盤式封堵在油氣管道維搶修作業中的常見故障應對策略

周順榮 汪嘉偉 楊利崗 李劍 唐磊（中國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中的重要方式，安全、平穩運行至關重要。在管道實際運行中，由于管道腐蝕、環境因素及其他外力因素的影響，管道維修、改造任務量不斷增加。盤式封堵是油氣管道維修、改造中封堵管道內介質的一種重要方法，具有密封可靠、適用壓力范圍大、適應性強等特點，可在管道無介質外泄的狀態下完成對某一段管道介質的隔離，并已在天然氣、成品油和原油管道維修、改造及管道應急搶險中得到廣泛應用，在保障管道安全運行和油氣資源平穩供應中發揮著重要作用。但在管道封堵施工中仍可能出現各類故障，需要在作業過程中進一步規范操作，防止施工事故發生。

1 盤式封堵技術原理

盤式封堵作業通過在待更換、維檢修的管道兩側，焊接封堵三通、平衡短節和下囊三通（不停輸封堵需加設旁通三通和旁通管線），利用夾板閥連接三通和開孔、封堵設備。

開孔機主軸上組裝有中心鉆和筒刀。中心鉆在開孔時起定位、導向作用，中心鉆上安裝的U 形卡環可在開孔結束后取出切割下的鞍形板；筒刀帶有多個刀齒，是開孔時用于管道切割的專用刀具。組裝完成的開孔設備可在管道運行中對管道進行機械切削，最終在管道上加工出一個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，可利用液壓動力將封堵頭通過管道上切割出的圓形孔送入管道內部指定位置，通過管道內壁對皮碗密封面的壓縮來阻斷管道內介質的流動并實現密封。

開孔、封堵作業過程中使用夾板閥配合開孔機和封堵器的拆裝，封堵完成后抽排封堵段內介質并進行氮氣置換，而后通過下囊三通處將隔離囊送入管內并充入氮氣以阻斷油氣，從而實現對一段管道的隔離，以配合管道的更換和維檢修作業。

2 盤式封堵作業過程中的常見故障應對策略

2.1 試壓過程中的常見故障應對策略

開孔設備安裝完成后對三通、夾板閥和開孔機進行壓力試驗。試驗壓力為管線運行壓力且最高不超過管道運行壓力的1.1倍。試壓可分為整體試壓和夾板閥試壓兩部分。

2.1.1 整體試壓過程中的常見故障應對策略

整體試壓主要檢驗整套開孔裝置的密封性能，以防止開孔過程中管道介質泄漏。

（1）三通卡環位置泄漏應對策略：在三通安裝前拆卸卡環機構，檢查O型密封圈和密封墊有無老化、裂紋和變形等情況；如果在試壓過程中發現泄漏則應立即泄壓檢查卡環機構安裝情況。

（2）法蘭連接處泄漏應對策略：在高壓盤式封堵作業中，法蘭連接面通常使用金屬纏繞墊配合鋼制水紋面進行密封，其密封原理是通過鋼制水紋面對金屬纏繞墊石墨密封面施加壓緊應力使其產生塑性變形而實現密封，因此金屬纏繞墊不能重復使用。金屬纏繞墊使用前檢查外觀有無變形、密封面有無傷痕和老化，緊固連接螺栓時應對螺栓編號標記后使用力矩扳手對稱均勻緊固。在三通、夾板閥和聯箱的存放、運輸和裝卸過程中，應加強對水紋面的保護，防止損傷水紋面。

（3）開孔機內漏應對策略：開孔機主軸密封失效或主軸密封擋圈松動會導致試壓介質沿其主軸方向泄漏，內漏會造成試壓時無法穩壓，內漏介質會引起開孔機主軸和內部零部件的腐蝕而影響設備性能。開孔機在日常存放和使用后，應嚴格按照維護保養規程進行保養，及時更換失效的密封件。開孔設備組裝過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 夾板閥試壓過程中的常見故障應對策略

夾板閥試壓主要檢驗閘板和內旁通的密封性能，以確保在開孔機和封堵器拆卸過程中能有效隔離管道介質。

（1）夾板閥閘板密封面泄漏應對策略：夾板閥安裝前應打開閥門檢查上下O 型密封圈是否完好、閘板密封面有無傷痕，并使用風槍吹掃夾板閥內腔，確保內部無鐵屑等雜質。使用后的夾板閥應及時進行維護保養，防止O型圈腐蝕老化和夾板閥內部銹蝕。

（2）夾板閥內旁通泄漏應對策略：試壓時發現夾板閥內旁通泄漏可在泄壓后拆卸導流裝置，檢查、清理錐形密封面和導流通道內的雜質和油污后再次進行試壓。

2.2 開孔作業過程中的常見故障應對策略

2.2.1 開孔刀具無法到達計算尺寸

（1）設備組裝同軸度公差控制不足或尺寸計算錯誤

應對策略：設備組裝過程中，三通內孔與夾板閥內孔、筒刀與開孔聯箱內孔的同軸度公差應控制在φ1mm以內。設備組裝過程中，應有兩人分別測量各組數據并計算尺寸，避免數據錯誤造成誤操作。

（2）夾板閥未全開或三通卡環未完全收回

應對策略：三通卡環和夾板閥的開關應在明顯位置標注開關方向和開關圈數或行程，操作時由專人嚴格按照標記方向和圈數或行程進行操作。

（3）防脹圈安裝位置不當

應對策略：當開孔直徑大于等于DN500時應在開孔處焊接防脹圈防止鞍形板變形，焊接的防脹圈應與三通內孔同心。

2.2.2 中心鉆掉落

應對策略：中心鉆防松尼龍棒每次開孔前都應更換，若中心鉆不帶防松尼龍棒可在連接螺紋處纏繞細麻防松；同時，可在中心鉆和刀具結合器中心加工螺栓孔，利用螺栓連接中心鉆和刀具結合器。

2.2.3 中心鉆斷裂

應對策略：作業時根據管線規格和開孔直徑選擇中心鉆，安裝前檢查中心鉆尖是否完好，根據管道壁厚測量導屑槽長度和深度是否滿足作業需求。為避免資源浪費，可使用可更換鉆尖的中心鉆。

2.2.4 筒刀切削時卡刀

（1）三通安裝位置不當

應對策略：焊縫和焊接時被焊接高溫加熱造成組織和性能改變的熱影響區硬度高于母材，三通定位時應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

應對策略：開孔用筒刀有一組刀齒損壞嚴重時不應再使用。開孔設備下方應設置有效支撐，防止開孔過程中開孔設備和管道振動過大影響筒刀切削；若作業坑內管道長距離懸空則應設置多點支撐。開孔過程中若頻繁卡刀且卡刀時開孔機振動強烈，則應考慮刀齒損壞嚴重，建議拆卸開孔設備檢查刀齒情況。如果開孔處管道應力較大，可在開孔過程中利用多次提刀、反復切削的方法進行開孔。

（3）鞍形板變形

應對策略：開孔位置應選擇在直管段上，當開孔直徑大于DN500時須在開孔處焊接配套的防脹圈，防止鞍形板可能因為應力釋放產生較大變形而導致卡刀。

2.2.5 鞍形板掉落

應對策略：選擇中心鉆時鉆長不得小于筒刀深度并確保U型卡環靈活且無損傷；同時準確計算掉板弦高，確保鞍形板掉落時能被中心鉆U型卡環掛住，以防掉板。

2.3 封堵作業過程中的常見故障應對策略

2.3.1 封堵頭無法到達計算尺寸

（1）夾板閥未全開或尺寸計算錯誤

應對策略：封堵器組裝完成后，平衡夾板閥上下壓力后嚴格按照標記的開關方向和圈數或行程打開夾板閥。設備組裝過程中，應有兩人分別測量各組數據并計算尺寸，避免數據錯誤而影響操作。

（2）平衡管路未開啟

應對策略：封堵過程中確保管道內壓力穩定且平衡系統始終處于開啟狀態，待封堵頭到位后關閉平衡系統驗證封堵效果。

（3）封堵頭壓板規格不當或安裝方向錯誤

應對策略：組裝封堵頭時應根據管線規格選擇壓板，壓板導向輪應與封堵聯箱平衡系統接口方向一致；安裝封堵器時平衡系統接口應與管道軸線重合并朝向封堵側。

（4）封堵頭角度調整不當

應對策略：組裝封堵頭時為保證封堵頭能送至指定位置，應使用調節螺栓調整封堵頭角度，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

應對策略：三通安裝時應避免封堵頭導向輪經過焊道，且三通法蘭與管道軸線的平行度誤差不應大于1mm，三通中軸線與管道軸線間距不應大于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重

應對策略：三通安裝前準確測量管道橢圓度，確保三通安裝位置管道橢圓度控制在管外徑的1%以內且不大于3mm。

（2）皮碗密封面損壞

應對策略：根據皮碗經過開孔處管道切口時的角度，在皮碗根部兩側與管道切口接觸位置適當打磨出坡度，減少對皮碗的損傷；皮碗組裝后密封位置的尺寸應控制在大于管內徑大3mm左右為宜。

（3）管底鐵屑或油泥等雜質較多

應對策略：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，封堵操作時可在到位前緩慢來回移動皮碗2-3次清理密封位置鐵屑、油泥等雜質。

（4）密封位置焊縫引起泄漏

應對策略：三通定位時選擇在焊縫位于管道頂部位置實施封堵，避免焊道位于管道兩側皮碗易損傷位置和管底油泥、鐵屑聚集位置而增大泄漏風險。

（5）封堵頭調節塊和墊塊規格不當

應對策略：組裝封堵頭前準確測量封堵位置管道壁厚，并安裝與壁厚相匹配的調節塊和墊塊，確保封堵頭到位后皮碗垂直于管道軸線。

2.3.3 封堵頭無法取出

應對策略：撤出封堵前應確保封堵段壓力與兩側壓力平衡，待無壓力波動后，先撤出上游封堵再撤出下游封堵。

2.4 安裝塞柄過程中的常見故障應對策略

2.4.1 塞柄安裝不到位

（1）夾板閥未全開或三通卡環未完全收回

應對策略：夾板閥的開關應嚴格按照標記的開關方向和圈數或行程進行操作。下塞柄過程中若伸出三通卡環“接柄”，卡環應按照標記方向和圈數進行操作。

（2）鞍型板未清邊或焊接位置錯誤

應對策略：切割下的鞍型板應清邊至外徑比開孔孔徑小20mm左右，焊接的鞍形板應與塞柄同心。

（3）平衡系統或塞柄內旁通未打開

應對策略：塞柄內旁通開啟量一般控制在3～9mm 之間，以確保下塞柄時內旁通處于開啟狀態;同時，下塞柄時平衡系統應處于開啟狀態。塞柄安裝完成后關閉平衡系統，脫離主軸驗證塞柄密封性能。

（4）塞柄O型圈安裝位置錯誤

應對策略：塞柄O型圈應平滑安裝至O型圈槽內并涂抹適量黃油潤滑。

2.4.2 塞柄密封泄露

（1）塞柄內旁通泄露

應對策略：塞柄安裝前應清洗塞柄內旁通、檢查鋼球有無損壞、測試彈簧性能、檢查塞柄結合器內部頂桿是否靈活，并向內旁通注入酒精或輕質油檢驗塞柄內旁通密封性能。組裝塞柄時塞柄內旁通開啟量控制在合理范圍并在塞柄鋼球位置涂抹適量黃油，防止鐵屑等雜物進入內旁通。

（2）塞柄O型圈損壞或掉落

應對策略：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滑；下塞柄前使用夾板閥內旁通平衡閘板上下壓力后再開啟外部平衡系統。設備組裝時應檢查聯箱、夾板閥、三通內腔有無劃痕或毛刺。

2.4.3 管道掃線時卡球應對策略

組裝塞柄時調整鞍形板方向并在聯箱上標記鞍形板安裝位置，安裝開孔機時應確認鞍形板方向與管道方向一致。

3 結語

盤式封堵現已在管道維搶修作業中得到廣泛應用，其不停輸封堵可在管道不停止運行的工況下完成對某一管段的維修、改造工作，可作為必須連續輸送的管道上實施作業的首選方案；對于可短期停輸的管道，停輸封堵可配合管道維搶修作業在較短時間內完成管道的維修、改造工作。但在盤式封堵作業過程中，由于設備結構、作業條件及設備操作等多方面因素的影響，均可能會發生各類故障而對施工進度和工程質量造成影響。因此，在施工過程中應細化檢查內容、規范操作、加強對作業全流程的監管，全面控制各類故障的發生，以提高作業效率和保證施工質量。