盤式封堵在油氣管道維搶修作業(yè)中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

周順榮 汪嘉偉 楊利崗 李劍 唐磊（中國(guó)石油西南管道公司昆明維搶修分公司，云南昆明650000）

0 引言

管道輸送作為油氣輸送系統(tǒng)中的重要方式，安全、平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。在管道實(shí)際運(yùn)行中，由于管道腐蝕、環(huán)境因素及其他外力因素的影響，管道維修、改造任務(wù)量不斷增加。盤式封堵是油氣管道維修、改造中封堵管道內(nèi)介質(zhì)的一種重要方法，具有密封可靠、適用壓力范圍大、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可在管道無(wú)介質(zhì)外泄的狀態(tài)下完成對(duì)某一段管道介質(zhì)的隔離，并已在天然氣、成品油和原油管道維修、改造及管道應(yīng)急搶險(xiǎn)中得到廣泛應(yīng)用，在保障管道安全運(yùn)行和油氣資源平穩(wěn)供應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。但在管道封堵施工中仍可能出現(xiàn)各類故障，需要在作業(yè)過(guò)程中進(jìn)一步規(guī)范操作，防止施工事故發(fā)生。

1 盤式封堵技術(shù)原理

盤式封堵作業(yè)通過(guò)在待更換、維檢修的管道兩側(cè)，焊接封堵三通、平衡短節(jié)和下囊三通（不停輸封堵需加設(shè)旁通三通和旁通管線），利用夾板閥連接三通和開(kāi)孔、封堵設(shè)備。

開(kāi)孔機(jī)主軸上組裝有中心鉆和筒刀。中心鉆在開(kāi)孔時(shí)起定位、導(dǎo)向作用，中心鉆上安裝的U 形卡環(huán)可在開(kāi)孔結(jié)束后取出切割下的鞍形板；筒刀帶有多個(gè)刀齒，是開(kāi)孔時(shí)用于管道切割的專用刀具。組裝完成的開(kāi)孔設(shè)備可在管道運(yùn)行中對(duì)管道進(jìn)行機(jī)械切削，最終在管道上加工出一個(gè)圓形孔并取出切割下的鞍形板。封堵器主軸上組裝了裝有皮碗的封堵頭，可利用液壓動(dòng)力將封堵頭通過(guò)管道上切割出的圓形孔送入管道內(nèi)部指定位置，通過(guò)管道內(nèi)壁對(duì)皮碗密封面的壓縮來(lái)阻斷管道內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)并實(shí)現(xiàn)密封。

開(kāi)孔、封堵作業(yè)過(guò)程中使用夾板閥配合開(kāi)孔機(jī)和封堵器的拆裝，封堵完成后抽排封堵段內(nèi)介質(zhì)并進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，而后通過(guò)下囊三通處將隔離囊送入管內(nèi)并充入氮?dú)庖宰钄嘤蜌猓瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)一段管道的隔離，以配合管道的更換和維檢修作業(yè)。

2 盤式封堵作業(yè)過(guò)程中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

2.1 試壓過(guò)程中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

開(kāi)孔設(shè)備安裝完成后對(duì)三通、夾板閥和開(kāi)孔機(jī)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力為管線運(yùn)行壓力且最高不超過(guò)管道運(yùn)行壓力的1.1倍。試壓可分為整體試壓和夾板閥試壓兩部分。

2.1.1 整體試壓過(guò)程中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

整體試壓主要檢驗(yàn)整套開(kāi)孔裝置的密封性能，以防止開(kāi)孔過(guò)程中管道介質(zhì)泄漏。

（1）三通卡環(huán)位置泄漏應(yīng)對(duì)策略：在三通安裝前拆卸卡環(huán)機(jī)構(gòu)，檢查O型密封圈和密封墊有無(wú)老化、裂紋和變形等情況；如果在試壓過(guò)程中發(fā)現(xiàn)泄漏則應(yīng)立即泄壓檢查卡環(huán)機(jī)構(gòu)安裝情況。

（2）法蘭連接處泄漏應(yīng)對(duì)策略：在高壓盤式封堵作業(yè)中，法蘭連接面通常使用金屬纏繞墊配合鋼制水紋面進(jìn)行密封，其密封原理是通過(guò)鋼制水紋面對(duì)金屬纏繞墊石墨密封面施加壓緊應(yīng)力使其產(chǎn)生塑性變形而實(shí)現(xiàn)密封，因此金屬纏繞墊不能重復(fù)使用。金屬纏繞墊使用前檢查外觀有無(wú)變形、密封面有無(wú)傷痕和老化，緊固連接螺栓時(shí)應(yīng)對(duì)螺栓編號(hào)標(biāo)記后使用力矩扳手對(duì)稱均勻緊固。在三通、夾板閥和聯(lián)箱的存放、運(yùn)輸和裝卸過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水紋面的保護(hù)，防止損傷水紋面。

（3）開(kāi)孔機(jī)內(nèi)漏應(yīng)對(duì)策略：開(kāi)孔機(jī)主軸密封失效或主軸密封擋圈松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致試壓介質(zhì)沿其主軸方向泄漏，內(nèi)漏會(huì)造成試壓時(shí)無(wú)法穩(wěn)壓，內(nèi)漏介質(zhì)會(huì)引起開(kāi)孔機(jī)主軸和內(nèi)部零部件的腐蝕而影響設(shè)備性能。開(kāi)孔機(jī)在日常存放和使用后，應(yīng)嚴(yán)格按照維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程進(jìn)行保養(yǎng)，及時(shí)更換失效的密封件。開(kāi)孔設(shè)備組裝過(guò)程中使用專用套筒扳手檢查主軸密封擋圈安裝情況。

2.1.2 夾板閥試壓過(guò)程中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

夾板閥試壓主要檢驗(yàn)閘板和內(nèi)旁通的密封性能，以確保在開(kāi)孔機(jī)和封堵器拆卸過(guò)程中能有效隔離管道介質(zhì)。

（1）夾板閥閘板密封面泄漏應(yīng)對(duì)策略：夾板閥安裝前應(yīng)打開(kāi)閥門檢查上下O 型密封圈是否完好、閘板密封面有無(wú)傷痕，并使用風(fēng)槍吹掃夾板閥內(nèi)腔，確保內(nèi)部無(wú)鐵屑等雜質(zhì)。使用后的夾板閥應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，防止O型圈腐蝕老化和夾板閥內(nèi)部銹蝕。

（2）夾板閥內(nèi)旁通泄漏應(yīng)對(duì)策略：試壓時(shí)發(fā)現(xiàn)夾板閥內(nèi)旁通泄漏可在泄壓后拆卸導(dǎo)流裝置，檢查、清理錐形密封面和導(dǎo)流通道內(nèi)的雜質(zhì)和油污后再次進(jìn)行試壓。

2.2 開(kāi)孔作業(yè)過(guò)程中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

2.2.1 開(kāi)孔刀具無(wú)法到達(dá)計(jì)算尺寸

（1）設(shè)備組裝同軸度公差控制不足或尺寸計(jì)算錯(cuò)誤

應(yīng)對(duì)策略：設(shè)備組裝過(guò)程中，三通內(nèi)孔與夾板閥內(nèi)孔、筒刀與開(kāi)孔聯(lián)箱內(nèi)孔的同軸度公差應(yīng)控制在φ1mm以內(nèi)。設(shè)備組裝過(guò)程中，應(yīng)有兩人分別測(cè)量各組數(shù)據(jù)并計(jì)算尺寸，避免數(shù)據(jù)錯(cuò)誤造成誤操作。

（2）夾板閥未全開(kāi)或三通卡環(huán)未完全收回

應(yīng)對(duì)策略：三通卡環(huán)和夾板閥的開(kāi)關(guān)應(yīng)在明顯位置標(biāo)注開(kāi)關(guān)方向和開(kāi)關(guān)圈數(shù)或行程，操作時(shí)由專人嚴(yán)格按照標(biāo)記方向和圈數(shù)或行程進(jìn)行操作。

（3）防脹圈安裝位置不當(dāng)

應(yīng)對(duì)策略：當(dāng)開(kāi)孔直徑大于等于DN500時(shí)應(yīng)在開(kāi)孔處焊接防脹圈防止鞍形板變形，焊接的防脹圈應(yīng)與三通內(nèi)孔同心。

2.2.2 中心鉆掉落

應(yīng)對(duì)策略：中心鉆防松尼龍棒每次開(kāi)孔前都應(yīng)更換，若中心鉆不帶防松尼龍棒可在連接螺紋處纏繞細(xì)麻防松；同時(shí)，可在中心鉆和刀具結(jié)合器中心加工螺栓孔，利用螺栓連接中心鉆和刀具結(jié)合器。

2.2.3 中心鉆斷裂

應(yīng)對(duì)策略：作業(yè)時(shí)根據(jù)管線規(guī)格和開(kāi)孔直徑選擇中心鉆，安裝前檢查中心鉆尖是否完好，根據(jù)管道壁厚測(cè)量導(dǎo)屑槽長(zhǎng)度和深度是否滿足作業(yè)需求。為避免資源浪費(fèi)，可使用可更換鉆尖的中心鉆。

2.2.4 筒刀切削時(shí)卡刀

（1）三通安裝位置不當(dāng)

應(yīng)對(duì)策略：焊縫和焊接時(shí)被焊接高溫加熱造成組織和性能改變的熱影響區(qū)硬度高于母材，三通定位時(shí)應(yīng)確保中心鉆不落在焊道上、筒刀盡量不切割焊縫。

（2）筒刀刀齒損壞

應(yīng)對(duì)策略：開(kāi)孔用筒刀有一組刀齒損壞嚴(yán)重時(shí)不應(yīng)再使用。開(kāi)孔設(shè)備下方應(yīng)設(shè)置有效支撐，防止開(kāi)孔過(guò)程中開(kāi)孔設(shè)備和管道振動(dòng)過(guò)大影響筒刀切削；若作業(yè)坑內(nèi)管道長(zhǎng)距離懸空則應(yīng)設(shè)置多點(diǎn)支撐。開(kāi)孔過(guò)程中若頻繁卡刀且卡刀時(shí)開(kāi)孔機(jī)振動(dòng)強(qiáng)烈，則應(yīng)考慮刀齒損壞嚴(yán)重，建議拆卸開(kāi)孔設(shè)備檢查刀齒情況。如果開(kāi)孔處管道應(yīng)力較大，可在開(kāi)孔過(guò)程中利用多次提刀、反復(fù)切削的方法進(jìn)行開(kāi)孔。

（3）鞍形板變形

應(yīng)對(duì)策略：開(kāi)孔位置應(yīng)選擇在直管段上，當(dāng)開(kāi)孔直徑大于DN500時(shí)須在開(kāi)孔處焊接配套的防脹圈，防止鞍形板可能因?yàn)閼?yīng)力釋放產(chǎn)生較大變形而導(dǎo)致卡刀。

2.2.5 鞍形板掉落

應(yīng)對(duì)策略：選擇中心鉆時(shí)鉆長(zhǎng)不得小于筒刀深度并確保U型卡環(huán)靈活且無(wú)損傷；同時(shí)準(zhǔn)確計(jì)算掉板弦高，確保鞍形板掉落時(shí)能被中心鉆U型卡環(huán)掛住，以防掉板。

2.3 封堵作業(yè)過(guò)程中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

2.3.1 封堵頭無(wú)法到達(dá)計(jì)算尺寸

（1）夾板閥未全開(kāi)或尺寸計(jì)算錯(cuò)誤

應(yīng)對(duì)策略：封堵器組裝完成后，平衡夾板閥上下壓力后嚴(yán)格按照標(biāo)記的開(kāi)關(guān)方向和圈數(shù)或行程打開(kāi)夾板閥。設(shè)備組裝過(guò)程中，應(yīng)有兩人分別測(cè)量各組數(shù)據(jù)并計(jì)算尺寸，避免數(shù)據(jù)錯(cuò)誤而影響操作。

（2）平衡管路未開(kāi)啟

應(yīng)對(duì)策略：封堵過(guò)程中確保管道內(nèi)壓力穩(wěn)定且平衡系統(tǒng)始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，待封堵頭到位后關(guān)閉平衡系統(tǒng)驗(yàn)證封堵效果。

（3）封堵頭壓板規(guī)格不當(dāng)或安裝方向錯(cuò)誤

應(yīng)對(duì)策略：組裝封堵頭時(shí)應(yīng)根據(jù)管線規(guī)格選擇壓板，壓板導(dǎo)向輪應(yīng)與封堵聯(lián)箱平衡系統(tǒng)接口方向一致；安裝封堵器時(shí)平衡系統(tǒng)接口應(yīng)與管道軸線重合并朝向封堵側(cè)。

（4）封堵頭角度調(diào)整不當(dāng)

應(yīng)對(duì)策略：組裝封堵頭時(shí)為保證封堵頭能送至指定位置，應(yīng)使用調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整封堵頭角度，使封堵頭壓板頂部低于封堵頭主支架。

（5）三通安裝位置不當(dāng)

應(yīng)對(duì)策略：三通安裝時(shí)應(yīng)避免封堵頭導(dǎo)向輪經(jīng)過(guò)焊道，且三通法蘭與管道軸線的平行度誤差不應(yīng)大于1mm，三通中軸線與管道軸線間距不應(yīng)大于1.5mm。

2.3.2 封堵皮碗密封不良

（1）皮碗密封位置管道變形嚴(yán)重

應(yīng)對(duì)策略：三通安裝前準(zhǔn)確測(cè)量管道橢圓度，確保三通安裝位置管道橢圓度控制在管外徑的1%以內(nèi)且不大于3mm。

（2）皮碗密封面損壞

應(yīng)對(duì)策略：根據(jù)皮碗經(jīng)過(guò)開(kāi)孔處管道切口時(shí)的角度，在皮碗根部?jī)蓚?cè)與管道切口接觸位置適當(dāng)打磨出坡度，減少對(duì)皮碗的損傷；皮碗組裝后密封位置的尺寸應(yīng)控制在大于管內(nèi)徑大3mm左右為宜。

（3）管底鐵屑或油泥等雜質(zhì)較多

應(yīng)對(duì)策略：可在皮碗密封面前端安裝清掃裝置以清掃管底鐵屑和油泥，封堵操作時(shí)可在到位前緩慢來(lái)回移動(dòng)皮碗2-3次清理密封位置鐵屑、油泥等雜質(zhì)。

（4）密封位置焊縫引起泄漏

應(yīng)對(duì)策略：三通定位時(shí)選擇在焊縫位于管道頂部位置實(shí)施封堵，避免焊道位于管道兩側(cè)皮碗易損傷位置和管底油泥、鐵屑聚集位置而增大泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

（5）封堵頭調(diào)節(jié)塊和墊塊規(guī)格不當(dāng)

應(yīng)對(duì)策略：組裝封堵頭前準(zhǔn)確測(cè)量封堵位置管道壁厚，并安裝與壁厚相匹配的調(diào)節(jié)塊和墊塊，確保封堵頭到位后皮碗垂直于管道軸線。

2.3.3 封堵頭無(wú)法取出

應(yīng)對(duì)策略：撤出封堵前應(yīng)確保封堵段壓力與兩側(cè)壓力平衡，待無(wú)壓力波動(dòng)后，先撤出上游封堵再撤出下游封堵。

2.4 安裝塞柄過(guò)程中的常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)策略

2.4.1 塞柄安裝不到位

（1）夾板閥未全開(kāi)或三通卡環(huán)未完全收回

應(yīng)對(duì)策略：夾板閥的開(kāi)關(guān)應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)記的開(kāi)關(guān)方向和圈數(shù)或行程進(jìn)行操作。下塞柄過(guò)程中若伸出三通卡環(huán)“接柄”，卡環(huán)應(yīng)按照標(biāo)記方向和圈數(shù)進(jìn)行操作。

（2）鞍型板未清邊或焊接位置錯(cuò)誤

應(yīng)對(duì)策略：切割下的鞍型板應(yīng)清邊至外徑比開(kāi)孔孔徑小20mm左右，焊接的鞍形板應(yīng)與塞柄同心。

（3）平衡系統(tǒng)或塞柄內(nèi)旁通未打開(kāi)

應(yīng)對(duì)策略：塞柄內(nèi)旁通開(kāi)啟量一般控制在3～9mm 之間，以確保下塞柄時(shí)內(nèi)旁通處于開(kāi)啟狀態(tài);同時(shí)，下塞柄時(shí)平衡系統(tǒng)應(yīng)處于開(kāi)啟狀態(tài)。塞柄安裝完成后關(guān)閉平衡系統(tǒng)，脫離主軸驗(yàn)證塞柄密封性能。

（4）塞柄O型圈安裝位置錯(cuò)誤

應(yīng)對(duì)策略：塞柄O型圈應(yīng)平滑安裝至O型圈槽內(nèi)并涂抹適量黃油潤(rùn)滑。

2.4.2 塞柄密封泄露

（1）塞柄內(nèi)旁通泄露

應(yīng)對(duì)策略：塞柄安裝前應(yīng)清洗塞柄內(nèi)旁通、檢查鋼球有無(wú)損壞、測(cè)試彈簧性能、檢查塞柄結(jié)合器內(nèi)部頂桿是否靈活，并向內(nèi)旁通注入酒精或輕質(zhì)油檢驗(yàn)塞柄內(nèi)旁通密封性能。組裝塞柄時(shí)塞柄內(nèi)旁通開(kāi)啟量控制在合理范圍并在塞柄鋼球位置涂抹適量黃油，防止鐵屑等雜物進(jìn)入內(nèi)旁通。

（2）塞柄O型圈損壞或掉落

應(yīng)對(duì)策略：塞柄O型圈須與三通相匹配，O型圈位置可涂抹適量黃油潤(rùn)滑；下塞柄前使用夾板閥內(nèi)旁通平衡閘板上下壓力后再開(kāi)啟外部平衡系統(tǒng)。設(shè)備組裝時(shí)應(yīng)檢查聯(lián)箱、夾板閥、三通內(nèi)腔有無(wú)劃痕或毛刺。

2.4.3 管道掃線時(shí)卡球應(yīng)對(duì)策略

組裝塞柄時(shí)調(diào)整鞍形板方向并在聯(lián)箱上標(biāo)記鞍形板安裝位置，安裝開(kāi)孔機(jī)時(shí)應(yīng)確認(rèn)鞍形板方向與管道方向一致。

3 結(jié)語(yǔ)

盤式封堵現(xiàn)已在管道維搶修作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，其不停輸封堵可在管道不停止運(yùn)行的工況下完成對(duì)某一管段的維修、改造工作，可作為必須連續(xù)輸送的管道上實(shí)施作業(yè)的首選方案；對(duì)于可短期停輸?shù)墓艿溃］敺舛驴膳浜瞎艿谰S搶修作業(yè)在較短時(shí)間內(nèi)完成管道的維修、改造工作。但在盤式封堵作業(yè)過(guò)程中，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)、作業(yè)條件及設(shè)備操作等多方面因素的影響，均可能會(huì)發(fā)生各類故障而對(duì)施工進(jìn)度和工程質(zhì)量造成影響。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)細(xì)化檢查內(nèi)容、規(guī)范操作、加強(qiáng)對(duì)作業(yè)全流程的監(jiān)管，全面控制各類故障的發(fā)生，以提高作業(yè)效率和保證施工質(zhì)量。