CN104832746A - 法兰式大口径pe管道带压修复结构及其修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种法兰式大口径PE管道带压修复结构及其修复方法，包括中部剖分带颈PE法兰、中部剖分金属材质的活套法兰和带颈法兰，PE法兰内弧面及剖分面镶嵌有电磁绝缘加热线并预埋测温探头，两个PE法兰分设于PE管道破损部位两侧，并通过电磁热熔与PE管道熔合为一体；活套法兰套装于PE法兰颈部并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰套装于PE管道上并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰、活套法兰、PE法兰通过螺栓密封连接；两个带颈法兰之间的PE管道外部套装金属管材，金属管材两端与带颈法兰颈部焊接，在PE管道破损部位周围形成密封腔。本发明在PE管道运行状态下对任何形式、任何部位的破损均可带压修复。

Description

法兰式大口径PE管道带压修复结构及其修复方法

技术领域

本发明涉及PE管道在运行状态下的破损修复，具体是一种法兰式大口径PE管道带压修复结构及其修复方法。

背景技术  

PE材质管道尤其是大口径管道因其优良的耐腐蚀性、弹性塑性大、便于长距离铺设以及使用寿命长等优点，近年来正在被广泛应用。由于制造、安装和不可抗力等原因会导致管线破损乃至断裂，从而造成物料浪费、停产、环境污染甚至引发重大事故。

PE材料属于高分子惰性材料，很难与其他材料粘接，且弹性很大但刚度很低，随着管道运行压力的变化，管道直径、长度、厚度等几何尺寸都会发生动态改变。传统的管道带压修复技术包括钢带拉紧技术、化学粘合技术、注剂式密封技术以及套管式密封技术等，仅仅适用于刚度较大的金属与非金属管道，而不适用于PE管道，尤其是不适用于大口径PE管道。目前，PE管道发生破损时，常规的修复方法是将破损的管段割除换新，方法是用热熔机将新管道与原管道热熔对接；小口径PE管道可采用承插式热熔焊接的方法，但这些修复方法的前提是必须要将管道内的介质排空，而且热熔接口处不能有任何的污物、杂质、水滴乃至水蒸气，否则无法熔合。而对于地下敷设的管道、输送污染性介质的管道或长距离输送的管道而言，管道排空几乎不能实现，即使能够排空，难度也很大，需消耗大量的人力、物力和财力，且施工周期比较长，工作量大。以30km长的DN900浓海水PE管道破损事故为例，一次的经济损失就达300余万元。

发明内容

本发明旨在解决大口径PE管道破损带压修复的问题，提供一种能在PE管道运行的状态下，对PE管道任何形式、任何部位的破损进行带压修复的法兰式大口径PE管道带压修复结构及其修复方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种法兰式大口径PE管道带压修复结构，包括两个PE法兰、两个金属材质的活套法兰和两个金属材质的带颈法兰，所述的PE法兰为中部剖分带颈法兰，PE法兰内弧面及剖分面镶嵌有电磁绝缘加热线，PE法兰内部预埋测温探头，两个所述的PE法兰沿轴向分设于PE管道破损部位两侧，并通过电磁热熔与PE管道熔合为一体；所述的活套法兰和带颈法兰为轴向中部剖分结构，活套法兰套装于PE法兰颈部并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰套装于PE管道上并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰、活套法兰、PE法兰通过螺栓密封连接；两个所述带颈法兰之间的PE管道外部套装有轴向中部剖分结构的金属管材，所述金属管材通过其本体焊接以及其两端与带颈法兰颈部的焊接，在PE管道破损部位周围形成密封腔。

上述法兰式大口径PE管道带压修复结构的修复方法，按下述步骤进行：

（1）确定PE法兰与PE管道熔合面积，根据熔合面积确定PE法兰的几何尺寸、电磁绝缘加热线的布置方式、温控探头的数量及埋设位置，确定活套法兰、带颈法兰、金属管材的技术参数及数量，并对上述部件进行加工制作；

（2）完成电磁绝缘加热线及温控探头在PE法兰中的镶嵌、埋设工作；

（3）根据PE管道破损部位的大小、形状及泄漏情况，制作安装临时止漏或外引装置，消除泄漏介质对修复工作的影响；

（4）在PE管道上确定PE法兰的熔接位置，对该位置管道的表面进行预处理；

（5）安装PE法兰：精细调整PE法兰与PE管道的接触间隙及PE法兰密封端面的平面度，调整合格后用卡具进行固定；

（6）电磁绝缘加热线与电源控制器进行连接；温控探头与温控器进行连接；

（7）电磁热熔作业：给电源控制器送电，电源控制器的电压输出、电流输出全部归零；合上电源控制器的输出开关，缓慢调节电压、电流输出旋钮，当电流增加至6A时，保持5分钟的恒定，检查PE法兰与PE管道的接触部位有无异常，观察温控器的显示温度与校验温度是否一致；逐渐调高电源控制器的输出电压、电流值，控制合理的温升速度，以不超过15度/分钟为宜，当温度升高至熔合温度时断开电源控制器的输出开关；PE法兰与PE管道的电磁热熔作业结束；

（8）拆除电源控制器，待温度降至80℃时拆除温度控制器。

（9）安装组对两侧带颈法兰：以PE法兰的法兰密封面为基准调整两侧带颈法兰密封面的平面度，然后对剖分面进行焊接、打磨修整；安装密封垫片或在法兰密封面上涂抹密封胶，用螺栓将活套法兰、PE法兰、带颈法兰连接在一起，形成PE管道带压修复结构。

（10）安装组对金属管材：对称剖分的金属管材与两侧带颈法兰的颈部管段组对焊接，同时金属管材的剖分面组对焊接；至此完成对PE管道管体上破损部位的带压修复。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的实质性特点是：

通过电磁热熔方法在原PE管道破损部位两侧适宜位置熔合两个PE法兰，两个PE法兰之间通过活套法兰和带颈法兰设置金属套管，在管道破损部位周围形成密封腔，从而实现对破损PE管道的密封。这种带压修复结构能在PE管道运行状态下完成，且可以对PE管道任何形式、任何部位的破损进行带压修复。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

所述电磁绝缘加热线设置有与外置电源控制器连接的接线端子，所述测温探头设置有与外置温控器相连接的接线端子。

所述PE法兰与所述带颈法兰的密封端面之间设置有高弹性密封垫片或涂抹密封胶。

PE管道破损部位位于PE管道的弯头位置或三通位置上，金属管材中间设置波纹金属膨胀节。

附图说明

图1为PE管道带压修复结构组装分解示意图；

图2为PE法兰电磁热熔示意图；

图3为金属材质部件安装示意图；

图4为最终PE管道带压修复结构示意图；

图中：PE管道1，PE法兰2，温控器3，电磁绝缘加热线4，活套法兰5，带颈法兰6，金属管材7，单波纹金属膨胀节8，破损部位9，螺栓10，电源控制器11，温控探头12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。

参见图1-图4，本实施例给出的法兰式大口径PE管道带压修复结构，由两个PE法兰2、两个金属材质的活套法兰5、两个金属材质的带颈法兰6、一个带单波纹金属膨胀节8的金属管材7构成，PE法兰2为中部剖分带颈法兰，PE法兰2的内弧面及剖分面镶嵌有电磁绝缘加热线4，PE法兰2内部预埋测温探头12，两个PE法兰2沿轴向分设于PE管道1的破损部位9两侧，并通过电磁热熔与PE管道2熔合为一体；活套法兰5和带颈法兰6同为轴向中部剖分结构，活套法兰5套装于PE法兰2颈部并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰6套装于PE管道2上并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰6、活套法兰5、PE法兰2通过螺栓10密封连接；金属管材7套装在两个带颈法兰6之间的PE管道1外部，金属管材7通过其剖分面组对焊接以及其两端与带颈法兰6颈部的焊接，在PE管道1的破损部位9周围形成密封腔。

电磁绝缘加热线4设置有与外置电源控制器11连接的接线端子，电源控制器11输入端通过电缆与外部供电系统相连接，输出端与电磁绝缘加热线4的接线端子相连接，通过调整电源控制器11的输出电压、电流为PE法兰2与PE管道1的电磁热熔提供稳定的能量输出。

测温探头12设置有与外置温控器3相连接的接线端子，测温探头12探测电磁绝缘加热线4周边PE法兰2与PE管道1接触面熔合区域的温度，从而为电源控制器11提供操控数据，通过对电源控制器11的实时跟踪调控，精确控制电磁绝缘加热线4的加热温度和温升速度。

PE法兰2与带颈法兰6的密封端面之间设置有高弹性密封垫片或者涂抹密封胶。

当PE管道1的破损部位9位于PE管道1的弯头位置或三通位置上时，金属管材7中间宜设置单波纹金属膨胀节8。单波纹金属膨胀节8的作用是为了补偿焊接变形及PE管道1自身的弹性形变，消除对法兰密封性能的影响。如果破损部位9出现在PE管道1的直管段且PE管道1弹性形变及直线度变化不大，且管道运行压力低于0.8MPa，则不需要设置单波纹金属膨胀节8，如果破损部位9出现在PE管道1的弯头位置或三通位置上则必须设置单波纹金属膨胀节8，且膨胀节的数量也要根据具体情况计算确定。

仍参见图1-图4，本实施例给出的法兰式大口径PE管道带压修复结构的修复方法，按下述步骤进行：

步骤1：根据PE管道1的直径、压力等级、破损部位9出现的位置和输送介质的危害性计算受力情况来确定熔合面积，根据熔合面积确定PE法兰2的几何尺寸、电磁绝缘加热线4的布置方式、温控探头12的数量及埋设位置，确定活套法兰5、带颈法兰6、金属管材7、单波纹金属膨胀节8的技术参数及数量，并对上述部件进行加工制作。

步骤2：完成电磁绝缘加热线4及温控探头12在PE法兰2中的镶嵌、埋设工作。

步骤3：根据破损部位9的大小、形状及泄漏情况制作安装临时止漏或外引装置，消除泄漏介质对修复工作的影响。

步骤4：在PE管道1上确定PE法兰2的熔接位置，对该位置管道的表面进行预处理，包括管道校圆、缺陷修补、清除各种杂质及变性层等。

步骤5：安装PE法兰2，精细调整PE法兰2与PE管道1的接触间隙及PE法兰2密封端面的平面度，调整合格后用卡具进行固定。

步骤6：电磁绝缘加热线4与电源控制器11进行连接；温控探头12与温控器3进行连接。

步骤7：给电源控制器11送电，电源控制器11的电压输出、电流输出全部归零；合上电源控制器11的输出开关，缓慢调节电压、电流输出旋钮，当电流增加至6A时，保持5分钟的恒定，检查PE法兰2与PE管道1的接触部位有无异常，观察温控器3的显示温度与校验温度是否一致；逐渐调高电源控制器11的输出电压、电流值，控制合理的温升速度，以不超过15度/分钟为宜，当温度升高至熔合温度时（160-240℃）断开电源控制器11的输出开关；PE法兰2与PE管道1的电磁热熔作业结束。控制温度的具体数值与PE管道生产工艺及配方有关，与生产PE管道使用的原材料也有关，一般来讲，用进口原料做的管道比用国产原料做的管道的控制温度应高一些，上海石化的原料比国内其它厂家的原料的控制温度要高一些，应根据实际情况灵活把握。

步骤8：拆除电源控制器11，待温度降至80℃时拆除温度控制器3。

步骤9：安装组对两侧带颈法兰6，以PE法兰2的法兰密封面为基准调整两侧带颈法兰6法兰密封面的平面度，采用合理的焊接工艺对剖分面进行焊接，期间严格控制变形量，焊接后对法兰密封面的焊道进行打磨修整；安装密封垫片或在法兰密封面上涂抹密封胶，用螺栓10将活套法兰5、PE法兰2、带颈法兰6连接在一起，形成密封结构，螺栓10要对称、均匀的进行紧固。

步骤10：安装有单波纹金属膨胀节8的对称剖分的金属管材7与两侧带颈法兰6的颈部管段组对焊接，同时金属管材7的剖分面组对焊接；至此完成了对PE管道管体上破损部位9的带压修复。

上述步骤2、步骤3、步骤4这三步工作可视步骤1的进展情况同时进行。

对于无法有效对破损部位9进行彻底临时封堵，而需要将介质外引的情况，需要在金属管材7下半段的底部开设一个介质外引导流孔，待步骤10的工作完成后，再用传统的成熟工艺将该导流孔进行封堵。

上述实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种法兰式大口径PE管道带压修复结构，其特征在于，包括两个PE法兰、两个金属材质的活套法兰和两个金属材质的带颈法兰，所述的PE法兰为中部剖分带颈法兰，PE法兰内弧面及剖分面镶嵌有电磁绝缘加热线，PE法兰内部预埋测温探头，两个所述的PE法兰沿轴向分设于PE管道破损部位两侧，并通过电磁热熔与PE管道熔合为一体；所述的活套法兰和带颈法兰为轴向中部剖分结构，活套法兰套装于PE法兰颈部并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰套装于PE管道上并通过其剖分面组对焊接为一体，带颈法兰、活套法兰、PE法兰通过螺栓密封连接；两个所述带颈法兰之间的PE管道外部套装有轴向中部剖分结构的金属管材，所述金属管材通过其本体焊接以及其两端与带颈法兰颈部的焊接，在PE管道破损部位周围形成密封腔。

2.根据权利要求1所述的法兰式大口径PE管道带压修复结构，其特征在于，所述电磁绝缘加热线设置有与外置电源控制器连接的接线端子，所述测温探头设置有与外置温控器相连接的接线端子。

3.根据权利要求1所述的法兰式大口径PE管道带压修复结构，其特征在于，所述PE法兰与所述带颈法兰的密封端面之间设置有高弹性密封垫片或涂抹密封胶。

4.一种如权利要求1-4中任意一项所述的法兰式大口径PE管道带压修复结构的修复方法，其特征在于，按下述步骤进行：

（1）确定PE法兰与PE管道熔合面积，根据熔合面积确定PE法兰的几何尺寸、电磁绝缘加热线的布置方式、温控探头的数量及埋设位置，确定活套法兰、带颈法兰、金属管材的技术参数及数量，并对上述部件进行加工制作；

（2）完成电磁绝缘加热线及温控探头在PE法兰中的镶嵌、埋设工作；

（3）根据PE管道破损部位的大小、形状及泄漏情况，制作安装临时止漏或外引装置，消除泄漏介质对修复工作的影响；

（4）在PE管道上确定PE法兰的熔接位置，对该位置管道的表面进行预处理；

（5）安装PE法兰：精细调整PE法兰与PE管道的接触间隙及PE法兰密封端面的平面度，调整合格后用卡具进行固定；

（6）电磁绝缘加热线与电源控制器进行连接；温控探头与温控器进行连接；

（7）电磁热熔作业：给电源控制器送电，电源控制器的电压输出、电流输出全部归零；合上电源控制器的输出开关，缓慢调节电压、电流输出旋钮，当电流增加至6A时，保持5分钟的恒定，检查PE法兰与PE管道的接触部位有无异常，观察温控器的显示温度与校验温度是否一致；逐渐调高电源控制器的输出电压、电流值，控制合理的温升速度，以不超过15度/分钟为宜，当温度升高至熔合温度时断开电源控制器的输出开关；PE法兰与PE管道的电磁热熔作业结束； 

（8）拆除电源控制器，待温度降至80℃时拆除温度控制器；

 （9）安装组对两侧带颈法兰：以PE法兰的法兰密封面为基准调整两侧带颈法兰密封面的平面度，然后对剖分面进行焊接、打磨修整；安装密封垫片或在法兰密封面上涂抹密封胶，用螺栓将活套法兰、PE法兰、带颈法兰连接在一起，形成PE管道带压修复结构；

（10）安装组对金属管材：对称剖分的金属管材与两侧带颈法兰的颈部管段组对焊接，同时金属管材的剖分面组对焊接；至此完成对PE管道管体上破损部位的带压修复。

5.根据权利要求4所述的法兰式大口径PE管道带压修复结构的修复方法，其特征在于， PE管道破损部位位于PE管道的弯头位置或三通位置上，金属管材中间设置波纹金属膨胀节。