管道泄漏及带压堵漏夹具设计分析

赵建平，高东民，薛 剑

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林 718500）

管道泄漏及带压堵漏夹具设计分析

赵建平，高东民，薛 剑

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林 718500）

由于我国经济的发展和人民生活水平的提高，对化工的产品的需求也越来越大。许多化工产品都是以液体的形式存在，所以这些液体化工产品的输送就需要管道。然而在目前化工产品的生产过程中，生产化工产品的装备和输送液体化工产品的管道常常会受到液体化工产品的腐蚀和影响。包括化工产品的温度、酸碱度、压力以及输送管道的材料和焊接缺陷等。要想出一种合理的方法应对管道泄漏，而带压堵漏便是一种很好的应对技术，但这种带压堵漏技术要求相对较高。主要探讨了针对管道泄漏而提出的带压堵漏夹具的设计。

管道泄漏；带压堵漏；夹具设计

1 前言

在我国目前应对管道泄漏比较成熟的技术是注剂式带压密封技术。这种技术通常是在泄漏区域安装合适的夹具，以便在泄漏区域的外侧和设计的夹具之间形成一个密封腔。注剂式带压密封技术往往是在外部泄漏面或外表面泄漏安装一个密封夹具重新形成一个密封腔，注射密封剂的压力和泄漏液体的压力将直接由该夹具承受，这就达到了带压堵漏的目的。本文着重介绍了密封夹具的设计和管道泄漏的处理，讨论了带压堵漏夹具的设计。

2 密封夹具设计

密封夹具的设计应考虑到泄漏环境的具体情况，除此之外，还应结合泄漏液体的压力和温度等详细信息进行综合判断，进而选择合适的材料和合理的结构。

2.1 选择密封夹具材质

在设计密封夹具过程中，应根据泄漏情况合理地选择密封材料，综合考虑泄漏介质、材料基本性能、泄漏温度和泄漏压力多种条件。一般不具有特殊要求时，普通碳钢就可以达到要求。该材料具有良好的塑性和强度，两者具有良好的结合性，且在特定的温度下能保持良好的力学性能，这就可以达到夹具的材料要求。传统的碳钢材料适应范围广泛，切割相对简单，价格相对便宜，焊接性能优良。对于强酸和强碱等部位具有强烈腐蚀性的介质，夹具体只在注射时用密封剂与介质接触，Q235钢夹具也能保持优良的机械性能。因此，在生产夹具时可以选择Q235钢，这是一种比较普通碳钢，这一夹具能在大部分泄漏情况下起到很好的堵漏作用。对于高温介质泄漏，一般应考虑选用类似的设备和不锈钢材料，以避免金属受到高温或应力因素产生蠕变现象，进而影响堵漏性能。

2.2 设计夹具结构

在密封夹具的结构设计中，以下四个因素要考虑：①夹紧力，通常耳板焊接强度、螺栓强度和夹具本体强度是影响夹具刚度之间的关系的整体实力的一个重要因素；②密封夹具不仅要保持足够的强度，而且还应有一定的刚度，以保证堵漏作业的有效性，延长夹具的使用寿命，保证夹具在高温高压条件下不变形。一般来说，夹具设计的厚度是强度的2到4倍；③温度因子，在高温引起的热膨胀作用下，往往会导致夹具几何形状的变化，因此高温环境下的密封夹具应注意尺寸的设计，严格控制加工余量；④压力系数，一旦高温介质泄漏，在恢复过程中应注意加强夹具的密封性能，如选择夹紧环和法兰外缘的密封槽设置等。

3 管道泄漏与应对策略

管道泄漏通常情况下多发生在相邻管道的连接区域、流体的转向区域和管道的焊接部位。所以，管道上极有可能发生泄漏的典型部位为法兰和直管。

3.1 法兰泄漏及应对方法

法兰的泄漏很可能是因为法兰连接处的密封垫片失效。当此垫片失效后，便会导致垫片与法兰之间密封性变差，甚至产生间隙，这就会导致泄漏现象的发生。针对法兰泄漏设计的夹具一般设计成卡环式夹具。又因为法兰要连接螺栓这一事实的存在，所以必须考虑介质从法兰的螺栓孔中泄漏的可能。因此，在针对法兰泄漏设计的夹具中，注剂孔的设计尤为重要，这直接关系到堵漏的成功与否。在设计过程中，应该保持注剂孔的个数与堵漏法兰上的螺栓孔的个数保持一致，并且应保证设计的注剂孔的位置位于两个螺栓孔的中间。在实际的设计过程中，通产采用凸形法兰夹具和凹形法兰夹具两种结构形式。

3.2 直管泄漏及应对方法

直管段的泄漏通常发生在两个管道的对接处，常常是由于焊缝出现裂隙。而焊缝裂隙的产生往往是由于焊接缺陷造成的。这些因素包括气孔、裂纹、夹渣等。非焊接部位由于受到流体介质的腐蚀、冲刷和震动等因素的影响，极有可能在管道的薄弱环节出现腐蚀穿孔现象，这就会导致泄漏现象的发生。为此，我们通常直管卡具或者直管焊制卡具进行带压堵漏。具体来讲，当泄漏管道的直径小于DN50时，采用前者，否则采用后者。

4 结束语

在不利的工作条件的带压堵漏，工作强度大，工作时间长，在操作过程中，有很多的不确定性和风险，所以安全是必要的前期准备工作；带压堵漏需要的专业知识很高，现场工作人员应具备较高的临场应变能力和扎实的专业知识基础和操作经验；带压堵漏是一种应急修复技术在具体条件和具体的环境的应用，堵漏与压力处理只是暂时的解决方案，难以避免操作区有一定的局限性和及时性。要不定期全面检查，彻底解决泄漏现象；作为一种新的技术，带压堵漏计划需要不断完善和逐渐完善，不断总结经验，在实践中完善密封夹具结构，使其更广泛地使用。

[1] 葛传虎.王桂增，叶昊，等.液体管道的泄漏仿真[J].控制工程，2008，15（1）.

[2] 王建.应用负压波技术检测轻烃管道的泄漏[J].油气田地面工程，2007，26（6）.

[3] 孙良.王建林，赵利强，等.负压波法在液体管道上的可检测泄漏率分析[J].石油学报，2010，31（4）.

[4] 王训钜 带压堵漏技术[M].北京：中国石化出版社，2015.

Design and Analysis of Pipeline Leakage and Pressure Leakage

Zhao Jian-ping，Gao Dong-ming，Xue Jian

Due to the development of our economy and the improvement of people’s living standard，our demand for chemical products is also growing.As far as we know，many chemical products are in the form of liquid，so the delivery of these liquid chemical products need to pipeline.However，in the current production process of chemical products，the production of chemical products，equipment and transportation of liquid chemical products，the pipeline is often subject to the corrosion and impact of liquid chemical products.Among these factors include chemical products，temperature，pH，pressure and transportation of pipe materials and welding defects.We have to come up with a reasonable way to deal with pipeline leakage，and with pressure plugging is a good coping technology，but this pressure with plugging technology is relatively high.And this article will be discussed for the pipeline leakage and put the pressure plugging fixture design.

pipeline leakage；pressure plugging；fixture design

TQ055.8

B

1003–6490（2017）05–0252–02

2017–04–25

赵建平（1965—），男，陕西黄陵人，助理工程师，主要从事维修管理工作。