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中国设备管理协会带压密封技术中心
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带压堵漏国家机构
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带压密封平台
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带压堵漏工程案例
     
 
    带压密封技术实施,是在介质泄漏状态下进行的应急抢险作业,施工过程不仅涉及不同工况和千变万化的泄漏部位及环境,还需针对具体工况条件,通过物理、化学、流体力学、材料力学、传递科学、机械科学等学科知识的综合运用发挥技术效用。具体施工作业包括:泄漏部位现场勘测、泄漏缺陷尺寸测量,密封施工方法和密封剂选用及操作技术运用。针对泄漏部位具体工况条件能够简便快捷地实现再密封。专业带压密封工作者除应掌握相关理论知识和基本施工技术规范外,尚需要具备一定的密封施工技巧。现结合工程实际,介绍相关案例的密封施工方法。
 
 

一、铲严敛缝注剂密封法

(一)适应范围及施工方法

法兰密封面发生流体介质泄漏,通常采用夹具法密封施工,实施过程需要设计制造夹具,若遇法兰错口或不规则形状,夹具制造很不便捷,现介绍较为简易的密封施工方法。
1. 适应范围
(1)适应圆形、椭圆形、方形及其他不规则形状法兰密封面泄漏密封;注入密封剂工器具
(2)适用泄漏系统温度从-180℃~800℃,压力从-0.1MPa~20MPa;
(3)泄漏法兰连接间隙≤10mm。
2. 施工方法
(1)泄漏法兰连接间隙嵌入适量直径尺寸的金属丝,经铲严敛缝阻挡建立密封腔注入密封注剂消除泄漏;
(2)泄漏法兰直径尺寸较大,且局部泄漏时,可采用局部密封法处理;
(3)泄漏系统压力≤2MPa可通过螺孔注剂接头,由螺栓与螺孔的间隙注剂密封施工。金属丝围堵螺孔注剂如图所示:
     

 

 铜丝敛缝围堵法示意图    

       1-螺孔注剂接头;2-注剂通道;3-密封空腔;4-金属丝

 
  4)当系统压力>2MPa时,应由法兰面或法兰外缘钻孔、攻丝,接装注剂阀注剂。金属丝围堵法兰钻孔注剂如图2所示:
 

带压堵漏案例

铜丝敛缝围堵法示意图
1-金属丝;2-注剂旋塞阀;3-密封空腔;4-螺纹

带压堵漏施工
 
  (5)应用局部法密封,需要采取端部密封增强措施,以防密封注剂由端部被挤出。  
  (二)施工操作程序  
  1. 由法兰外缘或法兰面适当位置,斜向法兰连接间隙方向钻孔攻丝,接装注剂阀。如图3所示:  
 

带压堵漏施工

图3 法兰外缘钻孔攻丝后接装注剂阀

带压堵漏施工

(3)

  2. 通过注剂阀直对法兰连接间隙,用 4钻头钻通剩余厚度引出介质。见图4  
 

带压堵漏施工

图4 通过注剂阀钻通剩余壁厚引出介质

带压堵漏施工

(4)

 
  3. 法兰连接间隙嵌入适量直径尺寸的金属丝。见图5:  
 

带压堵漏施工

图5 法兰间隙嵌入金属丝

带压堵漏施工

(5)

 
  4. 用微型风镐铲捻或加密铲捻(高压系统)法兰外缘内边角,敛缝阻挡金属丝。见图6:  
 

带压堵漏施工

图6 加密铲捻施工操作

带压堵漏施工

(6)

 
  5. 关闭起始注入点的注剂阀,接入注剂枪,注入密封剂直到消除泄漏。见图7:  
 

带压堵漏施工

图7 注剂操作

带压堵漏施工

(7-1)

带压堵漏施工

(7-2)

 
  (三)密封注剂的选择  
  一)密封注剂的性能特点
1. Txy-8#密封注剂性能特点
(1)无固化过程,具有良好的注射工艺流动性和较强的化学稳定性,适应介质范围广泛。
(2)具有一定抗剪切强度和低温冷流性,可在-180℃条件下保持良好的可模塑性。
2. Txy-18#、Txy-16#密封注剂性能特点
(1)Txy-18#、Txy-16#密封注剂特性曲线
 
 
带压堵漏施工
 
  (2)性能特点
Txy-18#密封注剂适应介质范围广泛,制剂配方中含阻挡材料,能较快的建立起承压能力;Txy-16#密封剂采用延迟性硫化体系,注射过程能保持较好的塑性和工艺流动性。
二)密封注剂对工况的适应性
(1)Txy-8#适应温度-180℃~260℃的各种介质泄漏密封;
(2)Txy-16#适应温度100℃~600℃,以其良好的注射工艺流动性,适用于注剂通道较小或二次补注时使用;
(3)Txy-18#用于温度100℃~800℃,系统压力高,泄漏严重的部位。
三)密封注剂的选用原则
根据泄漏系统温度、泄漏介质性质及泄漏状况选择。
 
  (四)局部密封施工方法  
  法兰外径大于 600局部泄漏时,可采用局部密封法施工。
一)局部密封承压部件相关尺寸确定
1. 金属丝尺寸
带压堵漏施工(1)金属丝直径略大于泄漏法兰连接间隙;
(2)金属丝长度由泄漏缺陷边缘向两侧各延长1~2条法兰螺栓距离的弧长确定;
(3)金属丝端部与端封板压紧处,锻制成长方形截面。
2.端封板形式及相关尺寸
(1)端封板型式见右图:
(2)相关尺寸确定
端封板厚度F = 法兰连接间隙-0.1mm;
端封板长度A=法兰边缘至密封垫距离-0.95×金属丝端部截面径向边长;
缺口尺寸 =法兰螺孔直径+1.5mm;
缺口中心定位尺寸E=(D-K)/2-金属丝截面径向边长;
D-泄漏法兰外径;
K-法兰连接螺栓孔中心圆直径。
端封板宽度B= +2×(15~20)
二)注剂方法
(1)由两侧端封块相邻注剂孔起始注入,建立边界阻挡;
(2)两侧对称顺序向中间推进;
(3)控制推进速度与密封剂固化时间协调,防止密封剂从端部被挤出或注入到泄漏介质系统;
(4)系统温度较低或采用填充型密封剂,要缓慢均衡施压;
(5)注意补注压紧,防止产生应力松弛。
 
 

三)注剂填充过程密封腔内动态变化
注剂过程密封腔内填充变化

带压堵漏施工

 
  (五)技术特点  
  1. 适用于不同型式法兰密封面泄漏密封,且不受法兰微量错口和偏心影响;
2. 施工简便快捷,不需要设计制造夹具;
3. 可缩短注剂流动距离,宜于控制注剂推进速度和密封剂固化时间协调;
4. 有利于提高注剂填充质量,提高作业成功率。
 
  二、简易夹具法密封施工  
  (一)泄漏设备及部位  
 

1. 泄漏设备:苯胺合成塔
2. 泄漏部位:合成塔封头法兰密封面泄漏,泄漏部位密封结构见图1:

带压堵漏施工

图1 设备泄漏部位密封结构

 
  (二)泄漏部位相关尺寸  
  1. 泄漏法兰外径:上、下法兰直径均为 2920;
2. 法兰连接间隙:最大的间隙为10mm,最小间隙为8mm;
3. 法兰外缘与螺栓距离:最小距离为15 mm;
4. 法兰厚度:上法兰160 mm,下法兰130 mm;
5. 连接螺栓数量及规格:84条M30双头螺栓;
6. 两法兰错口情况:有 部分不错口,最大错口为1.5mm。
 
  (三)泄漏介质参数  
 

泄漏介质参数见下表:

泄漏介质参数表

介质名称

系统压力/MPa

系统温度/℃

苯胺、氢气、硝基胺、触媒

0.2

90、180

 

 

 
  (四)密封方法  
 

1. 采用简易夹具法密封
(1)夹具结构型式:用钢板煨制拼焊成简易法兰夹具
(2)强度计算

带压堵漏施工

 

 
  式中:S—夹具厚度,mm;
D—夹具内径,D=2920 mm;
Pc—设计压力,Pc = 0.2 + 0.4 = 0.6 MPa;
[σ]t—夹具材料许用应力:[σ]t= 105 MPa;
—焊接系数, =1。
 
  (3)夹具制造
①采用宽度50mm,厚度为8mm钢板煨制;
②补强措施:ⅰ本体中部环向周圈拼焊 8钢筋补强;
ⅱ注剂孔处焊接M12螺母增强;
ⅲ夹具采用六剖分,以使紧固受力均匀;
ⅵ耳板厚度20mm。
③夹具示意图
 
 

带压堵漏施工

1-注剂孔;2-夹具本体;3-夹具连接耳板

带压堵漏施工

六剖分夹具示意图

 
  2. 密封剂选用及用量估算
(1)密封剂的选择;
密封后因温度变化密封结构材料膨胀差异,影响密封效果,为便于补注,选用Txy-8#密封剂;
(2)用量估算
约需密封注剂34kg。
 
  (五) 密封效果与协调互补作用  
  1.密封效果(见下图)完成注剂后进行气密试验,密封效果良好。  
 

带压堵漏施工

 

带压堵漏施工

 
 

2.工程质量与补偿措施

影响工程质量的因素

补偿措施

主要问题

对质量的影响

夹具补强措施

密封剂选用

注剂方法

夹具强度裕量问题

承载能力勉强,影响结构稳定

拼焊补强、增设螺母及采用六剖分

TXY-8#初始注射压力低

控制挤压传递速度

系统温度变化90℃~180℃

材料膨胀系数不同影响密封效果

温度变化后再行补注

TXY-8#无固化过程,便于补注

缓慢施压进行二次补注

 

 

 
  三、改进型夹具密封施工中的应用  
  (一)泄漏部位及状况  
  1. 泄漏部位:锅炉给水备用泵出口DN150法兰
2. 泄漏部位状况,见下图:
 
  带压堵漏施工  
 

(二)泄漏介质参数

泄漏介质名称

系统压力/MPa

系统温度/℃

工况特点

热水

22

150

封堵后形成盲端温度150℃→常温

 

 
  (三)密封施工方法  
  带压堵漏施工1. 夹具型式:增设环形腔密封增强凸形法兰夹具。
2. 密封剂选用:选用能较快建立起承压能力的Txy-18#密封注剂。
3. 注剂操作方法
(1)中间腔引流保温法兰外缘环形腔注剂建立边缘阻挡;
(2)根据密封剂的固化特性控制注剂推进速度。
(四)封堵操作程序
1.夹具各注剂孔装配注剂阀,安装夹具,夹具安装后情况,见下图:
2.在主密封腔注剂阀引流的情况下,向边缘环形腔注入密封剂;
3.按“规定”方法注剂,填满压实,密封剂基本固化后补注压紧;
4. 建立边缘阻挡后,中间密封腔注入密封剂。
 
 
带压堵漏施工
 
  (五)新密封比压建立  
  由远离主泄漏部位开始顺序注入,逐渐向主泄漏点靠近。
1.初始注剂推进阻力
(1)注剂推进摩擦阻力;
(2)泄漏介质产生的阻力。
2.区域充填状况
(1)初始注入密封剂向注剂孔两侧移动;
(2)后续注入,密封剂向空腔内部移动;
(3)推进阻力增加,区域内形成致密整体;
(4)区域边缘呈自然推进层面。
3. 顺序注入密封腔压力变化
密封腔压力变化,见下图:
 
 

带压堵漏施工

注剂顺序与压力变化

带压堵漏施工

注剂压力变化示意

 
  4. 有效密封比压建立
(1)最终注入密封腔压力=系统压力;
(2)缓慢施压,挤压传递,积聚弹性能量,泄漏被阻止;
(3)提升压力,顺序补注压紧,防止产生应力松弛。
完成封堵后的情况,如右图所示:
带压堵漏施工  
  四、THF装置减温减压系统泄漏密封  
 

(一)泄漏部位及状况
汽包平盖法兰泄漏,泄漏状况见图1。

带压堵漏施工

(二)泄漏介质参数

介质名称

系统温度/℃

系统压力/MPa

热焓kcal/kg

蒸汽

241

3.5

669.3

(三)密封施工
注剂操作见图2,完成封堵情况见图3。

 
 

带压堵漏施工

图2密封注剂操作

带压堵漏施工

图3竣工后投入运行

 
  五、苯酚丙酮装置泄漏
 
 

(一)异丙苯E-1021换热器密封
泄漏状况,见图1。

(二)介质参数

介质名称

系统温度/℃

系统压力/MPa

蒸汽

252

4.2

 

 
 

(三)密封施工

1.夹具安装后的情况,见图2。
2. 密封施工注剂操作,见图3。

 
 

带压堵漏施工        带压堵漏施工

图1异丙苯E-1021换热器                 图2夹具安装后现场情况
4.2MPa蒸汽泄漏                                

带压堵漏施工

图3作业人员正在注剂封堵

 
  管道泄漏密封  
  一、异径管焊缝泄漏密封  
 

(一)泄漏部位及状况

1. 泄漏部位:异径管道连接处泄漏;
2. 泄漏状况:两处泄漏点均较严重。

(二)泄漏介质参数及工况条件

介质参数表

介质名称

系统温度/℃

系统压力/MPa

蒸汽

180

0.9

 

 
   
 

(三)密封施工方法

1.夹具结构型式
泄漏缺陷尺寸及密封腔容量大,采用设环形腔隔离式夹具。

带压堵漏施工

夹具结构型式图

 
 

2. 注剂方法
(1)从远离泄漏点的环形腔注入密封剂,直至填满压实;
(2)进行泄漏点侧的环形腔注入;
(3)环形腔完成注剂后,进行夹具结合处密封腔注剂密封,如下图:

带压堵漏施工

密封施工后现场图

 
 

二、遮挡隔离法处理异径三通泄漏

1.泄漏装置:纺丝装置
2.泄漏部位:异径三通焊缝及主管线泄漏
3.泄漏介质参数及密封剂选用,见下表:

 
 

介质参数表

介质名称

系统压力/MPa

温度/℃

密封剂选用

二甲基乙酰胺

1.0

150

TXY-8#

 

 
  4.泄漏封堵处理方法
(1)泄漏三通主管1150mm的范围内均减薄;
(2)采用遮挡隔离式异径三通夹具,包容泄漏部位;
(3)夹具结合面用聚四氟乙烯垫密封。
 
  5.封堵后运行情况带压堵漏施工
(1)投入运行至设备检修期两年间,未再发生泄漏;
(2)运行状况见右图。
 
 

三、紧固密封法应用案例

(一) 泄漏部位及状况

1. 泄漏部位: 273天然气地下长输管道泄漏。
2. 泄漏状况:管道多点泄漏,并有环向裂纹,泄漏状况如图示:

带压堵漏施工

管道局部泄漏状况

 
 

(二) 泄漏介质参数

泄漏介质参数及工况条件,见下表:

 
 

介质参数表

介质名称

系统温度/℃

系统压力/MPa

爆炸极限(体积%)

下限

上限

天然气

常温

1.8

5.0

15.0

 

 
 

带压堵漏施工(三) 密封施工方法

1. 密封方法:鉴于缺陷尺寸较大,采用紧固密封法。
2. 夹具结构型式:由于管壁腐蚀严重,并且有环向裂纹,为确保密封效果和平衡轴向应力,采用设环形槽嵌入金属条密封增强及卡紧限位措施,夹具结构型式见右图:

 
 
紧固密封夹具图    
 
  3.密封剂选择
(1)紧固密封选用经过硫化,厚度为8mm的Txy-18#片状密封剂;
(2)泄漏部位周边密封增强,采用Txy-8#密封注剂。
4.密封操作程序
(1)夹具安装:夹具内衬紧固密封剂后,在管道泄漏点旁侧拼合;
(2)调整方位使主泄漏点与夹具接口处环向错位90°;
(3)推移夹具使其覆盖泄漏处,再紧固耳板螺栓;
(4)由设置在漏点周边的注剂孔缓慢注入密封剂,进行密封增强。
 
  四、海底输油管道  
 

325海底输油管道泄漏处理
(一)施工前的准备

1.模拟操作培训施工人员
(1)安装实验设施,见图1;
(2)φ325实验管道起吊,安装夹具,见图2:
(3)潜水员经过陆上培训,准备潜入水下施工。

 

带压堵漏施工

图1实验装置安装

 
 

(二)作业人员进入施工现场

 
 

带压堵漏施工    带压堵漏施工

                    图2起吊安装夹具                图3作业人员入现场

 
  阀门泄漏密封  
 

一、调节阀体泄漏密封

(一) 泄漏部位及泄漏介质参数:

1. 泄漏部位:制氢装置DN350调节阀体泄漏
2. 泄漏介质参数:工况条件及泄漏介质参数,见下表:

泄漏介质参数

介质名称

系统压力/MPa

系统温度/℃

爆炸范围(在空气中体积)/%

最小点火能/mj

气体比重

氢气

3

370

4~75

0.02

0.07


 

 

(二) 密封施工方法

1. 夹具设计
(1)密封施工采用盒式夹具包容泄漏阀体,建立密封腔注入密封剂。
(2)夹具设计及关键尺寸:
① 采用外形尺寸为1000×1000×1000立方毫米的盒式夹具;
② 端封板及侧板厚度40mm(材质为Q235);
③ 注剂孔型式及数量:M20注剂孔12个,M12标准注剂孔6个;
④ 注剂孔设置:泄漏部位开设标准注剂孔,周边采用M20注剂孔。
2. 密封注剂选用及用量
(1)采用Txy-18#通用型耐高温密封注剂;
(2)密封注剂用量300kg。
3. 注剂方法
(1)采用4支注剂枪,由两侧对称注入;
(2)远离主泄漏部位开始注入,控制注入压力,平稳均衡施压;
(3)注意推进速度与密封注剂固化时间的协调;
(4)密封注剂基本固化后再行漏点处注入;
(5)泄漏部位注剂操作时,缓慢均衡施压,操作压力略高于系统压力。

(三) 安全与防护

1. 防火防爆、严禁明火、防止静电产生和电击放电;
2. 蒸汽冲淡保护(见图1),使可燃气体浓度降至低于爆炸下限;
3. 采用防爆工具施工;
4. 作业人员穿防静电工作服和防静电鞋。

 
 

带压堵漏施工        带压堵漏施工

图1 蒸汽冲淡保护示意                    图2 局部补注压紧

 
 

(四) 效果观察和补注压紧

完成注剂后经密封效果观察,再进行局部补注压紧,见图2。

(五) 施工过程控制与工程质量

1.夹具选材与厚度确定
(1)端封板及侧板选用Q235-A;
(2)根据工厂条件,采用40mm厚的板材焊制盒式夹具。
2.增强措施与密封注剂选择
(1)Txy-18#密封注剂,固化后产生承压补强作用;
(2)密封注剂性能的发挥,有助于增强新结构的承压能力;
(3)环境温度可确保补强材料长期稳定。
3.注剂操作与强度保障
(1)起始注入,多点卸压,系统压力较低;
(2)在系统温度影响下,密封注剂逐渐向弹性体转化;
(3)注剂充填过程,密封空腔容积和压力发生变化;
(4)密封注剂固化后形成的承压能力可承担夹具部分载荷;
(5)最终注入缓慢施压,有利于填满压实和平衡系统压力;
(6)严格控制压紧力,防止局部超压,确保结构稳定。

 
 

4.技术组成的协调互补作用
本项目施工过程,不仅取决于Txy-18#密封剂的性能特点,技术之间的互补作用更是实现有效封堵的关键。

带压堵漏施工

 
  二、自密封式高压阀盖泄漏封堵  
 

(一)自密封阀结构与泄漏部位

泄漏部位,如图(1);阀门结构,见图(2)。

带压堵漏施工       带压堵漏施工

图(1)                              图(2)

 
 

(二)密封施工方法

1.利用 12孔通过四合环注剂法
(1)封堵操作程序
① 利用4× 12小孔进行扩孔攻丝;
② 攻丝后安装注射阀;
③ 通过注射阀用 3长钻头,钻透四合环引出介质;
④ 采用嵌入金属丝敛缝或加阻挡材料消除阀盖与牵制板的间隙;
⑤ 关闭注射阀,接注剂枪,注入密封剂。

(2)泄漏介质参数

介质参数

介质名称

系统温度/℃

系统压力/MPa

锅炉给水

160

14

(3)现场施工及密封效果

施工现场作业人员注剂密封操作                  完成注剂后效果观察      

带压堵漏施工      带压堵漏施工

 
  2.直对楔形垫钻孔注剂密封带压堵漏施工
(1)操作程序
① 确定钻孔方位;
② 钻孔、攻丝,接装M12注剂阀;
③ 通过注剂阀用 3长钻头钻通剩余
壁厚引出介质;
④ 关闭注剂阀,接入注剂枪,注剂密
封;
⑤ 消除泄漏后封闭注剂孔。
(2)现场注剂密封施工
钻孔位置及注剂密封情况,见右图:
 
 

三、阀门中法兰泄漏密封(印尼PT.M.D.ENGIN)

(一) 泄漏部位:蒸汽管线阀门中法兰泄漏(见图3.1)。
(二)泄漏介质参数

介质参数

介质名称

系统温度/℃

系统压力/MPa

蒸汽

550

11.0

带压堵漏施工

图3.1

(三)施工采取措施

1.采用凸型法兰夹具;
2.选用Txy-18#密封剂;
3. 消除夹具受热膨胀对吻合超差的影响。

 
 

四、阀门填料函泄漏密封

(一) 密封施工方法

1. 填料函中部略偏阀体侧定位冲窝。用 5钻头打过渡孔,剩余(4~5)mm壁厚;
2. 扩孔攻丝装配注剂阀;
3. 通过注剂阀、过渡孔,用 4钻头钻透剩余壁厚引出介质;
4. 接入注剂枪,注入密封剂消除泄漏。

(二) 泄漏介质参数

介质参数

介质名称

系统温度/℃

系统压力/MPa

蒸汽

480

22

(三)封堵前后的现场情况

带压堵漏施工      带压堵漏施工

封堵前                                           封堵后

 
     
 

 


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