淺談新型柔性堵漏套具在天然氣管道應急搶修中的應用

賴治屹 王小強 李勛

（1.中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司；2.中國石油天然氣股份有限公司西南管道分公司）

0 引言

我國輸氣管道建設有 50多年歷史，特別是近20年，輸氣管道建設發展迅猛。隨著管道服役時間和管道里程的增加，管道出現缺陷的機率加大。同時，我國目前還有部分已超過設計使用壽命的輸氣管道仍在運行，存在著較高的管道泄漏風險。

為了減小或避免管道泄漏帶來的二次災害，最大程度維護公共安全，一種新型柔性堵漏套具能快速處置管道失效，將管道失效的影響降到最低，在天然氣管道應急搶修中體現簡單、高效、安全的特點，并發揮積極重要作用。

1 常規的天然氣管道泄漏修復方式

1.1 換管修復

換管修復方式可以解決受損管道存在的所有問題，具有一次性、永久性的特點。但是，原位換管修復方式也存在著明顯的缺點：一是施工作業時管道必須停產；二是換管施工作業存在高風險、高污染，特別是含油管道的修復，需要采取不動火工藝進行斷管、隔離等安全保護措施［1］。

隨著中國管線鋼冶煉技術的發展，越來越多的高鋼級鋼管運用到天然氣管道建設中。由于高鋼級鋼管焊接工藝技術要求高，焊接環境和材料要求嚴，同時要采用先進的施工設備，造成換管修復所花費的時間較長，換管修復造價成本高。雖然它是管道運營企業最可靠的一種修復方式，但同時也是管道企業最不愿意選擇的一種修復方式。

1.2 堆焊/補焊技術

多數情況下，堆焊/補焊技術被認為是簡單、便捷的一種管道修復方式。它是利用一塊弧形鋼板，直接堆焊到缺陷處。

這種修復方式存在一定弊端，包括：管道被燒穿，修復處無法焊接，氫脆和焊接產生裂紋等。同時，不停輸狀況下的焊接工藝特別復雜，焊接電流選擇較為困難，焊接的熔深和需修復管道的壁厚有密切關系，管道修復效果與焊接工人的技術水平也有著密切關系。一旦焊接參數選擇不合理，極易造成二次損失。即使利用堆焊/補焊技術將管道修復，由于焊縫無法進行射線檢測，無法保證焊口的質量，也會給管道以后的運行帶來隱患。

1.3 B型套筒

B型套筒由稍大于修復管道的弧形鋼板組合而成（見圖1）［2］。由于受損管道可能發生泄漏，安裝B型套筒時，需要將端頭角焊接在被修復管道上，存在著與堆焊修復技術相同的問題。所以，在選擇焊接位置時，應提前對管道進行測厚，選擇未受損的管道作為焊接位置，一般選擇超出缺陷區域100 mm處。國內外應用實踐表明：加強套越長，與管道的契合度越差，安裝越困難，B型套筒的最佳修復長度不宜超過3 m。

B型套筒可以用于修復管道腐蝕減薄、管道泄漏、管道防腐層大面積損壞等情況［3］。

圖1 B型套筒示意

2 新型柔性堵漏套具

以上3種方式是常規的天然氣管道泄漏修復方法，但是無論哪種方法都存在著動火作業、施工困難、施工時間較長等問題。而不動火作業、施工便捷的新型柔性堵漏套具的出現和應用，為天然氣管道泄漏修復提供了新方法［4］。

2.1 新型柔性堵漏套具構成及特點

新型柔性堵漏套具主要包括：凱夫拉纖維帶、高強度拉桿、氫化丁腈橡膠密封環和棘輪扳手，如圖2所示。

新型柔性堵漏套具區別于常規天然氣管道泄漏修復方式的最大創新點，是新型材料在天然氣管道修復技術中的應用。施力部分采用凱夫拉纖維帶，密封部分采用氫化丁腈橡膠，二者都是該類型材料在天然氣管道泄漏修復技術中的首次應用。

凱夫拉纖維帶采用特種編織的芳綸纖維，主要特點是密度低、強度高、韌性好、耐高溫、易于加工和成型，其強度為同等質量鋼鐵的5倍，但密度僅為鋼鐵的1/5。

圖2 新型柔性堵漏套具構成

密封部分采用氫化丁腈橡膠平面密封。丁腈橡膠經過加氫處理后，具有良好的耐油性能和抗酸堿性能，最高可以承受 180 ℃的高溫。同時，氫化丁腈橡膠還具有良好的抗變形性能、高撕裂性能、耐磨性能優異等特點。密封部分采用9宮格設計，最大限度地確保密封效果。

2.2 新型柔性堵漏套具的優勢及局限性

2.2.1 優勢

新型柔性堵漏套具除使用新型材料外，還有兩個創新點，也是該套具的兩大優點：

1）新型施工工藝。由于采用新型堵漏材料，新型柔性堵漏套具的施工工藝與傳統的修復方式有很大區別，最大區別在于整個施工工藝過程可以采取不動火修復，保障施工安全，且施工工藝簡單，便于操作。

2）修復范圍擴大。由于新型柔性堵漏套具采用凱夫拉纖維帶，體現了“柔”的特性，修復材料可以很好地與彎頭、三通等特殊部位的泄漏處進行緊密貼合。

此外，使用新型柔性堵漏套具還具有施工時間較短，管網能夠得到快速恢復；造價低廉，可以作為應急材料進行適當儲備等優點。

2.2.2 局限性

1）新型柔性堵漏套具只適用于管道腐蝕泄漏；2）由于密封環較窄，該套具只適用于泄漏口徑在5 cm以下的管道；3）由于該套具采用螺栓緊固，長時間使用可能會發生二次泄漏。

2.2.3 對比

新型柔性堵漏套具與常規天然氣管道修復方式對比的具體情況如表1所示。

表1 新型柔性堵漏套具與常規修復方式對比

2.3 新型柔性堵漏套具的施工工藝

首先，對泄漏處進行處理，確保泄漏處光滑平整。為確保安全，可以利用砂紙，手工方式進行表面處理。

其次，選擇大小合適的套具，組裝在管道上。

再次，調整氫化丁腈橡膠平面密封環，使密封環將泄漏處全部覆蓋。泄漏點位于密封環中部為最佳。

最后，同時擰緊兩邊螺桿，注意觀察泄漏點情況，以不泄漏為宜。擰緊后，用鎖緊螺母將螺桿鎖緊，防止松動，螺桿扭矩可達到40 Nm。

3 應用實例

2018年1月，四川西部某輸氣管道發生腐蝕泄漏，管徑為219 mm，泄漏時管道運行壓力為1.8 MPa。由于保供壓力較大，管道運行企業無法停氣換管。搶修人員利用新型柔性堵漏套具進行修復，施工時間約30分鐘。新型柔性堵漏套具現場應用如圖3所示。堵漏完成后，管道運行壓力恢復至2.0 MPa，無二次泄漏發生。2018年3月，屬地單位對該段腐蝕管道有計劃地進行了換管處理。

圖3 新型柔性堵漏套具現場應用

4 結束語

天然氣管道破損雖是偶發事件，但一旦發生，輕則影響正常供氣，重則不同程度對公共安全構成威脅。所以天然氣管道應急搶修是管道運營方的重要工作內容，必須做到快速高效，安全可靠。隨著天然氣管道建設日益加快，也帶來管道應急搶修技術日新月異、越來越向專業化方向發展。

制定管道泄漏搶修方案時，多是幾種修復技術結合使用，以便達到最好的效果。由于新型柔性堵漏套具具有顯著優點，在天然氣管道發生泄漏時，可以作為重要搶修技術使用。