夹套管法兰卡具在高压堵漏中的运用实例

杨 林

（中国石油西南油气田川东北作业公司，四川成都404100）

一般情况下，管线发生砂眼、裂缝泄漏后，在组织消漏过程中，为保证消漏检修作业的安全实施，通常情况下，会采取关闭管线前后切断阀门，打开管线导淋进行排放泄压后，再进行动火补焊或其它方式进行消漏。但是，由于大型化工装置生产连续性的特点，有的工艺管线无法在线交出，否则会引起装置单元局部或整体停车，给生产经营带来很大的损失。近年来，随着带压堵漏技术的不断发展，在高温、高压管线消漏作业中，经常采用不停车带压堵漏技术进行检修作业。高温、高压管线的带压堵漏工作具有很大的危险性，因此，从事带压堵漏的作业人员应取得《特种设备作业人员证》方可持证上岗作业，还需要根据实际工况和现场作业环境制定合适的工艺方案［1～3]。

1 夹套管法兰卡具堵漏原理

利用夹套管法兰卡具包容泄漏部位，建立卸压通道，形成密封空腔容纳密封剂，通过高压注射枪注入密封剂实现密封比压，终止卡具与泄漏管道连接面泄漏，并在连接面进行密封焊，最后切断卸压通道，建立新的密封结构［4]。

2 管线堵漏实例

2.1 管线泄漏情况

某公司水汽车间，操作人员在巡检过程中发现锅炉给水加热器4117E1出口管线在FI-1022 个流量孔板间发生泄漏。拆完保温发现管线上砂眼泄漏，从管壁侧面偏下位置向下喷出汽水混合物，长度达到1 m 多。如要将管线交出处理，则锅炉系统必须停运，严重影响生产，决定采取不停车的带压堵漏方案进行处理，见图1。

图1 管线泄漏情况

管线外径为219 mm，内部压力12.5 MPa，介质为温度180 ℃的锅炉水。由于泄漏量不断扩大，一般的卡具堵漏方案，难以实施，且泄漏部位处在两个导压管之间偏下位置，现场空间狭小，处在高空位置，施工难度大，高温高压水、汽给测量卡具、安装卡具带来很大困难，遂决定采用夹套管引流焊接堵漏方案，见图2。

图2 管线泄漏点位置

2.2 夹套管法兰卡具制作

（1）夹套管法兰卡具设计

根据泄漏管线管径和漏点大小设计夹套管，考虑介质温度、压力等级较高，注胶压力就很高。砂眼附近管壁可能存在腐蚀减薄，夹套管设计不但要具有足够的强度、刚性，还要尽量做大一点，使其能够在泄漏砂眼较远处进行焊接作业。焊接法兰选用高压力等级法兰，并与法兰连接阀进行配对。夹套管法兰卡具结构示意见图3［5，6]。

图3 夹套管结构

（2）夹套管材质选择

经查泄漏管线材质为20#碳钢，因此，制作的引流夹套管选用相同材质，既能保证管线强度、刚度，同种金属材质又具有良好的可焊性。

（3）夹套管设计长度

夹套管设计太长会增加整个夹套管法兰卡具的长度和重量，由于堵漏作业空间狭小会增加施工作业难度；太短则会使焊接点周围水汽较多，影响焊接施工作业，而且高压条件下，泄漏介质在引流管内流速很高，会在夹套管马鞍口与泄漏管组对处产生负压，对焊接作业带来不利影响［7]。经综合考虑，夹套管引流管长度设计为150 mm，外管长度设计为100 mm。

（4）高压法兰

法兰选用国标带颈对焊法兰，材质20#碳钢，公称直径DN80，压力等级1500 LB。用于与引流通道的切断阀法兰组对连接。

（5）密封垫片

在进行分组描述性统计之后，发现国有企业（均值15.38）收到政府补助高于非国有企业 （均值14.99），且通过t检验 （t值-10.27），这也说明国有企业由于其承担了更多社会职能而收到了更多的政府补助和预算软约束现象的存在。此外，陷入财务困境后国有企业 （均值14.81）比民营企业 （均值14.53）收到了更多政府补助，说明在帮助企业脱离财务困境时，政府会优先考虑国有企业。

选用带内外环金属石墨缠绕垫片，规格为DN80，1500 LB。用于夹套管法兰面与切断阀法兰面的密封。

（6）切断阀门

选用经过打压合格的碳钢闸阀，规格为DN80，1500 LB。用于切断引流通道，阻止泄漏。

（7）连接螺栓

选用35CrMo 材质，规格为M27×3×200 mm。用于夹套管法兰面与切断阀法兰面连接紧固，形成密封比压，保证法兰面的密封。

（8）夹套管制作

夹套管外管选用D114×10 mm 无缝钢管，内管选用D89×9 mm 无缝钢管进行引流。用砂轮机将夹套管马鞍口打磨好，与管径219 mm 泄漏管线圆弧面组对，间隙控制在0.5 mm 以内并越小越好。打磨外管焊接坡口，将DN80，1500 LB 对焊法兰与夹套管内管平面端组对焊接，将外管和内管焊接组对成一体。

（9）夹套管注胶孔制作

2.3 实施带压堵漏作业

（1）夹套管与泄漏部位焊接

制作完成的夹套管法兰卡具运至施工现场安装，将马鞍口对准泄漏部位，电焊将夹套管马鞍口与泄漏管线轻轻点焊，稍为固定后，调整马鞍口与泄漏管线圆弧面间隙一致。然后对角点焊固定，调整点焊方位，尽可能多焊焊肉使夹套管法兰卡具与泄漏管线连接紧密。随着泄漏管线与夹套管马鞍口周围间隙的减小，受高压汽液流的喷射作用，产生负压将焊接熔池抽走，焊接越来越困难。此时，在保证夹套管法兰卡具与泄漏管线连接强度达到一定要求后，可以停止焊接作业，开始通过注胶螺母进行注胶堵漏［9]。

（2）夹套管注胶封堵

密封剂选用巨力16#堵漏胶，注胶压力按经验公式计算，即：

注胶压力=介质压力×2+沿程阻力

通过计算，确定注胶压力为30 MPa。开启注胶阀，高压注射枪开始往夹套空腔内注胶，堵漏胶进入夹套管并在引流管马鞍口与泄漏管线圆弧面间隙内固化，达到一定的密封比压后起到密封作用。此时，由于夹套管马鞍口与泄漏管线圆弧面间隙无泄漏，可正常进行密封焊接，焊接完成后关闭注胶阀［10～12]。

（3）安装闸阀

当马鞍口夹套管与泄漏管线焊接完成后，安装处于开启状态下的切断闸阀。安装完成后，关闭阀门，介质不再外漏，堵漏成功。见图4。

图4 堵漏完成示意

3 注意事项

（1）从事带压堵漏作业人员应取得《特种设备作业人员证》方可持证上岗作业。

（2）带压密封作业前，生产单位应对施工作业人员进行安全教育和技术交底。内容包括：泄漏介质压力、温度及危险特性；泄漏设备的生产工艺特点；泄漏点周围环境存在的危险源情况；施工现场的安全通道、安全注意事项和必备的安全防护措施及相关安全管理制度。

（3）承受注剂压力和泄漏介质压力的夹具所用金属材料和厚度应满足强度、刚度条件，使用中不应出现断裂和塑性变形。

（4）夹具连接螺栓性能等级宜选用不低于8.8级的双头螺栓。

（5）注剂方法：远离主泄漏点开始注入，实施多点注入、顺序注入，严格控制注剂压力。控制注剂速度与固化时间的协调，防止密封剂从间隙被挤出和避免将密封剂注入到介质系统中。

4 结束语

堵漏完成后，连续运行至装置停工检修割除夹套管，中间没有再次发生泄漏。消除了影响装置稳定运行的隐患，保证了装置的长周期稳定运行，取得了良好的经济效益。但是，安装夹套管法兰卡具带压堵漏工作具有很大的危险性，与安全生产是相矛盾的，只能适用于为保证正常生产而采取的临时措施，不能长期和经常性采用。