塞式開孔封堵技術與設備

袁美琴

（泰達長林管道科技（江西）股份有限公司，江西 新余338004）

1 概述

塞式開孔封堵適用于輸送石油、天然氣、成品油的長輸帶壓管道，以及管道的搶修工作，具有封堵嚴密、承壓高、施工快的特點。

2 結構特點及工作原理

2.1 HT75 開孔機。本機為手動式，開孔范圍在φ25～70mm，適用于開小旁路孔，多用于開壓力平衡孔和放散孔。

2.2 HT150G、HT300G開孔機。這兩種規格的開孔機均為液壓驅動。其結構均由主傳動箱、進給箱、填料箱及機殼四部分組成。主傳動箱位于機器的下部，其動力來源于液壓站。壓力油通過柱塞油馬達轉換成機械能后，經減速箱一級減速后進入圓弧齒蝸輪減速器再度減速，然后通過高精度深孔內花鍵將動力傳遞給鉆桿，實現鉆桿的圓周旋轉運動。蝸輪副上有飛輪裝置，用于儲藏能量，還便于手動盤車。進給箱位于機器的頭部，通過變換其手柄位置實現對鉆桿的自動進給、手動進給和空轉。自動進給是由高精度深孔內花鍵套傳遞上來的動力，經由進給箱體內的齒輪通過速比變換傳遞給進給絲桿，再由絲桿驅動鉆桿，從而實現鉆桿與絲桿間的差速傳動。進給箱體的上平面伸出有一方頭，將變換手柄打在手動位置上，用搖把搖動該方頭可實現對鉆桿的快速上升和下降。進給箱上裝有計數器，鉆桿上標有刻度，均能準確地指示鉆桿進尺。填料箱位于機器下端，主要起與連箱連接和對鉆桿的密封作用。機殼在機器的中部，主要是連接上下部件和保護機體的作用。鉆桿是執行部件，它的前端與開孔刀具的連接采用錐體定心，平鍵傳遞扭矩，利用帶有螺紋的中心鉆旋入鉆桿軸心螺孔將開孔刀緊固在鉆桿上。

2.3 HT500G、HT700G 開孔機。本機與前面所述的HT150G、HT300G開孔機的傳動原理與結構形式大體相同，不同之處有如下幾點：（1）為適應不同規格開孔刀的線速度和扭矩要求,在蝸輪副前面的減速箱內設有高速、低速和空位三檔交變齒輪（HT150G，HT300G減速箱沒有變位檔）。

進給箱上設有一齒輪式油馬達,提供輔助動力,以實現鉆桿的自動快速進退刀, 其速度可通過調節液壓站的油泵排量來控制，但該快速裝置只允許鉆桿在空行程中使用。

2.4 FDQ150、FDQ300、FDQ500、FDQ700 塞式封堵器。FDQ塞式封堵器為液壓油缸式。油缸底部法蘭面與封堵連箱配合連接。油缸頂部設計有起吊耳，油缸一邊裝有支架。活塞頭一端裝有圓扁導套，導套中間裝有圓扁導向桿起到定位作用。液壓油缸進油口和出油口用高壓膠管與TPP 系列液壓站連接，通過操縱換向閥實現活塞總成的上下運動。一起將封堵頭送至已開好的孔中，皮碗進行截斷管內介質的，以達到封堵目的。

2.5 下堵器。通過轉動大絞桿驅動絲桿旋轉，絲桿驅動銅套和與銅套聯接的主軸運動。下堵時在絲桿的驅動下主軸下移并帶動堵柄和與堵柄用螺紋聯接的拉桿下移。

2.6 輔機系列。塞式管路不停輸開孔、封堵系列產品輔機有開孔下堵連箱、塞式封堵連箱、塞式夾板閥、封堵三通、塞式封堵頭、塞式開孔刀等六大系列。

2.6.1 連箱。連箱系列分開孔下堵連箱和塞式封堵連箱，兩種型號，可根據配套表對應配置。開孔下堵連箱即可起聯接開孔機和塞式夾板閥的作用，也可起聯接下堵器和塞式夾板閥的作用。前者將塞式開孔刀藏入其中；后者將堵塞藏入其中。塞式封堵連箱起聯接塞式封堵器和塞式夾板閥的作用，并將塞式封堵頭藏入其中。連箱的上部帶有一個型號為J13H-160 的截止閥，用于開孔作業時排放空氣和介質。

2.6.2 塞式夾板閥。它是專為管路不停輸開孔、封堵作業設計制造的一種三板式閘閥。它具有通徑大、高度矮、密封性能好、結構緊湊等特點。夾板閥采用手動操作啟閉。操縱螺桿為左旋螺牙（暗桿式）。操縱手把旁打有閘板關閉和開啟的旋向標識。在上下閥體上設有旁路針形閥和泄放口針形閥，用來平衡閘板上下的壓力和排放介質。

2.6.3 封堵三通。封堵三通是一種專用消耗件。它是用來焊接在要開孔的管路上，為開孔封堵設備的安裝提供一個固定支座。在封堵三通中配有一個帶密封圈的堵塞，堵塞靠鎖銷或鎖塊鎖死。堵塞上有接柄座和接柄，用來裝入和提取堵塞用。還配置了盲板，在作業完成后可將盲板蓋上，起保護堵塞和加固密封之功用。堵塞的安裝和提取，可利用對應的HT 型開孔機來完成，或使用專用的下堵塞器。

2.6.4 塞式封堵頭。塞式封堵頭是一種特制專供管路封堵的由機械轉動部分和密封部件組成、用于阻止管道內介質流動的裝置。其封堵原理是靠封堵皮碗與管道內壁的過盈配合，封堵皮碗不應重復使用。

2.6.5 塞式開孔刀。塞式開孔刀是采用套料切削形式，中心鉆和套料切削分體合裝。刀柄內錐與鉆桿配合定心連接，中心鉆一端旋入鉆桿中心螺孔固緊刀筒，中心鉆起切削定心，并在其上設有一U形夾，它是準確無誤地將已切割開的料塊勾住并將其提取。

3 應用技術介紹

3.1 焊接管件。（1）按標準開發作業坑，保證有足夠的作業空間；（2）根據防腐方式選用合適的扒防腐的方法，去除防腐層；（3）選封堵點，測量管橢圓度不超過管外徑的1%且不大于3mm；測量管道壁厚，避開腐蝕嚴重的區域且最少壁厚不應小于4.8mm；（4）打磨三通與管道對焊處至露出金屬光澤；（5）組對三通，法蘭中軸線與管道軸線間距不應大于1.5mm，法蘭端面與管道軸線平行度誤差不大于1mm。

3.2 安裝夾板閥。（1）擦拭干凈O型圈和結合面；（2）在閘板關閉的情況下吊裝夾板閥平穩落到三通法蘭上，檢查止口貼合到位后對稱擰緊螺母；（3）手搖閥桿完全打開閘板，記錄圈數；（4）測量并記錄開孔尺寸和下堵尺寸。

3.3 安裝開孔機。（1）將刀具收入連箱，測量并記錄開孔尺寸以及鉆桿刻度；（2）平穩起吊開孔機，擦拭干凈結合面；（3）緩慢將開孔機落到夾板閥上，檢查止口到位，對稱均勻擰緊螺栓；（4）將開孔機進給手柄掛至手動位置，順時鐘搖搖把手感中心鉆已輕輕頂住母管管頂后，此時鉆桿刻度應該與計算的尺寸大致相同；（5）逆時鐘將刀提升兩圈，將進給手柄掛至空位；（6）安裝好油管，啟動液壓站試運轉開孔機，檢查開孔機運行正常。

3.4 開孔機整體試壓。（1）在開孔連箱上連接好試壓管和壓力表，向連箱內緩慢注入氮氣，通過壓力表觀察連箱內部的壓力數值。試驗的壓力不高于管道運行壓力額1.1 倍，保壓10min 壓力不得有降，各結合面不得有漏；（2）試壓合格，用氮氣置換連箱內的空氣；（3）置換合格，向連箱內注入氮氣，壓力稍大于管道內運行壓力。

3.5 開孔。檢查進給箱手柄打在手動進給位置，再用手盤動飛輪數圈，刀具在機器內腔中應無阻卡，方可啟動開孔。當進給行程走至計算尺寸時，切削完成,及時關閉開孔機和液壓站。將進給手柄打在手動位置上，手搖上部方頭，將開孔刀連帶被切割下的料塊縮進開孔連箱中。

3.6 封堵。

3.6.1 封堵作業一般規定。（1）封堵施工前應進行模擬實驗，測量記錄各尺寸數據和封堵頭初始角；（2）封堵作業期間不應清管、調整管道運行參數；（3）液體管道帶壓封堵時管道介質的流速不應大于2.5m/s，氣體管道內介質的流速不應大于5m/s；（4）封堵設備吊裝到夾板閥上之前，確認封堵頭的封堵方向為被封管段；（5）封堵時應先下下游封堵頭，后下上游封堵頭；（6）封堵效果驗證，打開平衡孔降壓，壓力降為零，觀察5min，若封堵隔離段管道壓力沒有回升，則封堵成功。

3.6.2 塞式封堵頭準備。（1）在塞式封堵連箱的頂部裝上O型密封圈，注意使其干凈不破損。在塞式封堵連箱上安裝塞式封堵器；（2）在封堵器上安裝經鑒定合格的壓力表；（3）聯接封堵器的液壓膠管；（4）朝主軸伸出的方向扳動換向閥手柄，使主軸伸出封堵連箱；（5）檢查封堵頭的初始角應與要求的一致，再擰緊調節螺釘；（6）吊起封堵頭，使封堵頭安裝套軸線與封堵器主軸軸線在同一直線上。

3.6.3 封堵器安裝。（1）在夾板閥上把封堵器對中固定，注意封堵頭的封堵方向；（2）通過連箱上的平衡閥向連箱內注入一定壓力的氮氣，檢查密封面是否有泄漏；（3）密封性檢查合格后，排空連箱內的氮氣。聯接平衡管做好壓力平衡后完全打開夾板閥。

3.6.4 下封堵頭。（1）先根據封堵管徑和管道壓力設定好溢流閥溢流壓力；（2）再使下游側的封堵器入位，扳動換向閥的控制手柄，使封堵頭慢慢伸入到封堵位置。當密封皮碗完全到達指定位置時，通過觀測窗可看見主軸上的數字與計算的封堵頭入位的總距離相符；（3）當封堵頭入位后，扳動換向閥手柄至中間位置，檢查觀察窗的數字，確認和計算的封堵頭所要求的距離一致；（4）擰緊主軸鎖緊夾具。

3.6.5 封堵頭回收。（1）當新管段可以投入運行后，提起封堵頭。聯接封堵連箱和管道上的平衡管，對隔離段做壓力平衡；（2）做好壓力平衡后，先回收上游的封堵器。往上扳動換向閥手柄，慢慢回收封堵頭；封堵頭回收后，關閉夾板閥。排空封堵連箱和臨時旁通內的介質再拆除封堵器和臨時旁通。

4 結論

塞式開孔封堵技術在帶壓長輸管道的應用，不僅保證管網的安全運行和穩定供氣，還可以大量減少停氣造成的損失，為社會創造經濟效益，是值得推廣使用的一種安全可靠技術。