CN203533078U - 耦合式管道泄漏抢修夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及耦合式管道泄漏抢修夹具。夹具包括夹具本体、堵漏垫片、夹板、径向橡胶O型密封圈，在上下夹具本体内测设置有放置堵漏垫片的矩形槽，矩形槽两侧设置有放置密封圈的密封槽，上下夹具本体1外侧对称设有凸台，与夹板的凹槽配合。该耦合式管道泄漏抢修夹具因舍弃了沉重的螺栓结构，代替以注剂密封夹板结构，故结构更简单、便于操作，施工时不需大型机械和专业的设备，无需动火，没有焊穿、氢脆和冷脆的危险性，且堵漏效果更加理想，特别适用于对野外复杂环境下管道泄漏进行临时快速维抢修。

Description

耦合式管道泄漏抢修夹具

技术领域

本实用新型主要涉及石油工程领域，特别是用于油气管道泄漏的一种耦合式管道泄漏抢修夹具。

背景技术

随着世界石油工业的快速发展，油气管道建设突飞猛进，管道里程数飞速增长，广泛应用于各种油气的输送。由于油气管道系统输送距离长，途经复杂的环境，管道服役条件恶劣，以及制造工艺缺陷、介质腐蚀、管理不善、人为破坏等因素，管道在运行中会产生各种泄露。我国每年约有大大小小上万起的石油天然气管道泄漏事故发生，例如大连石油泄漏事件和康菲石油泄漏事件等。油气管道发生泄漏，不仅会造成资源和能源的浪费，而且带有毒害性或易燃易爆的物质不断外泄，有可能造成火灾、爆炸等事故造成人员伤亡，也会给生态环境造成严重破坏。鉴于这种情况，人们开始意识到管道快速堵漏技术的实用价值。目前，国内外管道的维抢修方法多种多样，主要方法有换管法、焊接法、专用夹具注胶法、机械夹具法、复合材料缠绕法等，每种方法都有针对性又有各自的局限性。换管法可以一次性且永久解决修复段存在的所有问题，缺点是施工作业时影响了管道的正常输送，停车泄压会造成巨大的经济损失，并且存在着一定的安全和环境风险。焊接法维修费用低，操作方便，曾经一段时间被广泛使用,但是对于在役管道焊接存在着很大的风险，有可能造成管壁烧穿或爆裂、氢脆等问题，且极易造成焊道下的裂纹。夹具注胶法是一种有效的管道维抢修方法施工时需要动用大型机械和专业的注剂设备，不适用于野外长输管道泄漏的快速堵漏维修，而且密封剂固化所需要的时间较长，管道中介质的压力变化也会影响到夹具的密封效果。复合材料缠绕法适用于各种体积型腐蚀缺陷的修补，不适用于裂纹缺陷，焊缝余高和错边时不好施工。因此，以上方法对于野外管道的快速堵漏均具有局限性。耦合式夹具维抢修是一种快速高效的管道维抢修技术，适用于管道发生泄漏时的临时抢险使用。但现有的耦合式夹具法兰结构重量较大，给安装过程造成了极大的不便，同时螺栓紧固的结构容易由于螺栓强度不足而造成破坏；夹具整体笨重不便于安装拆卸。基于此，我们设计了一种新型的耦合式管道泄漏抢修夹具，旨在为野外长输管道泄漏提供一种快速高效的堵漏维修机械夹具。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述存在问题，提供一种耦合式管道泄漏抢修夹具,该机械夹具结构简单、易于施工操作，且堵漏效果比较理想，特别适用于对野外复杂环境下管道泄漏进行快速维抢修。

本实用新型的技术方案如下：

一种耦合式管道泄漏抢修夹具，包括上下夹具本体1、堵漏垫片2、夹板3、径向橡胶O型密封圈4，在上下夹具本体1内测设置有放置堵漏垫片2的矩形槽5，矩形槽两侧设置有放置密封圈4的密封槽6，上下夹具本体1外侧对称设有凸台，与夹板3的凹槽配合。

在本体1的凸台与夹板3的凹槽之间设置一层密封胶层。密封胶不限制类型，只要起到密封作用就可以。

堵漏垫片堵漏垫片厚度应略大于矩形槽5的高度。

上下夹具本体1凸台的厚度不低于夹板3的厚度，凸台外侧凸起，形成卡槽（如图2）设计防止夹板的侧滑。

夹具总长：管道夹具密封空腔的宽度应覆盖泄漏缺陷终止点，距终止点长度单向50～150mm。

通常情况下，优选夹板材料与夹具相同。

本实用新型的夹具的设计方法：按系统温度与系统压力加修正值为设计压力一起作为设计载荷；设计载荷不应超过金属材料在系统温度作用下的许用应力：P=KP_L

式中：P——夹具设计压力；

K——设计压力修正值；

P_L——泄漏介质最高压力；

K——设置为1.2～1.7。

本实用新型的优点是：该耦合式管道泄漏抢修夹具因舍弃了沉重的螺栓结构，代替以注剂密封夹板结构，故结构更简单、便于操作，施工时不需大型机械和专业的设备，无需动火，没有焊穿、氢脆和冷脆的危险性，且堵漏效果更加理想，特别适用于对野外复杂环境下管道泄漏进行临时快速维抢修。

附图说明

图1为耦合式堵漏夹具立体结构示意图。

图2为耦合式堵漏夹具装配示意图。

图中：1.夹具本体，2.堵漏垫片，3.夹板，4.径向橡胶O型密封圈，5.矩形槽，6.橡胶圈密封槽。

具体实施方式

实施例：

如图1、2所示：一种耦合式管道泄漏抢修夹具，包括上下夹具本体1、堵漏垫片2、夹板3、径向橡胶O型密封圈4、矩形槽5、橡胶圈密封槽6。上下夹具本体1内测中心处各设有环形矩形槽5，且轴向两侧各有两个圆形橡胶圈密封槽6，堵漏垫片2为半圆柱形，固定于矩形槽内，O型密封圈4位于橡胶圈密封槽内，是一种断面为标准圆形的弹性环，受压缩时会产生弹性变形紧贴密封构件表面上形成配合阻止流体通过来实现密封，上下夹具本体1外侧对称设有两个上下夹板3固定。

现以具体实例进行设计说明：运送原油管道直管发生泄漏，泄漏处管道外径为600mm，管壁厚度为10mm，管道泄漏处介质的最大工况压力为6.4MPa，介质温度为100℃，介质具有轻微腐蚀性。裂纹形式为线状裂纹，裂纹长度为30mm，采用点状式堵漏夹具和对开式堵漏夹具无法完成堵漏。

（1）设计载荷确定：按系统温度与系统压力加修正值为设计压力一起作为设计载荷。设计载荷不应超过金属材料在系统温度作用下的许用应力。使用以下公式求取：

P=KP_L

式中：P——夹具设计压力，MPa；

K——设计压力修正值；

P_L——泄漏介质最高压力，MPa；

本例中夹具的设计载荷取管道最高工作压力的1.5倍，得：

P=KP_L=1.5×6.4=9.6ΜΡa

（2）夹具材料选择：本例中，管道介质温度并不高，介质也无强烈的腐蚀性，可使用压力容器用钢Q345R。其强度塑性较好，在相应温度下,其力学性能足以满足夹具材质的要求，并且价格相对低廉,便于切削加工,具有良好的焊接性能。在设计温度100℃下的许用应力为185MPa，屈服极限为325MPa。同时Q345R与管道材质的平均热膨胀系数接近，保证了温度变化时，夹具与管道之间不会产生过大的温差应力。

（3）空腔长度L1及夹具总长：管道夹具密封空腔的宽度应覆盖泄漏缺陷终止点，距终止点长度单向不小于50mm。这样可以保证安装在夹具中的堵漏垫片对线状裂纹起到初始堵漏的作用。为保证密封效果，取夹具内部空腔长度L1=300mm。夹具两端与管道配合段长度各取100mm，在夹具与管道配合段不宜过长，否则会增大加工难度，增加夹具成本，也不利于与管道的配合，故取夹具的总长L=500mm。

（5）橡胶O形圈及堵漏垫片的选择：橡胶O形圈材料选用丁晴橡胶（NBR），适用压力为8.0MPa。O形圈截面直径为d2=7mm，由机械设计手册查得配合O形圈的矩形槽尺寸，宽度为b=9.5mm，深度为t=5.75mm。由此可求得完全压紧后，橡胶O形圈产生的压缩变形率为17.8%。堵漏垫片材料同样选用丁晴橡胶。堵漏垫片厚度应略大于空腔高度，取垫片厚度为14mm。

（6）凸台及固定夹板尺寸确定：在操作条件下，夹具由于受到内部油压的作用会产生延径向向外的压力，压力会通过凸台直接传递到夹板部位，为了避免应力集中要首先保证凸台的厚度不低于夹板厚度，即30mm，夹板材料与夹具相同，凸台上要采用半圆柱凸起设计防止夹板的侧滑，同时固定加紧。

该实施例中，夹具材料选用钢Q345R，橡胶O形圈材料选用丁晴橡胶（NBR），适用压力为8.0MPa，堵漏垫片材料同样选用丁晴橡胶，丁晴橡胶温度适用范围为-25～100℃。

设计完成夹具后，将夹具运送到管道泄漏处。首先将堵漏垫片放置到管道外径泄漏处，依次将4条橡胶O型密封圈排好，并与上下夹具本体进行配合，用夹板将上下夹具本体凸台固定。

还可以在夹板与凸台接触面之间通过注剂设备注入密封胶（力泰100A金属管道密封胶）实现密封。

实践表明：该耦合式管道泄漏抢修夹具效果良好，完全达到技术要求。

Claims (5)

1.一种耦合式管道泄漏抢修夹具，包括上下夹具本体（1）、堵漏垫片（2）、夹板（3）、径向橡胶O型密封圈（4）；其特征是在上下夹具本体（1）内测设置有放置堵漏垫片（2）的矩形槽（5），矩形槽两侧设置有放置密封圈（4）的密封槽（6），上下夹具本体外侧对称设有凸台，与夹板（3）的凹槽配合。 

2.如权利要求1所述的夹具，其特征是在本体1的凸台与夹板（3）的凹槽之间设置一层密封胶层。 

3.如权利要求1所述的夹具，其特征是夹具总长：管道夹具密封空腔的宽度应覆盖泄漏缺陷终止点，距终止点长度单向50～150mm。 

4.如权利要求1所述的夹具，其特征是堵漏垫片厚度应略大于矩形槽（5）的高度。 

5.如权利要求1所述的夹具，其特征是凸台的厚度不低于夹板厚度，凸台上采用凸台外侧凸起，形成卡槽，防止夹板的侧滑。 

Images