高压燃气管道带压不停输封堵改管技术研究

史 记

（南京华润燃气有限公司，江苏 南京 210000）

1 管道带压封堵技术分析

1.1 带压不停输封堵内涵

管道带压封堵的基础技术条件，是在压力管道出现流体介质泄漏的条件之下，为保证管道天然气的正常运输，需要在出现破裂的管道位置上，以最快的速度建设密封结构，并以密封结构为基础，完成相应的管道缺陷补救和维修改造，这种封堵技术可以作为管道带压情况下的补救措施。在此技术的应用中，通过密封结构可以在不停止输气的条件下完成对管道破裂部件的更换、阀门更换、管线位移和线路增设。在管道突发性泄露的条件下可以快速回复管道天然气供给的恢复。由于具有不降压、不停产的特点，可以有效保障生产流程的正常进行，所以具有很高的使用价值，也能给社会创造较高的综合效益。针对高压燃气管道，使用该技术也可以获得比较好的效果，目前的最高封堵压力可以达到10 MPa。

1.2 带压不停输封堵技术原理

导致带压管道出现管道泄露问题的原因较多，因带压的管道自身内部的介质压力较大，带压管道运输中气体通常自带温度，受压力作用的影响，会向外喷射和流动，此时，若能采取与泄露部位自身材料结构相同的组织，建设封闭空腔。亦或者在出现泄漏管道周围建设封闭空腔，在利用比介质系统内外施压，将密封剂灌入到封闭空腔中，进而建立相应的密封结构，即可达到对泄露部位的封堵作用。可以对存在损坏的位置进行修复和改造，建立起临时输送结构，满足燃气输送的需求。

1.3 带压不停输封堵技术特点

（1）经济效益高。燃气是生活和生产的重要动力来源，传统的燃气管道维修时，由于需要停止燃气供应，导致生活、生产活动停止，对于燃气供应部门，也需要进行停车等操作，所以会造成较高的直接、间接经济损失。使用带压封堵技术，可以确保燃气供应、生产活动、生活的正常进行，避免由于停车导致的经济损失。

（2）安全性强。在解决泄漏和改造管道的过程中，维修或者改造部分管道与临时输送管道隔离，维修过程中也不会产生任何火花，可以比较好地保证安全。

（3）应用范围大。该技术除了应用在燃气管道中，也可以在石油、供热、 自来水等供应管道中使用，维持作业的正常进行，具有极高的适应性。

（4）操作方便。维修人员使用该技术操作简便，具有良好的可拆卸性，新的密封结构是可以拆卸的，并不会影响原来的密封结构。

2 常用的不停输封堵工艺分析

2.1 活塞式压带封堵技术

活塞封堵技术，是运用可以进行灵活转动的活塞头，在封堵维护工作开展前，先对相应的管道进行开孔，在伸入管线内部后在将活塞进行转向，以达到管线的封堵目的。密封利用活塞头部的橡胶皮碗和管壁紧贴完成密封工作，需要取消封堵时，只需要将活塞提起回收，之后关闭阀门。使用该工艺需要在施工之前做好准备工作，在管线上和焊接对开三通，安装夹板阀之后进行系统试压，之后利用机械带进行开孔，安装临时管道满足燃气的输送要求，同时安装封堵活塞进行密封。之后就可以开始换管维修工作，完成改造后，先取消上游封堵，然后再取消下游封堵、堵孔，拆卸夹板阀后安装三通盲板。

2.2 膨胀筒封堵技术

膨胀筒封堵技术的基础原理，是借助孔径可以进行变大或者缩小的钢管，工作开始之前需要提前进行开孔将膨胀筒放置到管线中，通过膨胀筒和燃气管道紧密贴合，以达到管道封堵的目的。在封堵组织撤销后，借助收缩膨胀筒工具，上提即可完成收回工作。作业施工需要先做好施工前的准备工作，工作管线上焊接四通管件和安装夹板阀，进行整体试压工作，通过试压后，开始带压开孔工作或者截断管道，以及安装临时旁通管道，安装完成封堵工作后，开始管道的维修和换管。经过维修改造工作后，再将封堵的组织结构取出来，在用相应的材料将堵孔堵住，拆卸夹板阀并安装四通盲板。膨胀筒封堵的密封效果明显，操作比其他封堵形式更为简便，但膨胀筒封堵下的管道结构较为复杂，为后续的管道维护管理造成较大的阻碍和困难。

2.3 两种常用技术的对比

（1）活塞式封堵。活塞式封堵与膨胀筒封堵相比，其开孔的方式更为直接，所需的时间相对较少，封堵头牢固所能施加的管道内推力较大，因此具有非常好的密封效果，由于使用相对更具有柔性的材料，对原始的管道造成破坏和损伤更小。由于所使用的封头是圆锥形，若初始管道是螺纹管，或者管道是失圆结构，曾可能会出现管道封堵部位出现空隙，而导致封堵效果不佳的现象出现。同时，由于原始管道长期处于地下位置，可能会在泄露部位沉积灰尘，而活塞封堵技术对于维修部位的清洁要求较高，若管道泄露部位存在铁屑等灰尘结构，则可能会导致封堵工艺的失效。由于该技术的压力机制很高，所以一般应用在高压管道中。

（2）膨胀筒式封堵。使用膨胀筒式封堵要切断整个管道，对管径的全部位置进行封堵，所以对管道内部环境的影响相对比较小，即使管道因为长时间处于地下位置，在出现泄露位置存在灰尘堆积，也不会导致封堵效果不佳的现象发生。但改技术需要对全部管径进行切断管理，需要维修和准备的时间更长，对既有管道的影响也比活塞封堵要大很多，这种封堵方式主要适宜在中压或者高压管道的泄露问题发生时进行应用。

3 管道带压不停输封堵改管操作风险

虽然管道带压不停输封堵改管技术安全性较高，但是结合近年来的工作实践，依然具有较高的操作风险，在实际工作中，需要注意对各类风险的控制，保证操作的顺利进行。①焊接工作。在带压不停输管道封堵改管工作中，应在管道被开孔位置上，接上三通或者四通管件，并将其焊接在一起。其中，焊接工作开展时，应聘请专业的焊接人员，以避免焊接工艺不佳，导致封堵效果不佳。若在焊接维修中，出现焊接材料质量不足，管壁结构出现褶皱现象等一系列材料不足或者技术不佳的现象，可能会导致焊接失效，严重的可能会给后续输气工作的开展埋下巨大的安全隐患。②管道开孔。既有管道开孔中，出现了铁屑，铁屑很可能会受到管道气体输送流动的影响，导致渗入到管道内，从管道的上游位置流动到下游位置，使管道内过滤器的过滤效果受到影响，严重的可能会影响今后管道燃气输送效率，增加管道的维护费用。③封堵工作。封堵的作业点选择、封堵顺序都必须严格遵守技术要求，根据现场情况选择合适的位置，避免影响封堵效果和现场安全。开孔封堵需要进行严密性实验，检查是否存在泄漏问题，如果忽略对封堵设备的严密性检查，很容易导致工程中出现事故。管道切断之前，需要先查验管道封堵的效果，确定不会发生余气泄漏才能继续作业，避免引起事故。④封堵零件的外部防腐。封堵零件的外部防腐工艺是经常被忽视的工作，由于封堵、开孔零件存在一定的不规则性，导致防腐质量很难满足技术要求，会影响施工质量，也会增加施工中的安全风险。

4 带压不停输作业的控制

（1）带压焊接操作要点和控制。①做好焊接之前的准备。焊接工作开始之前需要清楚母管外部的腐蚀和做好焊缝的打磨工作，在焊接零部件安全过程中，施工人员需要先保证封堵材料的质量安全，以保证材料复合实际的封堵需要。一些特殊位置可能会出现材质变化，所以需要联系业主方，选择最合适的焊接材质。②焊接技术控制。封堵焊接作业中，为保证管道的输气流速，应将液体气体流动速度控制在5 m/s以内，气体流速需要控制在10 m/s以内。三通护板的厚度过大或者过小都可能会影响焊接的效果，因此应控制好三通护板的厚度适宜。③焊接位置的无损检测。完成焊接工作后，需要使用无损检测法检测焊接点的质量，常见的无损检测方式有着色探伤和磁粉探伤两种检测方式，通过上述两种检测方式，可以查验管道焊接位置焊接完成后的焊接效果和情况，以保证封堵的时效性。在管道破裂封堵焊接完成后，应将出现在焊接口位置上的材料飞溅和多余杂质清理干净，确定表面没有裂纹、不存在未融合等问题缺陷，以为后续的管道检测奠定良好的基础。若外观检测不符合应用标准，则不能进行后续的无损检测和承压检测。探伤作业前，需要在管道涂抹渗透剂后进行管道表面杂质的清除，如油污、锈蚀、碎屑、油漆层等杂质结构，确保表面保持干燥，之后加入渗透剂和显像剂。等待7~10 min后，观察表面的划痕情况，可以使用肉眼直接观察，或者使用放大镜观察，根据划痕情况的差异性断定无损检测的效果，同时结合无损检测的等级标准进行评定。磁粉探伤。磁化方法使用磁轭法磁化工件，磁化的电流标准根据试片的实验结果选择，磁化的过程中，磁轭要交叉磁化同一个位置，避免出现漏检的情况。可能会出现管径不同的情况导致磁化两端磁存在高低差别和接触问题，所以必须添加钢板有效改善磁化效果。

（2）管道开孔和封堵过程中操作要点。①开孔作业点。开孔作业点选择时需要避开管道的螺旋焊缝和环焊缝这类位置，如果改管的位置比较特殊导致不能避开，必须对开孔位置的焊接进行有效打磨，避免开孔刀中心钻落在焊缝上。封堵位置管道的椭圆度和壁厚误差应该控制在管径的1%以内。开孔之前需要给开孔零件预留足够的空间，所以开孔作业点选择时也要考虑空间预留需求，以保证在开孔失败后也可以重新安装封堵管件，方便重新开始开孔和封堵工作。②封堵工作。接触封堵时，顺序为先提上游堵头，再提下游堵头，解封堵头时，需要在堵头两侧压力平衡之后才能进行。内泄漏实验需要在安装开孔机之前进行，保证1 h内的压力无下降，每30 min进行一次测试工作。③管道切断。保证甲烷含量在1%以下才满足标准，经过连续3次达标以上才能满足标准要求。如果发现泄漏要查明原因并直接封堵气源，之后对已隔断气源部分的母管进行施工作业管理工作。

（3）封堵零件外防腐改进措施。封堵零件外部腐蚀会严重影响封堵效果，目前常用的防腐工艺为环氧沥青，为了能进一步保证管件的长期使用，可以使用冷缠带和弹性玻璃胶进行防腐，有效补偿零件的不规则平面，满足防腐工作的要求。

（4）做好施工组织工作。施工工作需要建立明确的施工方案，包括现场的土方挖掘工作、封堵工艺选择、验收实验过程和标准。针对焊接工艺的管理，必须做好理论计算，并开展严格的探伤工艺。施工管理人员应该做好对施工进度的分解，确保施工现场的文明施工，落实关键施工工序。施工之前要加强安全培训，确保施工现场的文明施工，保证人员安全。针对可能存在的安全风险，需要建立相应的应急管理预案，并保证现场处于受控制的状态。为此，需要建立风险识别清单，建立完善的应对措施。

5 带压不停输封堵技术在高压燃气管道改管中的应用实例

（1）项目概况。某天然气管线压力为4.0 Mpa，流量为40 000 m3/h，对长江北部城市输送天然气。但既有输气燃气管道设置与新增设的管道之间存在冲突现象，为了减少隐患问题的发生，需要对管道进行迁移。而管道迁移中若想不影响正常输气，则必须采用不停输封堵技术，有效控制管道的施工的经济损失。

（2）改造过程分析。工程使用活塞压带式施工工艺，封堵作业在完全封闭的情况下进行，使用液压千斤顶特种封堵设备进行封堵，确保在管道的两端能达到有效的封堵作用，同时借助三通在旁边管道增设新的管道结构，以保证下游管道的正常输气，其次，在既有管道的两边的接口处进行管道切割，并将新增的管道与既有管道连接在一起，在连接完成后，拆掉封堵结构，恢复管道的正常供气，再将旁通管道拆除掉。改造过程中需要保证液压千斤顶和开孔阀门之间的配合，对于第一个封堵点，必须有效隔离天然气。使用该技术避免了由于管道改造导致的大范围停气，较好地满足了工程的施工建设要求。

6 结束语

通过在高压燃气管道改造中使用带压不停输封堵技术，可以避免对用户正常用气的影响，更能减少燃气企业在改造过程中停气所导致的损失。针对施工技术控制，需要加强施工人员的技术水平管理，保证施工人员满足技术能力要求，严格控制工程施工工艺，做好准备工作，充分发挥该技术的优势。