带压堵漏密封技术

一、概述带压密封技术是当运行中装置的设备发生流体介质泄漏，在不影响生产正常运行的情况下，迅速消除泄漏的技术手段。技术实施涉及不同的工况条件和复杂的泄漏部位，需要针对具体情况，通过工程力学、材料科学、传递技术、流变学等多学科知识的综合运用，才可充分发挥技术效能。1.技术性质：属于装置设备检维修技术2.基本原理是：用夹具包容泄漏点建立密封腔（或利用原有密封腔）以略高于泄漏介质系统压力的推力注入密封剂，达到有效工作密封比压，泄漏被阻止，从而实现再密封。带压密封技术与节能减排安全环保带压密封相关国家标准解析3.技术特点●适应性强，广泛适用于不同温度、压力条件下的各种流体介质泄漏封堵。●消除泄漏过程，保持工况条件不变，不影响生产装置正常运行。●安全可靠，作业过程不需动火，不变更原密封结构，并对设备缺陷部位予以增强保护，确保装置运行安全。●简便快捷，消除泄漏过程，设备缺陷部位不需要进行任何处理，施工周期短过程简便。●保护原密封构件不进一步受损伤，达到运行周期后，所建立的密封结构易拆卸、便于恢复原状。●防止恶性事故发生，消除因易燃、易爆介质泄漏引发着火爆炸事故发生和避免有毒有害介质泄漏，造成对环境的污染，且利于资源节约和环境保护。技术适用范围适用装置石油、石化、冶金、供水、供热、油品及燃气输送等各种流程装置。适用介质水、蒸汽、氮、氢、氧、氨等各种气体及油品和酸、碱、醇、醛、酮及各种介质。适用温度-180℃~800℃适用压力-0.1MPa~35MPa4.技术适用范围技术适用范围如下表所示：5.技术效能（1）技术实施与节能减排带压密封技术以其较强的实用性，已被广大流程企业所采用，如某大型石油化工联合企业，原油加工能力1500万吨/年，乙烯生产能力100万吨/年，拥有70多套生产装置和完善的港口接运设施，所加工的原油来自世界各地，品质非常复杂，设备腐蚀严重，泄漏经常发生。由于企业注重对带压密封技术人员的培养，充分利用其技术效能，使装置得以安全，稳定，长周期运行，由于产品质量稳定，节能减排成效显著，企业多年被列为全国炼化行业效益最佳化的前列。电力行业在不影响装置正常运行的情况下，通过带压实施封堵，很快消除泄漏，确保装置能够安全，稳定的运行，有利于节能减排。（2）资源节约与环境保护当前人类正面临着一场新的文明转型，在经济快速发展中，运行中的流程装置通过带压密封技术及时消除设备泄漏，降低能源资源的浪费和避免恶性事故发生及防止有毒有害介质泄漏对环境产生的污染，是缓解经济发展过程能源资源供求矛盾和向文明转型的技术手段。近年来据不完全统计，经过从业人员的共同努力，已成功的消除各类泄漏事故数十万起，避免了多起火灾，爆炸，中毒及严重环境污染的恶性事故发生，为国家挽回经济损失几百亿元，经济效益社会效益巨大。二、技术组成及密封施工方法1.技术组成这项技术由专用密封剂、专用工具、专用夹具及封堵操作技术四部分组成。技术运用过程通过技术组成之间的协调互补才可充分发挥技术效能。2.密封施工方法带压密封方法阀门泄漏密封注剂法密封钢带捆扎固定夹具铜丝围堵隔离式夹具、密封增强、止退限位、局部夹具、自紧密封增强、齿形密封增强紧固密封法钢带紧固缠绕密封卡箍紧固磁力压紧填料函泄漏密封阀盖泄漏密封阀体泄漏密封三、强化作业管理充分发挥技术效用为了规范作业过程控制使技术运用更加科学合理，由全国锅炉压力容器标准化技术委员会提出并归口，责成我公司协同行业最具影响的相关单位起草编制了GB/T26467-2011《承压设备带压密封技术规范》等三项系列国家标准，并于去年经国家标准化管理委员会和国家质检总局批准、发布实施。国家标准的发布实施对规范作业过程控制和企业组织技术培训，提供可遵循的依据，使技术更好的为企业安全生产服务，以产生更大的经济效益和社会效益。四、相关国家标准解析（一）GB/T26556-2011《承压设备带压密封剂技术条件》密封剂：是应用带压密封技术进行流体介质泄漏封堵所用复合材料的总称。包括：密封注剂和紧固密封剂。在设备泄漏部位重新建立的密封结构中，密封剂直接与泄漏介质接触，密封剂对工况条件的适应性是决定封堵成败的关键。为促进带压密封技术健康发展，使其在技术市场和应用领域中获得最佳秩序特制定本标准。☆标准的基本结构1.范围2.规范性引用文件3.术语和定义4.要求5.检验抽样及判定规则6.测试方法7.标志、包装、运输、贮存8.密封剂选用原则9.密封剂的使用方法10.附录A（规范性附录）☆主要条款解析1.密封剂性能（标准4.2）密封剂的性能及指标应符合表1的规定：表1密封剂性能指示指标类别及测试方法性能密封注剂紧固密封剂测试方法热固化型填充型初始注射压力，MPa（25℃±5）≤18≤18热固化性（固化特性t90），min（200℃）≥14≥14GB/T16584热失重,%（500℃/250℃）≤25≤25≤25GB/T14837耐介质性能（室温下）溶胀度，%-5~10-5~10-5~10GB/T1690溶重度，%-5~10-5~10-5~10GB/T1690（1）初始注射压力是反映密封注剂流变性难易程度的技术指标，注射初始压力高推进阻力大，不易填充复杂密封腔的空隙，注剂推进过程容易引起局部超压，很难建立起均匀致密的密封结构。初始注射压力是控制注剂推进速度和操作压力的重要指标。（2）热固化性（固化性能t90）硫化开始，试样的剪切模量增大。当记录下来的转矩（力）上升到稳定值或最大值时，便得到转矩（力）与时间的关系曲线，即硫化曲线（如右图）。曲线的形状与试验温度和胶料特性有关。注剂操作需根据热固化性控制推进速度与固化时间协调。剪切力矩或力x时间Fmaxy=100y=90y=50y=10y=0FLtsxt10t50t90t典型的流化曲线及计算方法其中：FL：最小转矩或力，N·m或N；tsx:初始硫化时间，即从试验开始到曲线由FL升到xN·m(N)对应的时间；tc(y)：达到某一硫化程度的时间；Fmax：在规定时间内达到平坦、最大、最高转矩或力。tc(y)=FL+y(Fmax-FL)/100热固化特性与操作控制远离主泄漏点起始注入防止注剂吹散外喷顺序注入区域挤压利于填满压实补注压紧防止应力松弛根据系统温度采用：顺序补注或局部压紧①②③④（3）热失重是评价密封注剂在温度影响下，能保持密封性能长期稳定的技术指标。热失重确定为25％，超过限定指标，说明质量损失严重，热分解所产生的低聚物和低分子化合物容易逸出影响密封结构稳定，不易实现有效的密封。在实际应用中通过注剂挤压和调整夹具空腔高度，保障密封结构的稳定。%100010mmm失重率试中：m0—试样质量，mg；m1—试样在规定温度下恒温结束的质量，mg。复合材料层泄漏缺陷夹具密封注剂密封增强构件管壁φD=φ+2倍密封空腔宽度根据系统温度调整夹具空腔高度，采用适宜的密封增强措施。（4）耐介质性能在建立新的密封结构中，密封剂直接接触泄漏介质，已固化的密封注剂，基体材料的活性部分经过交联反应已形成稳定的化学键，反应充分交联密度高，密封结构稳定。如果溶胀度或溶重度超过-5%～10%的范围，说明密封剂层在介质侵蚀下，因结构破坏降低密封注剂的性能，则不易实现密封。%100%0iimmmm质量变化测定试中：m0—试样浸泡前的质量，克（g）；m1—试样浸泡后的质量，克（g）。2.关于密封剂选用（标准8）（1）根据泄漏介质的化学性质选①不同型号的密封剂具有特定的适用介质范围，应用时可根据泄漏介质的物化特性选择。②泄漏介质为混合物时，选用的密封剂不仅应适应其中的主要成分，同时也应适应其次要成分。③同类的介质，密封剂对其适应性也不尽相同，选用时也应特别注意。④特殊工况条件密封剂选择a.高压氧气系统泄漏密封注剂的选择氧的化学性质非常活泼，高压氧气系统泄漏喷射，由于绝热压缩，引起体系内能升高提供点火能量，遇可燃物易发生燃爆。因此，密封施工应采用无油剂的TXY-9#密封剂。结合面密封腔注剂孔环形腔注剂孔b.强黏附性介质系统泄漏密封●强黏附性介质影响密封注剂自粘性，胶层条间产生油膜，发生再次泄漏。●夹具增设辅助注剂腔，首先建立边缘阻挡，再行中间腔注剂，在辅助腔注剂的同时中间腔引流。夹具结构形式如右图及下页图：●通过螺帽注剂接头注剂，防止螺栓孔处泄漏。☆适宜直管泄漏的夹具形式设辅助注剂腔直管夹具图设辅助注剂腔法兰夹具图☆法兰泄漏采用的夹具接入注剂阀、注剂枪螺帽注剂接头工作连接辅助腔注剂孔中间腔注剂孔c.避免泄漏结霜造成对封堵质量的影响如液化石油气、氨类介质系统泄漏，由于绝热膨胀消耗体系能量引发泄漏部位结霜（见下图），影响注剂充填质量，密封施工需采取相应的措施。（2）根据泄漏系统温度选泄漏系统温度应处于所选用的密封剂适用温度范围。热固化型密封剂在介质温度影响下，完成固化过程才能确保密封效果长期稳定，系统温度越高固化速度越快。为确保封堵质量应采取应对措施。①高温高压系统介质泄漏密封a.温度对热固化型密封剂的影响密封剂固化速度快，容易形成较大推进阻力，引起局部超压，影响充填质量；b.采用密封施工方法●利用复合注剂密封法采用不同的两种密封注剂，以复合注剂密封施工方法产生的互补效应增强封堵效果；●凹形夹具或铲严密封法高温情况凹槽尺寸不宜过大，防止注剂停留时间长影响注射工艺流动性。凹形法兰夹具配合法兰外缘开设注剂孔防止螺栓孔处泄漏●嵌入式凸形法兰夹具的应用靠近泄漏点附近法兰螺栓旁增设注剂孔，利于螺栓孔处充填嵌入式凸型法兰夹具法示意图凹型法兰夹具法兰示意图②低温高压系统泄漏密封采取的增强措施a.密封剂固化速度慢或无固化过程，需要夹具具有良好的吻合性。b.夹具通常采取的密封增强措施微型风镐铲严敛缝铲严密封增强弥补超差间隙●铲严密封增强夹具●自紧密封增强夹具注剂挤压凸台变形密封增强环形腔嵌入金属条密封增强●管段泄漏采用设环形腔嵌入金属条增强密封●高压低温系统密封剂固化缓慢，为确保充填效果，添加阻挡材料弥补夹具吻合超差●齿形接触密封增强措施③超低温系统介质泄漏密封施工a.超低温情况下，影响密封注剂的注射工艺流动性。b.密封施工措施●保持高分子化合物链段随机取向，利于注剂推进充填。●适当预热改善注剂工艺流动性，确保充填效果。（3）根据泄漏状况选①高压系统泄漏严重部位密封剂选择TXY-18#密封剂配置适宜的硫化体系，添加阻挡材料，可较快的建立起承压能力，适于系统压力较高，泄漏严重部位密封施工。②低压系统泄漏缺陷尺寸较小部位密封剂的选择TXY-16#密封注剂采用延迟性硫化体系，塑性工艺流动性能优异，且保持时间较长，适于系统压力较低，泄漏缺陷尺寸较小或二次补胶部位应用。4022149416#比18#滞后40221494TXY-18#与TXY-16#密封注剂特性曲线③高取向度密封剂的应用，伸缩移动部位泄漏密封剂的选择高取向度密封剂具有较高的取向方向强度和耐磨性能，适用于伸缩移动部位泄漏密封，采油机抽油杆密封盒及管道填料函式伸缩接头及阀门填料函泄漏密封。●填料函式伸缩接头密封示意●采油机抽油柱密封示意图高取向度密封剂管道填料函式伸缩接头3.密封剂的使用方法（标准9）①密封注剂的使用方法a.密封注剂使用前检验测试。密封注剂使用前应进行型号、规格、尺寸的确认和初始注射压力的测试。初始压力测试按标准附录A规定的方法测试。b.当环境温度过低需对注剂预热时，其预热温度应低于该密封注剂的起始固化温度c.为确保密封注剂注射工艺性，需要通过对相关器具加热或冷却时可采用以下方法：●采用热风或蒸汽直接对夹具、注剂阀和注剂枪加热；●当泄漏介质系统温度高于500℃时，防止密封注剂超前固化应采用温水或压缩空气等对注剂枪和夹具进行喷扫降温。4.关于密封剂技术性能指标的试验验证①初始注射压力反映密封注剂在注剂操作过程流变性的难易程度，初始注射压力高表明注剂流动性差，不易填充较为复杂的泄漏缺陷通道，不易实现有效封堵。②标准中热固化性、热失重、耐介质性能指标，是通过在试验条件下测得的，与工程应用的工况条件不尽相同，在实际应用中要经过温度、压力及介质侵蚀等综合影响，很难针对具体情况提供相应的指标，因此，表1密封剂性能及