一种油气管道快速封堵装置的制作方法

本发明涉及一种油气管道快速封堵装置，具体涉及一种基于铝热反应对泄漏管道进行快速封堵的装置。

背景技术：
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石油天然气行业是关系国家生存和发展的命脉产业，而油气的管道输送是石油化工行业最主要的运输方式，因此，保证油气管道系统的安全高效运行对保障石油化工行业的安全稳定和国家的长远发展有着重要的意义。由于腐蚀、滑坡泥石流等自然灾害，以及第三方破坏等都会导致管道泄漏事故的发生。油气管道泄漏除了造成很大的经济损失和环境污染外，还会引发火灾、爆炸事故，严重危及人民生命财产安全。

目前常见的管道泄漏封堵的方法有：

(1)管道停输修复：对于泄漏十分严重的油气管道需要进行停输修复，这种方法虽然安全性较高，但会造成巨大的经济损失，且修复完成后管道重启工序较多、工期很长，除重大泄漏，一般不用此方法。

(2)带压开孔封堵技术：在待修复管段两侧安装机械三通、夹板阀与开孔机，利用开孔机进行管道开孔作业，然后注入封堵头完成封堵；此时油气等流体介质从旁通管继续向下游流动，待原管段修复完成后，提出封堵头，恢复原管道的运行，最后拆除相关附件。带压开孔技术现应用比较成熟，具有不停输修复、保证生产、减少经济损失、缩短工期等优点，但需在原管道上开孔，封堵头的密封性能无法得到保证，开孔封堵安全性不高，且维修后会留下部分附件。

(3)智能封堵技术：智能封堵器从管道发球端进入，在管内介质作用下向前运动，到达预定位置，在超低频电磁信号(elf)指令下，自身锚定机构和密封机构完成坐封，待修复工作完成后，在elf指令下收回锚定机构和密封机构，在管内介质的推动下到达收球端，从而完成全部工艺流程。智能封堵技术无需开孔，但此技术封堵成本高、无法实现带压堵漏。

(4)夹具维修技术：在管道泄漏部位安装夹具，由夹具与泄漏部位形成密封空腔，从而达到封堵泄漏原修复管道的目的。夹具维修主要适用于压力较低，泄漏通道较小的管道的临时封堵；其优点是操作简单，维修成本低，但对管道的表面光洁度和椭圆度要求较高，受密封材料的限制，不适用于较高压力的封堵，存在重新泄漏风险。

现有封堵技术普遍存在的问题是，封堵对操作人员要求高、封堵时间长，不利于泄漏事故的快速控制。

为了克服现有技术存在的问题，本发明巧妙的将铝热反应与管道封堵补强装置相结合，提出了一种基于铝热反应的管道快速封堵装置。本发明可以在管道不停输的前提下对管道上的泄漏部分进行封堵，具有操作简单方便、密封强度高、密封效果好等优点，可实现管道泄漏的快速永久封堵。

技术实现要素：
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本发明涉及一种油气管道快速封堵装置，主要由上壳体和下壳体组成，上壳体和下壳体均为半剖管状结构，其端部曲面内径与待封堵管道外径相同，上壳体置于待封堵管道上部，下壳体置于待封堵管道下部，上壳体和下壳体通过螺栓连接，形成对待封堵管道的完整包覆；上壳体壁板的内部和下壳体壁板的内部沿周向设置有浇铸流道，上壳体的内壁和下壳体的内壁沿轴向布置有控温槽，上壳体上设有反应漏斗，反应漏斗通过支架固定在上壳体顶部的中心，反应漏斗出流口位于浇铸流道入口的正上方约1cm的位置，浇铸流道出口与焊接槽相连通；焊接槽出口设置有溢流口，溢流口位于上壳体顶部，与外界保持相通。

所述的上壳体的控温槽和下壳体的控温槽结构相同，上壳体和下壳体安装在待封堵管道上后，上壳体的控温槽和下壳体的控温槽能和待封堵管道外壁能形成封闭的围绕待封堵管道外壁的环形腔体。

所述的上壳体的焊接槽和下壳体的焊接槽结构相同，均有2个，对称布置于控温槽两侧，上壳体和下壳体安装在待封堵管道上后，上壳体的焊接槽和下壳体的焊接槽能形成封闭的围绕待封堵管道外壁的环形的金属熔液流动通道。

所述的上壳体上设置有注液阀，下壳体上设置有排液阀，注液阀和排液阀均与环形腔体保持连通。

所述的反应漏斗内设置有滤网。

所述的上壳体和下壳体的材质均为与待封堵管道相同的金属，反应漏斗的材质为耐高温陶瓷。

所述的浇铸流道内壁涂覆有不粘附金属熔液的涂层。

本发明在工作时，先通过注液阀向环形腔体内注满阻燃剂，然后将铝热反应剂配置好放入反应漏斗并引燃，反应产生的金属熔液在重力作用下从浇铸流道入口进入浇铸流道，待多余的金属熔液从溢流口流出，表明金属熔液充满焊接槽。待金属熔液冷却凝固后，打开排液阀排出阻燃剂，最后关闭注液阀和排液阀，即可完成管道快速封堵。

与现有的封堵补强装置相比，该装置具有如下益处：

(1)依靠铝热反应实行快速封堵，无需复杂的焊接机具；

(2)用熔化的金属熔液代替传统管道夹具的橡胶密封材料，密封更加牢固可靠，并且降低了对管道表面粗糙度和椭圆度的要求；

(3)操作简单，封堵时间短，简化了操作步骤，操作更加便捷；

(4)装置组成简单，成本低、可实现永久封堵。

附图说明：

图1为本发明的组成示意图；

图2为本发明水平面半剖图；

图3为本发明a-a截面半剖图；

图4为本发明b-b截面半剖图；

图5为本发明金属熔液流动示意图(箭头为金属熔液流动方向)。

图中：1.上壳体；2.下壳体；3.反应漏斗；4.支架；5.滤网；6.注液阀；7.排液阀；8.待封堵管道；9.螺栓；10.浇铸流道入口；11.浇铸流道；12.焊接槽；13.控温槽；14.溢流口。

具体实施方式:

下面结合附图对本发明的实施例做详细说明：本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种油气管道快速封堵装置，主要由上壳体1和下壳体2组成，上壳体1和下壳体2均为半剖管状结构，其端部曲面内径与待封堵管道8外径相同，上壳体1置于待封堵管道8上部，下壳体2置于待封堵管道8下部，上壳体1和下壳体2通过螺栓9连接，形成对待封堵管道8的完整包覆；上壳体1壁板的内部和下壳体2壁板的内部沿周向设置有浇铸流道11，上壳体1的内壁和下壳体2的内壁沿轴向布置有控温槽13，上壳体1上设有反应漏斗3，反应漏斗3通过支架4固定在上壳体1顶部的中心，反应漏斗3出流口位于浇铸流道入口10的正上方约1cm的位置，浇铸流道11出口与焊接槽12相连通；焊接槽12出口设置有溢流口14，溢流口14位于上壳体1顶部，与外界保持相通。

如图3所示，所述的上壳体1的控温槽13和下壳体2的控温槽13结构相同，上壳体1和下壳体2安装在待封堵管道8上后，上壳体1的控温槽13和下壳体2的控温槽13能和待封堵管道8外壁能形成封闭的围绕待封堵管道8外壁的环形腔体。

如图4所示，所述的上壳体1的焊接槽12和下壳体2的焊接槽12结构相同，均有2个，对称布置于控温槽13两侧，上壳体1和下壳体2安装在待封堵管道8上后，上壳体1的焊接槽12和下壳体2的焊接槽12能形成封闭的围绕待封堵管道8外壁的环形的金属熔液流动通道。

所述的上壳体1上设置有注液阀6，下壳体2上设置有排液阀7，注液阀6和排液阀7均与环形腔体保持连通。

所述的反应漏斗3内设置有滤网5。

所述的上壳体1和下壳体2的材质均为与待封堵管道8相同的金属，反应漏斗3的材质为耐高温陶瓷。

所述的浇铸流道11内壁涂覆有不粘附金属熔液的涂层。

本发明工作过程简述如下：

如图5所示，首先，通过注液阀6向上壳体1的控温槽13、下壳体2的控温槽13与待封堵管道8外壁三者之间形成的环形腔体内注满阻燃剂；然后将铝热反应剂配置好，放入反应漏斗3并引燃，此时反应漏斗3内发生铝热反应。

铝热反应是铝和某些金属氧化物在高热条件下反应生成相应的高熔点金属单质的化学反应，常用于焊接铁轨、冶炼难熔金属等。以氧化铁为例，其反应方程式如下：

铝热反应产生的金属熔液在重力作用下从浇铸流道入口10进入浇铸流道11，浇铸流道11中原有的气体从溢流口14排入大气，多余的金属熔液从溢流口14排出表明金属熔液充满焊接槽12。待金属熔液冷却凝固之后，打开排液阀7排出阻燃剂，最后关闭注液阀6和排液阀7即可。

上壳体1的控温槽13和下壳体2的控温槽13和待封堵管道8外壁形成围绕待封堵管道8外壁的环形腔体，其作用主要有两点：一是通过填充阻燃剂形成液封，防止泄漏点逸出的油气发生火灾或爆炸，二是吸收金属熔液流动所产生的热量，防止待封堵管道8局部温度过高所引发的应力变形。

本发明通过铝热反应在泄漏点两侧形成金属包裹体，实现了对泄漏点的完全封闭堵塞，上壳体1和下壳体2通过金属溶液浇铸形成一个整体，强度高，实现了永久封堵。

本发明巧妙地将铝热反应与管道封堵补强装置相结合，提出了一种油气管道快速封堵装置，可以在管道不停输的前提下对管道上的泄漏部分进行快速封堵，具有方便快捷、效率高、密封效果好等优点。