一種天然氣管道不停輸快速堵漏設備的製作方法

2023-06-06 09:16:21

本發明屬於天然氣管道維護
技術領域：
，具體涉及一種天然氣管道不停輸快速堵漏專用工具。
背景技術：
：埋地鋼質天然氣管道，在使用一段時間後，受土壤的電化學腐蝕常常會發生管道穿孔洩漏。洩漏的燃氣將危及周邊安全，搶維修工作刻不容緩。更嚴重的天然氣管道穿孔洩漏後，一旦洩漏燃氣竄入電纜溝道等相對密閉空間發生聚集，極容易引發燃氣爆炸造成大量人員與經濟損失。現有的常用的堵漏搶修技術，採取開挖停氣焊接的方式，需要對洩漏管道進行停氣置換，之後進行焊接修復。整個過程耗時較長，且需要對部分用戶進行停氣。目前也存在不停輸的堵漏技術，一般的是通過預置好的符合管道直徑的外部套管，配合採取內襯粘接層或是利用洩壓孔絲堵封堵的方式。然而上述方式一般需要較大的操作空間、多人配合、不可重複利用，且會隨洩漏管道直徑的增加而增加工具大小、重量，不適合在作業空間狹小的搶修工作坑內實施。技術實現要素：針對現有技術存在的不足，本發明的目的在於，提供一種天然氣管道不停輸快速堵漏設備，代替動火焊接完成堵漏，可在不停氣的前提下單人操作，同時裝置小巧可拆卸，適用於狹小區域內的埋地管線搶修，適應各類管道外徑。為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案予以實現：一種氣體管道不停輸快速堵漏設備，所述設備包括固定系統和壓碗，所述固定系統包括無底邊的梯形固定架、收緊器、收緊帶和絲槓，所述收緊器安裝於固定架兩端，收緊器相對固定架可活動，所述收緊帶通過纏繞收緊器將固定架固定於氣體管道上，所述絲槓豎直穿過固定架並與壓碗連接，所述壓碗為錐臺結構，錐臺下底面加工成弧面，弧面中部加工有一凹窩。所述絲槓上設置球頭，絲槓和壓碗通過球頭彈珠式的連接結構可拆卸連接。所述凹窩為半球面，凹窩最高點處深度1-1.5cm，凹窩(7)的面積不小於氣體管道的漏點面積。所述絲槓頂端加工有扳杆孔；所述固定架採用防爆鋁合金材質。氣體管道的公稱直徑分別為50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm和500mm時，錐臺下底面的弧面半徑分別為30mm、45mm、57mm、84mm、109mm、136mm、162mm、188mm、213mm和264mm。管道堵漏前使用木楔子填補於漏點處。所述膠泥包括雙組份金屬膠；塗布膠泥的厚度5-10mm，固化膠泥的時間不低於30min。壓碗與膠泥接觸的一側塗布有脫模劑。管道堵漏前使用水基高壓清潔劑噴霧對管道漏點處進行表面清理；固化膠泥後，在氣體管道漏點處及附近沿氣體管道纏繞浸漬樹脂繃帶。本發明與現有技術相比，具有如下技術效果：(1)本發明的設備依靠不同管道外徑設計的壓碗，其弧面的弧度，可使得膠泥受力均勻，固化後的膠泥無翻卷翹邊，凹窩的設計，使得尤其在漏點處膠泥擠壓後仍有足夠厚度，經試驗，在不停氣的前提下實現對中壓燃氣管道微孔洩漏一次堵漏成功率100％。(2)本發明的設備可以實現單人在狹小的氣體管道洩漏搶修坑內，快速有效地完成全部管道修復堵漏工作。所採用的裝置避免動火焊接，整個過程不用停氣置換，避免洩漏燃氣發生起火爆炸的風險。(3)本發明的設備利用收緊帶的方式滿足固定架對不同管道外徑的支持。單人通過旋轉加力絲槓，配合特製的壓碗，將雙組份金屬修補膠均勻牢固的壓緊在洩漏管道處。待膠泥固化後利用柔性樹脂繃帶進行防腐絕緣與補強。(4)整套設備操作便捷、可拆卸、可重複回收利用、通過靈活更換壓碗部件滿足各類管道外徑的堵漏需求。附圖說明圖1為管道漏點孔洞處形成的半球形的應力分布圖；圖2(a)、(b)、(c)分別為不同外力f施加時膠泥受力情況；圖3是本設備結構示意圖；圖4是本設備壓碗的俯視透視圖；圖5是本設備膠泥固化後浸採用漬樹脂加強示意圖；圖6為固化後的膠泥形態示意圖。圖中各標號的含義為：1-固定系統，2-壓碗，3-固定架，4-收緊器，5-收緊帶，6-絲槓，7-凹窩，8-球頭，9-扳杆孔，10-管道，11-膠泥，12-彈簧彈珠扣，13-浸漬樹脂加強繃帶。以下結合附圖對本發明的具體內容作進一步詳細解釋說明。具體實施方式以下給出本發明的具體實施例，需要說明的是本發明並不局限於以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發明的保護範圍。本發明的設備尤其適用於中低壓管網(中壓管道壓力在0.005—0.4mpa，低壓管道壓力≤0.005mpa)及小孔洞(1cm2左右，本實施例指燃氣管道表面腐蝕穿孔形成的孔洞)的管道快速堵漏。發明人在前期研究得出，管道腐蝕穿孔燃氣從孔洞中洩漏溢出，主要是在孔洞處管道內外存在壓力差，1cm2的孔洞在最大壓力下會在其腐蝕穿孔處形成200000pa×0.00001m2＝20n≈2kg的力。在正常室溫下，0.2mpa的甲烷氣體(天然氣的主要成分)很難壓縮，其流動性使得它們能將自身重力和所受的外力按原來的大小向各個方向傳遞，即孔洞處持續存在成半球形的應力，如圖1，堵漏的關鍵就是要在膠泥固化前，不會受洩漏點壓力的影響，對膠泥產生永久性的應力形變，漏點處的膠泥需能抵抗管道壓力，維持到膠泥固化就可以完成堵漏。據此，發明人研究得出：根據上述思路施加的外力必須垂直於洩漏點所在的管道弧面,且均勻可控。根據上面的力學分析，理想的膠泥受力需滿足前面分析的受力特點，即外力使膠泥均勻貼緊管道弧面的同時，在漏點處能形成半球形的凹痕施力。通過對膠泥的受力分析(圖2)，證實傾斜外力是導致膠泥水平錯動，造成堵漏失敗的重要原因。本裝置壓碗的弧形中部加工成凹窩，凹窩最高點處深度1-1.5cm，發明人研究發現，如果要使膠泥的理論機械性能發揮出來，膠泥最小厚度一般在5-10毫米間，考慮到不同膠泥存在誤差，設計凹窩以保障膠泥在擠壓後仍有足夠厚度。根據氣體膨脹特性分析與膠泥材料特點分析，膨脹面作用力成球面向外擴張，與之對應的凹窩也應為半球面設計，使得堵漏膠泥在半球面中聚集在外力的作用下與洩漏點產生的壓強進行對抗，保障膠泥在固化前不被管道壓力擠出。本發明帶偏角的龍門型固定架為去掉底邊的等腰梯形結構，收緊器有兩個安裝螺帽的孔，一方面通過螺帽安裝於固定架兩端，收緊器相對於固定架可活動，另一方面通過螺帽使收緊帶可纏繞收緊器，收緊帶可以購買得到。實施例1：如圖3-5，本實施例提供一種天然氣管道不停輸快速堵漏設備，包括固定系統1和壓碗2，固定系統1包括帶偏角的龍門型固定架3、收緊器3、收緊帶5和絲槓6，收緊帶5將帶偏角的龍門型固定架3固定於氣體管道10上。絲槓6豎直穿過帶偏角的龍門型固定架3並與壓碗2連接，壓碗2為等腰梯形結構，下底邊加工成弧形，用於傳導外力，保障施力均勻，使得f均勻分布於漏點處，弧形中部加工成凹窩7，凹窩7最高點處深度1-1.5cm，如果要使膠泥的理論機械性能發揮出來，其最小厚度一般在5-10毫米間，考慮到不同膠泥存在誤差，設計凹窩7以保障膠泥11在擠壓後仍有足夠厚度。帶偏角的龍門型固定架3，可以固定於不同大小的管道10上，擴大了適用管徑，在不影響穩定性的情況下，具有減重效果，方便單人使用，承受負載大。採用防爆鋁合金，特殊的鋁合金對撞擊吸收高不易產生火花，採用金屬材料，一定程度上保障了耐用性與強度，密度小重量輕，在搶修作業中更為安全方便。收緊帶5可根據不同管道外徑靈活調整，強度大、重量輕，適應dn50-dn500的全系列鋼管。絲槓6將迴轉運動轉化為直線運動，施加的外力通過扳杆孔9來水平轉動頂端的扳手實現，施力穩定，停止轉動後因螺紋存在能較好的維持外力，直到膠泥11固化，施加的力易控。絲槓上設置球頭8，絲槓6和壓碗2採用球頭彈珠式的連接結構，壓碗2上部可以挖槽安裝彈簧彈珠扣12，這種鎖扣連接具有穩定性，保證與加力部分不會出現錯位，只需輕輕用力一推即可完成插拔，簡單快捷、方便安裝和拆卸。本設備的使用步驟為：將固定架3與收緊器4配合收緊帶5固定於洩漏管道10的上方，保障可以適應於不同管道外徑。根據洩漏管道的外徑選擇對應的壓碗2，壓碗2的弧面專門針對不同的洩漏管道設計，保障貼合緊密、受力均衡。通過弧面與凹窩來7保障雙組份金屬膠受力均勻且有一定厚度。將絲槓6上的球頭8，裝入壓碗2的彈簧彈珠扣12中，這裡可隨時根據情況利用上述的連接和鎖扣方式更換壓碗2。將壓碗2與雙組份金屬膠11置於洩漏管道10上，通過將板杆插入板杆孔9中水平旋轉，下壓壓碗2擠壓雙組份金屬膠11，並使得弧面貼緊洩漏管道10。待膠泥11完全固化後，因弧面上有脫模劑的原因，可將全部設備拆卸回收。圖3為洩漏管道上的漏點處補的固化膠泥，表示管道洩漏已被封堵完成，再利用浸漬樹脂加強繃帶13，纏繞整個洩漏管道部分完成最後的防腐絕緣與柔性補強。效果驗證：採用對試驗管道鑽孔方式，模擬實際管道微孔漏氣點，加裝壓力表檢驗實際堵漏效果，結果如下表1所示。結果表明，使用本裝置可實現「零」停氣，多次試驗均一次堵漏成功，成功率達100％。發明人在6-9月間，對西安市發生的管道腐蝕穿孔洩漏進行了實際的操作堵漏以驗證設備的有效性，如表2所示。表1模擬試驗結果序號管道壓力(mpa)孔洞大小(cm2)管道大小固化時間是否漏氣10.20.78dn1501h否20.20.78dn1501h否30.20.78dn2001h否40.210.5dn2001h否50.20.5dn3001h否60.20.78dn3001h否在對多起腐蝕穿孔洩漏成功堵漏後，發明人為了進一步評定利用本設備對管道腐蝕穿孔的修復效果，於10月初將修復成功的試驗段管道送至國家權威檢測中心，進行管道密封性能的評估，各項性能符合技術指標：抗壓強度(astmd695)12000psi，最大工作溫度149℃，儲存期限＞12個月25℃，抗化學性：優異。表2本裝置用於天然氣管道補漏實際效果此外，發明人分別進行了若干對比實驗，分別為1)塗布膠泥直接採用現有的方法機械壓制，2)壓碗結構的底部無弧面，3)壓碗結構的底部弧面無凹窩，4)採用本設備的壓碗結構。結果發現，1)無法有效堵漏，2)堵漏的膠體有一半緊緊粘附於管道表面，另一半發生了翹起，3)氣體管道漏點處的膠泥厚度較薄，嚴重影響堵漏持續的時間，4)實現有效堵漏，並且成功在漏點處強化了膠泥，如圖6，說明壓碗的結構設計，包括壓碗形狀、底部凹窩對本設備效果的達成很關鍵。成本效益對比：每處漏點成本計算：表3新技術堵漏(單位：元)堵漏膠泥浸漬樹脂繃帶人工總和4071998300*33305表4目前停氣焊接堵漏(單位：元)機具燃料氣體置換放熱散失停氣損失防腐層修復人工總和5000600010000.8*43002800300*1522740由表中3、4對比可知，平均每處漏點修復節約：19435元，資料顯示，2014-2015年度共發生洩漏138起，如果採取新技術堵漏可節約：2682030。元。本發明人自2015年6月起至12月共進行新技術堵漏23次，共計節約：447005元。當前第1頁12