摘　要：天然氣長輸管道干線輸送壓力較高且往往無法停輸，一旦與干線連接的法蘭部位出現(xiàn)泄漏，在線堵漏很困難。通過對管道法蘭連接部位出現(xiàn)的各類泄漏隱患原因進行分析，組建模擬試驗系統(tǒng)，結(jié)合實際開展管道法蘭在線治理技術(shù)的試驗研究，提出了采用專用高壓卡具、不停輸開孔封堵和復合材料修復技術(shù)治理管道閥門法蘭泄漏的技術(shù)方案。在實際應用過程中，需要針對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；在線治理；方案

西氣東輸管道工程自投產(chǎn)以來，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、閥室與干線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)運行帶來嚴重隱患。泄漏位置有 3 種情況：干線閥室與干線連接的 DN356 旁通管上閥門連接法蘭部位；站場內(nèi)與干線連接的 DN50 和 DN80 小口徑燃料氣管道閥門法蘭部位；氣液聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu)引壓管、閥室 TEG 管道與干線連接的閥門法蘭部位。截至2009 年 12 月，西氣東輸干線共有十幾個線路閥室與干線連接的閥門法蘭部位出現(xiàn)了泄漏現(xiàn)象。

1 泄漏原因分析

輸氣管道閥門采用法蘭連接，其密封效果主要靠連接螺栓產(chǎn)生的預緊力獲得，通過緊固螺栓使法蘭墊片達到足夠的密封比壓以阻止氣體外漏，實現(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緊力不足或不均；管道內(nèi)壓波動或管道下沉移動導致連接螺栓受力變化；管道振動導致連接螺栓松動；密封材料耐壓等級不符合規(guī)范要求；密封材料老化導致墊片回彈力下降；密封墊結(jié)構(gòu)選型不當。這些因素對管道法蘭密封性能存在直接或間接的影響^[2]，特別是管道進氣投產(chǎn)后，由于管道下沉、移動等因素影響，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行法蘭修復。如果可以停輸，則關(guān)閉泄漏點兩側(cè)閥門，放空置換后，采取更換新墊片，重新緊固螺栓等措施。但是，對于正在運行的干線管道，停輸對生產(chǎn)影響很大，因此，如何實現(xiàn)不停輸在線法蘭堵漏，是長輸管道法蘭泄漏治理的難點所在。

2 技術(shù)方案及應用

2.1 專用高壓卡具堵漏技術(shù)

基本原理：使用專用金屬夾具安裝于滲漏法蘭的密封面外，利用機械夾持力和通過在法蘭面注入密封膠的方法，實現(xiàn)對泄漏點的密封^[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）。

專用高壓卡具堵漏技術(shù)方案的主要特點是能夠在保留原有管道法蘭結(jié)構(gòu)的情況下，實施快速堵漏或搶修。但是，堵漏效果往往受兩法蘭外表面同心同軸度等影響，在對法蘭連接面實施密封后，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，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，勢必影響密封效果。

2.2 不停輸開孔封堵技術(shù)

基本原理：采用不停輸封堵專用設備，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，恢復管道的正常輸送^[4]。

2008年1月，在西氣東輸管道111#線路閥室應用不停輸開孔封堵技術(shù)，對旁通管道上 DN356 連接閥門的法蘭墊片實施更換。2006－2008 年，對全線線路截斷閥氣液聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu)的引壓管和閥室 TEG 小口徑管道第一道連接法蘭的閥門進行更換。

不停輸開孔封堵技術(shù)方案可以實現(xiàn)管道不停輸更換墊片或法蘭，解決法蘭泄漏問題，但其需要動火作業(yè)，經(jīng)濟成本高。另外，施工作業(yè)受環(huán)境和現(xiàn)場操作等條件限制。

2.3 復合材料修復技術(shù)

基本原理：對連接法蘭面間隙填充高強度堵漏密封材料，再用由高強度纖維與環(huán)氧粘結(jié)劑組成的復合材料對法蘭連接部位進行整體外包覆，待復合材料結(jié)構(gòu)固化后，形成一個高強度殼體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整體加固，達到預防法蘭泄漏的目的（圖 2）。

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

泄漏，然后按照上述施工流程對法蘭進行碳纖維復合材料堵漏加固處理，待復合材料養(yǎng)護固化后，進行耐壓密封試驗。結(jié)果表明：采用碳纖維復合材料進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)域無任何泄漏?？梢?，該套技術(shù)方案對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)不動火、操作安全、成本費用低等特點，2008－2011年，采用復合材料修復技術(shù)對西氣東輸全線 220 多個線路閥室旁通管道 DN356 閥門連接法蘭及各站場與干線連接的DN50 和 DN80 管道法蘭泄漏隱患進行治理（圖 3），在確保管道安全平穩(wěn)運行的同時，節(jié)約了大量維修費用。復合材料修復對法蘭結(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一步惡化。但是，對于已經(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

根據(jù)管道閥門法蘭連接部位泄漏隱患類型和實際環(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)濟有效的技術(shù)方案是成功治理管道法蘭泄漏的關(guān)鍵。對于存在泄漏隱患的法蘭，預防性治理采用玻璃纖維或碳纖維復合材料加固技術(shù)；對于嚴重泄漏的法蘭，緊急搶修治理采用專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；對于輕微滲漏的法蘭，早期治理采用復合材料＋引流堵漏技術(shù)。

參考文獻：

[1]吳宇. 法蘭連接中螺栓預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防治理技術(shù)[J]. 石油化工腐蝕與防護，2011，28（1）：62-64.

[3]蔣新梁. 帶壓堵漏技術(shù)簡介及應用[J]. 齊齊哈爾大學學報，2009（4）：50.

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