管道组合封堵装置及检修方法

摘要

本发明涉及管道封堵装置及维修方法，封堵装置的内堵板螺杆件包括内封堵内板和螺杆，一个套装于螺杆外部的腔体套管依次贯穿封堵外板、外封堵内板、外封堵外板和外封堵套管件垫板，内封堵板外板和外封堵板内板与腔体套管固定连接，内封堵外板、外封堵内板与管道内壁形成封闭空间，与该封闭空间连通有连接管，连接管连接氮气置换装置、压力表或易燃易爆气体检测仪。上述装置在装配完成后用于在役易燃易爆管道的维修检修，可有效提高易燃易爆管道封堵严密性及焊接安全。

权利要求

1.一种管道组合封堵装置，其特征在于：包括内堵板螺杆件、双堵板腔体件和外封堵套管件，

所述的内堵板螺杆件包括内封堵内板（1）和螺杆（2），螺杆（2）头部固定连接于内封堵内板（1）中心，螺杆（2）尾部设有固定部（3）；

所述的双堵板腔体件包括内封堵外板（4）、外封堵内板（5）和腔体套管（6），所述的外封堵套管件包括外封堵外板（7）、外管套（8）和外封堵套管件垫板（9），腔体套管（6）套装于螺杆（2）外部，内封堵外板（4）、外封堵内板（5）、外封堵外板（7）和外封堵套管件垫板（9）中心均开有通孔，腔体套管（6）依次贯穿上述内封堵外板（4）、外封堵内板（5）、外封堵外板（7），其中，内封堵板外板（4）和外封堵板内板（5）与腔体套管（6）固定连接，外封堵板外板（7）与腔体套管（6）间隙配合；

所述的腔体套管（6）靠近螺杆（2）头部一端固定连接内封堵外板（4），内封堵外板（4）与内封堵内板（1）之间设有套装于螺杆（2）的第一橡胶密封垫（10），外封堵内板（5）与外封堵外板（7）之间设有套装于腔体套管（6）的第二橡胶密封垫（11），外管套（8）两端分别与外封堵外板（7）和外封堵套管件垫板（9）连接并套装于腔体套管（6）外部，腔体套管（6）另一端与外封堵套管件垫板（9）之间设有与螺杆（2）螺纹连接的第一进给螺母（12），外封堵套管件垫板（9）外侧设有与螺杆（2）螺纹连接的第二进给螺母（13），内封堵外板（4）、外封堵内板（5）与管道内壁形成封闭空间，与该封闭空间连通有连接管。

2.根据权利要求1所述的管道组合封堵装置，其特征在于：所述的连接管包括第一连接管和第二连接管，任一连接管包括可连接的内腔连通管（14）和外接管（15），外封堵外板（7）、外封堵内板（5），第二橡胶密封垫（11）和外封堵套管件垫板上开有穿过所述内腔连通管（14）和外接管（15）的通孔。

3.根据权利要求2所述的管道组合封堵装置，其特征在于：所述的内封堵内板（1）、内封堵外板（4）、外封堵内板（5）和外封堵外板（7）均采用圆形凸台结构，所述的第一橡胶密封垫（10）和第二橡胶密封垫（11）均置于所述凸台之间。

4.根据权利要求3所述的管道组合封堵装置，其特征在于：所述的螺杆（2）尾部固定部（3）是用于扳手夹卡的四角固定头。

5.一种管道检修方法，其特征在于：采用权利要求2-4任一项所述的管道组合封堵装置，包括步骤：

（1）、先将储罐及管道中油料抽出或关掉阀门，切除要更换的管道，并清理管道口残油和残渣，

（2）、将内堵板螺杆件置于管道内，内封堵内板（1）端面与管道纵截面垂直，螺杆（2）与管道轴向平行，将第一橡胶密封垫（10）和双堵板腔体件依次穿过螺杆，至第一橡胶密封垫（10）接触内封堵内板（1）时，用工具固定螺杆（2）尾部固定部（3），通过拧第一进给螺母（12）使第一橡胶密封垫（10）挤压膨胀紧固于管道内壁，第一层封堵完成；

（3）、依次将第二橡胶密封垫（11）、外封堵外板（7）、外套管（8）和外封堵套管件垫板（9）穿过螺杆（2）及腔体套管（6），至第二橡胶密封垫（11）接触外封堵内板（5）时，用工具固定螺杆（2）尾部固定部（3），通过拧第二进给螺母（13）使第二橡胶垫（11）挤压膨胀紧固于管道内壁，并装配两个连接管，第二层封堵完成；

（4）、将一个外接管（15）连接氮气瓶进行氮气置换，氮气置换完成后，将另一个外接管连接压力表或易燃易爆气体检测仪，用于检测是否有泄露或是否有易燃易爆气体残留，确认安全后，开始焊接作业。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，用慢速切割机加水冷却进行切除。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，开始焊接作业时，在管道内外侧上敷设吸水布并浇水降温，对管道温度进行监控，温度过高或者气体检测仪报警则停止作业。

说明书

管道组合封堵装置及检修方法

技术领域

[0001] 本发明涉及易燃易爆焊接施工技术领域，具体是一种在役易燃易爆管道组合封堵装置及检修的方法。

背景技术

[0002] 随着我国煤化工、石化的长足发展及技术进步，高温高压，易燃易爆管道，一次性焊接管道设备间的隔离问题较为突出，尤其技改项目及工厂维修管道在正常运行过程中，经常会因为生产生活的需要检修、更换、改线、增加支路等改造中的管道中易燃易爆气体给管道焊接带来了很大的火灾爆炸等安全隐患，同时也要求更多的财力、物力、人力及时间的投入。

[0003] 以2011年榆次龙湖火车站铁路柴油管道改路为例，原有管道需要进行割除更换管道，管道管径为Φ168，因柴油管道与储罐接口焊接连接，所需更换管道与柴油罐焊接连接，罐内及管内柴油均已排放，但罐内及管内残油清理困难，清理成本高，工期紧张，兼之柴油闪点较低，施工焊接风险极大。

[0004] 目前的施工方法是采用将整套管道及设备系统停止运输，对全系统的残油等清理、冲洗后进行氮气置换后进行焊接，或者在管道作业处前后法兰处增加盲板，并对该处管道进行氮气置换及清理，但有的管道为了保证密封性，管道系统的法兰连接较少，同样需要断较长管道进行置换清理（且部分介质较难清理或者存在残留），不仅施工周期长，还造成资源浪费和环境污染。现有的管道封堵装置及方法，需要进行定制，且受管壁光滑度影响较大，承压及密封性能不好，充气压力不高，径向挤压力不高，极易发生渗漏，焊接时温度影响较大，容易破裂，无保险预警装置，焊接时极易发生安全隐患。其他的管道检修封堵不仅需专业定制，且设备复杂。现场管道系统规格多，定制麻烦，操作复杂，施工周期较长，且焊接易燃易爆管道无泄露监测系统，危险性较大。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种管道组合封堵装置及检修方法，以至少达到提高易燃易爆管道封堵严密性及保障焊接安全的目的。

[0006] 为解决以上技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种在役易燃易爆管道的组合封堵装置，包括内堵板螺杆件、双堵板腔体件和外封堵套管件，

[0007] 所述的内堵板螺杆件包括内封堵内板和螺杆，螺杆头部固定连接于内封堵内板中心，螺杆尾部设有固定部；

[0008] 所述的双堵板腔体件包括内封堵外板、外封堵内板和腔体套管，所述的外封堵套管件包括外封堵外板、外管套和外封堵套管件垫板，

[0009] 腔体套管套装于螺杆外部，内封堵外板、外封堵内板、外封堵外板和外封堵套管件垫板中心均开有通孔，腔体套管依次贯穿上述内封堵外板、外封堵内板、外封堵外板，其中，内封堵板外板和外封堵板内板与腔体套管固定连接，外封堵板外板与腔体套管间隙配合；

[0010] 所述的腔体套管靠近螺杆头部一端固定连接内封堵外板，内封堵外板与内封堵内板之间设有套装于螺杆的第一橡胶密封垫，外封堵内板与外封堵外板之间设有套装于腔体套管的第二橡胶密封垫，

[0011] 外管套两端分别与外封堵外板和外封堵套管件垫板连接并套装于腔体套管外部，腔体套管另一端与外封堵套管件垫板之间设有与螺杆螺纹连接的第一进给螺母，外封堵套管件垫板外侧设有与螺杆螺纹连接的第二进给螺母，

[0012] 内封堵外板、外封堵内板与管道内壁形成封闭空间，与该封闭空间连通有连接管。

[0013] 进一步地，所述的连接管包括第一连接管和第二连接管，任一连接管包括可连接的内腔连通管和外接管，外封堵外板、外封堵内板，第二橡胶密封垫和外封堵套管件垫板上开有穿过所述内腔连通管和外接管的通孔。

[0014] 进一步地，所述的内封堵内板、内封堵外板、外封堵内板和外封堵外板均采用圆形凸台结构，所述的第一橡胶密封垫和第二橡胶密封垫均置于所述凸台之间。

[0015] 进一步地，所述的螺杆尾部固定部是用于扳手夹卡的四角固定头。

[0016] 根据本发明的另一方面，提供一种管道检修方法，采用以上所述的在役易燃易爆管道维修检修装置，包括步骤：

[0017] （1）先将储罐及管道中油料抽出或关掉阀门，切除要更换的管道，并清理管道口残油和残渣，

[0018] （2）将内堵板螺杆件置于管道内，内封堵内板端面与管道纵截面垂直，螺杆与管道轴向平行，将第一橡胶密封垫和双堵板腔体件依次穿过螺杆，至第一橡胶密封垫接触内封堵内板时，用工具固定螺杆尾部固定部，通过拧第一进给螺母使第一橡胶密封垫挤压膨胀紧固于管道内壁，第一层封堵完成；

[0019] （3）依次将第二橡胶密封垫、外封堵外板、外套管和外封堵套管件垫板穿过螺杆及腔体套管，至第二橡胶密封垫接触外封堵内板时，用工具固定螺杆尾部固定部，通过拧第二进给螺母使第二橡胶垫挤压膨胀紧固于管道内壁，并装配两个连接管，第二层封堵完成；

[0020] （4）将一个外接管连接氮气瓶进行氮气置换，氮气置换完成后，将另一个外接管连接压力表或易燃易爆气体检测仪，用于检测是否有泄露或是否有易燃易爆气体残留，确认安全后，开始焊接作业。

[0021] 进一步地，步骤（1）中，用慢速切割机加水冷却或者水刀或者慢速环刀切割器加水冷却进行切除。

[0022] 进一步地，步骤（4）中，开始焊接作业时，在管道内外侧上敷设吸水布并浇水降温，用测温枪、热电偶对管道温度进行监控，温度过高或者气体检测仪报警则停止作业。

[0023] 本发明装置适用于在役易燃易爆管道的维修检修，可有效提高易燃易爆管道封堵严密性及焊接安全，使用后拆除方便，简化了施工步骤，降低了施工成本，提高了安全性，避免了长管道及与设备焊接连接管道的清理和大规模氮气置换，与罐体或设备焊接连接的管道系统的改线维修焊接避免了残油清理不干净造成的焊接风险。

附图说明

[0024] 图1是内封堵螺杆件。

[0025] 图2是装配双堵板腔体件及第一橡胶密封垫后的示意图。

[0026] 图3是装配第一进给螺栓后的示意图。

[0027] 图4是装配外凸台封堵套管件及第二耐热橡胶密封垫后的示意图

[0028] 图5是本发明所述封堵装置装配完成后的示意图。

[0029] 图6本发明装置通入管道示意图。

[0030] 图中，1-内封堵内板，2-螺杆，3-固定部，4-内封堵外板，5-外封堵内板，6-腔体套管，7-外封堵外板，8-外管套，9-外封堵套管件垫板，10-第一橡胶密封垫，11-第二橡胶密封垫，12-第一进给螺母，13-第二进给螺母，14-内腔连通管，15-外接管。

具体实施方式

[0031] 针对现有的管道封堵装置及方法承压及密封性能差，极易发生渗漏的问题。本发明一种典型的实施方式中提供的管道组合封堵装置，包括内堵板螺杆件、双堵板腔体件和外封堵套管件。

[0032] 参考图1，所述的内堵板螺杆件包括内封堵内板1和螺杆2，螺杆2头部固定连接于内封堵内板1中心，螺杆2尾部设有固定部3。内封堵内板1的直径略小于管道内径；螺杆2上螺纹优选采用粗丝，以保证挤压强度，不出现滑丝拉丝现象；内封堵内板1的中心与螺杆2头部端面中心重叠，与螺杆2垂直焊接固定。

[0033] 所述的双堵板腔体件包括内封堵外板4、外封堵内板5和腔体套管6，所述的外封堵套管件包括外封堵外板7、外管套8和外封堵套管件垫板9。

[0034] 腔体套管6内径略大于螺杆2，参考图2，腔体套管6套装于螺杆2外部，内封堵外板4、外封堵内板5、外封堵外板7和外封堵套管件垫板9中心均开有通孔，腔体套管6依次贯穿上述内封堵外板4、外封堵内板5、外封堵外板7，其中，内封堵板外板4和外封堵板内板5与腔体套管6固定连接，内封堵外板4和外封堵内板5中心开孔直径与腔体套管6外径相等，并穿过腔体套管6焊死，外封堵板外板7与腔体套管6间隙配合。

[0035] 其中，参考图2和图4，所述的腔体套管6靠近螺杆2头部一端固定连接内封堵外板4，内封堵外板4与内封堵内板1之间设有套装于螺杆2的第一橡胶密封垫10。外封堵内板5与外封堵外板7之间设有套装于腔体套管6的第二橡胶密封垫11。所述橡胶密封垫优选采用耐热橡胶密封垫，用耐热温度高、韧性好、耐压好、厚度大的橡胶剪裁，剪裁边缘应整齐，以保证挤压膨胀于管壁上的严密性。

[0036] 参考图3和图5，外管套8两端分别与外封堵外板7和外封堵套管件垫板9连接并套装于腔体套管6外部，腔体套管6靠近螺杆尾部的另一端与外封堵套管件垫板9之间设有与螺杆2螺纹连接的第一进给螺母12，外封堵套管件垫板9外侧设有与螺杆2螺纹连接的第二进给螺母13。外套管8内径以轴向中心与腔体套管6中心垂直，且能够通过腔体套管6和内腔连通管来设置。外封堵外板7中心开直径与外套管8外径相等的孔，外套管8一端穿过孔后焊死。外封堵套管件垫板9为圆形，直径大于外套管8外径，中心开孔直径略大于螺杆2外径，旁边再开有小孔用于外接管的穿出。进给螺母的螺纹与螺杆2螺纹相配套，螺母外尺寸应能顶住腔体套管6和外封堵套管件垫板9进给为准，但不能影响外接管的穿出。

[0037] 参考图6，内封堵外板4、外封堵内板5与管道内壁形成封闭空间，与该封闭空间连通有连接管。

[0038] 内封堵内板与螺杆垂直固定，以及内封堵板外板、外封堵板内板和外封堵板外板装配后均能够保证与管壁的垂直度，上述部件不会倾斜，保证封闭空间有良好的密封性。

[0039] 采用进给螺栓分步紧固相应的部件，首先，可达到要求的预紧力，并可分别调节两个橡胶密封垫的预紧力，使两个橡胶密封垫均可达到密封要求。其次，由于是轴向施力，可避免因橡胶密封垫旋转所造成的橡胶密封垫损坏。

[0040] 此外，焊接中产生的热量会造成气体膨胀易燃易爆介质的挥发，气体膨胀时会产生对各部件的推力。如果两板不固定，在封堵管道有气体压力的情况下，管内压力会造封堵部件的轴向位移，会造成压力反应不准确，无法通过压力恒定来判断是否泄露。实施方式中提供的内封堵外板和外封堵内板与腔体套管是固定连接，因此它们之间不会有轴向位移，可避免产生上述问题。

[0041] 在优选的实施方式中，所述的连接管包括第一连接管和第二连接管，参考图5，任一连接管包括可连接的内腔连通管14和外接管15，外封堵外板7、外封堵内板5，第二橡胶密封垫11和外封堵套管件垫板上开有穿过所述内腔连通管14和外接管15的通孔。外封堵内板5上尽量贴近腔体套管6开两个通孔，2个内腔连通管14穿过外封堵内板5连通内封堵外板4和外封堵内板5与管道内壁组成的腔体，连接处焊死保证腔体密闭。

[0042] 在优选的实施方式中，所述的内封堵内板1、内封堵外板4、外封堵内板5和外封堵外板7均采用圆形凸台结构，所述的第一橡胶密封垫10和第二橡胶密封垫11均置于所述凸台之间。凸台结构有利于对上述橡胶密封垫向管道壁挤压，形成良好密封。内封堵内板1的凸台面中心与螺杆2端面中心重叠，与螺杆2垂直焊接。内封堵外板4和外封堵内板5凸台均朝向腔体外。

[0043] 优选地，参考图1，所述的螺杆2尾部固定部3是用于扳手夹卡的四角固定头，用于扳手等工具夹卡，其外接圆小于螺杆2的外径。四角头固定头可与螺杆尾部焊接，也可在螺杆2上直接加工出四角固定头。

[0044] 本发明所述的管道组合封堵装置在用于管道检修时，所述的外接管连接氮气置换装置以及压力表或易燃易爆气体检测仪。氮气置换装置提供氮气以置换腔体内的气体，并进行压力的检测。易燃易爆气体液体检测装置用于腔体氮气置换完成后易燃易爆气体渗漏的持续监测。此外，还可以设置管体降温装置和温度检测装置，管体降温装置用于降低管道焊接过程中温度，温度监测装置则用于焊接时监控管道温度升高的实时情况。

[0045] 本发明装置结构简单，操作方便，可以有效提高易燃易爆管道封堵严密性及焊接安全，普通管道封堵中也简化成一层封堵装置使用，对易燃易爆管道的焊接安全可靠实用。

[0046] 现有技术中，易燃易爆管道封堵及焊接中严密封堵困难，介质闪点低，焊接危险性大，施工周期长，经济效益差，无二重保险和监测设施的安全隐患。

[0047] 基于此，本发明还提供一种利用以上管道组合封堵装置进行管道检修的方法，该方法典型的实施方式，以维修柴油管道为例，包括步骤：

[0048] （1）先将储罐及管道中油料抽出或关掉阀门，切除要更换的管道，并清理管道口残油和残渣。优选地，在该步骤中，用慢速切割机加水冷却或者水刀或者慢速环刀切割器加水冷却进行切除。

[0049] 要防止火花和静电的产生和温度的升高，必要时做好除静电措施，防止柴油外泄等的安全措施；封堵前，根据需要将管道口100mm-800mm内的残油及管内壁的残渣等清理干净，并用清洁剂清理干净。

[0050] （2）将内堵板螺杆件置于管道内100mm-800mm，内封堵内板1端面与管道纵截面垂直，螺杆2与管道轴向平行（图1），将第一橡胶密封垫10和双堵板腔体件依次穿过螺杆（图2），至第一橡胶密封垫10接触内封堵内板1时，用工具固定螺杆2尾部固定部3，通过拧第一进给螺母12使第一橡胶密封垫10挤压膨胀紧固于管道内壁（图3），第一层封堵完成；

[0051] （3）参考图4和图5，依次将第二橡胶密封垫11、外封堵外板7、外套管8和外封堵套管件垫板9穿过螺杆2及腔体套管6，至第二橡胶密封垫11接触外封堵内板5时，用工具固定螺杆2尾部固定部3，通过拧第二进给螺母13使第二橡胶垫11挤压膨胀紧固于管道内壁，并装配两个连接管，第二层封堵完成；

[0052] （4）将一个外接管连接氮气瓶进行氮气置换，该氮气瓶出口带有一个压力表，置换时观察压力变化。氮气置换完成后，将另一个外接管连接压力表或易燃易爆气体检测仪，用于检测是否有泄露或是否有易燃易爆气体残留，确认安全后，开始焊接作业。

[0053] 氮气置换是为了置换封闭腔体中的易燃易爆介质气体，两个压力表则是为了更准确的反映压力值的稳定的精确性，更容易观察是否泄漏。氮气置换时观察压力可以根据压力来判断置换的程度以及腔体内有无易燃易爆气体，更重要的是置换完成后保持腔体中氮气压力稳定在一定值才能够反应不泄露。

[0054] 氮气置换后，要对有无泄露进行检测。检测时可以仅使用压力表和易燃易爆气体检测仪中的一种，也可以压力表和易燃易爆气体检测仪都使用。

[0055] 在仅使用压力表的情况下，氮气置换后，一个外接管15仍与氮气瓶连接，另一个外接管15连接压力表，达到稳定压力值后，关闭氮气，保压，若未出现降压则表明无泄露。

[0056] 在仅使用易燃易爆气体检测仪的情况下，氮气置换后，一个外接管15仍与氮气瓶连接，保持氮气瓶微打开，另一个外接管15连接易燃易气体爆检测仪，该易燃易爆气体检测仪上带有微型吸气泵，若检测结果显示无易燃易爆气体，则可进行下一步骤，若检测结果显示封闭腔体内有易燃易爆气体，则表明有泄露或氮气置换不彻底。

[0057] 在压力表和易燃易爆气体检测仪都使用的情况下，氮气置换后，一个外接管15仍与氮气瓶连接，另一个外接管15连接压力表，待压力稳定后将断开接压力表的外接管，并将该外接管与与易燃易爆气体检测仪连接动态检测分析易燃易爆油气；确认安全后，开始焊接作业。

[0058] 开始焊接作业时，在管道内外侧上敷设吸水布并浇水降温，用测温枪、热电偶对管道温度进行监控，温度过高或者气体检测仪报警则停止作业。

[0059] 本发明装置可利用工程上常用材料进行加工制作，使用后拆除方便，简化了施工步骤，降低了施工成本，提高了安全性，避免了长管道及与设备焊接连接管道的清理和大规模氮气置换，与罐体或设备焊接连接的管道系统的改线维修焊接避免了残油清理不干净造成的焊接风险，不仅制作材料简单常用，装置易于制作，安装操作简单，拆除方便，还简化施工流程，提高施工效率，降低易燃易爆管道焊接的安全风险，减少施工成本。