耦合式管道泄漏搶修夾具的制作方法
【專利摘要】本實用新型主要涉及耦合式管道泄漏搶修夾具。夾具包括夾具本體、堵漏墊片、夾板、徑向橡膠O型密封圈，在上下夾具本體內測設置有放置堵漏墊片的矩形槽，矩形槽兩側設置有放置密封圈的密封槽，上下夾具本體1外側對稱設有凸臺，與夾板的凹槽配合。該耦合式管道泄漏搶修夾具因舍棄了沉重的螺栓結構，代替以注劑密封夾板結構，故結構更簡單、便于操作，施工時不需大型機械和專業(yè)的設備，無需動火，沒有焊穿、氫脆和冷脆的危險性，且堵漏效果更加理想，特別適用于對野外復雜環(huán)境下管道泄漏進行臨時快速維搶修。
【專利說明】耦合式管道泄漏搶修夾具
【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及石油工程領域，特別是用于油氣管道泄漏的一種耦合式管道泄漏搶修夾具。
【背景技術】
[0002]隨著世界石油工業(yè)的快速發(fā)展，油氣管道建設突飛猛進，管道里程數(shù)飛速增長，廣泛應用于各種油氣的輸送。由于油氣管道系統(tǒng)輸送距離長，途經(jīng)復雜的環(huán)境，管道服役條件惡劣，以及制造工藝缺陷、介質腐蝕、管理不善、人為破壞等因素，管道在運行中會產生各種泄露。我國每年約有大大小小上萬起的石油天然氣管道泄漏事故發(fā)生，例如大連石油泄漏事件和康菲石油泄漏事件等。油氣管道發(fā)生泄漏，不僅會造成資源和能源的浪費，而且?guī)в卸竞π曰蛞兹家妆奈镔|不斷外泄，有可能造成火災、爆炸等事故造成人員傷亡，也會給生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。鑒于這種情況，人們開始意識到管道快速堵漏技術的實用價值。目前，國內外管道的維搶修方法多種多樣，主要方法有換管法、焊接法、專用夾具注膠法、機械夾具法、復合材料纏繞法等，每種方法都有針對性又有各自的局限性。換管法可以一次性且永久解決修復段存在的所有問題，缺點是施工作業(yè)時影響了管道的正常輸送，停車泄壓會造成巨大的經(jīng)濟損失，并且存在著一定的安全和環(huán)境風險。焊接法維修費用低，操作方便，曾經(jīng)一段時間被廣泛使用，但是對于在役管道焊接存在著很大的風險，有可能造成管壁燒穿或爆裂、氫脆等問題，且極易造成焊道下的裂紋。夾具注膠法是一種有效的管道維搶修方法施工時需要動用大型機械和專業(yè)的注劑設備，不適用于野外長輸管道泄漏的快速堵漏維修，而且密封劑固化所需要的時間較長，管道中介質的壓力變化也會影響到夾具的密封效果。復合材料纏繞法適用于各種體積型腐蝕缺陷的修補，不適用于裂紋缺陷，焊縫余高和錯邊時不好施工。因此，以上方法對于野外管道的快速堵漏均具有局限性。耦合式夾具維搶修是一種快速高效的管道維搶修技術，適用于管道發(fā)生泄漏時的臨時搶險使用。但現(xiàn)有的耦合式夾具法蘭結構重量較大，給安裝過程造成了極大的不便，同時螺栓緊固的結構容易由于螺栓強度不足而造成破壞；夾具整體笨重不便于安裝拆卸?；诖?，我們設計了一種新型的耦合式管道泄漏搶修夾具，旨在為野外長輸管道泄漏提供一種快速高效的堵漏維修機械夾具。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是針對上述存在問題，提供一種耦合式管道泄漏搶修夾具，該機械夾具結構簡單、易于施工操作，且堵漏效果比較理想，特別適用于對野外復雜環(huán)境下管道泄漏進行快速維搶修。
[0004]本實用新型的技術方案如下:
[0005]一種耦合式管道泄漏搶修夾具，包括上下夾具本體1、堵漏墊片2、夾板3、徑向橡膠0型密封圈4，在上下夾具本體1內測設置有放置堵漏墊片2的矩形槽5，矩形槽兩側設置有放置密封圈4的密封槽6,上下夾具本體1外側對稱設有凸臺，與夾板3的凹槽配合。[0006]在本體1的凸臺與夾板3的凹槽之間設置一層密封膠層。密封膠不限制類型，只要起到密封作用就可以。
[0007]堵漏墊片堵漏墊片厚度應略大于矩形槽5的高度。
[0008]上下夾具本體1凸臺的厚度不低于夾板3的厚度，凸臺外側凸起，形成卡槽(如圖2)設計防止夾板的側滑。
[0009]夾具總長:管道夾具密封空腔的寬度應覆蓋泄漏缺陷終止點，距終止點長度單向50 ?150mmo
[0010]通常情況下，優(yōu)選夾板材料與夾具相同。
[0011]本實用新型的夾具的設計方法:按系統(tǒng)溫度與系統(tǒng)壓力加修正值為設計壓力一起作為設計載荷；設計載荷不應超過金屬材料在系統(tǒng)溫度作用下的許用應力:P=Kh
[0012]式中:P——夾具設計壓力；
[0013]K-設計壓力修正值；
[0014]PL 泄漏介質最聞壓力；
[0015]K——設置為1.2?1.7。
[0016]本實用新型的優(yōu)點是:該耦合式管道泄漏搶修夾具因舍棄了沉重的螺栓結構，代替以注劑密封夾板結構，故結構更簡單、便于操作，施工時不需大型機械和專業(yè)的設備，無需動火，沒有焊穿、氫脆和冷脆的危險性，且堵漏效果更加理想，特別適用于對野外復雜環(huán)境下管道泄漏進行臨時快速維搶修。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為耦合式堵漏夾具立體結構示意圖。
[0018]圖2為耦合式堵漏夾具裝配示意圖。
[0019]圖中:1.夾具本體，2.堵漏墊片，3.夾板，4.徑向橡膠0型密封圈，5.矩形槽，6.橡膠圈密封槽。
【具體實施方式】
[0020]實施例:
[0021]如圖1、2所示:一種耦合式管道泄漏搶修夾具，包括上下夾具本體1、堵漏墊片2、夾板3、徑向橡膠0型密封圈4、矩形槽5、橡膠圈密封槽6。上下夾具本體1內測中心處各設有環(huán)形矩形槽5，且軸向兩側各有兩個圓形橡膠圈密封槽6，堵漏墊片2為半圓柱形，固定于矩形槽內，0型密封圈4位于橡膠圈密封槽內，是一種斷面為標準圓形的彈性環(huán)，受壓縮時會產生彈性變形緊貼密封構件表面上形成配合阻止流體通過來實現(xiàn)密封，上下夾具本體1外側對稱設有兩個上下夾板3固定。
[0022]現(xiàn)以具體實例進行設計說明:運送原油管道直管發(fā)生泄漏，泄漏處管道外徑為600mm,管壁厚度為10mm,管道泄漏處介質的最大工況壓力為6.4MPa,介質溫度為100°C,介質具有輕微腐蝕性。裂紋形式為線狀裂紋，裂紋長度為30mm，采用點狀式堵漏夾具和對開式堵漏夾具無法完成堵漏。
[0023](1)設計載荷確定:按系統(tǒng)溫度與系統(tǒng)壓力加修正值為設計壓力一起作為設計載荷。設計載荷不應超過金屬材料在系統(tǒng)溫度作用下的許用應力。使用以下公式求取:[0024]P=KPL
[0025]式中:P——夾具設計壓力，MPa ；
[0026]K——設計壓力修正值；
[0027]PL——泄漏介質最高壓力，MPa ；
[0028]本例中夾具的設計載荷取管道最高工作壓力的1.5倍，得:
[0029]P=KPL=1.5X6.4=9.6M Pa
[0030](2)夾具材料選擇:本例中，管道介質溫度并不高，介質也無強烈的腐蝕性，可使用壓力容器用鋼Q345R。其強度塑性較好，在相應溫度下，其力學性能足以滿足夾具材質的要求，并且價格相對低廉，便于切削加工，具有良好的焊接性能。在設計溫度100°C下的許用應力為185MPa，屈服極限為325MPa。同時Q345R與管道材質的平均熱膨脹系數(shù)接近，保證了溫度變化時，夾具與管道之間不會產生過大的溫差應力。
[0031](3)空腔長度L1及夾具總長:管道夾具密封空腔的寬度應覆蓋泄漏缺陷終止點，距終止點長度單向不小于50mm。這樣可以保證安裝在夾具中的堵漏墊片對線狀裂紋起到初始堵漏的作用。為保證密封效果，取夾具內部空腔長度Ll=300mm。夾具兩端與管道配合段長度各取100_，在夾具與管道配合段不宜過長，否則會增大加工難度，增加夾具成本，也不利于與管道的配合，故取夾具的總長L=500mm。
[0032](5)橡膠0形圈及堵漏墊片的選擇:橡膠0形圈材料選用丁晴橡膠(NBR)，適用壓力為8.0MPa。0形圈截面直徑為d2=7mm，由機械設計手冊查得配合0形圈的矩形槽尺寸，寬度為b=9.5_，深度為t=5.75_。由此可求得完全壓緊后，橡膠0形圈產生的壓縮變形率為17.8%。堵漏墊片材料同樣選用丁晴橡膠。堵漏墊片厚度應略大于空腔高度，取墊片厚度為14mm。
[0033](6)凸臺及固定夾板尺寸確定:在操作條件下，夾具由于受到內部油壓的作用會產生延徑向向外的壓力，壓力會通過凸臺直接傳遞到夾板部位，為了避免應力集中要首先保證凸臺的厚度不低于夾板厚度，即30mm，夾板材料與夾具相同，凸臺上要采用半圓柱凸起設計防止夾板的側滑，同時固定加緊。
[0034]該實施例中，夾具材料選用鋼Q345R，橡膠0形圈材料選用丁晴橡膠(NBR)，適用壓力為8.0MPa，堵漏墊片材料同樣選用丁晴橡膠，丁晴橡膠溫度適用范圍為-25?100°C。
[0035]設計完成夾具后，將夾具運送到管道泄漏處。首先將堵漏墊片放置到管道外徑泄漏處，依次將4條橡膠0型密封圈排好，并與上下夾具本體進行配合，用夾板將上下夾具本體凸臺固定。
[0036]還可以在夾板與凸臺接觸面之間通過注劑設備注入密封膠(力泰100A金屬管道密封膠)實現(xiàn)密封。
[0037]實踐表明:該耦合式管道泄漏搶修夾具效果良好，完全達到技術要求。
【權利要求】
1.一種耦合式管道泄漏搶修夾具，包括上下夾具本體(1)、堵漏墊片(2)、夾板(3)、徑向橡膠0型密封圈(4);其特征是在上下夾具本體(1)內測設置有放置堵漏墊片(2)的矩形槽(5)，矩形槽兩側設置有放置密封圈(4)的密封槽(6)，上下夾具本體外側對稱設有凸臺，與夾板(3)的凹槽配合。
2.如權利要求1所述的夾具，其特征是在本體1的凸臺與夾板(3)的凹槽之間設置一層密封膠層。
3.如權利要求1所述的夾具，其特征是夾具總長:管道夾具密封空腔的寬度應覆蓋泄漏缺陷終止點，距終止點長度單向50?150mm。
4.如權利要求1所述的夾具，其特征是堵漏墊片厚度應略大于矩形槽(5)的高度。
5.如權利要求1所述的夾具，其特征是凸臺的厚度不低于夾板厚度，凸臺上采用凸臺外側凸起，形成卡槽，防止夾板的側滑。
【文檔編號】F16L55/168GK203533078SQ201320627555
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權日:2013年10月11日
【發(fā)明者】郭臣, 楊永和, 徐震, 陳旭, 高麗蘭, 武欣宇 申請人:天津大學, 中國石油天然氣股份有限公司西部管道分公司