塞式开孔封堵技术与设备

袁美琴

（泰达长林管道科技（江西）股份有限公司，江西 新余338004）

1 概述

塞式开孔封堵适用于输送石油、天然气、成品油的长输带压管道，以及管道的抢修工作，具有封堵严密、承压高、施工快的特点。

2 结构特点及工作原理

2.1 HT75 开孔机。本机为手动式，开孔范围在φ25～70mm，适用于开小旁路孔，多用于开压力平衡孔和放散孔。

2.2 HT150G、HT300G开孔机。这两种规格的开孔机均为液压驱动。其结构均由主传动箱、进给箱、填料箱及机壳四部分组成。主传动箱位于机器的下部，其动力来源于液压站。压力油通过柱塞油马达转换成机械能后，经减速箱一级减速后进入圆弧齿蜗轮减速器再度减速，然后通过高精度深孔内花键将动力传递给钻杆，实现钻杆的圆周旋转运动。蜗轮副上有飞轮装置，用于储藏能量，还便于手动盘车。进给箱位于机器的头部，通过变换其手柄位置实现对钻杆的自动进给、手动进给和空转。自动进给是由高精度深孔内花键套传递上来的动力，经由进给箱体内的齿轮通过速比变换传递给进给丝杆，再由丝杆驱动钻杆，从而实现钻杆与丝杆间的差速传动。进给箱体的上平面伸出有一方头，将变换手柄打在手动位置上，用摇把摇动该方头可实现对钻杆的快速上升和下降。进给箱上装有计数器，钻杆上标有刻度，均能准确地指示钻杆进尺。填料箱位于机器下端，主要起与连箱连接和对钻杆的密封作用。机壳在机器的中部，主要是连接上下部件和保护机体的作用。钻杆是执行部件，它的前端与开孔刀具的连接采用锥体定心，平键传递扭矩，利用带有螺纹的中心钻旋入钻杆轴心螺孔将开孔刀紧固在钻杆上。

2.3 HT500G、HT700G 开孔机。本机与前面所述的HT150G、HT300G开孔机的传动原理与结构形式大体相同，不同之处有如下几点：（1）为适应不同规格开孔刀的线速度和扭矩要求,在蜗轮副前面的减速箱内设有高速、低速和空位三档交变齿轮（HT150G，HT300G减速箱没有变位档）。

进给箱上设有一齿轮式油马达,提供辅助动力,以实现钻杆的自动快速进退刀, 其速度可通过调节液压站的油泵排量来控制，但该快速装置只允许钻杆在空行程中使用。

2.4 FDQ150、FDQ300、FDQ500、FDQ700 塞式封堵器。FDQ塞式封堵器为液压油缸式。油缸底部法兰面与封堵连箱配合连接。油缸顶部设计有起吊耳，油缸一边装有支架。活塞头一端装有圆扁导套，导套中间装有圆扁导向杆起到定位作用。液压油缸进油口和出油口用高压胶管与TPP 系列液压站连接，通过操纵换向阀实现活塞总成的上下运动。一起将封堵头送至已开好的孔中，皮碗进行截断管内介质的，以达到封堵目的。

2.5 下堵器。通过转动大绞杆驱动丝杆旋转，丝杆驱动铜套和与铜套联接的主轴运动。下堵时在丝杆的驱动下主轴下移并带动堵柄和与堵柄用螺纹联接的拉杆下移。

2.6 辅机系列。塞式管路不停输开孔、封堵系列产品辅机有开孔下堵连箱、塞式封堵连箱、塞式夹板阀、封堵三通、塞式封堵头、塞式开孔刀等六大系列。

2.6.1 连箱。连箱系列分开孔下堵连箱和塞式封堵连箱，两种型号，可根据配套表对应配置。开孔下堵连箱即可起联接开孔机和塞式夹板阀的作用，也可起联接下堵器和塞式夹板阀的作用。前者将塞式开孔刀藏入其中；后者将堵塞藏入其中。塞式封堵连箱起联接塞式封堵器和塞式夹板阀的作用，并将塞式封堵头藏入其中。连箱的上部带有一个型号为J13H-160 的截止阀，用于开孔作业时排放空气和介质。

2.6.2 塞式夹板阀。它是专为管路不停输开孔、封堵作业设计制造的一种三板式闸阀。它具有通径大、高度矮、密封性能好、结构紧凑等特点。夹板阀采用手动操作启闭。操纵螺杆为左旋螺牙（暗杆式）。操纵手把旁打有闸板关闭和开启的旋向标识。在上下阀体上设有旁路针形阀和泄放口针形阀，用来平衡闸板上下的压力和排放介质。

2.6.3 封堵三通。封堵三通是一种专用消耗件。它是用来焊接在要开孔的管路上，为开孔封堵设备的安装提供一个固定支座。在封堵三通中配有一个带密封圈的堵塞，堵塞靠锁销或锁块锁死。堵塞上有接柄座和接柄，用来装入和提取堵塞用。还配置了盲板，在作业完成后可将盲板盖上，起保护堵塞和加固密封之功用。堵塞的安装和提取，可利用对应的HT 型开孔机来完成，或使用专用的下堵塞器。

2.6.4 塞式封堵头。塞式封堵头是一种特制专供管路封堵的由机械转动部分和密封部件组成、用于阻止管道内介质流动的装置。其封堵原理是靠封堵皮碗与管道内壁的过盈配合，封堵皮碗不应重复使用。

2.6.5 塞式开孔刀。塞式开孔刀是采用套料切削形式，中心钻和套料切削分体合装。刀柄内锥与钻杆配合定心连接，中心钻一端旋入钻杆中心螺孔固紧刀筒，中心钻起切削定心，并在其上设有一U形夹，它是准确无误地将已切割开的料块勾住并将其提取。

3 应用技术介绍

3.1 焊接管件。（1）按标准开发作业坑，保证有足够的作业空间；（2）根据防腐方式选用合适的扒防腐的方法，去除防腐层；（3）选封堵点，测量管椭圆度不超过管外径的1%且不大于3mm；测量管道壁厚，避开腐蚀严重的区域且最少壁厚不应小于4.8mm；（4）打磨三通与管道对焊处至露出金属光泽；（5）组对三通，法兰中轴线与管道轴线间距不应大于1.5mm，法兰端面与管道轴线平行度误差不大于1mm。

3.2 安装夹板阀。（1）擦拭干净O型圈和结合面；（2）在闸板关闭的情况下吊装夹板阀平稳落到三通法兰上，检查止口贴合到位后对称拧紧螺母；（3）手摇阀杆完全打开闸板，记录圈数；（4）测量并记录开孔尺寸和下堵尺寸。

3.3 安装开孔机。（1）将刀具收入连箱，测量并记录开孔尺寸以及钻杆刻度；（2）平稳起吊开孔机，擦拭干净结合面；（3）缓慢将开孔机落到夹板阀上，检查止口到位，对称均匀拧紧螺栓；（4）将开孔机进给手柄挂至手动位置，顺时钟摇摇把手感中心钻已轻轻顶住母管管顶后，此时钻杆刻度应该与计算的尺寸大致相同；（5）逆时钟将刀提升两圈，将进给手柄挂至空位；（6）安装好油管，启动液压站试运转开孔机，检查开孔机运行正常。

3.4 开孔机整体试压。（1）在开孔连箱上连接好试压管和压力表，向连箱内缓慢注入氮气，通过压力表观察连箱内部的压力数值。试验的压力不高于管道运行压力额1.1 倍，保压10min 压力不得有降，各结合面不得有漏；（2）试压合格，用氮气置换连箱内的空气；（3）置换合格，向连箱内注入氮气，压力稍大于管道内运行压力。

3.5 开孔。检查进给箱手柄打在手动进给位置，再用手盘动飞轮数圈，刀具在机器内腔中应无阻卡，方可启动开孔。当进给行程走至计算尺寸时，切削完成,及时关闭开孔机和液压站。将进给手柄打在手动位置上，手摇上部方头，将开孔刀连带被切割下的料块缩进开孔连箱中。

3.6 封堵。

3.6.1 封堵作业一般规定。（1）封堵施工前应进行模拟实验，测量记录各尺寸数据和封堵头初始角；（2）封堵作业期间不应清管、调整管道运行参数；（3）液体管道带压封堵时管道介质的流速不应大于2.5m/s，气体管道内介质的流速不应大于5m/s；（4）封堵设备吊装到夹板阀上之前，确认封堵头的封堵方向为被封管段；（5）封堵时应先下下游封堵头，后下上游封堵头；（6）封堵效果验证，打开平衡孔降压，压力降为零，观察5min，若封堵隔离段管道压力没有回升，则封堵成功。

3.6.2 塞式封堵头准备。（1）在塞式封堵连箱的顶部装上O型密封圈，注意使其干净不破损。在塞式封堵连箱上安装塞式封堵器；（2）在封堵器上安装经鉴定合格的压力表；（3）联接封堵器的液压胶管；（4）朝主轴伸出的方向扳动换向阀手柄，使主轴伸出封堵连箱；（5）检查封堵头的初始角应与要求的一致，再拧紧调节螺钉；（6）吊起封堵头，使封堵头安装套轴线与封堵器主轴轴线在同一直线上。

3.6.3 封堵器安装。（1）在夹板阀上把封堵器对中固定，注意封堵头的封堵方向；（2）通过连箱上的平衡阀向连箱内注入一定压力的氮气，检查密封面是否有泄漏；（3）密封性检查合格后，排空连箱内的氮气。联接平衡管做好压力平衡后完全打开夹板阀。

3.6.4 下封堵头。（1）先根据封堵管径和管道压力设定好溢流阀溢流压力；（2）再使下游侧的封堵器入位，扳动换向阀的控制手柄，使封堵头慢慢伸入到封堵位置。当密封皮碗完全到达指定位置时，通过观测窗可看见主轴上的数字与计算的封堵头入位的总距离相符；（3）当封堵头入位后，扳动换向阀手柄至中间位置，检查观察窗的数字，确认和计算的封堵头所要求的距离一致；（4）拧紧主轴锁紧夹具。

3.6.5 封堵头回收。（1）当新管段可以投入运行后，提起封堵头。联接封堵连箱和管道上的平衡管，对隔离段做压力平衡；（2）做好压力平衡后，先回收上游的封堵器。往上扳动换向阀手柄，慢慢回收封堵头；封堵头回收后，关闭夹板阀。排空封堵连箱和临时旁通内的介质再拆除封堵器和临时旁通。

4 结论

塞式开孔封堵技术在带压长输管道的应用，不仅保证管网的安全运行和稳定供气，还可以大量减少停气造成的损失，为社会创造经济效益，是值得推广使用的一种安全可靠技术。