CN101749512B - 法兰加固和/或带压堵漏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种法兰的加固和/或堵漏方法，该方法包括以下步骤：(1)对法兰端面的螺栓螺母之间，以及螺纹副之间的空隙进行加固处理；(2)向法兰密封面内注胶进行法兰的加固处理；以及(3)将法兰与管道之间的不规则区域填平，然后进行法兰的加固和/或堵漏增强。本方法适用于管道法兰、连接阀门、容器连接法兰等部位的加固和堵漏加强。该方法具有不需动火、容易掌握等优点，并且能起到增强的效果，保证管道的正常运行，减少管道泄漏所造成的经济损失。

Description

法兰加固和/或带压堵漏的方法

技术领域

本发明主要涉及在法兰连接处进行加固和/或带压堵漏的方法。

背景技术

管道和容器的法兰连接处由于本身的缺陷，或者安装过程中操作不当，造成垫片的损坏，在使用过程，由于外界因素很容易导致法兰泄漏。泄漏严重影响管道的正常运行，造成经济损失，并存在很大的安全隐患。因此，必须采取必要的措施对法兰进行堵漏，对法兰薄弱部位进行加固。

管道法兰泄漏的传统修补方法除换管外一般还有以下几种：钢带法、夹具注胶法。其中钢带法是使用钢带拉紧器把钢带缠绕在管道法兰圆周，利用钢带与泄漏点之间的橡胶垫进行堵漏。该方法适用于中低压管道泄漏的临时堵漏。该方法简单快捷，但是只能作为一种临时堵漏处理。橡胶垫片容易老化，钢带易受外力扰动等因素影响，堵漏失效的几率较大。夹具注胶法利用法兰间隙与夹具构成的密封空腔，注入并充满密封空腔，阻止介质的外泄，从而消除泄漏，此方法目前应用比较普遍。但是对于高压管道和容器，此堵漏方法的寿命和可靠性不是很好。

发明内容

本申请的发明人经过长期的研究和现场实践，提出了一种对法兰进行加固和/或堵漏的方法。

一方面，本发明提供了一种法兰的加固和/或堵漏方法，该方法包括以下步骤：

(1)对法兰端面的螺栓螺母之间，以及螺纹副之间的空隙进行加固处理；

(2)向法兰密封面内注胶进行法兰的加固处理；以及

(3)将法兰与管道之间的不规则区域填平，然后进行法兰的堵漏增强。

该方法可在设备不停工的情况下进行堵漏，不需动火、容易掌握。本方法不仅可以满足带压堵漏所需要的时效性，简便快捷，而且增强了堵漏密封效果，加大了管道漏点周围强度，保证了堵漏作用的长久性。

附图说明

图1为螺纹连接处堵漏增强的示意图。

图2为螺纹连接处堵漏增强的局部放大图。

图3为钢带法进行法兰间隙处理的示意图。

图4为夹具法进行法兰间隙处理的示意图。

图5为夹具法进行法兰间隙堵漏的截面图。

图6为法兰间隙处理的剖视图。

图7为用填平材料进行顺滑过渡的示意图。

图8为碳纤维缠绕方式示意图。

图9为法兰堵漏增强的效果图。

具体实施方式

以下的描述包括了某些具体细节以便透彻理解各种公开的实施方案。然而，相关领域技术人员应当理解，可以无需一种或多种这些具体细节，或者可以使用其它方法、成分、材料等来实践实施方案。

除非上下文另有要求，在以下的说明书及权利要求书中，术语“包含”应解释为开放式的、包括的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

整个说明书中所提及的“一实施方案”，或“实施方案”，或“在另一实施方案中”，或“某些实施方案”，或“在某些实施方案中”是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、结构或者特性被包括在至少一实施方案中。因此，在整个本说明书中的各个地方出现的短语“在一实施方案中”、“在实施方案中”、“在另一实施方案中”或者“在某些实施方案中”不必均指相同的实施方案。此外，具体特征、结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何适当的方式相结合。

一方面，本发明提供了一种法兰的加固和/或堵漏方法，该方法包括以下步骤：

(1)对法兰端面的螺栓螺母之间，以及螺纹副之间的空隙进行加固处理；

(2)向法兰密封面内注胶进行法兰的加固处理；以及

(3)将法兰与管道之间的不规则区域填平，然后进行法兰的堵漏增强。

在某些实施方案中，在向法兰密封面内注胶进行法兰的加固处理之前，使用堵漏钢带与垫片缠绕捆扎法兰密封面。

在某些实施方案中，在向法兰密封面内注胶进行法兰的加固处理之前，使用带有注胶孔的堵漏夹具夹持法兰密封面。

在某些实施方案中，在向法兰密封面内注胶进行法兰的堵漏处理之前，使用堵漏夹具封闭法兰密封面。

在某些实施方案中，使用纤维增强复合材料对法兰端面的螺栓螺母之间，以及螺纹副之间的空隙进行加固处理。

在某些优选实施方案中，使用纤维增强复合材料对法兰端面的螺栓螺母之间，以及螺纹副之间的空隙进行加固处理，并使用纤维增强复合材料对法兰以及法兰两侧的部分管道进行缠绕。

在某些更优选的实施方案中，在对法兰端面的螺栓螺母之间，以及螺纹副之间的空隙进行加固处理之前，首先对螺纹连接部分、法兰以及法兰两侧的部分管道进行表面清理。

在某些甚至更优选的实施方案中，首先对螺纹连接部分、法兰以及法兰两侧的部分管道进行表面清理，然后利用纤维增强复合材料缠绕法兰的连接螺纹的缝隙，包括法兰与螺栓螺母的间隙、螺纹副的间隙，进行堵漏增强；并且利用纤维增强复合材料对法兰以及法兰两侧的部分管道进行缠绕，以增强步骤(3)中填充材料的粘接性能。

在某些实施方案中，所述的纤维增强复合材料由纤维材料和胶粘剂构成。

在某些优选实施方案中，所述的纤维增强复合材料包括但不限于连续纤维增强复合材料和非连续纤维增强复合材料。

在某些更优选实施方案中，所述的非连续纤维包括但不限于晶须和短切纤维，如颗粒增强纤维。

在某些甚至更优选的实施方案中，所述的纤维增强复合材料是连续纤维增强复合材料。

在某些优选实施方案中，构成所述连续纤维增强复合材料的纤维材料包括但不限于单向纤维、无纬布叠层(正交、斜交)、二维织物层合、多向编织复合材料和混杂纤维复合材料。

在某些优选实施方案中，构成所述连续纤维增强复合材料的纤维材料中的纤维包括但不限于有机纤维、碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、硼纤维。

在某些更优选的实施方案中，所述有机纤维包括但不限于芳纶纤维和聚乙烯纤维。

在某些更优选的实施方案中，使用碳纤维、玻璃纤维或碳化硅纤维构成连续纤维增强复合材料。

在某些更优选的实施方案中，使用碳纤维构成连续纤维增强复合材料。

在某些实施方案中，所述胶粘剂为基体相。

本申请中使用的胶粘剂可以是市场上能够买到的任何树脂，比如中国水利水电基础工程局出品的JX-1环氧树脂、北京福志创新科技有限公司的爱固乐牌环氧树脂。

在某些实施方案中，所述胶粘剂是能够满足表1所列性能指标的树脂。

表1胶粘剂力学性能要求范围

力学性能	范围	优化	更优化
				压缩强度	＞10MPa	＞20MPa	＞50MPa
界面剪切强度	＞2MPa	＞4MPa	＞12MPa
				界面抗拉强度	＞2MPa	＞5MPa	＞10MPa
杨氏模量	＞0.1GPa	＞0.5GPa	＞1.5GPa

在某些实施方案中，使用常规的热固性树脂和热塑性树脂作为胶粘剂。

热固性树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。

热塑性树脂是具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次，均能保持这种性能。凡具有热塑性树脂其分子结构都属线型。它包括含全部聚合树脂和部分缩合树脂。

在某些实施方案中，使用常规的热固性树脂包括但不限于酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂如三聚氰胺-甲醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟树脂等。

在某些实施方案中，使用常规的热塑性树脂包括但不限于PE-聚乙烯、PVC-聚氯乙烯、PS-聚苯乙烯、PA-聚酰胺、POM-聚甲醛、PC-聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等。

在某些优选实施方案中，使用环氧树脂作为胶粘剂。

在某些优选实施方案中，使用压缩强度大于50MPa，界面剪切强度大于12MPa环氧树脂作为胶粘剂。

在某些优选实施方案中，使用由碳纤维和环氧树脂构成的连续纤维增强复合材料。

在某些更优选的实施方案中，首先对螺纹连接部分、法兰以及法兰两侧的部分管道进行表面清理，然后利用由碳纤维和环氧树脂构成的纤维增强复合材料缠绕法兰的连接螺纹的缝隙，包括法兰与螺栓螺母的间隙、螺纹副的间隙，进行堵漏增强；并且利用由碳纤维和环氧树脂构成的纤维增强复合材料对法兰以及法兰两侧的部分管道进行缠绕，以增强步骤(3)中填充材料的粘接性能。

在某些实施方案中，所述的垫片是非自封的橡胶、天然橡胶、通用合成胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、氟橡胶、硅橡胶中的一种或几种的组合。

在某些优选实施方案中，所述的垫片是橡胶、天然橡胶中的一种或几种的组合。

在本申请中，术语“法兰加固处理”或与之类似的术语指在法兰没有泄露的情况下，对法兰进行的处理。术语“法兰堵漏处理”、“法兰带压堵漏处理”或与之类似的术语是指在法兰已经发生泄露的情况下，对法兰进行的处理。

本发明所用的钢带拉紧器，简称拉紧器，是用于各类管道管网穿孔泄漏时带压堵漏的工具，可以快速将钢带拉紧制止泄漏。该工具市面有售。

在本领域中，胶垫通常分为自封性和非自封性两种。

在某些实施方案中，钢带与漏点之间的垫片为自封胶垫。

在某些优选实施方案中，所述自封胶垫通常使用石墨板、聚四氟乙烯板、橡胶板、硅胶板、橡胶石棉板中的一种或几种的组合制成。

本发明所述的注胶夹具，是根据现场法兰的尺寸和规格，而根据夹具毛坯加工而成专用的注胶夹具，该夹具一般有两个对称的半圆结构组成，半圆结构的两个末端分别设有螺栓连接机构，将两个半圆结构放置在法兰上，令其覆盖法兰密封面，然后通过螺栓拉紧的方式将夹具与法兰接触面贴紧。夹具上设置有注胶孔和导流孔，注胶孔和导流孔都是通透的孔，通过注胶孔可以将密封胶注入到法兰的密封面空腔内而形成密封，导流孔的作用是在注胶时排出空气。在主角结束后，可以使用涂抹了密封胶的螺栓将注胶孔和导流孔密封。

在某些实施方案中，在步骤(3)中，首先对法兰和管道的不规则处用填平材料填平，使法兰与管道之间能够顺滑过渡。

在某些实施方案中，步骤(3)中所述的填平材料可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚醚树脂、聚酰亚胺树脂、氨基树脂或不饱和聚酯树脂或其与一定的力学增强颗粒材料的混合物。

在某些优选实施方案中，在步骤(3)中使用环氧树脂或其与力学增强颗粒材料的混合物。

步骤(3)中所使用的纤维复合材料和胶粘剂与步骤(1)中所用的相同。

在某些实施方案中，在铺设所述复合材料的增强纤维时，可沿法兰轴向铺设、环向铺设、或以一定倾斜角度铺设，也可以是几种铺设方式的任意组合。

在某些优选实施方案中，使用二种或三种铺设方式铺设所述复合材料的增强纤维。

在某些实施方案中，缠绕纤维增强复合材料的方法是：

(1)涂刷胶粘剂；

(2)在缝隙处铺设纤维；以及

任选地重复(1)和(2)多次，然后进行固化，其中每层使用的纤维可以相同或不同。

在某些实施方案中，铺设纤维增强复合材料的方法是：

(1)将胶粘剂涂刷到纤维上；

(2)铺设涂刷了预浸胶粘剂的纤维；以及

任选地重复(1)和(2)多次，然后进行固化，其中每层使用的纤维可以相同或不同。

在某些实施方案中，所述涂刷了预浸胶粘剂的纤维包括涂刷了胶粘剂并且固化完全已经形成纤维复合材料的纤维，以及涂刷了胶粘剂，需要在实际操作中加热固化以形成纤维复合材料的纤维。

在某些优选实施方案中，所述铺设纤维增强复合材料的方法是湿法粘贴纤维增强复合材料的方法。即按一定的尺寸及层数粘贴上述纤维增强复合材料，所述纤维增强复合材料涂刷了所述的粘浸胶，或用所述的粘浸胶浸渍，且根据需要使各层材料沿管道的径向或环向放置，相邻的两层材料之间可以是平行的、垂直的或以一定角度交错铺设的，或是纵横交错的。

经过纤维复合材料修复后的管道，达到了力学强度，完成了永久性堵漏。

实施例

为了进一步阐述本技术所涉材料及施工工艺，给出了下述实施例。但是，这些实施例不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1管道法兰加固

本公司气管道，内压为2MPa，管道法兰由于现场环境条件恶劣，腐蚀严重，发生泄漏的可能性很大。

我们利用纤维增强复合材料把螺纹连接处进行永久堵漏增强(参见附图1、2)。在操作实施时，用环氧树脂将细纤维丝浸透，然后缠绕在螺栓与螺母以及螺母与法兰面的结合处。随后用钢带捆扎法兰密封面的间隙(参见附图3)，钢带的正上方12点钟方位保留一个注胶口，然后向法兰密封面空隙里注胶进行临时处理(参见附图6)。利用堵漏填平树脂对法兰两侧的空间进行过渡(参见附图7)，以形成光滑过渡面，然后利用碳纤维复合材料缠绕(参见附图8)，最终完成增强处理(参见附图9)。

具体地，纤维复合材料缠绕操作按如下步骤进行：

首先，对法兰及其两侧的局部管道(两侧均约为200mm)进行表面清理；

利用堵漏填平树脂对法兰与管道之间的台阶、钢带、钢带卡等填平过渡，使其沿管道轴向平滑光顺(附图7)；

湿法粘贴碳纤维布：法兰表面用附图8所示的方法进行缠绕，沿着法兰面缠绕一周；之后改变碳纤维方向缠绕一周，碳纤维方向垂直于上一层碳纤维方向重复以上缠绕方法一次。其中所述的碳纤维布涂刷或浸渍了本发明的粘浸胶。

24小时后，碳纤维复合材料固化达到强度，完成了永久性堵漏增强。该方法在国内某油气输送企业站场法兰加固应用中得到应用，法兰管道内天然气压力为10MPa，法兰存在轻微渗漏，经过上述碳纤维复合材料加固后，效果良好。实践证明，本堵漏增强技术的实施，达到了理想的效果。

实施例2管道法兰堵漏

本公司气管道，内压为10MPa，管道法兰由于安装过程的机械损伤，经过长时间的腐蚀，发生渗漏。

我们利用纤维增强复合材料把螺纹连接处进行永久堵漏增强(参见附图1、2)。在操作实施时，用环氧树脂将细纤维丝浸透，然后缠绕在螺栓与螺母以及螺母与法兰面的结合处；根据现场测量法兰的数据，加工夹具毛坯，制成专用的留有导气孔和注胶孔的注胶夹具；用夹具对法兰面之间的间隙进行密封，保证夹具装卡牢固可靠，在安装夹具时注意使导气孔正对着渗漏处，然后通过注胶孔注胶进行临时堵漏(参见附图4、5、6)，堵漏后使用螺钉封堵导气孔，然后利用堵漏填平树脂对夹具以及法兰进行过渡(参见附图7)。利用碳纤维复合材料缠绕(参见附图8)，完成堵漏增强(参见附图9)。

具体的，纤维复合材料缠绕操作按如下步骤进行：

首先对金属管道进行表面清理；

用夹具进行临时堵漏完成，检测合格；

利用堵漏填平树脂对法兰与管道之间的台阶、夹具等填平过渡，使其管道方向平滑光顺；

湿法粘贴碳纤维布：法兰表面用附图8所示的方法进行缠绕，沿着法兰面缠绕一周；之后改变碳纤维方向缠绕一周，碳纤维方向垂直于上一层碳纤维方向重复以上缠绕方法一次。其中所述的碳纤维布涂刷或浸渍了本发明的粘浸胶。

24小时后，碳纤维复合材料固化达到强度，完成了永久性堵漏增强。

堵漏完成后参考SY-T5992-94《输送钢管静水压爆破试验方法》进行压力实验，加压15MPa后，保压2周，压力表读书没有下降，法兰没有发生泄漏，堵漏增强处完好无损。表明本堵漏增强技术的实施，达到了理想的效果。

本方法适用于管道法兰、连接阀门、容器连接法兰等部位的加固和堵漏加强。该方法具有不需动火、容易掌握等优点，并且能起到增强的效果，保证管道的正常运行，减少管道泄漏所造成的经济损失。

根据上述描述可以进行这些以及其它的改变。通常，在如下的权利要求书中，所用术语不应被解释为对在本说明书和权利要求书中公开的具体实施方案的限定，而应被解释为包括根据权利要求书进行操作的所有系统、装置和/或方法。因此，本发明的范围不受本公开内容的限制，而是由如下权利要求书的整体来确定。

根据前文所述应当理解，尽管为了解释的目的已经在此描述了本发明的具体实施方案，但仍然可以进行各种改变而不违背本发明的精神和范围。因此，本发明仅受所附权利要求书的限制。

Claims (13)

1.一种法兰的加固和/或堵漏方法，该方法包括以下步骤：

(1)对法兰端面的螺栓螺母之间，以及螺纹副之间的空隙进行加固处理；

(2)向法兰密封面内注胶进行法兰的加固处理；以及

(3)将法兰与管道之间的不规则区域填平，然后进行法兰的加固和/或堵漏增强；

其中在步骤(1)中，使用纤维复合材料对法兰端面的螺栓螺母之间以及螺纹副之间的空隙进行加固处理；

在步骤(2)中，在向法兰密封面内注胶进行法兰的加固处理之前，使用堵漏钢带与垫片缠绕捆扎法兰密封面或者使用带有注胶孔的堵漏夹具夹持法兰密封面；

在步骤(3)中，首先对法兰与管道的不规则处用填平材料填平，随后使用连续纤维增强复合材料缠绕完成所述的法兰的加固和/或堵漏增强，所述缠绕步骤包括涂刷胶粘剂和铺设纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，在向法兰密封面内注胶进行法兰的堵漏处理之前，使用堵漏夹具封闭法兰密封面。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述纤维复合材料是连续纤维增强复合材料或非连续纤维增强复合材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述纤维复合材料是连续纤维增强复合材料。

5.根据权利要求3所述的方法，其中构成所述连续纤维增强复合材料的纤维材料选自单向纤维、无纬布叠层、二维织物层合、多向编织复合材料或混杂纤维复合材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述无纬布叠层为正交无纬布叠层或斜交无纬布叠层。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述纤维选自包括芳纶纤维或聚乙烯纤维的有机纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、硼纤维。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述纤维为碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述纤维为碳纤维。

10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的方法，使用填平材料将法兰与管道之间的不规则区域填平，其中所述填平材料选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚醚树脂、聚酰亚胺树脂、氨基树脂或不饱和聚酯树脂或其与一定的力学增强颗粒材料的混合物。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述填平材料为环氧树脂或其与力学增强颗粒材料的混合物。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(3)中重复涂刷胶粘剂和铺设纤维多次，然后进行固化。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述各层纤维增强复合材料沿法兰轴向铺设、环向铺设或以一定倾斜角度铺设，或者是几种铺设方式的任意组合。

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