天燃气管道的维护

天燃气管道的维护 摘 要 管道输送石油天然气，具有高效、低耗、连续输送和自动化程度高等优势，成为当前物流的重要形式之一和国民经济和社会发展不可缺少的“生命线”。但因其具有高能高压、易燃易爆、有毒有害、连续作业、链长面广、环境复杂等特点，决定了其安全管理的极其重要性。现在天然气管道的破坏严重的影响了天然气的正常的工作运输。 本文主要分析在天然气管道日常的维护和抢修方面入手，首先分析了天然气管道会出现的常见问题，一些必须遵守的规章。再对天然气管道的防腐蚀的方法，国内外对腐蚀的管道最新的检测方法;在天然气管道出现人为和非人为的破坏时的一些检测的方法、一些常见仪器设备和处理的方法。 关键词:天然气管道;腐蚀;检测方法;焊接;设备 I 天燃气管道的维护 Abstract Pipeline transport oil and natural gas, with high efficiency, low consumption, continuous transmission and automation degree higher advantage, become the logistics one of the most important ways and national economic and social development of the indispensable "lifeline". But because of its high energy high pressure, inflammable, explosive, toxic or harmful, continuous operation, chain long side wide, environment characteristics of complex, which determined the great importance of safety management. Now the destruction of natural gas pipeline serious impact on the normal work of the gas transport. This paper mainly analyzes in natural gas pipeline maintenance and repair of the daily aspects, first analysis of the natural gas pipeline will appear the common problems, some must abide by the rules. Again to natural gas pipeline anticorrosion methods, to the pipeline corrosion at home and abroad and the latest test method; In natural gas pipeline and the non-artificial appear artificial destroyed some of the detection methods, some common instrument equipment and processing method. Key words: natural gas pipeline; corrosion; Detection method; weld; equipment II 西南石油大学应用技术学院毕业论文 目 录 摘 要 ............................................................... I Abstract ........................................................... II 1 1 绪论 .............................................................. 1.1 天然气管道概述 .............................................. 1 1.2 管道泄漏事故类型 ............................................ 2 2 天然气管道的日常维护 .............................................. 4 4 2.1 天然气管道腐蚀 .............................................. 2.2 天然气管道防腐蚀及其质量控制 ................................ 4 2.3 天然气管道涂层防腐新技术 .................................... 5 2.4 天然气管道外防腐层检测方法 .................................. 6 2.5 天然气管道内检测 ............................................ 7 2.6 天然气管道的维护 ............................................ 8 2.6.1 管道带压封堵技术与焊接设备 ............................. 8 2.6.2 旧管道不开挖修复 ...................................... 15 结论 ............................................................... 17 参考文献 ......................................... 错误～未定义书签。18 致谢 ............................................................... 18 III 论文 1 绪论 1.1 天然气管道概述 新中国成立以来，经过半个多世纪的努力，在天然气的勘探、开发、储运和中和利用等方面，积累了丰富的实践经验，有了一套适合于我国天然气工业发展特点的技术和理论。特别是“九五”、“十五”期间，天然气得到迅猛发展，目前已初步形成了四川、塔里木、鄂尔多斯、柴达木和海洋五大气区格局的天然气现代工业体系。“西气东输”——国家西部大开发战略序幕性工程的实施，标志着我国天然气发展进入了一个新的阶段。其中陆上天然气管道主要分布在西南、西北和东北地区, 主要有西南( 川、渝) 地区的环形输气管网, 河南濮阳至开封、郑州、沧州, 陕北靖边至北京、西安和银川, 新疆塔里木塔中至轮南,鄯善至乌鲁木齐和青海涩北至西宁、兰州的输 [1]4气管道, 共计1 ×km 左右。 10 天然气气田或气体处理厂距离勇气的中心城市和工业企业较近，因此，需要通过长输管道或其他途径将商品天然气安全、平稳、源源不断的输送给用户。一般而言，陆上及近海天然气的输送都采用管道方式;而对于跨洋长距离天然气的输送，当铺设管道难于实施时采用液化天然气(LNG)方式。 [2]天然气输送管道系统的总流程如图1.1。 图1.1 天然气输送管道系统的总流程图 另外，与输气管道系统同步建设的还有电力系统、消防系统、自动控制系统。 输气管道的特点有: (1)从气田到用户是一个密闭的输气系统; (2)天然气供气的可靠性很重要; (3)足够的调峰能力是保证输气系统平稳运行的重要环节; 1 天燃气管道的维护 (4)输气管道建设向大口径、高压力和长运距方向发展; (5)大型、高压输气管道破裂事故的后果严重。 1.2 管道泄漏事故类型 天然气管道中除了管输介质及输送工艺的危险因素外，通常情况下，天然气管道 [3]发生泄漏事故的类型主要有以下几点。 (1)腐蚀 腐蚀是造成管道事故的主要原因之一。腐蚀既有可能大面积减薄管道壁厚，从而导致过度变形后破裂，也有可能直接造成管道穿孔或应力腐蚀开裂，引发气漏事故。埋地管道主要会发生电化学腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀和杂散电流腐蚀等。 (2)施工缺陷 施工质量的好坏直接影响管道的安全可靠性，严重的施工缺陷会直接导致管道破坏。管道施工缺陷主要有以下几方面。 ?焊接缺陷。常见的焊接缺陷有裂纹、夹渣、未融合、焊瘤、气孔和咬边等。 ?防腐层补口、补伤质量缺陷。 ?管沟开挖与回填质量不良。如开挖深度不够，基础不实，回填压实方法错误导致管道变形，回填土质不符合要求造成防腐层硌伤等。 ?穿(跨)越质量问题。如河流冲刷造成管道悬空，顶管、定向钻穿越段主管回拖防护层保护不当造成腐蚀穿孔等。 (3)第三方损伤 据不完全统计，认为外力损伤已成为天然气长输管道泄漏、火灾、爆炸事故的主要原因之一，近年来在我国这一现象尤为突出。第三方损伤类型主要有以下几点。 ?建筑、施工损伤管道。 ?在河道、鱼塘上作业损伤管道。如在河道上经行挖沙。取土，航道、鱼塘清淤清塘等作业时造成管道裸露、悬空或破坏。 ?违章建筑占压管道。 ?不法分子打孔盗气。 (4)自然灾害 地质、气候等自然灾害也是造成管道破坏事故原因之一，主要包括地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、土地沙漠化等地质灾害造成的管道破坏和由于台风雷电、暴雨和洪水等气候灾害造成的管道破坏。 (5)设备及材料缺陷 2 论文 相关故事统计分析明，设备和管道的缺陷占管道事故的1/4，主要包括管材质量问题，加热炉、输油泵、压缩机、阀门故障以及站场工艺及附属设备故障等。 (6)操作失误 操作失误包括人员的误操作和设备的误动作。管道运行调度人员及操作人员进行误指挥、误操作，造成输油泵、阀门等设备开关不正确，使管道蹩压或抽空，误操作引起管道发生水击，这些失误轻微时会引起管道运行不稳，严重时将会引起管道破裂;管道运行的自动化控制系统出现故障，导致设备操作失灵、误动作，进而破坏管道引起的气泄漏。 7)其他 ( 由于管道事故状态下的燃气泄漏可能造成火灾、爆炸、中毒等灾害。这类事故处理往往动用较多人力物力，并需要社会力量配合吗、，措施不当或处理不及时可能会造成严重后果。 为了保证天然气管道的抢修、维护能更好的完成，保障国家人民的人身财产安全。首先我们应当贯彻落实《中华人民共和国安全生产法》，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。进行全员安全生产教育和培训，普及安全生产法规和安全生产知识。再进行专业技术、技能培训和应急培训;特种作业人员、高危险岗位、重要设备和设施的作业人员，应经过安全生产教育和技能培训。最后也是最重要的，在日常的 [4]天然气管道的维护中应当做到严格一切按照国家相关标准和操作规范进行施工。 3 天燃气管道的维护 2 天然气管道的日常维护 2.1 天然气管道腐蚀 管道的腐蚀穿孔是埋地钢质管道发生泄漏破坏事故的主要原因之一。由于受周边环境与输送介质的作用，钢管会发生腐蚀，气蚀等。腐蚀包括含有电化学腐蚀、应力腐蚀等。据统计调查，全世界生产的钢材总量每年因腐蚀破坏而报废的占三分之一，变成完全无用的铁锈占十分之一，因此腐蚀控制是钢质管道运业必须十分重视。 2.2 天然气管道防腐蚀及其质量控制 腐蚀是影响海底和埋地油气管道寿命和可靠性的基本因素，在过去的50多年里，油气管道被涂覆了许多不同种类的涂层，如煤焦油瓷漆、石油沥青、聚烯烃缠带、两层挤涂聚乙烯涂层、单层或双层融结环氧粉末涂层、加强型三层或多层聚烯烃(聚乙烯或聚丙烯)涂层等。 高质量的防腐涂装材料是保证防腐涂层质量的基础。涂装材料必须是业主批准的生产厂商提供，在涂装材料使用之前，应检验其外观、包装和相关的质量说明书。如对购进的涂料质量有怀疑，或出现涂层质量事故时，或施工技术条件有涂料检测要求时，还须抽样检查涂料产品的性能，以确保涂料质量符合施工要求。 1(涂装材料包装及质量说明书的检验 (1)涂装材料须有完好的包装，包装上应有完整、耐久的标志，表明产品的名称、执行标准、厂址、生产厂名、生产13期及保质期;涂装材料还须有出厂证明书、使用说明书。检验员要确认其牌号、品种和批号等(并做出纪录;涂料主剂、固化剂、稀释剂应配套。 (2)商家应提供权威部门或业主指定检测部门出具的涂装材料质量检测报告。涂料的各项指标，如吸水率、附着率、冲击强度、硬度、阴极剥离等都应达到国家、企业有关标准的技术要求。 2(涂料性能抽检 (1)取样:取样方法可按照GB 3186《涂料产品的取样》及ISO 1572《磨碎试样的制备及其干物质含量测定》等标准进行。 (2)涂料产品性能检验项目:包括涂料外观、颜色、透明度、涂料细度、粘度、闪点、表观密度、粒度分布、不挥发物及涂料贮存稳定性等。 4 论文 (3)涂料施工性能检验项目:包括涂料遮盖力、涂料使用量、流平性、干燥时间、打磨性、底层与面层的结合性等。 涂装环境控制 3( 涂装施工 1)涂装施工时，控制环境因素包括环境温度、相对湿度、风力及污染源等。 ( ?温度:涂料的干燥和固化受温度影响最大，在涂装时要严格控制环境温度，尤其是管材温度。 ?相对湿度:雨雪天不宜露天涂装施工，对一般涂料，大气相对湿度超过80,时也不可进行涂装施工。 ?风力及污染源:大风天气不宜露天施工。 (2) 涂装过程质量控制 涂装过程质量的控制主要包括对管材表面处理、涂装工作准备和涂装操作过程中的质量控制。 2.3 天然气管道涂层防腐新技术 随着石油天然气工业的发展，油气管道需要在一些特殊的环境中应用，管道涂层系统也在进行技术革新，包括高效复合涂层系统(HPCC)、高强度钢粉末涂层低温涂敷技术和Thermotite稳流保证技术，已经过现场应用证实了其可靠性。 (1) 高效复合涂层系统(HPCC) 高效复合涂层系统(HPCC)具有优良的对管道表面的粘接力、出色的固有剪切阻力特性、低温柔韧性、抗冲击、抗阴极剥离和非常低的渗透性。是全粉末涂覆的多组分涂层系统:内层为FBE(熔化粘结环氧树脂)，外层是中密度聚乙烯涂层，中间层是化学改性的聚乙烯胶粘剂，起粘接作用。这种复合涂层三组分的所有材料都是通过静电粉末喷涂系统来涂覆的。中间的粘结层是胶粘剂和一定浓度FBE的混合物，这样，不管是在胶粘剂和底层的FBE之间，还是在胶粘剂和外层的聚乙烯涂层之间都没有毛刺，并具有界线分明的界面。胶粘剂和聚乙烯实际上是类似物质，能轻易混合在一起，因此涂层能够相互紧密相连，不会分层。即使有巨大的温差变化，HPCC的内部应力增长也很小。 (2) 高强度钢粉末涂层低温涂敷技术 在寒冷的气候环境下，在高强度钢上涂覆的涂层必须能够经受低温的考验，并保持管道所需要的柔韧性。一般的做法，在涂覆FBE涂层之前，须将钢管预热到240?。如此高的预热温度将会改变高强度钢的冶金性能，使金属变得更脆，钢材对寒冷气候 5 天燃气管道的维护 的适应性就会降低。为了保持高强度钢的机械性能，在涂覆FBE涂层时，钢管的涂覆温度必须低于200?。 Bredero Shaw公司开发了一种特别的涂覆HPCC的工艺，使涂覆温度可以降到180?以下，应用于加拿大和美国的管道项目中取得了令人满意的结果。在施工现场卸载和装套管过程中，涂层没有任何损伤;在-45?的低温弯曲下，没有损伤防腐层。 (3) Thermotite稳流保证技术 Thermotite技术是指由多层聚乙烯构成，底层通过融结环氧粉末与钢材基体相连。五层系统的结构为里面三层通过侧挤或压挤的方式进行涂覆，在涂覆外面的两层热绝缘层(聚丙烯泡沫层和外夹克层)之前，应对里面三层进行质量检测。在热绝缘生产线上，聚丙烯泡沫层和外夹克层应通过压挤的方式同时进行涂覆，这样可以确保泡沫中不包含空气。 与传统的聚丙烯泡沫结构相比，在Thermotite系统上的是用一种特殊的聚丙烯泡沫。这种泡沫具有很多优良的性能，如高融化强度、高抗蠕动性和高硬度，可应用在深达1500m的水下。若需要在更深的水下使用，则可应用多达七层的绝缘系统，同时在矩阵型固体聚乙烯中添加玻璃微粒，起加固作用，形成复合泡沫塑料，以提高多层聚丙烯系统抗水深和低温性能。 2.4 天然气管道外防腐层检测方法 管道防腐层缺陷的在线检测是在管道不开挖的前提下采用专用设备在地面非接触性地对涂层综合性能如涂层老化及破损等缺陷进行检测、评价的过程。目前，国内对埋地管道外防腐完整性直接检测评价的方法有:直流电压梯度(DCVG)/密间隔电位(CIPS)测量法，管中电流测量法PCM，皮尔逊法等。其中，DCVG/CIPS测量技术是进行埋地管道外防腐完整性直接检测评价的唯一方法，也是其他方法无法替代的， [8]而管中电流测量法PCM，皮尔逊法是无法适用DCVG/CIPS测量技术时的一种补充。 三种检测方法的特点如下表: 6 论文 表1.1 DCVG/CIPS测量、PCM检测、皮尔逊法三种检测方法对比表 序检测项DCVG/CIPS测量 PCM检测 皮尔逊法 号 目 用于评价阴极保护性能，确定阴极保护不阴极保1 足、过保护的管段，确定阴极保护系统的无法评价 无法评价 护 保护度。 防腐层 间接用于防腐层质量2 间接用于防腐层质量总体评价 无法评价 状况 总体评价 3 裸管区 评价裸管阳极区状况 无法检测 无法检测 用于定位防腐 定位缺陷，判断缺陷处管体腐蚀电流的流用于定位防腐层缺陷层缺陷点，但4 缺陷 向，确定缺陷处管体的腐蚀状态，评估缺点，但不能区分其大不能区分其大 陷点的大小，确定缺陷修复的优先级。 小和腐蚀状态。 小和腐蚀状 态。 判定杂散电流的干扰区域，确定杂散电流 的流出点、流入点，评估杂散电流的干扰杂散 5 强度。在杂散电流或大地电流干扰的区域，无法检测 无法检测 电流 通过安装智能数据记录器，经过对数据的 处理与分析，可获得真实的阴极保护电位。 可以评价绝缘绝缘法可以测量和评价绝缘6 可以测量和评价绝缘法兰的绝缘特性。 法兰的绝缘特兰状况 法兰的绝缘特性。 性。 2.5 天然气管道内检测 管道内检测技术是将各种无损检测设备加载到清管器上，将原来用作清扫的非智能设备改为有信息采集、处理、存储等功能的智能型管道缺陷检测器，达到检测管道缺陷的目的。 管道缺陷的无损检测技术分为管道内电视摄像和“管道组”智能检测两大类。 带自推进轴向摄像机的电视监控系统适用于多种生产管道和排污管道。该系统利用摄像技术对管道内壁和管内流体进行检测，可用于内径60—900mm管道的内部诊断以及上述管道网络的内部修复。主要部件包括:全向、遥控聚焦、预置光圈、大视角、高灵敏度、高分辨力的旋转头摄像机;带测量传感器的遥控运载车;大管道电视诊断、测量和维护重载遥控车;可进行管内机械加工和喷涂树脂的机器人;具有防爆保护装置的电视摄像机以及具有单一同轴电缆传输的高深度井限电视摄像机。 管道内智能检测器是目前发展最快、应用最广、最实用的管道内检测技术设备。由于其连续性和全面性，可完整地检验管道内、外腐蚀及焊缝缺陷，该技术是目前公认最佳检验方法。 天然气管道内检测工作程序如下: 7 天燃气管道的维护 踏线选点——测径清管——特殊清管——投运几何变形检测器——投运模拟器——发送检测器——跟踪设标——接收检测器——数据检查——几何变形和金属损失检测数据预处理——检测报告——检测结果验证 只用通过精确地检测，找出管道问题之所在，才能更具有针对性地做好天然气管道的维护工作。 2.6 天然气管道的维护 2.6.1 管道带压封堵技术与焊接设备 石油天然气管道堵漏对策的前提是如何将泄漏事故进行科学分类，根据石油天然气管道泄漏的压力等级、发生位置、泄漏致因、输送介质和温度的不同，确定相应堵 [9]漏产品密封级别、结构形式、以及对管线本体的保护形式和施工方法。 (1)不停输封堵工艺 技术方法与操作程序:不停输换管抢修的关键在于采用开孔器和封堵器实现天然气改道(即导流)和封堵。用于封堵隔离的封堵器有机械封堵器和皮囊封堵器两种。机械封堵器可以实现管道不停输的条件下的封堵作业，皮囊封堵只能在管道停输的状态下进行封堵。 机械封堵的具体做法是:先在需要切换施焊的管道两端开孔接通管使管道不停输，继续运行，然后在管道两端实施封堵。不停输换管焊接方法如图2.1所示。 图2.1 管道不停输换管法示意图 不停输换管作业的程序是: 当发现管道出现泄漏事故而继续抢修时，调度部门要及时通知管理部门保护现场，疏散周围居民，方圆50m范围内严防明火，组织抢修人员及施工机具。同时，对 8 论文 事故管道调整泄漏点上游截断阀开度等降压运行措施，使管道压力尽量保持在 [10]0.4MPa以下，然后按以下程序进行操作。 1) 组织施工人员开挖管道事故段，查找具体泄漏点。根据管道破坏情况，采用合适的方法对泄漏点进行预处理，防止天然气的外泄。现场一般选用提前预制好的管道卡箍对泄漏点进行打卡处理。检查预处理措施是否得当，泄漏点有无大量天然气的泄漏，若有，要等气体基本上扩散完后进行处理 2) 开挖带压开孔、封堵作业坑道。作业坑的长度要视现场需换管道长度而定，一般比换管长度长4m，作业坑最小宽度及最小深度经计算确定。 ) 封堵准备。检查开孔机、封堵机、堵孔机、切管机、液压站、发电机及相关3 车辆的准备情况,并进行调试。检查各类辅助材料(对开三通、异径三通、均衡器、夹板阀)是否备齐。夹板阀是否开关到位、操作是否灵活。确定封堵位置，焊接预制件，并检查焊接是否合格。安装夹板阀、开孔机、并进行调试。 4) 带压开孔。主要包括旁路孔、封堵孔及均衡器孔。开孔前提测量并计算开孔、安装封堵头及封堵作业的操作距离。 5) 旁路管道投用。在开孔的同时，组织技术人员根据现场情况进行旁路管道的预制、焊接。其规格可视管道的流量而定。开孔结束后，连接旁路管道至旁路孔并投运。 6) 安装封堵器。先安装管道下游封堵器，再安装上游封堵器。同时检查封堵器的封堵效果。若封堵失败，则予以调整。利用压力均衡器来平衡封堵器前后压力，以利于封堵器的提升。先提升上游封堵器，再提升上游封堵器。 7) 在对封堵孔进行封堵作业的同时，安装管道原开孔瓜皮，恢复管道开孔处的完整性。关闭旁路夹板阀，拆除旁路管道。 8) 拆卸夹板阀，安装封堵孔及旁路孔的盲板。至此，换管工作结束。最后对施工管道进行防腐、回填。 采用不停输换管法，虽然运行管道不需停输，或可最大限度地减少停输时间，但因涉及预制管件的焊接，所以在焊接时如何防止管道大量泄漏是抢修技术的重点。另外，对任何开孔机、封堵机而言，其刀具及封堵器的行程是决定整个开孔、封堵作业成败的关键，如果行程计算有误，则极易造成开孔不全、封堵失败等后果。皮碗的质量也决定了发封堵器的最大承压能力及封堵效果。目前，皮碗采用的材质一般为聚氨酯橡胶。 9 天燃气管道的维护 主要设备:目前，国内已有厂家生产HT型开孔机和EXP型封堵器及相应配套设备，能对DN50,700的油气管道实施不停舒缓管作业。设备通常使用温度-20,80?，使用压力为:DN50,150管道开孔封堵时，材质压力?10Mpa;DN200,300管道开孔封堵时，介质压力?6.4Mpa;DN350,700管道开孔封堵时，介质压力?2.5Mpa。 2) 管道应急封堵与焊接设备 ( 天然气管道应急堵漏技术主要有机械堵漏、带压注剂堵漏、带压粘接堵漏、焊补堵漏、充气(气囊)堵漏等。 1) 机械堵漏 捻缝堵漏。所谓捻缝堵漏是应用管材的塑变性，利用手锤捶打冲子，使冲子头1. 部传递给管道堵漏孔周围的金属材料冲击力，从而使之发生塑性变形位移挤向空洞中心部位，封堵泄漏孔洞达到止漏的一种堵漏方法。 2.填塞堵漏。对于腐蚀穿孔、砂眼、子弹孔等直径较大的泄漏孔洞，往往采用填塞密封材料，使之与泄漏孔洞紧密贴合而止漏，这种方法称之为填塞堵漏。 填塞堵漏有塞子堵漏和堵头堵漏两种方法。 塞子的材质应比管材软，通常使用铅、铝、铜、塑料、橡胶、木材、低碳钢奥氏体不锈钢等。选材应根据工况条件确定。塞子的形状通常有圆锥塞、圆柱塞、和楔形塞几种，根据泄漏孔的大小和形状选用。操作时应先清理泄漏孔洞，用手锤有节奏地将塞子敲入孔洞，若敲击前在塞子和泄漏孔涂一层石墨粉膏或胶液，其效果会更好。 图2.2 堵头堵漏示意图 堵头堵漏的方法是在管壁厚度较大时，就在泄漏点钻孔攻丝，然后将预先制成的堵头螺纹上包裹数层聚四氟乙烯带，或涂上一层密封胶，拧紧在泄漏处的螺纹中，再将堵盖上密封圈，上紧在堵头上即可，如图2.2所示。 3.机械顶压堵漏。所谓机械顶压堵漏是将固体密封件覆盖在泄漏处，利用各种结构形式的工具对其施加一挤压力，使之与管道紧密贴合，从而达到止漏的目的。常用的顶压工具有U形卡、三通卡、卡箍、压盖、捆扎器万向顶等。 10 论文 2) 夹具堵漏 夹具是最常用的消除低压泄漏的专用工具，俗称“卡子”、“卡具”。由钢(或不锈钢)管夹、密封垫(如铝板、石棉橡胶板)和紧密螺栓组成。 常用的夹具是对开两半的，使用时，先将夹具扣在穿孔处附近后穿上螺栓，以用力能使卡子左右移动为宜;然后将卡子慢慢移动至穿孔部位，上紧螺丝固定。 在操作过程中可用铜锤敲击卡具外表面，以便使密封垫嵌入漏点内。密封垫(如铅板)的厚度必须适中，太薄没有补偿作用，太厚则不能完全压缩，不易堵住漏点，而且漏点的位置及介质压力、温度等因素都要认真考虑。 如果长期使用，可将夹具跟管道焊接在一起。步骤是:首先将夹具的端部填角焊好，然后焊接侧部，最后将螺栓头部及螺母全部焊死。焊接等动火作业应严格执行相关操作规范，清除可燃的气体，确保作业安全。 如管道泄漏压力较大夹具定位困难时，可先在漏点旁边管段进行预加紧，然后移向漏点后再进行紧固、焊接等作业。 常见的夹具类型见图2.3: 图2.3 常见夹具 3)带压粘接堵漏 11 天燃气管道的维护 带压粘接堵漏的基本原理是运用某种特制的机构在管道泄漏处形成一个短暂的无泄漏介质影响的区域，利用黏合剂的适应性广、流动性好、固化速度快的特点，在泄漏处形成一个由黏合剂和各种密封材料组成的新的固体密封结构，达到止漏目的。 对于发现的泄漏，采用带压粘接堵漏处理管道泄漏事故是最简洁、最经济的，它是利用粘接剂的特殊性能进行动态密封的一种技术手段。因该技术是在工艺介质的温度和压力均不降低、有大量介质外泄的情况下实施的，故经济价值显著。 带压粘接堵漏有填塞粘接法、顶压粘接法、紧固粘接法、磁压粘接法。引流粘接法等目前供带压粘接堵漏用的专用黏合剂已有商品出售，商品名为堵漏胶或修补剂，品种很多，可根据其使用说明选用。 4)带压注剂堵漏 当泄漏量大、管道内介质压力高时，采用带压注剂堵漏技术是最安全、最可靠的技术手段。 管道带压注剂堵漏技术的基本原理是在介质处于流动条件下，将具有热塑性、热固化的密封剂用大于管道系统内介质压力的外部推力，使其注入并充满由专用夹具与泄漏部位外表构成的密封空间，堵塞管道泄漏孔隙和通道。注入的密封剂严滞一定时间、获得一介质平衡，从而彻底地消除管内介质泄漏。其操作过程如图所示，用到的设备、材料主要有高压泵、高压注射枪、管道夹具、密封剂等。 图2.4 操作过程示意图 5)焊补堵漏 直接焊补。对于管道未穿透的少量蚀孔，可在清楚 铁锈后用电焊填补;对于小孔和裂纹可以直接焊补，也 可以先敛缝，然后盖上金属补丁，将四周焊固;对于焊 缝中的裂纹，应先在裂纹两端钻孔，以防止裂纹扩张， 然后将两孔间焊缝金属凿掉或熔割掉，形成坡口，再分 层焊补起来。 图2.5 自发电电焊两用机 12 论文 “瓦状”焊补。当管道表面有较大面积的腐蚀损坏，或遭受外冲击后损坏面积大，直接焊补有困难时，采用“瓦状”焊补的方法，即用半圆形盖板覆盖在泄漏处表面，沿四周焊接固定。“瓦状”焊补法适用于管道出现纵向或横向条状腐蚀泄漏的抢修，也适应于面积不大的点状或多条状腐蚀泄漏的情况。 焊补堵漏所用设备。主要有移动式电焊机、焊条保温筒、焊把钳、电焊面罩以及气焊(割)设备等。 如图2.5所示为一种自发电电焊两用机。其主要性能为:220A;电流调节范围60,330A;使用焊条2.6,6.0mm;额定转速3600r/min;半自动焊(接林肯送丝机); 输出电压220V;输出电流13.7A;额定转速3600r/min;驱发电机输出功率DC3.0Kw; 动方式直接耦合;发动机名称ROOBINEH65型式4;冲程双缸;排气量0.653L;内径*行程80mm*65mm;额定输出功率22/16.4HP/kW;额定转速3600r/min;启动方式电启动;冷却方式空气冷却;使用燃料无铅汽油;润滑油量1.55L;防尘罩有;燃油箱20L;车轮;蓄电池容量12V,24AH;尺寸(长*宽*高)730mm*600mm*678mm;重量150kg。 进行补片切割时，一般常用气焊(割)设备，需要配备气瓶等。经调研，选用便携式等离子弧切焊机(如图2.6)代替气焊(割)设备。便携式等离子弧切焊机是利用水蒸气等离子体(即第四聚态)，在磁场和气体动力作用下的收缩效应原理而研制的切割、焊接工具。该产品的便携特性，方便于各种移动作业场所的切割作业。 图2.6 便携式等离子弧切焊机 便携式等离子弧切焊机的主要优点是:轻便小巧，整机总质量仅6kg，且工作仅需电(220V/50Hz)和水，适用于各种移动作业场所;高效节能，以2.2kW的最大能耗可产生8000?的高温束流，可切割(焊接)8mm的钢板，可最大限度节约用户运行成本;一机多用，非转移弧模式和转移弧模式随意切换，且在焊接、切割中无特殊工艺要求。 便携式等离子弧切焊机的工作条件为:温度-40,50?;相对湿度在20?时，低于90,;大气压为86,113kPa(650,860mmHg)。 6)充气(气囊)堵漏 13 天燃气管道的维护 气囊具有柔软、有弹性、适应性强等优点，使用充气气囊堵漏已有多种技术和产品，是一项极有发展前途的技术。所用设备主要有缠绕式管道充气堵漏带、管道内封式堵漏器、充气式堵漏枪等。 缠绕式管道充气堵漏带。这种堵漏带是在普通缠绕橡胶堵漏带的基础上改进而成的，它克服了缠绕橡胶堵漏带只能靠人工的拉紧力来加压堵漏的缺点，使堵漏更加方便可靠可适用于直径在5,55cm之间的管道。 该堵漏带一般由固定用的绑带和长带状的可充气气囊连接而成。绑带由柔性粗纤维制成，强度高，绑扎可靠。气囊由抗静电、抗油、抗化学腐蚀的柔性橡胶材料制成，可在95?以下长时间使用。工作压力0.15Mpa;气源可使用20Mpa或30Mpa压缩空气(空气呼吸器气瓶也可)，或使用带0.15Mpa安全阀门的脚踏充气泵。 使用方法:当管道因穿孔或小裂缝破坏而出现跑、漏油时，用缠绕式堵漏带将管道漏油处缠绕，再将气瓶或脚踏充气泵、减压阀、输气控制阀、输气管同堵漏工具连接后向堵漏袋内充气，这样堵漏袋可以将破裂处有效密封，阻止泄漏。 管道内封式堵漏器。内封式堵漏器主要是在 发生泄漏事故时，迅速插入断裂的管道，然后对 其充气，堵塞管道或在内压的挤压下卡唉坡口上， 具有良好的堵漏效果(如图2.7所示) 这种堵漏器由耐油和抗化学腐蚀的橡胶制 成，充气膨胀系数大，密封防渗性强，能有效封图2.7 管道内封式堵漏器 堵管端敞口。该堵漏器工作压力0.15Mpa，并可承受 反向0.05Mpa的压力，气源可使用20Mpa或30Mpa压缩空气(空气呼吸器气瓶也可)，或使用带0.15Mpa安全阀门的脚踏充气泵。有多种型号的产品以适应不同口径。 使用时将堵漏器固定放置于断裂处，向堵漏器内部充气，使堵漏器本身剧烈膨胀，迅速而彻底地阻塞管道内气体或液体的流动，达到堵漏的目的。主要适用于小口径低压管道。 充气式堵漏枪。堵漏枪是一种单人使用的堵漏工 具。如图2.8所示，它主要由四节可快速连接的操 作杆、多个锥形及圆形堵漏袋头以及带安全阀门的 脚踏式充气泵组成。堵漏袋头由耐油和化学腐蚀的 柔韧橡胶料制成，伸缩性好，密封防渗透性强。气 源使用带0.15Mpa安全阀门脚踏充气泵，也可使用 图2.8 充气式堵漏枪 14 论文 20Mpa或30Mpa压缩空气(空气呼吸器气瓶也可)。可用于管道15,60mm裂缝及30,90mm孔洞的应急堵漏。 使用时，先将气瓶或脚踏充气泵、减压阀、输气控制阀、输气管等与堵漏工具连接，操作人员通过四节可延伸堵漏枪操作杆将带有防滑齿廓的楔形或圆锥形堵漏袋插入洞孔的里面，再向堵漏袋内充气，封堵泄漏后将操作杆取下。 2.6.2 旧管道不开挖修复 旧管道不开挖修复是指在用管道所处环境无法采用开挖更新、修理或开挖管段很不经济的情况，经综合经济分析而又不应废弃，或为了提高输送量、充分利用管材的腐蚀余量、延长使用寿命而采取的一种在线维修方式。 (1)插入套管法。主要是将事先预制好的塑料原形管或折叠式套管，在现场焊接，牵引就位，固定在旧管线上的一种方法。 (2)内涂层法。如水泥砂浆衬里、树脂涂层方法等系列工艺技术。存在有待改进的工序，如表面处理技术、内补口技术和质量检测技术等。 (3)软管翻衬法。该方法采用了复合增强聚酯纤维和热固型树脂，利用水压或气压翻衬。固化方式为热水或自然冷却。衬里厚度为4,20mm，施工管径为20,3000 mm，一次施工长度为900m，最大施工压力为1.72 MPa，内衬层使用温度达95?，其继续使用寿命可达30年以上。 “翻衬法管道不开挖修复技术”，这一技术的原理是利用现有的管道三通、阀门等地面开口，在不开挖地面的基础上，将具有防渗透耐蚀保护膜的复合纤维增强软管作为载体，浸渍环氧聚合物后，用水或气体作动力，将软管紧贴在旧管内，固化后在旧管内形成整体性强的光滑的"管中管"，达到对已遭腐蚀的管道进行修复，延长了管道的使用寿命的目的。 不开挖翻衬法管道内衬修复技术的主要特点有:1)定点开挖且开挖量小，无污染，对周边环境影响小; 2)施工设备简单，周期短; 3)施工不受季节影响; 4)适用各类材质和形状的管线; 5)可提高管线的整体性能。如原已遭腐蚀的管道得到了补强，增强了承压、减阻、阻垢、耐蚀的能力等。 不开挖翻衬法管道内衬修复的施工程序如下: ?清管:采用机械工艺和水性清洗液，清除管内原油、结蜡结垢和除锈，达到管内壁60%见到金属为止。 ?CCTV检查:采用CCTV管内摄录器检查清管和内衬层质量。 15 天燃气管道的维护 ?固化:采用加热或常温固化措施，使软管成为表面光滑而又坚硬的紧密贴在管内壁的"管中管"。 ?软管制作、基料配制及合成:采用机电一体化翻衬机组实现高分子材料配比和软管输送速度自动化，保证软管厚度均匀且各项机械性能和技术指标达到设计要求。 套袖式"连管，保证端口的可靠性又不致于对内衬材料造成伤?端口处理:采用" 害。 ?试压连管:待完全固化后分段按管道施工规范进行试压，业主验收合格后连管和投产。 在天然气管道的日常的维护工作中我们的主要工作还是对管道的检测，我们应当确保天然气管线上的每根管道和设备的安全运行。在检测到存在危险或者是已经出现险情的时候，我们应当及时的运用适当的设备工具对其进行处理。确保国家、人民大众的人生财产安全。 16 论文 结 论 本论文通过对天然气管道的日常的维护这个命题进行了深刻的分析，我通过查阅相关的文献和指导老师的帮助，得到了以下结论: 1. 在日益快速发展的中国，天然气已经进入了我们每家每户的生活。为了保障人民群众的正常的生活，天然气管道的维护是作为每一名天然气管道工人的义务。 2. 在天然气管道的日常维护工作中，对于天然气管道的检测工作是十分重要的。它是关系到能否在险情为发生前我们能够将危险排除掉，是对天然气的输送工作的正常运行是很重要的工作。 3. 对于天然气管道的防腐蚀是在维护工作中必不可少，它是导致天然气泄漏的主要的元凶，所以我在论文中介绍了高效复合涂层系统(HPCC)、高强度钢粉末涂层低温涂敷技术和Thermotite稳流保证技术，这些现在国际上比较适用的天然气管道的防腐蚀技术。 4. 在险情出现的情况，我们能采取的补救措施。在其中我介绍了几种适用的带压和不带压的管道的抢修方法和设备。现在科技的进步，特别是对管道的检测方法和一些使用的操作仪器上都做了很多的改进。为施工人员在工作中提供了便利，大大的提高了其工作的效率。 在这一次毕业设计的学习中我学到了很多的东西，在资料的查找中找到了很多对自己以后工作有用的知识。在指导老师的指导中我也学到了很多有用的专业知识，这对我以后的工作学习有很大的帮助。 17 天燃气管道的维护 参考文献 [1] 中石化销售华南分公司,中国人民解放军后勤工程学院. 油气管道应急抢险救援 关键技术与时间研究[R].技术,2009 [2] 中国石油管道兰成渝输气分公司.长输油气管道抢修手册[M].兰州:兰州大学出 版社，2005 [3] 何利民，高祁.油气储运工程施工[M].北京:石油工业出版社，2005 [4] 李长俊.天然气管道输送[M].北京:石油工业出版社，2000 [5] 姚哲,夏长友.管道人为破坏泄漏事故的抢修方法[J].油气储运，2006,8 [6] 彭星煜,张鹏.天然气管道外腐蚀失效维抢修流程[J].石油化工腐蚀与防护， 2007,1 [7] Shiwei William Guan Nick Gritis et al:先进的陆地和海底管道涂覆技术， 油气储运，2005，24(增刊)11O,114 [8] 车飞,高海霞，刘新鄂，张健. ACVG、DCVG技术在输气管道外检测中的应用[J]. 管道技术与设备，2011,3 [9] 李渡,孟庆华.天然气管道防腐检测技术[J].天然气工业，2003,1 [10] 顾宝珊,李渡,汪兵,张百灵,纪晓春,杨强.地下管道防护层缺陷监测新技术研究 ——密间隔电位/直流电压梯度联合监测技术[R].石油化工防腐与防护，2004 [11] 杜肖明,胡光灿,李景明.天然气资源勘查[M]. 北京:石油工业出版社，2004 [12] 沈松泉,黄振仁,顾竟成.压力管道安全技术[M]. 南京:东南大学出版社，2000 18 论文 19