CN107830302B - 用于弯管修复的套筒和弯管修复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弯管修复技术领域，公开了一种用于弯管修复的套筒和一种弯管修复的方法。该用于弯管修复的套筒包括：用于固定在弯管的两个直管段的外壁上的密封压环，和用于包覆弯管的弯管段且固定在密封压环上的密封弯管。其中，密封弯管、密封压环和弯管之间形成有封闭空间以用于容纳弯管段上的缺陷，密封弯管的外周壁上还设置有与封闭空间连通的注料孔。本发明的用于弯管修复的套管安装操作简单快捷，能够在不停产的条件下，对具有外腐蚀缺陷的弯管进行在线修复。同时，其避免了现有技术中采用焊套袖修复对弯管的管道内涂层的破坏，也避免了对生产运行的油气管道直接动火作业带来的安全隐患风险。

Description

用于弯管修复的套筒和弯管修复的方法

技术领域

本发明涉及弯管修复技术领域，具体涉及一种用于弯管修复的套筒和一种弯管修复的方法。

背景技术

油气管道在油田生产和油气集输过程中发挥了重要作用，金属弯管广泛应用于油气管道工程建设中，用于改变管道敷设方向及缓解管道热应力。弯管若存在外防腐层缺陷，在土壤腐蚀环境的条件下，很容易造成外腐蚀穿孔、油气泄露污染环境问题，迫使油气管道停输和局部更换，不仅给企业带来较大的经济损失，还带来严重的安全事故隐患。因此有必要针对弯管外腐蚀缺陷，采用技术可行、经济合理的修复方法，以恢复弯管的机械强度和耐腐蚀能力，从而达到延长管道使用寿命的目的。

目前，针对直管道的外腐蚀修复技术有焊套袖修复技术、环氧套筒修复技术和纤维补强修复技术。焊套袖修复技术通过在有缺陷的位置焊接外补强金属套筒，达到恢复管道有效强度的目的；环氧套筒修复技术是在钢质套筒和管道外壁保持一定的环形空间，将接头的环缝隙用胶封闭后，在钢制套筒注入孔灌注环氧树脂材料，通过环氧树脂材料固化后管道缺陷填补，达到限制缺陷部位的径向变形，实现对管道缺陷的永久性修复目的；纤维补强修复技术是利用增强纤维和基体树脂在管道外形成复合材料外补强层，分担管道承受的载荷，限制管道缺陷处由内压引起的径向膨胀和环向拉伸应力，从而达到对缺陷外补强，恢复管道的正常承压能力。

对于具有外腐蚀缺陷的弯管，若采用焊套袖修复技术，一是会导致焊缝部位材质的金相组织发生变化，焊缝热影响区易存在焊缝腐蚀新隐患失效风险点；二是焊接过程的高温在对管道内涂层造成破坏，形成“大阴极、小阳级”腐蚀电池，造成焊缝处无涂层部位快速腐蚀穿孔；三是生产运行的油气管道直接动火作业，增加了管道安全隐患风险。若采用纤维补强修复技术，一方面施工操作时间较长，另一方面由于受环境天气限制，施工作业质量难以稳定保障。而对于环氧套筒修复技术，目前尚未见到关于外腐蚀缺陷弯管修复的报道。

因此，针对具有外腐蚀缺陷的金属弯管，如何开发一种技术可靠、经济合理的修复技术，在对弯管缺陷永久性修复的同时，达到有效延长弯管使用寿命的目的将具有显著的经济和社会效益。

发明内容

为了更好地实现对具有外腐蚀缺陷的金属弯管的修复，本发明提出了一种用于弯管修复的套筒和弯管修复的方法。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于弯管修复的套筒，该用于弯管修复的套筒包括：用于固定在弯管的两个直管段的外壁上的密封压环，和用于包覆弯管的弯管段且固定在密封压环上的密封弯管，其中，密封弯管、密封压环和弯管之间形成有封闭空间以用于容纳弯管段上的缺陷，密封弯管的外周壁上还设置有与封闭空间连通的注料孔。

进一步地，密封弯管的两端分别延伸出密封压环的外边缘。

进一步地，密封弯管包括对扣在一起的第一弯管和第二弯管，第一弯管与第二弯管的对扣处均朝外延伸有用于密封固定第一弯管和第二弯管的第一固定板。

进一步地，用于弯管修复的套筒还包括固定在密封弯管的两端的接头。

进一步地，接头包括用于与密封弯管的外侧壁相连的固定面和与固定面垂直相连的密封面，密封面与弯管的外壁抵接，以密封密封压环的端部和密封弯管的端部。

进一步地，固定面的内周壁上形成有齿状的凹槽，密封弯管的与固定面相对的外周壁上形成有与齿状凹槽相配合的齿状凸起。

进一步地，接头包括对扣在一起的两个子接头，两个子接头的对扣处均朝外延伸有用于密封固定两个子接头的第二固定板。

进一步地，用于弯管修复的套筒还包括设置在密封压环与弯管之间、密封压环与密封弯管之间的密封垫片。

进一步地，用于弯管修复的套筒还包括设置在密封弯管上的与封闭空间连通的观察孔，当弯管水平设置时，观察孔与注料孔位于密封弯管的顶壁的同一水平面上，当弯管竖直设置时，观察孔与注料孔均位于密封弯管的顶端的外壁上。

根据本发明的第二方面，提出了一种弯管修复的方法，该弯管修复的方法包括：将上述的用于弯管修复的套管安装在弯管的缺陷处，以使弯管的缺陷处完全容纳在封闭空间中；通过注料孔向封闭空间中注入环氧树脂与短纤维的混合物。

进一步地，短纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或多种。

进一步地，短纤维的长度小于等于5mm。

进一步地，弯管修复的方法还包括：在完成混合物的注入后，待混合物凝固时对注料孔和观察孔进行封堵。

进一步地，弯管修复的方法还包括：在完成对注料孔和观察孔的封堵后，对用于管道修复的套管进行外防腐处理和保温处理。

本发明提供的一种外腐蚀弯管纤维增强环氧套筒修复方法的优点在于：

本发明的用于弯管修复的套管安装操作简单快捷，能够在不停产的条件下，对具有外腐蚀缺陷的弯管进行在线修复。同时，本发明的用于弯管修复的套管避免了现有技术中采用焊套袖修复对弯管的管道内涂层的破坏，也避免了对生产运行的油气管道直接动火作业带来的安全隐患风险。此外，本发明的用于弯管修复的套管可适用的弯管的管径范围较广，如可适用的弯管的工程直径范围为DN80～DN1400，其最大承压可达10MPa，能够有效确保弯管修复后结构的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为根据本发明的用于弯管修复的套筒的结构的俯视图，其中同时示出了弯管的结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的用于弯管修复的套筒100的结构。如图1所示，该用于弯管修复的套筒100包括：用于固定在弯管200的两个直管段201的外壁上的密封压环1，和用于包覆弯管200的弯管段202且固定在密封压环2上的密封弯管2。其中，密封弯管2、密封压环1和弯管200之间形成有封闭空间3以用于容纳弯管段202上的缺陷，密封弯管2的外周壁上还设置有与封闭空间3连通的注料孔7。

本发明的用于弯管修复的套筒100在使用时，首先将密封压环1固定在弯管200的两个直管段201上，此时，弯管200的弯管段202上的外腐蚀缺陷即位于两个密封压环1之间；然后将密封弯管2固定在密封压1环上，此时，密封压环1、密封弯管2和弯管200之间便形成了封闭空间3，而弯管段202上的缺陷容纳在该密封空间3中；最后，可通过密封弯管2上的注料孔7向封闭空间3中注入一定的流体填充材料(例如环氧树脂等)，该流体填充材料经固化后可填补弯管段202上的缺陷，同时限制了该缺陷部位的径向变形，从而可实现对弯管，尤其是对具有体积型和线型焊缝缺陷的弯管的永久性修复。

优选地，如图1所示，密封弯管2的两端分别延伸出密封压环1的外边缘。该设置使得密封弯管2在与密封压环1的接触面上完全覆盖密封压环1，一方面可有助于提高密封弯管与密封压环1固定的稳定性，另一方面有利于提高封闭空间3的密闭性。

在如图1所示的实施方式中，密封弯管2包括对扣在一起的第一弯管和第二弯管，第一弯管与第二弯管的对扣处均朝外延伸有用于密封固定第一弯管和第二弯管的第一固定板4。该第一固定板4优选通过螺钉进行固定，该设置操作简单，且能够避免对生产运行的弯管200直接动火作业带来的安全隐患风险。当然，该第一固定板4也可通过焊接的方式与第一弯管和第二弯管的对扣处相连。值得注意的是，本发明中的密封压环1、密封弯管2以及第一固定板4均可采用相同的钢材料。

根据本发明，如图1所示，用于弯管修复的套筒100还包括固定在密封弯管2的两端的接头5。进一步地，接头5包括用于与密封弯管2的外侧壁相连的固定面51和与固定面51垂直相连的密封面52，密封面52与弯管200的外壁抵接，以密封密封压环1的端部和密封弯管2的端部。更进一步地，密封弯管2的端部可与接头5的密封面52相抵接，以使用于弯管修复的套筒100的结构更紧凑。接头5的设置一方面用于对密封压环1的端部和密封弯管2的端部进行密封，以防止外界环境对其使用产生影响，另一方面还可用于实现对密封压环1和密封弯管2的进一步固定。具体地，接头5包括对扣在一起的两个子接头，两个子接头的对扣处均朝外延伸有用于密封固定两个子接头的第二固定板6。优选地，第二固定板6均形成在两个子接头的固定面51上，第二固定板6通过紧固件(例如螺栓)进行固定，从而实现对密封弯管2、密封压环1与弯管200的挤压，以将密封弯管2和密封压环1压紧在弯管200上，从而实现更有效地端口密封。

进一步地，固定面51的内周壁上形成有齿状的凹槽(图中未示出)，密封弯管2的与固定面41相对的外周壁上形成有与齿状凹槽相配合的齿状凸起21。通过该设置，接头5可通过齿状凹槽与密封弯管2上的齿状凸起21相互咬合，并通过第二固定板6实现进一步地固定。

在一个优选地实施方式中，密封弯管2的内壁上可形成间隔设置的多个凸起，该凸起一方面用于增加密封弯管2与注入封闭空间3中的填充材料的接触面积，从而在填充材料固化后有助于提高填充材料与密封弯管2的固定；另一方面该凸起由于占用了封闭空间3中的部分空间，因此还在一定程度上节约了填充材料的使用，从而有利于节约成本。

在另一个优选地实施方式中，密封弯管2的内壁上还可沿其长度方向上形成多个间隔设置的肋板，该多个间隔设置的肋板可将封闭空间3分隔为多个连通的子空间，在注入填充材料时可在每个子空间中同时进行，以减少作业时间。同时，该多个肋板的设置也可实现上述凸起的作用，这里不再赘述。

另外，根据本发明，用于弯管修复的套筒100还包括设置在密封压环1与弯管200之间、密封压环1与密封弯管2之间的密封垫片9。该密封垫片9用于进一步提高封闭空间3的密闭性。

如图1所示，用于弯管修复的套筒100还包括设置在密封弯管2上的与封闭空间3连通的观察孔8。优选地，当弯管200水平设置时(即图1所示的设置)，观察孔8与注料孔7可位于密封弯管2的顶壁的同一水平面上；而当弯管竖直设置时，观察孔8与注料孔7可均位于密封弯管2的顶端的外壁上，优选地，该观察孔8与注料孔7平齐设置。

此外，本发明还提出了一种弯管修复的方法，该弯管修复的方法包括：将上述的用于弯管修复的套管100安装在弯管200的缺陷处，以使弯管200的缺陷处完全容纳在封闭空间3中；通过注料孔7向封闭空间3中注入环氧树脂与短纤维的混合物。通过在环氧树脂中增添短纤维，可增强弯管200修复后的结构强度，该混合物填充固化后实现了弯管200缺陷处的填补，同时限制了缺陷部位的径向变形，从而实现了对弯管200缺陷处的永久性修复。

优选地，短纤维可优选选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或多种。还优选地，短纤维的长度小于等于5mm。

进一步地，弯管修复的方法还包括：在完成混合物的注入后，待混合物凝固时对注料孔7和观察孔8进行封堵。优选地，在注入混合物24小时后对注料孔7和观察孔8进行封堵，该封堵的方式可以通过焊接钢片来实现，也可通过注入的混合物自然形成。

根据本发明，弯管修复的方法还包括：在完成对注料孔7和观察孔8的封堵后，对用于管道修复的套管100进行外防腐处理和保温处理。该防腐处理与保温处理的方法可与现有技术相同，这里不再赘述。

本发明的用于弯管修复的套管100安装操作简单快捷，能够在不停产的条件下，对具有外腐蚀缺陷的弯管200进行在线修复。同时，本发明的用于弯管修复的套管100避免了现有技术中采用焊套袖修复对弯管200的管道内涂层的破坏，也避免了对生产运行的油气管道直接动火作业带来的安全隐患风险。此外，本发明的用于弯管修复的套管100可适用的弯管200的管径范围较广，如可适用的弯管200的工程直径范围为DN80～DN1400，其最大承压可达10MPa，能够有效确保弯管修复后结构的稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种用于弯管修复的套筒，其特征在于，包括：用于固定在弯管的两个直管段的外壁上的密封压环，和用于包覆所述弯管的弯管段且固定在所述密封压环上的密封弯管，所述密封弯管、所述密封压环和所述弯管之间形成有封闭空间以用于容纳所述弯管段上的缺陷，所述密封弯管的外周壁上还设置有与所述封闭空间连通的注料孔；

其中，所述密封弯管的内壁上沿其长度方向上形成有多个间隔设置的肋板，多个间隔设置的所述肋板将所述封闭空间分隔为多个连通的子空间。

2.根据权利要求1所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述密封弯管的两端分别延伸出所述密封压环的外边缘。

3.根据权利要求1或2所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述密封弯管包括对扣在一起的第一弯管和第二弯管，所述第一弯管与所述第二弯管的对扣处均朝外延伸有用于密封固定所述第一弯管和所述第二弯管的第一固定板。

4.根据权利要求1或2所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述用于弯管修复的套筒还包括固定在所述密封弯管的两端的接头。

5.根据权利要求4所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述接头包括用于与所述密封弯管的外侧壁相连的固定面和与所述固定面垂直相连的密封面，所述密封面与弯管的外壁抵接，以密封所述密封压环的端部和所述密封弯管的端部。

6.根据权利要求5所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述固定面的内周壁上形成有齿状的凹槽，所述密封弯管的与所述固定面相对的外周壁上形成有与所述齿状凹槽相配合的齿状凸起。

7.根据权利要求4所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述接头包括对扣在一起的两个子接头，两个子接头的对扣处均朝外延伸有用于密封固定两个子接头的第二固定板。

8.根据权利要求1或2所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述用于弯管修复的套筒还包括设置在所述密封压环与所述弯管之间、所述密封压环与所述密封弯管之间的密封垫片。

9.根据权利要求1或2所述的用于弯管修复的套筒，其特征在于，所述用于弯管修复的套筒还包括设置在所述密封弯管上的与所述封闭空间连通的观察孔。

10.一种弯管修复的方法，其特征在于，包括以下步骤:

将根据权利要求1至8中任一项所述的用于弯管修复的套管安装在弯管的缺陷处，以使所述弯管的缺陷处完全容纳在所述封闭空间中；

通过所述注料孔向所述封闭空间中注入环氧树脂与短纤维的混合物。

11.根据权利要求10所述的弯管修复的方法，其特征在于，所述短纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或多种。

12.根据权利要求10或11所述的弯管修复的方法，其特征在于，所述短纤维的长度小于等于5mm。

13.一种弯管修复的方法，其特征在于，包括以下步骤:

将根据权利要求9所述的用于弯管修复的套管安装在弯管的缺陷处，以使所述弯管的缺陷处完全容纳在所述封闭空间中；

通过所述注料孔向所述封闭空间中注入环氧树脂与短纤维的混合物。

14.根据权利要求13所述的弯管修复的方法，其特征在于，所述弯管修复的方法还包括：

在完成所述混合物的注入后，待所述混合物凝固时对所述注料孔和所述观察孔进行封堵。

15.根据权利要求13所述的弯管修复的方法，其特征在于，所述弯管修复的方法还包括：

在完成对所述注料孔和所述观察孔的封堵后，对所述用于管道修复的套管进行外防腐处理和保温处理。

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