塞式開孔封堵技術(shù)與設(shè)備

袁美琴

（泰達(dá)長林管道科技（江西）股份有限公司，江西 新余338004）

1 概述

塞式開孔封堵適用于輸送石油、天然氣、成品油的長輸帶壓管道，以及管道的搶修工作，具有封堵嚴(yán)密、承壓高、施工快的特點(diǎn)。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

2.1 HT75 開孔機(jī)。本機(jī)為手動式，開孔范圍在φ25～70mm，適用于開小旁路孔，多用于開壓力平衡孔和放散孔。

2.2 HT150G、HT300G開孔機(jī)。這兩種規(guī)格的開孔機(jī)均為液壓驅(qū)動。其結(jié)構(gòu)均由主傳動箱、進(jìn)給箱、填料箱及機(jī)殼四部分組成。主傳動箱位于機(jī)器的下部，其動力來源于液壓站。壓力油通過柱塞油馬達(dá)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能后，經(jīng)減速箱一級減速后進(jìn)入圓弧齒蝸輪減速器再度減速，然后通過高精度深孔內(nèi)花鍵將動力傳遞給鉆桿，實(shí)現(xiàn)鉆桿的圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。蝸輪副上有飛輪裝置，用于儲藏能量，還便于手動盤車。進(jìn)給箱位于機(jī)器的頭部，通過變換其手柄位置實(shí)現(xiàn)對鉆桿的自動進(jìn)給、手動進(jìn)給和空轉(zhuǎn)。自動進(jìn)給是由高精度深孔內(nèi)花鍵套傳遞上來的動力，經(jīng)由進(jìn)給箱體內(nèi)的齒輪通過速比變換傳遞給進(jìn)給絲桿，再由絲桿驅(qū)動鉆桿，從而實(shí)現(xiàn)鉆桿與絲桿間的差速傳動。進(jìn)給箱體的上平面伸出有一方頭，將變換手柄打在手動位置上，用搖把搖動該方頭可實(shí)現(xiàn)對鉆桿的快速上升和下降。進(jìn)給箱上裝有計數(shù)器，鉆桿上標(biāo)有刻度，均能準(zhǔn)確地指示鉆桿進(jìn)尺。填料箱位于機(jī)器下端，主要起與連箱連接和對鉆桿的密封作用。機(jī)殼在機(jī)器的中部，主要是連接上下部件和保護(hù)機(jī)體的作用。鉆桿是執(zhí)行部件，它的前端與開孔刀具的連接采用錐體定心，平鍵傳遞扭矩，利用帶有螺紋的中心鉆旋入鉆桿軸心螺孔將開孔刀緊固在鉆桿上。

2.3 HT500G、HT700G 開孔機(jī)。本機(jī)與前面所述的HT150G、HT300G開孔機(jī)的傳動原理與結(jié)構(gòu)形式大體相同，不同之處有如下幾點(diǎn)：（1）為適應(yīng)不同規(guī)格開孔刀的線速度和扭矩要求,在蝸輪副前面的減速箱內(nèi)設(shè)有高速、低速和空位三檔交變齒輪（HT150G，HT300G減速箱沒有變位檔）。

進(jìn)給箱上設(shè)有一齒輪式油馬達(dá),提供輔助動力,以實(shí)現(xiàn)鉆桿的自動快速進(jìn)退刀, 其速度可通過調(diào)節(jié)液壓站的油泵排量來控制，但該快速裝置只允許鉆桿在空行程中使用。

2.4 FDQ150、FDQ300、FDQ500、FDQ700 塞式封堵器。FDQ塞式封堵器為液壓油缸式。油缸底部法蘭面與封堵連箱配合連接。油缸頂部設(shè)計有起吊耳，油缸一邊裝有支架?；钊^一端裝有圓扁導(dǎo)套，導(dǎo)套中間裝有圓扁導(dǎo)向桿起到定位作用。液壓油缸進(jìn)油口和出油口用高壓膠管與TPP 系列液壓站連接，通過操縱換向閥實(shí)現(xiàn)活塞總成的上下運(yùn)動。一起將封堵頭送至已開好的孔中，皮碗進(jìn)行截斷管內(nèi)介質(zhì)的，以達(dá)到封堵目的。

2.5 下堵器。通過轉(zhuǎn)動大絞桿驅(qū)動絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿驅(qū)動銅套和與銅套聯(lián)接的主軸運(yùn)動。下堵時在絲桿的驅(qū)動下主軸下移并帶動堵柄和與堵柄用螺紋聯(lián)接的拉桿下移。

2.6 輔機(jī)系列。塞式管路不停輸開孔、封堵系列產(chǎn)品輔機(jī)有開孔下堵連箱、塞式封堵連箱、塞式夾板閥、封堵三通、塞式封堵頭、塞式開孔刀等六大系列。

2.6.1 連箱。連箱系列分開孔下堵連箱和塞式封堵連箱，兩種型號，可根據(jù)配套表對應(yīng)配置。開孔下堵連箱即可起聯(lián)接開孔機(jī)和塞式夾板閥的作用，也可起聯(lián)接下堵器和塞式夾板閥的作用。前者將塞式開孔刀藏入其中；后者將堵塞藏入其中。塞式封堵連箱起聯(lián)接塞式封堵器和塞式夾板閥的作用，并將塞式封堵頭藏入其中。連箱的上部帶有一個型號為J13H-160 的截止閥，用于開孔作業(yè)時排放空氣和介質(zhì)。

2.6.2 塞式夾板閥。它是專為管路不停輸開孔、封堵作業(yè)設(shè)計制造的一種三板式閘閥。它具有通徑大、高度矮、密封性能好、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。夾板閥采用手動操作啟閉。操縱螺桿為左旋螺牙（暗桿式）。操縱手把旁打有閘板關(guān)閉和開啟的旋向標(biāo)識。在上下閥體上設(shè)有旁路針形閥和泄放口針形閥，用來平衡閘板上下的壓力和排放介質(zhì)。

2.6.3 封堵三通。封堵三通是一種專用消耗件。它是用來焊接在要開孔的管路上，為開孔封堵設(shè)備的安裝提供一個固定支座。在封堵三通中配有一個帶密封圈的堵塞，堵塞靠鎖銷或鎖塊鎖死。堵塞上有接柄座和接柄，用來裝入和提取堵塞用。還配置了盲板，在作業(yè)完成后可將盲板蓋上，起保護(hù)堵塞和加固密封之功用。堵塞的安裝和提取，可利用對應(yīng)的HT 型開孔機(jī)來完成，或使用專用的下堵塞器。

2.6.4 塞式封堵頭。塞式封堵頭是一種特制專供管路封堵的由機(jī)械轉(zhuǎn)動部分和密封部件組成、用于阻止管道內(nèi)介質(zhì)流動的裝置。其封堵原理是靠封堵皮碗與管道內(nèi)壁的過盈配合，封堵皮碗不應(yīng)重復(fù)使用。

2.6.5 塞式開孔刀。塞式開孔刀是采用套料切削形式，中心鉆和套料切削分體合裝。刀柄內(nèi)錐與鉆桿配合定心連接，中心鉆一端旋入鉆桿中心螺孔固緊刀筒，中心鉆起切削定心，并在其上設(shè)有一U形夾，它是準(zhǔn)確無誤地將已切割開的料塊勾住并將其提取。

3 應(yīng)用技術(shù)介紹

3.1 焊接管件。（1）按標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)作業(yè)坑，保證有足夠的作業(yè)空間；（2）根據(jù)防腐方式選用合適的扒防腐的方法，去除防腐層；（3）選封堵點(diǎn)，測量管橢圓度不超過管外徑的1%且不大于3mm；測量管道壁厚，避開腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域且最少壁厚不應(yīng)小于4.8mm；（4）打磨三通與管道對焊處至露出金屬光澤；（5）組對三通，法蘭中軸線與管道軸線間距不應(yīng)大于1.5mm，法蘭端面與管道軸線平行度誤差不大于1mm。

3.2 安裝夾板閥。（1）擦拭干凈O型圈和結(jié)合面；（2）在閘板關(guān)閉的情況下吊裝夾板閥平穩(wěn)落到三通法蘭上，檢查止口貼合到位后對稱擰緊螺母；（3）手搖閥桿完全打開閘板，記錄圈數(shù)；（4）測量并記錄開孔尺寸和下堵尺寸。

3.3 安裝開孔機(jī)。（1）將刀具收入連箱，測量并記錄開孔尺寸以及鉆桿刻度；（2）平穩(wěn)起吊開孔機(jī)，擦拭干凈結(jié)合面；（3）緩慢將開孔機(jī)落到夾板閥上，檢查止口到位，對稱均勻擰緊螺栓；（4）將開孔機(jī)進(jìn)給手柄掛至手動位置，順時鐘搖搖把手感中心鉆已輕輕頂住母管管頂后，此時鉆桿刻度應(yīng)該與計算的尺寸大致相同；（5）逆時鐘將刀提升兩圈，將進(jìn)給手柄掛至空位；（6）安裝好油管，啟動液壓站試運(yùn)轉(zhuǎn)開孔機(jī)，檢查開孔機(jī)運(yùn)行正常。

3.4 開孔機(jī)整體試壓。（1）在開孔連箱上連接好試壓管和壓力表，向連箱內(nèi)緩慢注入氮?dú)猓ㄟ^壓力表觀察連箱內(nèi)部的壓力數(shù)值。試驗(yàn)的壓力不高于管道運(yùn)行壓力額1.1 倍，保壓10min 壓力不得有降，各結(jié)合面不得有漏；（2）試壓合格，用氮?dú)庵脫Q連箱內(nèi)的空氣；（3）置換合格，向連箱內(nèi)注入氮?dú)猓瑝毫ι源笥诠艿纼?nèi)運(yùn)行壓力。

3.5 開孔。檢查進(jìn)給箱手柄打在手動進(jìn)給位置，再用手盤動飛輪數(shù)圈，刀具在機(jī)器內(nèi)腔中應(yīng)無阻卡，方可啟動開孔。當(dāng)進(jìn)給行程走至計算尺寸時，切削完成,及時關(guān)閉開孔機(jī)和液壓站。將進(jìn)給手柄打在手動位置上，手搖上部方頭，將開孔刀連帶被切割下的料塊縮進(jìn)開孔連箱中。

3.6 封堵。

3.6.1 封堵作業(yè)一般規(guī)定。（1）封堵施工前應(yīng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，測量記錄各尺寸數(shù)據(jù)和封堵頭初始角；（2）封堵作業(yè)期間不應(yīng)清管、調(diào)整管道運(yùn)行參數(shù)；（3）液體管道帶壓封堵時管道介質(zhì)的流速不應(yīng)大于2.5m/s，氣體管道內(nèi)介質(zhì)的流速不應(yīng)大于5m/s；（4）封堵設(shè)備吊裝到夾板閥上之前，確認(rèn)封堵頭的封堵方向?yàn)楸环夤芏?；?）封堵時應(yīng)先下下游封堵頭，后下上游封堵頭；（6）封堵效果驗(yàn)證，打開平衡孔降壓，壓力降為零，觀察5min，若封堵隔離段管道壓力沒有回升，則封堵成功。

3.6.2 塞式封堵頭準(zhǔn)備。（1）在塞式封堵連箱的頂部裝上O型密封圈，注意使其干凈不破損。在塞式封堵連箱上安裝塞式封堵器；（2）在封堵器上安裝經(jīng)鑒定合格的壓力表；（3）聯(lián)接封堵器的液壓膠管；（4）朝主軸伸出的方向扳動換向閥手柄，使主軸伸出封堵連箱；（5）檢查封堵頭的初始角應(yīng)與要求的一致，再擰緊調(diào)節(jié)螺釘；（6）吊起封堵頭，使封堵頭安裝套軸線與封堵器主軸軸線在同一直線上。

3.6.3 封堵器安裝。（1）在夾板閥上把封堵器對中固定，注意封堵頭的封堵方向；（2）通過連箱上的平衡閥向連箱內(nèi)注入一定壓力的氮?dú)?，檢查密封面是否有泄漏；（3）密封性檢查合格后，排空連箱內(nèi)的氮?dú)?。?lián)接平衡管做好壓力平衡后完全打開夾板閥。

3.6.4 下封堵頭。（1）先根據(jù)封堵管徑和管道壓力設(shè)定好溢流閥溢流壓力；（2）再使下游側(cè)的封堵器入位，扳動換向閥的控制手柄，使封堵頭慢慢伸入到封堵位置。當(dāng)密封皮碗完全到達(dá)指定位置時，通過觀測窗可看見主軸上的數(shù)字與計算的封堵頭入位的總距離相符；（3）當(dāng)封堵頭入位后，扳動換向閥手柄至中間位置，檢查觀察窗的數(shù)字，確認(rèn)和計算的封堵頭所要求的距離一致；（4）擰緊主軸鎖緊夾具。

3.6.5 封堵頭回收。（1）當(dāng)新管段可以投入運(yùn)行后，提起封堵頭。聯(lián)接封堵連箱和管道上的平衡管，對隔離段做壓力平衡；（2）做好壓力平衡后，先回收上游的封堵器。往上扳動換向閥手柄，慢慢回收封堵頭；封堵頭回收后，關(guān)閉夾板閥。排空封堵連箱和臨時旁通內(nèi)的介質(zhì)再拆除封堵器和臨時旁通。

4 結(jié)論

塞式開孔封堵技術(shù)在帶壓長輸管道的應(yīng)用，不僅保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行和穩(wěn)定供氣，還可以大量減少停氣造成的損失，為社會創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，是值得推廣使用的一種安全可靠技術(shù)。