帶壓封堵技術在元壩凈化廠的應用

李凱，向春林，谷卓然，吉喆，胡國林

(中石化廣元天然氣凈化有限公司，四川 廣元 628415)

0 引言

當前，中西部產業結構調整與經濟最為活躍的沿江經濟帶綠色發展正值關鍵時期，西氣東輸與川氣東送的平穩運行對其影響深遠。作為川氣東送的“主戰場”之一的元壩氣田承擔著平穩供氣的艱巨任務。聯合裝置現場的閥門、管線由于長期承受含硫、高溫、高壓等介質的沖刷和腐蝕，導致易出現閥門泄漏、管線壁厚減薄或損壞的現象。

在凈化廠高負荷期間，受現場工藝介質流速過大及振動強度增強的影響，管線、閥門出現沖刷、腐蝕和泄漏的速度逐漸加快，表1為近期元壩凈化廠聯合裝置的泄漏情況。化工廠常規漏點處理技術有鋼帶拉緊技術、快速捆扎技術、低壓粘補技術、復合材料修復技術、夾具注膠技術，但是采用常規漏點處理技術不能徹底解決漏點，一旦漏點擴大，勢必會造成內部介質泄漏，有毒有害氣體溢出，甚至產生爆炸的危險，這會對凈化廠年度產量目標的完成造成重要影響。

表1 為近期元壩凈化廠聯合裝置的泄漏情況

為了不影響聯合裝置正常生產，亟需一種帶壓開孔堵漏、高效安全的方法來應對閥門或管線漏點的處理。帶壓堵漏技術是當下管線漏點處理的熱點方法，它的原理是在帶壓輸送運行中的管線上某一要進行各種施工或搶修作業的管段兩端進行雙封雙堵，使用開孔封堵設備截斷該管段介質的流通，從而為搶修漏點提供條件。以解決三聯合貧溶劑泵P-102回流閥門內漏問題為例，探討帶壓堵漏技術在解決胺液介質管道漏點領域的應用。

1 應用關鍵步驟

1.1 應用前的準備

施工所需的各類閥門、管件以及各種物料器具在施工作業前應購置齊備，封堵三通加工完成，并進行必要的施工維護。做好施工所需各類車輛、消防器材、檢修人員等的調配，組織全體搶維修人員對施工方案進行學習，做到分工明確、責任到人，并且施工人員能夠熟練掌握與本作業職責相關的各項操作技能以及工器具的使用方法。

對全體施工作業人員進行帶壓封堵作業相關的防火、安全和應急處置教育，確保全體人員能夠快速有效地使用防護用品和滅火器材，并提前通報施工情況，進行必要的應急演練，將應急措施準備工作做好。

1.2 管件焊接

根據GB/T 28055—2011 《鋼質管道帶壓封堵技術規范》標準中關于管道允許帶壓施焊的壓力計算公式來計算壓力，計算公式為(1)：

式中：P為管道允許帶壓施焊壓力(MPa)；σs為管材的最小屈吸極限(MPa)；t為焊接處管道實際壁厚(mm)；c為因焊接引起的壁厚修正量，取2 mm；D為管道外徑(mm)；F為安全系數。帶壓施焊的壓力計算公式中相關參數的取值如表2所示。

表2 施焊的參數取值表

焊接作業前，首先應將管線表面的底漆、油污等雜質清洗干凈，并把焊縫和管線、三通的坡口打磨處理；焊接三通前，應對管壁進行測厚，當管壁厚度符合帶壓施焊壓力要求時才能焊接，并設法避開對嚴重腐蝕處進行作業；確保三通、護板與管壁間隙不超過2 mm，管道軸線方向上的三通、法蘭兩端到管頂的距離差應不超過1 mm，三通、法蘭的中軸線與管道軸線間距應不超過1 mm；宜采用堆焊形式對三通護板與管道的環向角焊縫進行焊接，當三通護板厚度不超過管壁厚度的兩倍時，焊角寬度與高度應等于護板厚度，如圖1所示。當三通護板厚度超過管壁厚度的兩倍時，焊角寬度與高度應等于管壁厚度的兩倍，如圖2所示。

圖1 環向角焊縫堆焊焊接形式

圖2 環向角焊縫焊角尺寸

1.3 開孔作業

開孔作業前，應將開孔封堵管道上的防腐層和底漆徹底清除，并檢查開孔機的底面是否合格。開孔機主軸和傳動機構應靈活好用，并配套開孔結合器、刀具和刀具結合器。組裝開孔設備：首先對開孔機、冷卻水套和開孔結合器進行連接，再把開孔機主軸伸出，將開孔機和刀、中心鉆進行連接，然后使用螺栓將開孔設備與閥門相連。接著完全打開閥門，將氮氣源與開孔結合器上的打壓接頭進行連接，打開氮氣源閥門對開孔設備進行整體嚴密性試驗，試驗時間15 min，當試驗壓力等于管線現運行壓力后，關閉氮氣源閥門并通過觀察結合器上閥門壓力表指數是否有下降進行判斷是否泄漏。有泄漏時，通過緊固螺栓等方式進行解決，如果通過緊固螺栓無法解決，拆除設備、更換密封件重新進行設備安裝。確認無泄漏后，繼續向開孔結合器內充氮氣，當密封空腔內全為氮氣時，氮氣置換完成，開始開孔作業。

開啟開孔機，均勻進刀，保證中心鉆鉆尖到達管頂的進刀速度為0.1 mm/min，轉速為36 r/min，當達到計算進給量刻度時，完成開孔作業，開孔行程如圖3所示。開孔過程中，如果出現刀頭損壞或卡刀現象，應將開孔刀具收回至結合器并關閉閥門，然后泄壓拆除開孔設備進行更換刀頭作業，刀頭更換完成后再次進行施工。

圖3 開孔行程圖

開孔作業結束后，將筒刀和鞍形板收回，然后關閉閥門并通過排氣閥泄壓。泄壓完成后，將開孔機拆除，開孔結束。

1.4 管線封堵

管線封堵作業前首先應對封堵機主軸、傳動機構和鎖軸進行地面檢查，然后選擇與之所匹配的封堵頭、皮碗和封堵結合器。接著，對封堵設備進行組裝，將已安裝皮碗的懸掛式封堵頭連接至封堵機主軸上，然后把封堵頭收回。封堵機進行管線封堵示意圖如圖4所示。

圖4 管線封堵示意圖

安裝封堵設備完成以后，在管線現運行壓力的條件下對封堵設備進行嚴密性試驗，每處試驗30 min，對存在泄漏的連接面進行原因分析并解決，直至泄漏解除。然后將平衡管、平衡短節以及封堵結合器相互組裝，組裝完成后，開啟夾板閥，開始封堵作業。圖5為封堵作業行程圖。

圖5 封堵作業行程圖

封堵完成后，拆除平衡管并打開平衡管閥門進行泄壓，通過觀察平衡短節上的壓力表讀數來確定封堵情況好壞。如果壓力上漲，則封堵效果不好，改變封堵尺寸后繼續封堵；如果壓力依然上漲，則需要更換皮碗，重新封堵。

1.5 更換內漏閥門

管線內介質退完后，由甲方單位開始吹掃作業。吹掃完成后，在滿足施工條件后，更換閥門作業，閥門更換示意圖如圖6所示。

圖6 閥門更換示意圖

1.6 收尾作業

管線改造完成后，使用平衡管將封堵結合器和管線連接起來，并進行提封堵作業。即收回封堵頭，夾板閥關閉以后將封堵設備拆除，再將開孔作業相配套的設備安裝好，進行壓力試驗，完成后開啟夾板閥，進行下塞堵作業。完成下塞堵作業后將開孔設備拆除，并對封堵三通和平衡短節加裝盲板、盲蓋。最后，清理現場，竣工驗收[1-4]。

2 效果評價

2.1 經濟效果

經過現場實施，整個施工過程耗時18 h左右，且未影響裝置的正常運行，而現場停工處理需要用的時間為24 h，按天然氣凈化處理100000 Nm3/h的處理速度計算，采用現場停工處理內漏閥門的方法，避免了聯合裝置降量240萬立方米原料天然氣，有效減少裝置的開停工次數以及經濟損失。

2.2 社會效益

將一種介質管道在線開孔帶壓堵漏的方法成功在元壩凈化廠聯合裝置得到運用，整個實施方案的現場運用效果良好，未發生堵漏失敗造成大面積介質泄漏的現象，消除了現場安全隱患，保障了企業員工和周圍群眾的生命財產安全，具有重要的社會意義。

3 結語

將在線開孔帶壓堵漏技術成功在元壩凈化廠聯合裝置得到運用，漏點處理時間從24 h以上減少到18 h以下，避免了聯合裝置降量240萬立方米原料天然氣，整個作業過程安全高效、實際應用效果良好，具有重要的推廣應用價值。