油田输油管道破损泄漏后快速补焊方法研究

王庆东（长庆油田采油二厂西峰采油三区，甘肃 庆阳745100）

1 油田输油管道破损的常见原因

1.1 管道腐蚀

管道腐蚀是造成油田输油管道破损泄漏的主要原因之一，管道所处的土壤条件、管道材料以及油品的质量原因都可能造成管道腐蚀问题。

1.2 自然灾害

在油田输油管道的铺设范围内发生的自然灾害会对管道的安全性造成较大影响，具体包括洪水、泥石流、地震和地表沉降等因素。

1.3 人为破坏

人为破坏因素也是造成油田输油管道破损的一项重要原因，有关输油管道泄漏的统计中，人为因素能够占有70%以上[1]。

2 油田输油管道常用快速堵漏与补焊技术

2.1 调整堵漏

调整堵漏是指运用相应的调整方法，对密封件预紧力或零件间的相对位置作出调整，从而实现堵漏的目的。该方法主要适用于低压条件下密封面、法兰和闸阀等位置，以及松动和错位原因导致的泄露问题。

2.2 机械堵漏

机械堵漏是通过机械力达到堵漏目的的方式，需要采用一定的外加装置与填料等材料，较为常见的机械堵漏方法包括捆扎、卡箍、塞楔、万向顶和螺塞堵漏法等，实际操作中应用十分广泛，操作方法简单，能够起到快速堵漏作用。在具体适用范围上，捆扎堵漏方法主要利用捆扎工具、密封垫片与钢带对泄露部位进行封闭。卡箍堵漏是采用卡箍将密封垫卡死在泄漏处实现堵漏作用，是一种常用的机械堵漏方法。螺塞堵漏法是在泄漏的孔洞里钻孔攻丝，然后上紧螺塞和密封垫进行堵漏，一般适用于体积较厚、孔洞较大位置的堵漏。此外还包括捻缝法，采用冲子挤压泄漏点周围金属发挥堵漏作用，以及在设备外部设置支持架的支撑法、利用韧性大的材料敲入泄漏部位的塞楔法等。

2.3 粘接堵漏

粘接堵漏是利用密封胶等材料在泄露位置形成新的密封结构，具体包括直接粘堵、粘贴法、顶压粘接、填塞粘接等。粘堵法是利用胶粘剂直接填补泄漏位置；粘贴法是在膜、带、薄软板等材料上涂刷胶粘剂，而后粘贴于泄漏部位，适合压力较低管道的堵漏，粘贴材料可以选择玻璃纤维、碳纤维、聚氨酯树脂等。顶压粘接是在运用顶压块、紧固卡子进行顶压的基础上，运用零件、板料、钉类、楔塞和胶粘剂进行堵漏，可以在胶粘剂固化后拆卸顶压工具，该方法具体应用中需要考虑温度与胶粘剂固化时间的问题。

2.4 焊接堵漏

焊接堵漏可以总体分为直焊法、间焊法两类。直焊法适合原焊缝、管壁破损不严重、压力较低或由于气孔和砂眼等造成的1～10mm 直径范围的点状渗漏。操作方法为采用大于正常操作30%～40%电流，在破损位置进行点焊。焊接时应采用较大的工艺参数，保持较快的灭弧频率，最后趁热铆合焊点。

间焊法是利用焊缝发挥固定压盖、密封作用的堵漏方式，具体可以划分为螺帽、丝堵和钢板补焊等方法。钢板补焊堵漏法适合破损面积较大部位的补焊，其操作方法如下：首先运用木塞、石棉绳等材料填塞管道的泄露部位，并去掉木塞多余部分。而后按照管道破损部分的面积与形状，选择与管道弧度相同的钢板，面积上要大于破损面积。钢板的厚度一般在5～8mm。将二者进行紧密贴合后，利用从上到下灭弧点焊的方法进行焊接固定。其中需要重点注意电弧方向的控制，对于较薄的管道，需要将电弧方向尽量偏向于补焊板。此外还应防止堵漏所用木塞由于温度较高出现烧损问题，可以在操作过程中安排一定的冷却时间。

除了上述方法还包括螺帽和丝堵补焊方法，上述两种方法中，螺帽补焊适用于泄露位置直径300mm 以内，丝堵补焊适用于直径300～600mm范围。操作方法为首先在泄露位置钉进木塞，而后选择合适的螺栓、螺母和丝堵，与管壁焊接完成后填入石棉绳，最后拧紧螺栓或堵头并再次进行焊接。

3 油田输油管道破损泄漏快速补焊操作方法

3.1 油田输油管道破损泄漏快速补焊工艺原理

输油管道发生泄露问题时，带压焊接是一种应用效果良好的焊接修补方法。其主要优势在于可以在不对管道压力、温度进行降低的状态下开展焊接工作，达到在线修补的作用。在其操作过程中，需要将管道内的泄露介质进行引流，保证焊接过程的安全性,而后开展焊接工作。具体应在充分了解现场情况与泄露部位情况的基础上，设置相应的引流装置，一般采用封闭板与封闭盒，紧密结合泄漏部位外表面，并安装可控制闸阀，在闸阀开启后能够通过引流装置快速引出泄漏介质，在焊接部位形成安全区域。

3.2 焊接准备工作

3.2.1 施工现场安全工作

在补焊工作开始之前，操作人员首先需要做好施工现场的安全保障工作。确保引流管、密封带等材料准备充分，并将相应的操作设备进行整齐摆放。同时要仔细观察现场的施工条件，设置风向标与警戒线，在作业坑设置安全通道，将管线两边距离保持在安全范围内。此外还应准备灭火器、消防砂等救援设备，充分保证操作过程的安全性。

3.2.2 确定泄露位置

在开展焊接工作前还要对管道泄漏的具体情况和位置进行确认，需要在确定管道泄漏位置的同时，对泄漏缺陷的面积作出测量，并采取对开式全包围套袖进行修补。如果输油管道表面具有防腐层，比如某些输油管道采用了3PE材料的防腐层等，在焊接前需要事先对其进行清除，才能进行焊接工作。

3.2.3 补强材料安装

在清除管道焊接部位防腐层之后进行补强材料的安装工作。比如在对开式全包围套袖的安装过程中，需要充分掌握套袖的长度，以此为依据选用合适的勒紧装置，对于1个套袖需要最少选择2个。在套袖的安装过程中，应保证环向焊缝与纵向焊缝准确对齐。其中纵向焊缝的位置应确保在3 点与9 点位置。在隔离板条的安装上，需要将其安装于两边纵向直焊缝的中间部位。对隔离板条的长度作出合理选择，使其与套袖的长度相一致，宽度上需要超过对接直焊缝的3～4倍。采用隔离板条的主要作用在于在纵向焊接过程中，减少输油管道直接焊接时的应力。将套袖勒紧之后还应确认焊缝的空隙是否满足进行焊接的条件，如果空隙超出能够焊接的范围，需要拆除套袖，而后对其进行处理。需要避免在空隙较大的情况下，在焊缝之间增加钢筋等其他材料。

3.2.4 管壁厚度与压力测量

进行焊接工作前还应采用专用的厚度测量仪器，对管壁厚度作出检测，并按照管壁厚度的实际情况，合理选择焊接所用电流。在此基础上，重点确定管道运行中的压力情况，如果管道压力超过焊接技术所规定的范围，这种情况下不可以进行焊接操作，需要在相关人员采取降压处理之后才能开展焊接。在具体操作当中，在役管线在进行带压焊接过程中需要对压力作出合理计算，换算公式为P=2SLFET/D，t=tm-u。这一公式中P是指管线带压焊接时的允许最大承受压力，N/mm2；S为管线最小屈服极限，N/mm2；D 为管线外径，mm；t 为减少的管线壁厚，（tm-u）mm；u为焊接时烧穿的深度，mm；tm 为管线最小的实际壁厚，mm；F为安全系数，一般情况下最大值为0.8；E为焊接系数，实际操作中应取值为1；T是指温度降低系数。在焊接过程中，如果熔池深度在2.9mm时，需要在开始焊接之前，首先预热套袖补强焊口，以及输油管线的母材，预热时利用氧气火焰将预热温度控制在100℃左右。

3.3 焊接操作流程及注意事项

3.3.1 纵向直焊缝的焊接

进行焊接操作时需要依照一定的顺序，具体需要首先焊接纵向直焊缝，然后焊接环向焊缝。针对于对开式全包围套袖，在焊接纵向直焊缝过程中，在焊缝长度≤600mm时，每条焊缝需要选择一名工人开展焊接工作。而在其长度＞600mm时，焊接每条焊缝时需要选用两名工人。焊接方式选用纵向直焊缝堆焊,进行焊接时需要注重焊机、焊条的质量控制，应选择正规厂家所生产的合格产品，同时确保符合具体的施工环境。

3.3.2 环向角焊缝的焊接

对开式全包围套袖的焊接过程中，两条环向角焊缝不可以同时开展焊接操作，每条焊缝需要安排2 名工人，分别进行焊接。在焊接结束后，仔细检查是否存在气孔、裂纹及咬边等问题，在没有问题的情况下，专业检测部门还应在此基础上利用无损着色检测等手段作出进一步检测。在冷却24h后进行第二次检测,在合格后即可恢复生产。

4 结语

油田输油管道破损是一种较为常见的问题，在发生输油管道破损和泄漏时，需要及时采取措施进行抢修工作。其中补焊技术具有操作时间短、应用效果好的优势。进行输油管道补焊时，应严格按照操作规范进行焊接操作，确保一次性完成焊接。