注劑式帶壓密封技術(shù)的應(yīng)用

楊昭YANG Zhao；李曉光LI Xiao-guang；王再學(xué)WANG Zai-xue；魏鳳嬌WEI Feng-jiao

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，徐州 221140）

（Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221140，China）

1 概述

注劑式帶壓密封技術(shù)也稱(chēng)帶壓堵漏，是20 世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)的設(shè)備維修技術(shù)，是當(dāng)運(yùn)行中裝置的設(shè)備發(fā)生流體介質(zhì)泄漏，在不影響生產(chǎn)正常運(yùn)行的情況下，迅速消除泄漏的技術(shù)手段。

1.1 注劑式帶壓密封技術(shù)原理 注劑式帶壓密封技術(shù)以弗曼奈特的密封法為基礎(chǔ)，在管道、閥門(mén)以及法蘭等部位的泄漏處注射密封劑。注劑式帶壓密封技術(shù)以密封劑材料本身性質(zhì)為依據(jù)，在發(fā)生泄漏的部位安裝專(zhuān)用夾具，采用高壓注劑工具將密封劑注入夾具和密封部位間的空腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)密封劑的擠壓力和泄漏介質(zhì)間壓力的平衡，形成了一個(gè)密封結(jié)構(gòu)，以阻止介質(zhì)外泄[1]。

1.2 注劑式帶壓密封技術(shù)的特點(diǎn) ①不需要停機(jī)或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行隔離，可在正常生產(chǎn)的過(guò)程中消除泄露。②大大減少了因設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)檢修而造成的經(jīng)濟(jì)損失，可帶溫、帶壓、不停車(chē)消除泄漏，不影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行[2]。③安全性高，帶壓堵漏作業(yè)無(wú)需動(dòng)火作業(yè)，具有較高的安全性[3]。④防止惡性事故發(fā)生，社會(huì)效益較高。注劑式帶壓密封技術(shù)可以在行車(chē)狀態(tài)下消除泄漏，保證了系統(tǒng)裝置的生產(chǎn)連續(xù)性，不僅可以避免因停車(chē)消除泄漏點(diǎn)而造成的經(jīng)濟(jì)損失，還可通過(guò)生產(chǎn)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益[3]。

1.3 注劑式帶壓密封技術(shù)密封過(guò)程中的安全管理 為保證密封過(guò)程中的安全，技術(shù)人員在進(jìn)行注劑式帶壓密封時(shí)，必須強(qiáng)化施工過(guò)程管理，規(guī)范施工操作。同時(shí)，技術(shù)人員還要嚴(yán)守安全操作規(guī)則，加強(qiáng)安全管理，保證帶壓密封作業(yè)的安全性[4]。

1.4 密封注劑的類(lèi)型 熱固化密封注劑，主要是以合成橡膠為主體材料，同時(shí)加入各種配合劑，常溫下無(wú)流動(dòng)性。一般按照注劑槍的型腔尺寸做成各種規(guī)格的棒狀固體。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，當(dāng)密封注劑遇到熱度較高的泄漏介質(zhì)時(shí)，其塑性和流動(dòng)性會(huì)有不同程度的增加，進(jìn)而在夾具與泄漏部位之間形成一個(gè)密閉的空腔，密封注劑在熱的條件下完成固化過(guò)程，形成一個(gè)連續(xù)的、有一定彈性和強(qiáng)度的新的密封結(jié)構(gòu)。非熱固化密封注劑，它以高分子合成樹(shù)脂、塑料以及其他無(wú)機(jī)材料作為密封材料，以單純填充型、高溫炭化型或反應(yīng)型為固化機(jī)理，可以適應(yīng)常溫、低溫以及超高溫的作業(yè)環(huán)境，其產(chǎn)品也多制成棒狀固體或雙組分膩狀材料，密封效果較好。

2 注劑式帶壓密封技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 在煉化裝置中的應(yīng)用 在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，泄漏的現(xiàn)象是十分普遍。而管道的泄漏更為常見(jiàn)與普遍。采用注劑式帶壓堵漏技術(shù)對(duì)泄漏設(shè)備進(jìn)行封堵，需綜合考慮專(zhuān)用密封劑、專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用工器具、操作技術(shù)之間的協(xié)調(diào)互補(bǔ)作用。

2.1.1 管道泄漏分析 化工管道的泄漏原因有很多，比較常見(jiàn)的原因是：①管段自身的焊接缺陷；②各種腐蝕（應(yīng)力、晶間、電化學(xué)、浸蝕或汽蝕等）；③高速流動(dòng)的介質(zhì)的沖蝕；④法蘭、接頭部位的松動(dòng)。

2.1.2 密封夾具的設(shè)計(jì)原則 在正確選取密封注劑的條件下，夾具設(shè)計(jì)是帶壓密封作業(yè)成功的關(guān)鍵，需考慮管道泄露的復(fù)雜的實(shí)際情況，因此夾具的設(shè)計(jì)需遵循以下基本原則：①具有良好的吻合性；②具有足夠的強(qiáng)度和剛度；③分塊合理；④合適的密封空腔；⑤注劑孔的數(shù)量和開(kāi)設(shè)位置要合理；⑥夾具的材料選擇合理；⑦夾具要標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。

2.1.3 管道密封步驟 管道的密封可以按下面的步驟進(jìn)行：①將注劑旋塞閥安裝在密封夾具上并使旋塞閥處于全開(kāi)狀態(tài)；②在泄漏部位安裝密封夾，將泄漏點(diǎn)設(shè)置在夾具密封腔內(nèi)；③卡具設(shè)置排放接頭，以保證注劑順利注入，通過(guò)高壓油泵將注射槍內(nèi)活塞前移；④將密封劑注入密封腔內(nèi)；⑤完成密封劑注射后，停止泄漏，關(guān)閉最后一個(gè)旋塞閥。

2.1.4 其他消除泄漏的方法 在消除泄漏時(shí)，技術(shù)人員可先從一些漏點(diǎn)較小的位置入手，采用填塞式方法止漏，再使用鐵膠泥或強(qiáng)力磁鐵加片膠進(jìn)行密封；可以動(dòng)焊的地方，技術(shù)人員應(yīng)先采用帶壓密封技術(shù)控制漏點(diǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大，以便進(jìn)行動(dòng)焊；法蘭錯(cuò)邊的地方，應(yīng)先根據(jù)測(cè)量值做出適當(dāng)補(bǔ)償，夾具吻合間隙較大的地方，可將小鋼球或金屬絲等加入密封劑內(nèi)，使二者吻合。

2.2 在工業(yè)管道中的應(yīng)用 管道、閥門(mén)以及設(shè)備等化工生產(chǎn)裝置在出現(xiàn)泄露時(shí)，其泄漏介質(zhì)常處于帶壓、高溫和噴射狀態(tài)，這不僅影響了生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行，還會(huì)造成物料的流失和能源的浪費(fèi)，管道的停車(chē)補(bǔ)漏又將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。因此，施工人員可以采用大于介質(zhì)系統(tǒng)壓力的外部推力，將密封劑注入并充滿(mǎn)在泄漏部位上新建立的一個(gè)封閉空腔，阻止介質(zhì)泄漏。

2.2.1 技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 注劑式帶壓密封技術(shù)可以在帶溫、帶壓以及行車(chē)的狀態(tài)下消除泄漏，可以有效地保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行；在泄漏的消除過(guò)程中，無(wú)需動(dòng)火，保證了施工的安全性；施工操作安全便捷，無(wú)需單獨(dú)對(duì)泄漏部位進(jìn)行處理；新的密封結(jié)構(gòu)拆卸方便，無(wú)需破壞原有的密封結(jié)構(gòu)，適用范圍廣；適用于大部分流動(dòng)介質(zhì)的泄漏消除；成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。

2.2.2 適用范圍 注劑式帶壓密封技術(shù)主要適用于：①泄露出現(xiàn)在設(shè)備管道和法蘭孔洞、焊接缺陷、裂縫以及螺紋接頭處等。②泄漏介質(zhì)主要為蒸汽、水、空氣、煤氣、柴油、汽油以及酸、堿、酯類(lèi)等各種熱載體、化學(xué)氣體以及液體的泄漏。③泄漏介質(zhì)的溫度在－195～800℃之間。④泄漏介質(zhì)的壓力在真空～35MPa 或更高。

2.2.3 常用夾具的基本結(jié)構(gòu)

①法蘭密封墊片泄漏及其夾具這種泄漏最常見(jiàn)夾具結(jié)構(gòu)和裝在泄漏部位上的情形見(jiàn)圖1。

②直管泄漏及其夾具 主要用于焊縫上常見(jiàn)的裂紋、砂眼、氣孔等缺陷，包括腐蝕穿孔等。夾具的密閉腔寬度足以將所有泄漏點(diǎn)覆蓋起來(lái)，密封劑厚度為5～10mm，兩注射孔間距為70～90mm。其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖1 法蘭密封墊片泄漏夾具及其安裝在泄漏部位的示意圖

圖2 直管泄漏夾具結(jié)構(gòu)及其安裝在泄漏部位的示意圖

③彎管泄漏及其夾具結(jié)構(gòu)和裝在泄漏部位上的情形見(jiàn)圖3。

④三通泄漏及其夾具，夾具結(jié)構(gòu)和裝在泄漏部位上的情形見(jiàn)圖4，有關(guān)規(guī)定同前。

2.3 注劑式帶壓密封技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 據(jù)有關(guān)研究表明，泄漏是造成電力系統(tǒng)出現(xiàn)安全事故的主要原因之一，其泄漏類(lèi)型主要包括因管件、法蘭以及焊門(mén)間質(zhì)量問(wèn)題造成的焊口缺陷泄漏、因管線(xiàn)和閥門(mén)自身缺陷導(dǎo)致的泄漏、因法蘭和閥門(mén)間的密封結(jié)構(gòu)破壞而造成的泄漏等。電力系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏時(shí)，一般具有擴(kuò)散快、泄漏流量增加迅速的特點(diǎn)，容易引發(fā)安全事故，造成停產(chǎn)。電力系統(tǒng)的泄漏介質(zhì)通常為水和蒸汽，傳統(tǒng)的泄漏治理方式難以阻止泄漏的蔓延擴(kuò)散。而帶壓密封技術(shù)可以迅速地消除泄漏，且安全性較高。

圖3 彎管泄漏夾具結(jié)構(gòu)及其安裝在泄漏部位的示意圖

圖4 三通泄漏夾具結(jié)構(gòu)及其安裝在泄漏部位的示意圖

2.3.1 消除泄漏的基本條件 ①產(chǎn)生泄漏的地方往往存在著壓力差，其壓力差值越大，產(chǎn)生的外推力也越大，因此就需要一個(gè)外力來(lái)平衡。②外加的這一平衡力需要一定的檢修周期。③由于泄漏部位情況較為復(fù)雜，泄漏縫隙形狀不一，凹凸不平。因此技術(shù)人員需要找一個(gè)可以填塞泄漏縫隙，且塑性較高的物體來(lái)施加這一外力。④在填塞好泄漏缺陷后，一定要確保選用塑性體在最短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)為彈性體、防止其被泄漏介質(zhì)侵襲，從而影響其密封效果。

2.3.2 直管泄漏帶壓密封應(yīng)用實(shí)例 電力系統(tǒng)容易在高壓給水管路上發(fā)生直管泄漏。而直管泄漏按照其發(fā)生類(lèi)型來(lái)劃分，可以分為因腐蝕減薄而出現(xiàn)的泄漏和因焊口砂眼、氣孔或焊口應(yīng)力腐蝕而出現(xiàn)的泄漏。在對(duì)直管泄漏進(jìn)行堵漏時(shí)，要根據(jù)其具體泄漏情況選擇堵漏方式，對(duì)于因腐蝕減薄而出現(xiàn)的泄漏，應(yīng)先止漏，再加密封膠泥，并迅速恢復(fù)保溫；對(duì)于因焊口缺陷造成的泄漏應(yīng)使用帶壓焊接短管，加裝閥門(mén)進(jìn)行引流，待焊接完成后再關(guān)閉閥門(mén)。但這兩種方法均存在一定的缺陷，第一種堵漏方法中，橡膠在高溫高壓條件下容易失效，從而影響膠泥的密封作用。而第二種方法中，常會(huì)因壓力太高而出現(xiàn)焊接缺陷，導(dǎo)致泄漏的二次出現(xiàn)。而帶壓密封作業(yè)的出現(xiàn)解決了這些問(wèn)題。它無(wú)需焊接，采用特有的密封注劑作為密封材料，材料在高溫下形成流體，經(jīng)過(guò)約15min 的時(shí)間便會(huì)固化。而夾具的剛度則有效地保證了密封材料的強(qiáng)度，堵漏效果較好。

3 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，運(yùn)行中的流程裝置通過(guò)帶壓密封技術(shù)及時(shí)消除設(shè)備泄漏，降低能源資源的浪費(fèi)和避免惡性事故發(fā)生及防止有毒有害介質(zhì)泄漏對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染，是緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中能源資源供求矛盾和向文明轉(zhuǎn)型的技術(shù)手段。

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