人工煤氣轉(zhuǎn)換天然氣后管道泄漏處理技術(shù).docx

1、人工煤氣轉(zhuǎn)換天然氣后管道泄漏處理技術(shù)1 概述目前，青島市地下燃?xì)夤艿酪延?1800km。原來的輸配介質(zhì)一直是焦?fàn)t煤 氣。2002 年年底，青島市為加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，減少大氣污染，引進(jìn)了潔凈能源天然氣，并于2003年一-2005年先后分批對約1000km的地下燃?xì)夤芫W(wǎng)由人工 煤氣轉(zhuǎn)換成了天然氣。天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、純潔、無毒的城市燃?xì)?，?然氣中不含水和煤焦油等雜質(zhì)。原人工煤氣管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸天然氣后的 1 年左右時間內(nèi)，運行一直比較平緩。然 而自 2004年冬季起，青島市的燃?xì)夤芫W(wǎng)運行管理公司發(fā)現(xiàn)已轉(zhuǎn)換成天然氣的區(qū) 域泄漏搶修次數(shù)明明比往年增加許多，在不到 3 個月的時間內(nèi)，燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏 搶修近 30

2、0 次。在隨后的 2005年冬季燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏搶修 289 次， 2006年冬季 燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏搶修 310次。經(jīng)常的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏不但帶來了大量的搶修工作量，而且給城市燃?xì)夤芫W(wǎng) 的安全運行帶來強(qiáng)大隱患。由于許多泄漏點都是輕微泄漏，大凡不簡易發(fā)現(xiàn)， 而且有些泄漏點臨近電纜井、電信井及其他溝渠，泄漏的燃?xì)夂喴自谶@些位置 形成積聚，遇到靜電或電火花后會發(fā)生爆炸，引發(fā)嚴(yán)重后果。因此，分析泄漏 原因并制定適合的解決方案是亟待研究的問題。2 原因分析針對人工煤氣轉(zhuǎn)換成天然氣后管道易泄漏的問題，通過對經(jīng)常出現(xiàn)的燃?xì)?泄漏情況進(jìn)行匯總分析后發(fā)現(xiàn)，泄漏點主要集中在已經(jīng)轉(zhuǎn)換成天然氣的區(qū)域 內(nèi)，而且大部分是在閥門井或鋼

3、制中壓凝水缸的連接法蘭處。發(fā)生這類問題的 主要原因是：在青島市早期敷設(shè)的燃?xì)夤芫W(wǎng)中，閥門前后的法蘭連接處大凡采 用的是耐油橡膠墊片，其主要成分為丁腈橡膠。在原來的輸配介質(zhì)焦?fàn)t煤氣 中，除H2、C0 CH4等主要成分外，還含有一定量的水、煤焦油以及苯類芳香 烴等雜質(zhì)。根據(jù)相似相溶原理，苯等芳香烴，尤其是苯，對橡膠具有較強(qiáng)的溶 解作用。因此，原法蘭連接處橡膠墊片由于常年與人工煤氣接觸，墊片中的橡膠就 會不斷地吸收人工煤氣中的苯。管道中法蘭密封通過法蘭間的墊片來實現(xiàn)。隨著季節(jié)的變換，地下管道會 受地溫變化的影響而不斷地收縮或膨脹，進(jìn)而會造成連接管道及附件的法蘭的 間隙在管道脹縮過程中不斷地發(fā)生變化，

4、雖然這種間隙的變化很小，但是在客 觀上存在。在法蘭間隙的變化過程中，要實現(xiàn)法蘭的密封就需要法蘭之間的墊 片具有一定的可壓縮性和回彈性。在人工煤氣為介質(zhì)的管網(wǎng)系統(tǒng)中，法蘭墊片中的橡膠由于吸收了人工煤氣 中的苯而溶解變得膨脹。這種膨脹了的橡膠墊片，在人工煤氣管網(wǎng)中作為法蘭 密封墊片，并不失去可壓縮性和回彈性。因此，在介質(zhì)為人工煤氣的管網(wǎng)中， 這種膨脹的法蘭墊片的密封作用還有用，輸送人工煤氣時并沒有出現(xiàn)閥門井和 鋼制中壓凝水缸的連接法蘭處泄漏的現(xiàn)象。然而，對于同樣的管網(wǎng)系統(tǒng)，同樣的壓力級制，輸送介質(zhì)由人工煤氣轉(zhuǎn)換 成天然氣后，由于天然氣中不含苯等雜質(zhì)，而原先滲入到墊片的苯族化合物反 而會從墊片中析出

5、，而且苯族化合物溶解了橡膠中主要成分 丁腈橡膠，在 苯族化合物從墊片中析出的過程中，被溶解的丁腈橡膠也會隨之析出，從而導(dǎo) 致橡膠墊片收縮變干，甚至?xí)セ蚓植渴ハ鹉z的可壓縮性和回彈性。在冬 季地下燃?xì)夤芫W(wǎng)因地溫下降而收縮時，法蘭之間的間隙變大，而橡膠墊片由于 干縮失去了彈性，無法隨法蘭間隙變大而回彈，或者墊片變形不平均，導(dǎo)致燃 氣在法蘭連接處泄漏。3 采取的措施3.1 常規(guī)搶修方法的嘗試對于以上原因形成的燃?xì)庑孤?，我們在搶修過程中曾經(jīng)嘗試過常用的方 法，然而效果都不好。 緊固螺栓按照常理，采用緊固螺栓壓緊橡膠墊片的方法應(yīng)該可以解決法蘭泄漏的問 題。但在實際操作中發(fā)現(xiàn)，這種方法根源不適用上述的

6、燃?xì)庑孤﹩栴}。在冬季 管道會隨著溫度的下降而收縮，螺栓本身已經(jīng)承受了非常大的拉應(yīng)力，采取強(qiáng) 緊螺栓的方法，效果很不明明。雖然少部分泄漏的法蘭可以暫時通過緊固螺栓而臨時封堵泄漏，但是好久隨著地溫變化還會出現(xiàn)泄漏；還有一部分法蘭根源 無法靠緊固螺栓的方法來封堵泄漏。因此，這種方法治標(biāo)而不治本。 更換新的法蘭墊片在無法靠緊固螺栓的方法來封堵泄漏時，只能采取更換新的法蘭墊片從頭 密封或斷管拆除凝水缸后采用管件短接的方法。這種方法在實際操作過程中也 遇到了問題。無論是更換法蘭墊片還是廢除凝水缸采用管件短接均存在操作時 間長，所需費用高，必須進(jìn)行停氣作業(yè)等問題。其中最晦氣的因素就是停氣作 業(yè)，停氣作業(yè)會給

7、用戶的用氣安全以及燃?xì)夤緦τ脩舻姆?wù)承諾帶來較大的 負(fù)面影響。因此，這種方法作為大凡的應(yīng)急搶修處理可以使用，而對于我公司 已經(jīng)轉(zhuǎn)換成天然氣的管網(wǎng)中約 1300 處鋼法蘭，難度就非常大或者說非常不可 取。因此，從保障燃?xì)庥脩舻挠脷獍踩腿細(xì)夤緦τ脩舻姆?wù)質(zhì)量承諾等方 面來考慮，應(yīng)該采取在不停氣或盡量少停氣的情況下解決法蘭泄漏問題的方 法。3.2 法蘭外密封方法對于鋼法蘭的外密封，我們曾考慮過采用在自來水搶修中常用的哈夫節(jié)加 大尺寸后將法蘭包于其中。但由于哈夫節(jié)只對兩側(cè)為直管的法蘭有用，而在燃 氣管網(wǎng)中的法蘭主要用于管道與閥門和管道與凝水缸之間的連接，這兩種情況 都是直管通過法蘭與外形不規(guī)則的

8、閥體或凝水缸體連接，因此，哈夫節(jié)技術(shù)在 此無法使用?；趯Ψㄌm進(jìn)行外密封的思想，青島泰能天然氣有限公司還曾采用過哈爾 濱燃?xì)夤臼褂玫脑诜ㄌm間隙中注膠的工藝進(jìn)行法蘭外密封。后來在總結(jié)以往 燃?xì)夤芫W(wǎng)運營經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，與上海市華焰燃?xì)夤镜葐挝缓献?，研發(fā)了一種 用金屬卡具加橡膠圈、橡膠墊片來對鋼法蘭進(jìn)行外密封的處理方法。這兩種方 法均取得了優(yōu)良的效果。在法蘭間隙中注膠進(jìn)行法蘭外密封的具體方法 （以下簡稱方法 1）是：先清洗 法蘭連接處的兩個法蘭外沿表面以及螺栓、螺母上的浮銹，然后用預(yù)先制作好 的法蘭金屬卡具封閉法蘭的外沿，卡具上有預(yù)留的注膠接口。從預(yù)留的注膠接 口處高壓注入一種半凝固的膠體，來補(bǔ)償

9、法蘭間隙變大后墊片無法回彈而形成 的泄漏縫隙。當(dāng)法蘭的間隙中完全注滿膠體后封好注入口，膠體會逐漸固化， 這樣就完成了封堵泄漏點的工作。采用預(yù)制的金屬卡具和橡膠條、橡膠摯片對法蘭進(jìn)行外密封的具體方法 （以 下簡稱方法 2）是：根據(jù)例外的管徑，預(yù)先制作相應(yīng)的金屬法蘭卡具以及相配套 的橡膠條和橡膠摯片。在清洗掉法蘭連接處的兩個外沿表面以及螺栓、螺母上 的浮銹后，先卸下一個法蘭連接螺栓，在螺栓的螺帽處穿上預(yù)制好的橡膠墊 片，穿過法蘭上的螺栓孔后，加上另一個橡膠墊片再擰緊螺母。采用這種方式 逐個卸下法蘭的連接螺栓，在螺栓和螺母處加上預(yù)制的橡膠墊片，然后將螺栓 緊固到原來的程度，實現(xiàn)連接法蘭的螺栓孔的外密

10、封。在兩片法蘭片的間隙處 放入一根預(yù)制的橡膠條繞法蘭間隙 1 周，將橡膠條拉緊后，采用一種特制的膠 將橡膠條的兩端粘結(jié)在一起。然后在塞入橡膠條的法蘭外部用金屬卡具將橡膠 條局部壓入法蘭的間隙中，從而實現(xiàn)對法蘭外沿間隙的外密封。針對以上兩種方法，我們分別在例外管徑的法蘭上進(jìn)行了試驗，并從安全 性能、操作成本、操作的難易程度、操作時間、改造后的效果等方面進(jìn)行了比 較，結(jié)果如下。采用方法 1，對于已經(jīng)泄漏的法蘭，可以檢驗法蘭是否還泄漏，而對未發(fā)生 泄漏的法蘭進(jìn)行預(yù)處理時，無法檢漏。進(jìn)行該處理后，一旦再發(fā)生泄漏，由于 法蘭間隙中注入了膠體，再進(jìn)行二次處理就非常麻煩。該方法對管網(wǎng)壓力低于 O.IMPa的

11、法蘭實施封堵效果較好。采用方法 2，對已經(jīng)泄漏的法蘭進(jìn)行密封或?qū)ξ葱孤┑姆ㄌm進(jìn)行預(yù)密封都可 以實施氣密性試驗。隨著地溫的變化，一旦再出現(xiàn)泄漏，可以及時更換橡膠條 或螺栓橡膠墊片從頭進(jìn)行封堵。該方法封堵后試驗壓力達(dá) 0.6MPa,效果依然很 好。通過比較，發(fā)現(xiàn)采用在法蘭間隙中壓入橡膠條的方法在安全性能、可操作 性以及操作成本等方面均具有一定的優(yōu)勢，而且操作時間相對較短，法蘭卡具 以及橡膠條均可以批量生產(chǎn)。因此，該方法非常有利于推廣和應(yīng)用。4 分外情況的處理 由于法蘭標(biāo)準(zhǔn)多，不統(tǒng)一，尤其是閥門的配套法蘭更為明明。在管網(wǎng)建 設(shè)中，往往大外徑和小外徑的法蘭安裝連接在一起，這種現(xiàn)象給法蘭間隙的外 密封帶來一定的難度。針對這種情況，可以根據(jù)法蘭的實際尺寸加工異型卡具 和梯形