擋板封堵技術(shù)

擋板封堵技術(shù)第1頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

目錄一、概論二、DNF型管道封堵器的封堵原理三、DNF型管道封堵器的設(shè)備構(gòu)成和性能四、DNF型管道封堵器的封堵作業(yè)程序五、DNF型管道封堵器的封堵特性六、應(yīng)用DNF型管道封堵器實施管道事故搶修的典型案例第2頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)醢濉芊饽倚凸艿婪舛录夹g(shù)

——DNF型管道封堵器一、概論封堵器是長輸管道搶修、大修和工藝改造必不可少的設(shè)備。大家知道，長輸原油管道的事故搶修一直是個難題。當(dāng)原油管道發(fā)生斷裂、大面積腐蝕穿孔、干線上的設(shè)備操作失靈時，會使全線管輸運行陷于停頓，長時間停輸會導(dǎo)致管線凝結(jié)（即所謂“灌香腸”）的惡性事故，也會造成幾十公里管道內(nèi)的原油大量流失甚至發(fā)生火災(zāi)第3頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月爆炸、污染環(huán)境等次生災(zāi)害。在這種油氣涌流的事故現(xiàn)場，搶修施工根本無法進(jìn)行。如果有了封堵器，就可以在事故管段兩端進(jìn)行及時的封堵，及時地進(jìn)行搶修施工，防止事故擴大，使管線在短時間內(nèi)恢復(fù)正常輸送。大量的管道工藝改造和管道更新工程，諸如線路改線、管道大修和在干線上加裝清管設(shè)備、閥門、接支線、新老管線碰頭等，在沒有封堵器的情況下就會使施工復(fù)雜化或根本無法施工。為保證安全、迅速地完成管道搶修與改造任務(wù)第4頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月，要求管道封堵必須嚴(yán)密、安全可靠、封堵器的關(guān)鍵構(gòu)件必須有相當(dāng)高的承載能力或較大的安全系數(shù)，同時力求操作簡便，對野外作業(yè)有較高的適應(yīng)性。多年來，我們在大量的管路搶修實踐基礎(chǔ)上參照了國外技術(shù)資料，於上世紀(jì)八十年代初成功地開發(fā)研制出擋板—密封囊型管道封堵器。在這里我們?nèi)　皳酢弊?，“囊”字和“封”字的漢語拼音的字頭來命名，而稱之為DNF型管道封堵器（以下統(tǒng)稱為DNF型管道封堵器）。意為該封堵器的封堵原理為擋板結(jié)合密封囊式的管道封堵第5頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月即以擋板來承受由管道壓力而產(chǎn)生的軸向推力，以充氣的密封囊截斷管道斷面作為密封元件、傳遞軸向推力至擋板上，以達(dá)到管道封堵的目的。從1981年至今，DNF型管道封堵技術(shù)已日臻成熟。目前DNF型管道封堵器已裝備了國內(nèi)管道系統(tǒng)、各大油田、石化廠際管網(wǎng)系統(tǒng)和社會公共管網(wǎng)系統(tǒng)等十余家管道搶修隊伍。DNF5型管道封堵器已基本上實現(xiàn)了系列化，主要是應(yīng)用在DN300~DN700的管道上。第6頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)備型號如下：1．DN700/600/500PN0.5/0.6/0.8MPaDNF5型管道封堵器；2．DN400/350/300PN1.0MPaDNF5型管道封堵器。為適應(yīng)國內(nèi)管道工業(yè)的發(fā)展，目前我們已經(jīng)著手開發(fā)DN1000/900/800PN0.8/1.0/1.2MPaDNF6型將比DNF5型在結(jié)構(gòu)、封堵壓力和通用性等方面將得到進(jìn)一步的擴展、改進(jìn)和提高。第7頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月迄今為止，國內(nèi)應(yīng)用DNF型管道封堵器實施干線封堵動火已達(dá)四佰余次，DNF型管道封堵器的主要性能是：1．DNF型管道封堵器屬于低壓（不超過1.0Mpa）停輸型管道封堵器。在一定條件下，也可以實施不停輸封堵。2．DNF型管道封堵器既可以應(yīng)用于計劃性的管道工藝改造、改線等，也可以應(yīng)用于突發(fā)性的管道事故搶修，它可以在到達(dá)現(xiàn)場后3~5小時實現(xiàn)管道封堵。這是國外塞式或桶式封堵器所無法作到.

第8頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3．應(yīng)用一套DNF型管道封堵器，只須更換少量配件（主要是指擋板和密封囊），就可以實現(xiàn)相近三種管徑的管道封堵。4．DNF型管道封堵器的制作成本和實施封堵的造價相對較低。圖一為典型的DNF5型管道封堵器的停輸封堵狀態(tài)。

第9頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月圖一DNF型管道封堵器的停輸封堵狀態(tài)第10頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月二、DNF型管道封堵的封堵原理假如我們將一只用多層高強力錦綸絲為骨架材料制成的膠囊置于原油壓力管道中，并使之在管道中充脹起來，以便達(dá)到管道封堵的目的。如圖二所示。為此必須將囊的下游（右端）管道壓力放空（降為零）。模擬試驗證明，這種方式的封堵是很難實現(xiàn)的，即使是勉強實現(xiàn)也不可靠，因為在這種情況下，由于囊體下游已降為零，囊體所愛的推力完全靠囊體與管壁之間的摩擦力來平第11頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月圖二第12頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月衡，而（夾布橡膠的）囊體與鋼管內(nèi)壁之間在原油充分潤滑的情況下，摩擦系數(shù)是很小的，經(jīng)試驗測定僅為0.05~0.07。為達(dá)到增大摩擦力的目的，途徑有兩條，一是大幅度地提高囊的內(nèi)壓，二是大幅度增加囊體長度以增大摩擦面積。而欲達(dá)此目的無論從囊的制造工藝、囊體骨架材料的選擇和囊的送入管道的方式等方面都是相當(dāng)困難的，甚至是無法實現(xiàn)的。第13頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月如果將一個剛性擋板置于囊的下游，使囊以剛性擋板為依托，來承擔(dān)管壓引起的對囊體的推力，而密封囊僅起密封作用，這時囊體的受力就會大大得到改善，整個系統(tǒng)的安全系數(shù)、也會大大提高。

正如圖三所示，用氮氣充脹起來的密封囊的右端有剛性擋板作依托，除角縫部位受力外，其余部分幾乎不受力，而其身部則完全由鋼管包復(fù)，受力更好，其左端有管壓平衡了絕大部分密封囊的內(nèi)壓。第14頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月在這里，我們列入了封堵壓差這一概念。要實現(xiàn)DNF型封堵，密封囊的內(nèi)壓必須大于管壓，二者之差稱之為封堵壓差。即Δ在實際操作中，我們將封堵壓差ΔP限定在0.08±0.02Mpa范圍內(nèi)。由此可見，密封囊的左端受力為0.08±0.02Mpa。將封堵壓差這一概念引深：P=P囊-P管1．在任何管徑的DNF型的封堵中，密封囊的最大受力都是0.08±0.02Mpa.第15頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．無論管道壓力高與低，在DNF型管道封堵中，密封囊的最大受力仍然是0.08±0.02Mpa。3．從理論上講，DNF型管道封堵器的封堵壓力的高低，主要取于擋板（砥柱）承載力的大小。為了獲取質(zhì)量安全可靠的管道密封囊，其主要的檢驗項目空管爆破壓力，即將密封囊置放在一管中，囊中充水壓（或氣壓），其空管爆破力值應(yīng)置應(yīng)為封堵壓差的十倍，達(dá)到0.8Mpa以上。

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圖三

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三、DNF型管道封堵器的設(shè)備構(gòu)成和性能(一)

DNF型管道封堵器性能如表1所示。表1管徑（mm）720630529426377325管道封堵工作壓力(Mpa)0.50.60.81.01.01.0設(shè)計封堵工作壓力（Mpa）1.01.21.62.02.02.0試驗封堵壓力（Mpa）

封堵介質(zhì)介質(zhì)溫度（℃）<55開孔直徑（mm）Ф293Ф200兩法蘭短接的中心距（mm）141013201110980870750法蘭端面至管頂?shù)目刂瞥叽纾╩m）130130第18頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)DNF5型管道封堵器的設(shè)備構(gòu)成1.DN700/600/500DNF5型管道封堵器設(shè)備與配件構(gòu)成如表2所示。表2序號設(shè)備或配件名稱單位數(shù)量工作壓力(Mpa)試驗壓力（Mpa）重量Kg備注單重總重1DN300夾板閥臺42.03.03211284

2DN300電動開孔機臺22.03.0440880

3DN700/600/500液動擋板囊裝置臺2

7501500工作壓力和試驗壓力參見表14DN700/600/500液動送取囊裝置臺2

72514505DN300堵孔器臺22.03.0110220

6液壓站臺214．0

240480

7DN300法蘭短接總成個

5.06.4200

8集裝臺架臺2

6801360

第19頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.DN400/350/300DNF5型管道封堵器設(shè)備與配件構(gòu)成如表3所示。表3示。表3序號設(shè)備或配件名稱單位數(shù)量工作壓力(Mpa)試驗壓力（Mpa）重量Kg備注單重總重1DN200夾板閥臺42.03.0145580

2DN200電動開孔機臺22.03.0390780

3DN400/350/300液動擋板囊裝置臺2

5901180工作壓力和試驗壓力參見表14DN400/350/300液動送取囊裝置臺2

4559105DN200堵孔器臺22.03.081162

6液壓站臺214．0

240480

7DN200法蘭短接總成個

5.06.4145

8集裝臺架臺2

420

第20頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

3封堵設(shè)備具體介紹第21頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

4實際現(xiàn)場操作情況第31頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

5．管道密封囊技術(shù)性指標(biāo)如表4所示。項目DN700DN600DN500DN400DN350DN300技術(shù)指標(biāo)封堵壓差，Mpa0.08±0.02介質(zhì)溫度，℃≤55工作時間，h，48徑向捆扎直徑，mm≤220≤150出廠試壓，Mpa（置于空管中）0.2內(nèi)充介質(zhì)氮氣或水接觸介質(zhì)原油、成品油、水、天然氣和煤氣爆破壓力，Mpa0.70.851.01.21.5重量，Kg

第40頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月四、DNF型管道封堵器的封堵作業(yè)程序現(xiàn)以停輸封堵為例介紹DNF型管道封堵器的封堵作業(yè)程序。1．在壓力管道上，在停輸或不停輸狀態(tài)下，在待更換的管段兩側(cè)各焊裝兩個法蘭短接。注意控制兩法蘭短接間的中心距和法蘭端而至管頂?shù)某叽纭Ｒ妶D四a。與此同時，在中間管段上焊裝一個放空閥和一個抽油閥。用手動帶壓開孔機開孔。2．在法蘭短接上安裝夾板閥。然后在夾板閥上

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安裝電動開孔機。在停輸或不停輸狀態(tài)下（靜壓或流動壓力下）實施帶壓開孔。見圖四b。開孔后關(guān)閉夾板閥、拆除電動開孔機。3．在四臺夾板閥上對稱地安裝液壓擋板裝置和液壓送取囊裝置。擋板裝置在內(nèi)側(cè)。送取囊裝置在外側(cè)。管道實施停輸并確認(rèn)管道處于停輸狀態(tài).打開夾板閥，由擋板裝置送進(jìn)一組在管道中可展開成園形斷面的擋板；找開夾板閥，由送取囊裝置定向地（朝向擋板裝置）送進(jìn)一個密封囊，并外接好氮氣系統(tǒng)。見圖四C。第42頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4．按封堵點兩側(cè)的干線壓力先高后低原則依次向兩個密封囊充氮氣、直至囊壓升至P囊=P管+（0.08±0.02）Mpa為止。打開放空閥，確認(rèn)中間管段的壓力歸零后，接泵抽出或泄放中間管段中的介質(zhì)。見圖四D。5．焊接新的中間管段按封堵點兩側(cè)干線壓力先低后高的原則，依次解除兩側(cè)的管道封堵：完全泄放囊中的氮氣，從管道中收回密封囊和擋板等。關(guān)閉夾板閥。見圖四e。

第43頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月6．拆除擋板裝置和送取囊裝置。依次在夾板閥上安裝帶有堵塞的堵孔器，打開夾板閥，將堵塞送進(jìn)法蘭短接中，并用鎖環(huán)鎖住堵塞，以便回收夾板閥。見圖四f。7．拆除夾板閥后依次在每個法蘭短接上安裝好法蘭蓋，使管道基本恢復(fù)原狀。見圖四g。至此，整個封堵作業(yè)結(jié)束。五、DNF型管道封堵器的封堵特性1．DNF型管道封堵器主要適用于封堵原油、成

第44頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖四DNF5型管道封堵器的停輸封堵作業(yè)程序第45頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

第46頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月新管段第47頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

第48頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

品油、天然氣和水等介質(zhì)的管道。相對而言，成品油和天然氣管道的DNF型管道封堵尚須更多地經(jīng)驗積累。2．DNF型管道封堵器既可以用于停輸封堵，在一定條件下也可用于不停輸封堵。3．DNF型管道封堵器適用于計劃性的管道大修、改線和管道工藝改造等，更適用于突發(fā)性的管道事故搶修。由DNF型管道封堵器開孔小，僅為管徑的二分之一左右，開孔時間為0.5小時左右。由此決定了第50頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

它的法蘭短接的焊接量也少，可集中多名焊工同時焊接雙側(cè)的四個法蘭短接及加強板。當(dāng)DNF型管道封堵器抵達(dá)事發(fā)現(xiàn)場，3至5個小時就可以實現(xiàn)管道封堵。由于擋板和密封囊在送進(jìn)管道的過程中不是立即阻斷介質(zhì)的流動，故不會對設(shè)備造成任何的損壞或水擊。真正阻斷介質(zhì)流動或封堵是在密封囊在充脹的過程中，約需幾分鐘的時間逐漸實現(xiàn)的。密封囊作為一種撓性的密封件，起到緩沖、吸收和削弱壓力波的作用。第51頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．DNF型管道封堵器的法蘭短接及加強板在管路上的焊接，既可在停輸狀態(tài)下進(jìn)行，也可在不停輸狀態(tài)下進(jìn)行。為保證焊接安全和焊縫質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件，管路的材質(zhì)和壁厚，介質(zhì)的壓力、溫度和流速等來確定其焊接方式和采取那些相應(yīng)措施。5．一般情況下應(yīng)用DNF型管道器皆實行不停輸帶壓開孔，但也允許實行停輸帶壓開孔。6．DNF型管道封堵器的單向性。即管道封堵一經(jīng)實現(xiàn)，由于密封囊的上游無依托、就不允許承受來自中間管段的任何反向壓力，否則會使整個第52頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

封堵失效。這樣，在處理兩封堵裝置間的中間管段里的介質(zhì)時，應(yīng)采取直接放空或機泵抽取的方式來完成。7．鑒于DNF型管道封堵器的單向性，對于停輸管道應(yīng)確認(rèn)無壓力波動后，再實現(xiàn)管道封堵。8．DNF型管道封堵一經(jīng)實現(xiàn)，無論是停輸還不停輸都不允許干線壓力再出現(xiàn)大幅度的波動。即不允許上游進(jìn)行倒流程，啟泵等工藝操作。9．在實施停輸封堵前，可根據(jù)管道縱斷面圖區(qū)別出高壓側(cè)和低壓側(cè)。為此應(yīng)首先實現(xiàn)高壓側(cè)的管道封堵，中間管段泄壓后，再實現(xiàn)低壓側(cè)的管第53頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

道封堵。兩側(cè)壓力大致相當(dāng)時兩側(cè)的封堵可同時操作。在解除封堵時，應(yīng)先解除低壓側(cè)，然后再解除高壓側(cè)，兩側(cè)壓力大致相當(dāng)時可同時解除。10．在長達(dá)十幾個小時，以至于幾十個小時的應(yīng)設(shè)法使干線與大氣連通。

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六、應(yīng)用DNF型管道封堵器實施管道事故搶修的典型案例DNF型管道封堵器自上世紀(jì)八十年代初問世以來，大多用于計劃性的管道工藝改造、改線、換閥等封堵作業(yè)。但也多次成功地應(yīng)用于管道事故搶修，獲得了寶貴地管道搶修經(jīng)驗。管道事故的特點一是突發(fā)性，二是由于管道漏油、爆管事故的發(fā)生，雖然線路已停輸，但管內(nèi)的介質(zhì)或大或小仍處于流動狀態(tài)。