優點，顯現出良好的社會效益和經濟效益，符合國家提倡科學發展的政策，為以后類似的管道泄漏治理奠定了良好的基礎。

中圖分類號：P618.13