浅谈不停输带压双球胆封堵

北京市燃气集团有限责任公司 高健 孙德芝 温海立

苏州市燃气设备阀门制造有限公司 徐利民 顾晟飞 王师熙

在城市燃气日常应急抢修作业中，特别是中低压管线的抢修中，大多数情况下都会涉及到降压作业。降压作业不仅会影响到各类用户的正常用气，而且降压放散释放到空气中的天然气会对周边环境造成较大的安全隐患，产生一定的社会影响，也是对资源的一种浪费；同时，降压过程中会涉及到闸井的有限空间作业，整体作业会耗费较大的人力、物力。为了将降压作业对用户及周边环境的影响降至最低，通常降压应急抢修作业均在夜间进行，加之白天生产任务繁重，势必会对正常的日产任务产生较大影响。不停输带压抢修作为一种相对先进的抢修方法，渐渐受到各燃气公司关注并不断的被应用到燃气管道抢修中。

1 不停输带压封堵作业流程

开挖作业基坑——焊接旁通管接、封堵管接(包括焊缝检测)——安装开孔设备并开孔——接通旁通、封堵——放空受损管段内介质并割管——更换受损管道(包括打压验收)——收回封堵装置、拆除旁通、下管接堵塞并盖上法兰盖——做好防腐、回填并恢复地貌。

现有成熟的技术有三种：塞式封堵、折叠式封堵以及膨胀筒封堵，城市燃气管道带压抢修基本采用膨胀筒式封堵。由于膨胀筒封堵是利用其内部的机械结构，将膨胀筒撑开，利用筒壁外侧的橡胶板与管道断面贴合、密封。在施工过程中需要用到四通型封堵管接及大口径的开孔设备(断管时，开孔刀具的直径要大于管道直径并且断管的时间相对也会长)，这就要求施工时开挖的基坑尺寸足够大、需要起重设备配套等，最终的施工时间相对较长。不停输带压封堵工艺见图1。

不停输带压抢修作业流程概括如下：

图1 不停输带压封堵工艺示意

2 不停输带压双球胆封堵

近几年，国外一些低压管线(钢管及PE管)开始使用橡胶球胆进行封堵。封堵流程概括如下：将双球胆内空气抽尽，使其变形、外形尺寸缩小——将球胆安装到专用下堵器中——下堵器按指定方向操作至管道内直至与管道底部接触——将球胆送放至预设位置——往球胆内充气至规定的压力值完成封堵；管段更换结束后，将球胆内气体放空、抽尽，收回下堵器内。在下堵和收堵的过程中，由于球胆始终保持在压缩状态，体积相对较小，因此开孔的直径也相对较小，一般是管道内径的四分之三到一半间。同样封堵所用的管接与膨胀筒封堵所用管件比较起来，也要小很多，一般采用直通型管接，同时减少了焊接工作量，但该工艺封堵压力在 0.07 MPa及以下，如果直接引进国外的技术，对国内管线的实际意义不大，仍然需要降压后才能作业。橡胶球胆本身的强度影响了整套封堵设备的适用压力，因此，只有提高橡胶球胆自身的强度，才能应用在国内的燃气管线中。

图2 不停输带压双球胆封堵工艺示意

纯橡胶制球胆变形能力强，但自身承受内压的能力相对弱，通过试验，纯橡胶制球胆在0.2 MPa内压下就会破裂，因此需要在橡胶夹层中添加合适的填充物来提高球胆自身强度，经过不断的调整填充物的材质及结构，目前复合橡胶球胆可以在0.8MPa的内压作用下膨胀到预期的尺寸而不产生结构性损伤，确保在管道压力0.4 MPa下实现长期有效的密封。

除了球胆自身的结构外，钢管开孔时产生的铁削在封堵过程中很有可能将膨胀的球胆刺破，要避免这种情况的出现，除了不能让让铁削停留在球胆封堵的位置外，还可以从铁削的形状、大小等角度解决。常规开孔刀具切削出来的铁削为片状，并且缠绕在一起，掉入管道后无法被介质带走，绝大部分停留在开孔、封堵位置的一带区域，极有可能对球胆造成损伤，甚至将球胆刺破；通过对刀具的改进及切削参数的调整，可以将产生的铁削细末化，从原来的片状变为直径 1 mm甚至更加细小的颗粒。这样一来，在切削过程中产生的细末化铁削可以被管道内流动的介质带走绝大部分，开孔结束后再用专用吹扫工具吹扫，做到封堵位置基本没有铁削。

目前，双球胆封堵工艺已完成台架测试及现场应用测试，球胆通过了无约束状态下打压—保压—泄压循环疲劳试验，开孔成功实现了铁削细粒化，并且做到铁削颗粒直径0.5 mm以内，做到双球胆无损状态下第一道就能完全密封且成功保压24 h。

3 结语

双球胆封堵工艺能够节省抢修抢险作业的时间，降低施工的成本，减轻工人工作强度，随着设备的不断改进与更新，不仅可以在钢管上使用，而且可以推广到PE管中，今后能够在城市燃气管道不停输抢修抢险中发挥一定的作用。