摘　要：天然氣長(zhǎng)輸管道干線(xiàn)輸送壓力較高且往往無(wú)法停輸，一旦與干線(xiàn)連接的法蘭部位出現(xiàn)泄漏，在線(xiàn)堵漏很困難。通過(guò)對(duì)管道法蘭連接部位出現(xiàn)的各類(lèi)泄漏隱患原因進(jìn)行分析，組建模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際開(kāi)展管道法蘭在線(xiàn)治理技術(shù)的試驗(yàn)研究，提出了采用專(zhuān)用高壓卡具、不停輸開(kāi)孔封堵和復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)治理管道閥門(mén)法蘭泄漏的技術(shù)方案。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要針對(duì)法蘭泄漏的不同情況，在確保作業(yè)安全的前提下選擇一種經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)方案，是有效治理管道法蘭泄漏的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；法蘭；泄漏；在線(xiàn)治理；方案

西氣東輸管道工程自投產(chǎn)以來(lái)，受管道輸量和壓力提升及局部管道下沉等因素的影響，站場(chǎng)、閥室與干線(xiàn)連接的一些法蘭連接部位陸續(xù)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，給管道安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重隱患。泄漏位置有 3 種情況：干線(xiàn)閥室與干線(xiàn)連接的 DN356 旁通管上閥門(mén)連接法蘭部位；站場(chǎng)內(nèi)與干線(xiàn)連接的 DN50 和 DN80 小口徑燃料氣管道閥門(mén)法蘭部位；氣液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)引壓管、閥室 TEG 管道與干線(xiàn)連接的閥門(mén)法蘭部位。截至2009 年 12 月，西氣東輸干線(xiàn)共有十幾個(gè)線(xiàn)路閥室與干線(xiàn)連接的閥門(mén)法蘭部位出現(xiàn)了泄漏現(xiàn)象。

1 泄漏原因分析

輸氣管道閥門(mén)采用法蘭連接，其密封效果主要靠連接螺栓產(chǎn)生的預(yù)緊力獲得，通過(guò)緊固螺栓使法蘭墊片達(dá)到足夠的密封比壓以阻止氣體外漏，實(shí)現(xiàn)密封^[1]。

影響法蘭密封性能的主要因素：法蘭安裝連接螺栓預(yù)緊力不足或不均；管道內(nèi)壓波動(dòng)或管道下沉移動(dòng)導(dǎo)致連接螺栓受力變化；管道振動(dòng)導(dǎo)致連接螺栓松動(dòng)；密封材料耐壓等級(jí)不符合規(guī)范要求；密封材料老化導(dǎo)致墊片回彈力下降；密封墊結(jié)構(gòu)選型不當(dāng)。這些因素對(duì)管道法蘭密封性能存在直接或間接的影響^[2]，特別是管道進(jìn)氣投產(chǎn)后，由于管道下沉、移動(dòng)等因素影響，法蘭連接螺栓受力情況的變化難以避免，因此，泄漏隱患的治理值得高度重視。

對(duì)于法蘭部位泄漏，條件允許的情況下，首選方案是在降壓和放空后進(jìn)行法蘭修復(fù)。如果可以停輸，則關(guān)閉泄漏點(diǎn)兩側(cè)閥門(mén)，放空置換后，采取更換新墊片，重新緊固螺栓等措施。但是，對(duì)于正在運(yùn)行的干線(xiàn)管道，停輸對(duì)生產(chǎn)影響很大，因此，如何實(shí)現(xiàn)不停輸在線(xiàn)法蘭堵漏，是長(zhǎng)輸管道法蘭泄漏治理的難點(diǎn)所在。

2 技術(shù)方案及應(yīng)用

2.1 專(zhuān)用高壓卡具堵漏技術(shù)

基本原理：使用專(zhuān)用金屬夾具安裝于滲漏法蘭的密封面外，利用機(jī)械夾持力和通過(guò)在法蘭面注入密封膠的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏點(diǎn)的密封^[3]。此種卡具堵漏技術(shù)方案主要用于治理管道閥室旁通管道法蘭連接部位的泄漏（圖 1）。

專(zhuān)用高壓卡具堵漏技術(shù)方案的主要特點(diǎn)是能夠在保留原有管道法蘭結(jié)構(gòu)的情況下，實(shí)施快速堵漏或搶修。但是，堵漏效果往往受兩法蘭外表面同心同軸度等影響，在對(duì)法蘭連接面實(shí)施密封后，高壓氣體可能從法蘭兩側(cè)的螺栓連接處再次泄漏。另外，在向夾具內(nèi)注入密封膠時(shí)，還需要根據(jù)管道內(nèi)壓，調(diào)整注入密封劑的操作壓力等，一旦管道內(nèi)壓變化較大，勢(shì)必影響密封效果。

2.2 不停輸開(kāi)孔封堵技術(shù)

基本原理：采用不停輸封堵專(zhuān)用設(shè)備，先將泄漏段管道與主管道堵斷，然后局部泄壓放空后更換泄漏法蘭內(nèi)的密封墊片，待更換完畢后解除封堵，恢復(fù)管道的正常輸送^[4]。

2008年1月，在西氣東輸管道111#線(xiàn)路閥室應(yīng)用不停輸開(kāi)孔封堵技術(shù)，對(duì)旁通管道上 DN356 連接閥門(mén)的法蘭墊片實(shí)施更換。2006－2008 年，對(duì)全線(xiàn)線(xiàn)路截?cái)嚅y氣液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的引壓管和閥室 TEG 小口徑管道第一道連接法蘭的閥門(mén)進(jìn)行更換。

不停輸開(kāi)孔封堵技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)管道不停輸更換墊片或法蘭，解決法蘭泄漏問(wèn)題，但其需要?jiǎng)踊鹱鳂I(yè)，經(jīng)濟(jì)成本高。另外，施工作業(yè)受環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)操作等條件限制。

2.3 復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)

基本原理：對(duì)連接法蘭面間隙填充高強(qiáng)度堵漏密封材料，再用由高強(qiáng)度纖維與環(huán)氧粘結(jié)劑組成的復(fù)合材料對(duì)法蘭連接部位進(jìn)行整體外包覆，待復(fù)合材料結(jié)構(gòu)固化后，形成一個(gè)高強(qiáng)度殼體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整體加固，達(dá)到預(yù)防法蘭泄漏的目的（圖 2）。

為驗(yàn)證使用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行法蘭泄漏治理技術(shù)方案的實(shí)際效果，2008 年 3 月，在南京龍?zhí)毒S搶修中心，模擬實(shí)際工況，組建一套專(zhuān)用試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行堵漏試驗(yàn)。試驗(yàn)法蘭外徑630 mm，管道外徑360 mm，試驗(yàn)前首先拆卸 4～6 個(gè)法蘭螺帽，人為制造法蘭密封面

泄漏，然后按照上述施工流程對(duì)法蘭進(jìn)行碳纖維復(fù)合材料堵漏加固處理，待復(fù)合材料養(yǎng)護(hù)固化后，進(jìn)行耐壓密封試驗(yàn)。結(jié)果表明：采用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行管道法蘭滲漏治理，管道系統(tǒng)連接法蘭在 10 MPa 介質(zhì)壓力下，露天環(huán)境下穩(wěn)壓 14 d，堵漏區(qū)域無(wú)任何泄漏。可見(jiàn)，該套技術(shù)方案對(duì)存在泄漏隱患的管道法蘭泄漏治理非常有效。由于該套技術(shù)方案具有作業(yè)不動(dòng)火、操作安全、成本費(fèi)用低等特點(diǎn)，2008－2011年，采用復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)對(duì)西氣東輸全線(xiàn) 220 多個(gè)線(xiàn)路閥室旁通管道 DN356 閥門(mén)連接法蘭及各站場(chǎng)與干線(xiàn)連接的DN50 和 DN80 管道法蘭泄漏隱患進(jìn)行治理（圖 3），在確保管道安全平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)，節(jié)約了大量維修費(fèi)用。復(fù)合材料修復(fù)對(duì)法蘭結(jié)構(gòu)具有一定的加固作用，可提高法蘭的抗軸向拉伸、彎曲能力，防止密封面泄漏情況進(jìn)一步惡化。但是，對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)明顯泄漏的高壓（7 MPa 以上）法蘭，治理效果不佳。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)管道閥門(mén)法蘭連接部位泄漏隱患類(lèi)型和實(shí)際環(huán)境，選擇不同的泄漏治理技術(shù)方案，在確保作業(yè)安全的前提下，采用經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)方案是成功治理管道法蘭泄漏的關(guān)鍵。對(duì)于存在泄漏隱患的法蘭，預(yù)防性治理采用玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料加固技術(shù)；對(duì)于嚴(yán)重泄漏的法蘭，緊急搶修治理采用專(zhuān)用高壓法蘭卡具堵漏及不停輸封堵技術(shù)，在條件允許的情況下，置換放空更換墊片；對(duì)于輕微滲漏的法蘭，早期治理采用復(fù)合材料＋引流堵漏技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳宇. 法蘭連接中螺栓預(yù)緊力及墊片密封性的研究[J]. 煉油技術(shù)與工程，2006，36（1）：45

[2]黃澤俊，王小平. 輸氣管道的法蘭泄漏預(yù)防治理技術(shù)[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù)，2011，28（1）：62-64.

[3]蔣新梁. 帶壓堵漏技術(shù)簡(jiǎn)介及應(yīng)用[J]. 齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（4）：50.

[4]彭忍社，王龍帥. 在線(xiàn)封堵技術(shù)在西氣東輸管道引壓管改造的應(yīng)用[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2009，28（8）：52-53.