周顺荣 汪嘉伟 杨利岗 李剑 唐磊（中国石油西南管道公司昆明维抢修分公司，云南昆明650000）

0 引言

管道输送作为油气输送系统中的重要方式，安全、平稳运行至关重要。在管道实际运行中，由于管道腐蚀、环境因素及其他外力因素的影响，管道维修、改造任务量不断增加。盘式封堵是油气管道维修、改造中封堵管道内介质的一种重要方法，具有密封可靠、适用压力范围大、适应性强等特点，可在管道无介质外泄的状态下完成对某一段管道介质的隔离，并已在天然气、成品油和原油管道维修、改造及管道应急抢险中得到广泛应用，在保障管道安全运行和油气资源平稳供应中发挥着重要作用。但在管道封堵施工中仍可能出现各类故障，需要在作业过程中进一步规范操作，防止施工事故发生。

1 盘式封堵技术原理

盘式封堵作业通过在待更换、维检修的管道两侧，焊接封堵三通、平衡短节和下囊三通（不停输封堵需加设旁通三通和旁通管线），利用夹板阀连接三通和开孔、封堵设备。

开孔机主轴上组装有中心钻和筒刀。中心钻在开孔时起定位、导向作用，中心钻上安装的U 形卡环可在开孔结束后取出切割下的鞍形板；筒刀带有多个刀齿，是开孔时用于管道切割的专用刀具。组装完成的开孔设备可在管道运行中对管道进行机械切削，最终在管道上加工出一个圆形孔并取出切割下的鞍形板。封堵器主轴上组装了装有皮碗的封堵头，可利用液压动力将封堵头通过管道上切割出的圆形孔送入管道内部指定位置，通过管道内壁对皮碗密封面的压缩来阻断管道内介质的流动并实现密封。

开孔、封堵作业过程中使用夹板阀配合开孔机和封堵器的拆装，封堵完成后抽排封堵段内介质并进行氮气置换，而后通过下囊三通处将隔离囊送入管内并充入氮气以阻断油气，从而实现对一段管道的隔离，以配合管道的更换和维检修作业。

2 盘式封堵作业过程中的常见故障应对策略

2.1 试压过程中的常见故障应对策略

开孔设备安装完成后对三通、夹板阀和开孔机进行压力试验。试验压力为管线运行压力且最高不超过管道运行压力的1.1倍。试压可分为整体试压和夹板阀试压两部分。

2.1.1 整体试压过程中的常见故障应对策略

整体试压主要检验整套开孔装置的密封性能，以防止开孔过程中管道介质泄漏。

（1）三通卡环位置泄漏应对策略：在三通安装前拆卸卡环机构，检查O型密封圈和密封垫有无老化、裂纹和变形等情况；如果在试压过程中发现泄漏则应立即泄压检查卡环机构安装情况。

（2）法兰连接处泄漏应对策略：在高压盘式封堵作业中，法兰连接面通常使用金属缠绕垫配合钢制水纹面进行密封，其密封原理是通过钢制水纹面对金属缠绕垫石墨密封面施加压紧应力使其产生塑性变形而实现密封，因此金属缠绕垫不能重复使用。金属缠绕垫使用前检查外观有无变形、密封面有无伤痕和老化，紧固连接螺栓时应对螺栓编号标记后使用力矩扳手对称均匀紧固。在三通、夹板阀和联箱的存放、运输和装卸过程中，应加强对水纹面的保护，防止损伤水纹面。

（3）开孔机内漏应对策略：开孔机主轴密封失效或主轴密封挡圈松动会导致试压介质沿其主轴方向泄漏，内漏会造成试压时无法稳压，内漏介质会引起开孔机主轴和内部零部件的腐蚀而影响设备性能。开孔机在日常存放和使用后，应严格按照维护保养规程进行保养，及时更换失效的密封件。开孔设备组装过程中使用专用套筒扳手检查主轴密封挡圈安装情况。

2.1.2 夹板阀试压过程中的常见故障应对策略

夹板阀试压主要检验闸板和内旁通的密封性能，以确保在开孔机和封堵器拆卸过程中能有效隔离管道介质。

（1）夹板阀闸板密封面泄漏应对策略：夹板阀安装前应打开阀门检查上下O 型密封圈是否完好、闸板密封面有无伤痕，并使用风枪吹扫夹板阀内腔，确保内部无铁屑等杂质。使用后的夹板阀应及时进行维护保养，防止O型圈腐蚀老化和夹板阀内部锈蚀。

（2）夹板阀内旁通泄漏应对策略：试压时发现夹板阀内旁通泄漏可在泄压后拆卸导流装置，检查、清理锥形密封面和导流通道内的杂质和油污后再次进行试压。

2.2 开孔作业过程中的常见故障应对策略

2.2.1 开孔刀具无法到达计算尺寸

（1）设备组装同轴度公差控制不足或尺寸计算错误

应对策略：设备组装过程中，三通内孔与夹板阀内孔、筒刀与开孔联箱内孔的同轴度公差应控制在φ1mm以内。设备组装过程中，应有两人分别测量各组数据并计算尺寸，避免数据错误造成误操作。

（2）夹板阀未全开或三通卡环未完全收回

应对策略：三通卡环和夹板阀的开关应在明显位置标注开关方向和开关圈数或行程，操作时由专人严格按照标记方向和圈数或行程进行操作。

（3）防胀圈安装位置不当

应对策略：当开孔直径大于等于DN500时应在开孔处焊接防胀圈防止鞍形板变形，焊接的防胀圈应与三通内孔同心。

2.2.2 中心钻掉落

应对策略：中心钻防松尼龙棒每次开孔前都应更换，若中心钻不带防松尼龙棒可在连接螺纹处缠绕细麻防松；同时，可在中心钻和刀具结合器中心加工螺栓孔，利用螺栓连接中心钻和刀具结合器。

2.2.3 中心钻断裂

应对策略：作业时根据管线规格和开孔直径选择中心钻，安装前检查中心钻尖是否完好，根据管道壁厚测量导屑槽长度和深度是否满足作业需求。为避免资源浪费，可使用可更换钻尖的中心钻。

2.2.4 筒刀切削时卡刀

（1）三通安装位置不当

应对策略：焊缝和焊接时被焊接高温加热造成组织和性能改变的热影响区硬度高于母材，三通定位时应确保中心钻不落在焊道上、筒刀尽量不切割焊缝。

（2）筒刀刀齿损坏

应对策略：开孔用筒刀有一组刀齿损坏严重时不应再使用。开孔设备下方应设置有效支撑，防止开孔过程中开孔设备和管道振动过大影响筒刀切削；若作业坑内管道长距离悬空则应设置多点支撑。开孔过程中若频繁卡刀且卡刀时开孔机振动强烈，则应考虑刀齿损坏严重，建议拆卸开孔设备检查刀齿情况。如果开孔处管道应力较大，可在开孔过程中利用多次提刀、反复切削的方法进行开孔。

（3）鞍形板变形

应对策略：开孔位置应选择在直管段上，当开孔直径大于DN500时须在开孔处焊接配套的防胀圈，防止鞍形板可能因为应力释放产生较大变形而导致卡刀。

2.2.5 鞍形板掉落

应对策略：选择中心钻时钻长不得小于筒刀深度并确保U型卡环灵活且无损伤；同时准确计算掉板弦高，确保鞍形板掉落时能被中心钻U型卡环挂住，以防掉板。

2.3 封堵作业过程中的常见故障应对策略

2.3.1 封堵头无法到达计算尺寸

（1）夹板阀未全开或尺寸计算错误

应对策略：封堵器组装完成后，平衡夹板阀上下压力后严格按照标记的开关方向和圈数或行程打开夹板阀。设备组装过程中，应有两人分别测量各组数据并计算尺寸，避免数据错误而影响操作。

（2）平衡管路未开启

应对策略：封堵过程中确保管道内压力稳定且平衡系统始终处于开启状态，待封堵头到位后关闭平衡系统验证封堵效果。

（3）封堵头压板规格不当或安装方向错误

应对策略：组装封堵头时应根据管线规格选择压板，压板导向轮应与封堵联箱平衡系统接口方向一致；安装封堵器时平衡系统接口应与管道轴线重合并朝向封堵侧。

（4）封堵头角度调整不当

应对策略：组装封堵头时为保证封堵头能送至指定位置，应使用调节螺栓调整封堵头角度，使封堵头压板顶部低于封堵头主支架。

（5）三通安装位置不当

应对策略：三通安装时应避免封堵头导向轮经过焊道，且三通法兰与管道轴线的平行度误差不应大于1mm，三通中轴线与管道轴线间距不应大于1.5mm。

2.3.2 封堵皮碗密封不良

（1）皮碗密封位置管道变形严重

应对策略：三通安装前准确测量管道椭圆度，确保三通安装位置管道椭圆度控制在管外径的1%以内且不大于3mm。

（2）皮碗密封面损坏

应对策略：根据皮碗经过开孔处管道切口时的角度，在皮碗根部两侧与管道切口接触位置适当打磨出坡度，减少对皮碗的损伤；皮碗组装后密封位置的尺寸应控制在大于管内径大3mm左右为宜。

（3）管底铁屑或油泥等杂质较多

应对策略：可在皮碗密封面前端安装清扫装置以清扫管底铁屑和油泥，封堵操作时可在到位前缓慢来回移动皮碗2-3次清理密封位置铁屑、油泥等杂质。

（4）密封位置焊缝引起泄漏

应对策略：三通定位时选择在焊缝位于管道顶部位置实施封堵，避免焊道位于管道两侧皮碗易损伤位置和管底油泥、铁屑聚集位置而增大泄漏风险。

（5）封堵头调节块和垫块规格不当

应对策略：组装封堵头前准确测量封堵位置管道壁厚，并安装与壁厚相匹配的调节块和垫块，确保封堵头到位后皮碗垂直于管道轴线。

2.3.3 封堵头无法取出

应对策略：撤出封堵前应确保封堵段压力与两侧压力平衡，待无压力波动后，先撤出上游封堵再撤出下游封堵。

2.4 安装塞柄过程中的常见故障应对策略

2.4.1 塞柄安装不到位

（1）夹板阀未全开或三通卡环未完全收回

应对策略：夹板阀的开关应严格按照标记的开关方向和圈数或行程进行操作。下塞柄过程中若伸出三通卡环“接柄”，卡环应按照标记方向和圈数进行操作。

（2）鞍型板未清边或焊接位置错误

应对策略：切割下的鞍型板应清边至外径比开孔孔径小20mm左右，焊接的鞍形板应与塞柄同心。

（3）平衡系统或塞柄内旁通未打开

应对策略：塞柄内旁通开启量一般控制在3～9mm 之间，以确保下塞柄时内旁通处于开启状态;同时，下塞柄时平衡系统应处于开启状态。塞柄安装完成后关闭平衡系统，脱离主轴验证塞柄密封性能。

（4）塞柄O型圈安装位置错误

应对策略：塞柄O型圈应平滑安装至O型圈槽内并涂抹适量黄油润滑。

2.4.2 塞柄密封泄露

（1）塞柄内旁通泄露

应对策略：塞柄安装前应清洗塞柄内旁通、检查钢球有无损坏、测试弹簧性能、检查塞柄结合器内部顶杆是否灵活，并向内旁通注入酒精或轻质油检验塞柄内旁通密封性能。组装塞柄时塞柄内旁通开启量控制在合理范围并在塞柄钢球位置涂抹适量黄油，防止铁屑等杂物进入内旁通。

（2）塞柄O型圈损坏或掉落

应对策略：塞柄O型圈须与三通相匹配，O型圈位置可涂抹适量黄油润滑；下塞柄前使用夹板阀内旁通平衡闸板上下压力后再开启外部平衡系统。设备组装时应检查联箱、夹板阀、三通内腔有无划痕或毛刺。

2.4.3 管道扫线时卡球应对策略

组装塞柄时调整鞍形板方向并在联箱上标记鞍形板安装位置，安装开孔机时应确认鞍形板方向与管道方向一致。

3 结语

盘式封堵现已在管道维抢修作业中得到广泛应用，其不停输封堵可在管道不停止运行的工况下完成对某一管段的维修、改造工作，可作为必须连续输送的管道上实施作业的首选方案；对于可短期停输的管道，停输封堵可配合管道维抢修作业在较短时间内完成管道的维修、改造工作。但在盘式封堵作业过程中，由于设备结构、作业条件及设备操作等多方面因素的影响，均可能会发生各类故障而对施工进度和工程质量造成影响。因此，在施工过程中应细化检查内容、规范操作、加强对作业全流程的监管，全面控制各类故障的发生，以提高作业效率和保证施工质量。