管道修复方法及用于管道修复的管道碰头连接结构与流程

本发明涉及管道维护检修技术领域，尤其涉及一种管道修复方法及用于管道修复的管道碰头连接结构。

背景技术：

管道广泛应用于给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程等各行业，管道均有一定的服役寿命，随着管道服役时间的延长，受输送介质等多方面因素的影响，当使用到一定年限后管道不可避免会发生腐蚀穿孔、老化失效等问题，造成输送介质泄露，不仅影响正常的生产运行，还带来环保污染隐患。在石油行业，对于服役时间长、腐蚀严重的金属管道，采用传统开挖更换方式施工周期长、工程量大、施工成本高，同时当管道穿跨越河流、湖泊、建筑物或重要交通干线时对环境生态和社会秩序干扰大。

目前管道的修复方法主要有原位固化法(curedinplacepipe，cipp)、pe管内穿插法、管道涂布固化法，原位固化法一次最大施工距离为0.3km；pe管内穿插法一次最大施工距离为1.2km，且对于弯头≤1.5d的弯头需要单独断管处理；管道涂布固化法一次最大施工距离为1.5km，但施工质量控制难度大，应用范围受限制。

因此对于服役时间长、腐蚀严重、泄漏事故频发、无法进行及时更换的金属管道，如何实现一次性通过1.5d的弯头，同时满足长距离的管道修复，对有效延长非金属管道使用寿命具有显著的经济和社会效益。

技术实现要素：

有鉴如此，本发明提供一种在不受埋地管道位置制约，并能够实现长距离一次性有效修复的管道修复方法及用于管道修复的管道碰头连接结构，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种管道修复方法，包括：

确定所述管道的修复段，并将所述修复段的两端分别挖掘操作坑并断管；

对所述修复段的管道内表面进行清理；

将内衬软管自所述修复段的一端牵引至另一端；

向所述内衬软管内充气，使所述内衬软管贴附于所述修复段的管道内壁上；

将所述修复段的两端分别与相邻段的管道端头碰头连接。

优选地，所述对所述修复段的管道内表面进行清理包括：

去除所述修复段的管道内表面的异物；

将高密度聚乙烯管试穿插所述修复段，若穿插过程受阻或者所述高密度聚乙烯管试表面受损伤，则对所述修复段的管道内表面进行重新处理，直至合格。

优选地，还包括在将内衬软管自所述修复段的一端牵引至另一端之前，首先对清理后的所述修复段的管道内表面进行缓蚀剂防护。

优选地，所述将内衬软管自所述修复段的一端牵引至另一端包括：

将所述内衬软管压折；

将所述内衬软管的一端与牵引钢丝的一端连接，所述牵引钢丝的另一端穿过所述修复段，并与牵引设备连接；

通过所述牵引设备将所述内衬软管自所述修复段的一端牵引至另一端。

优选地，所述牵引钢丝经扭矩释放结构与所述内衬软管连接。

优选地，所述将所述修复段的两端分别与相邻段的管道端头碰头连接包括：

所述修复段的端头上焊接第一喇叭状套筒，与所述修复段的端头相对的管道端头上焊接第二喇叭状套筒，所述第一喇叭状套筒和所述第二喇叭状套筒的开口相对；

所述修复段的端头的端面上焊接第一法兰盘，与所述修复段的端头相对的管道端头的端面上焊接第二法兰盘；

将所述第一法兰板与第二法兰盘之间进行密封并连接；

在第一法兰盘和第二法兰盘的外部套设外套筒，并将该外套筒的两端分别焊接于所述第一喇叭状套筒和第二喇叭状套筒上；

向所述第一喇叭状套筒、第二喇叭套筒、外套筒连接形成的空腔内注入密封材料。

优选地，所述将所述第一法兰板与第二法兰盘之间进行密封并连接包括：

分别在所述第一法兰盘和第二法兰盘上安装密封圈；

所述修复段的端头上安装第一内套压环，与所述修复段的端头相对的管道端头上安装第二内套压环，所述第一内套压环和第二内套压环分别用于固定各自对应的内衬软管以及密封圈；

第一内套压环和第二内套压环之间设置法兰垫片，并将第一法兰盘和第二法兰盘经螺栓连接。

根据本发明的第二方面，提供一种用于管道修复的管道碰头连接结构，包括第一喇叭套筒、第二喇叭套筒、外套筒和法兰连接组件和密封材料，所述第一喇叭套筒焊接于所述管道的修复段的端头上，所述第二喇叭套筒焊接于与所述修复段的端头相对的管道端头上，所述第一喇叭套筒和第二喇叭套筒的开口相对，所述法兰连接组件用于连接并密封所述修复段的端头和与所述修复段的端头相对的管道端头，所述外套筒套设于所述法兰连接组件的外部，并且所述外套筒的两端分别与所述第一喇叭套筒和第二喇叭套筒连接，所述密封材料填充于所述第一喇叭套筒、第二喇叭套筒和外套筒之间形成的空腔内。

优选地，所述法兰连接组件包括第一法兰盘、第二法兰盘、第一内套压环、密封圈、第二内套压环和螺栓，

其中，第一法兰盘连接于所述修复段的端头的端面上，第二法兰盘连接于与所述修复段的端头相对的管道端头的端面上，所述第一内套压环固定用于固定所述管道的内衬软管，所述第一法兰盘和第一内套压环之间，以及所述第二法兰盘和第二内套压环之间各设有一所述密封圈，所述螺栓分别穿过所述第一法兰盘和第二法兰盘，用于紧固所述第一法兰盘和第二法兰盘。

优选地，所述外套筒上设有注入孔，用于注入所述密封材料。

本发明提供的管道修复方法，以及用于管道修复的管道碰头连接结构的优点在于：

(1)可在埋地管道因建筑物、水域制约而开挖更换施工困难条件下，实现老化失效旧管道的非开挖地下修复；

(2)一次最长修复直管道距离5.0km，并可一次通过2个1.5d弯头，修复管径在dn100-dn600，修复距离远远大于原位固化法的0.3km、pe管内穿插法的1.2km，管道涂布固化法的1.5km，且修复后管道承压6.0mpa；

(3)采用的用于管道修复的管道碰头连接结构简单可靠，可实现断管处接头间的紧密连接。

因此，本申请中管道修复方法对于服役时间长、腐蚀严重、泄漏事故频发、无法进行及时更换的金属管道，可在对管道非整体开挖的情况下，实现一次性通过1.5d的弯头，同时满足长距离的管道修复，对有效延长非金属管道使用寿命具有显著的经济和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了根据本发明实施例的管道修复方法的流程图。

图2示出了根据本发明实施例的管道修复方法的施工示意图。

图3示出了根据本发明实施例的连接接头的结构示意图。

图4示出了根据本发明的用于管道修复的管道碰头连接结构的结构示意图。

图5示出步骤s06的具体流程图。

图中：修复段100、相邻段的管道200、第一操作坑11、第二操作坑12、软管折叠机2、内衬软管3、滑轮4、扭矩释放接头5、牵引钢丝6、牵引设备7、第一喇叭套筒81、第二喇叭套筒82、外套筒83、上弧套筒831、注入孔8311、下弧套筒832、密封材料84、第一法兰盘851、第二法兰盘852、第一内套压环853、密封圈855、第二内套压环856、螺栓857、法兰垫片86。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供一种管道修复方法，本实施例中以对石油管道的修复方法为例进行详细说明。如图1至图5所示，下面结合步骤s01-s06对该管道修复方法进行较为详细的介绍。

s01)、确定所述管道的修复段100，并将所述修复段100的两端分别挖掘操作坑并断管；

具体地，依据待修复管道施工图设计和现场踏勘，明确管道分段点和弯头改造点，确定出管道的修复段100，并在修复端的两端开挖操作坑并断管。该处所指断管是指在修复段100的两端出，即在操作坑的位置将管道断开。在确定修复段100时，应该尽量避免在复杂地形处，例如地质较硬、建筑物、水域或者坑洼泥潭等不易施工操作的地方作为修复段100的端点，即作为操作坑的挖掘点。另外，还需考虑修复段100内1.5d弯头的数量，修复段100内1.5d弯头的数量尽量选择两个以内，例如一个或者2个，避免过多的弯头影响对管道的修复。

该实施例中，在修复段100的第一端挖掘第一操作坑11，在修复段100的第二端挖掘第二操作坑12。

s02)、对所述修复段100的管道内表面进行清理；

具体地，该步骤又包括如下步骤：

s021)、去除所述修复段100的管道内表面的异物；

该步骤中，对待修复段100的管道内表面进行清理，去除氧化皮、铁锈和焊瘤焊渣等异物，使得管道内表面光滑。

s022)、将高密度聚乙烯管试穿插所述修复段100，若穿插过程受阻或者所述高密度聚乙烯管试表面受损伤，则对所述修复段100的管道内表面进行重新处理，直至合格。

该步骤中，用高密度聚乙烯管试探性穿插修复段100的管道，如果穿插过程受阻，例如遇到异物阻碍，使得穿插过程不能顺利进行，则说明修复段100的管道内表面存在较大的异物或者堵塞，如果试穿插过程中仅是高密度聚乙烯管的表面严重划伤，则说明待修复段100的管道内表面存在较大的异物。此两种情况下，均需对待修复段100的管道内表面进行重新清理，直至合格。

s03)、清理后的所述修复段100的管道内表面进行缓蚀剂防护；

该步骤中，对修复段100的管道内表面进行缓蚀剂批处理，实现旧管道金属表面缓蚀剂防护。

s04)、将内衬软管3自所述修复段100的一端牵引至另一端；

具体地，该步骤具体又包括如下步骤：

s041)、将所述内衬软管3压折；

该步骤中，在第一操作坑11附近的地面上布设软管折叠机2，将内衬软管3进行折叠并将缠绕于其上，例如将内衬软管的截面折叠成u字型，从而使得内衬软管3穿过修复段100的管道时具有更小的通过截面，以利于通过。

该实施例中，内衬软管3选用高压复合软管，用于对修复段100的管道进行修复。

s042)、将所述内衬软管3的一端与牵引钢丝6的一端连接，所述牵引钢丝6的另一端穿过所述修复段100，并与牵引设备7连接；

该步骤中，首先将内衬软管3的一端经扭矩释放接头5与牵引钢丝6的第一端连接，并将牵引钢丝6的第二端穿过修复段100。然后，在第二操作坑12附近的地面上布设牵引设备7，并在牵引设备7的前端布设多个滑轮4，用于引导牵引钢丝6。将牵引钢丝6的第二端穿过修复段100并引出到滑轮4和牵引设备7上。启动牵引设备7牵引钢丝6，使得牵引钢丝6牵引内衬软管3穿过修复段100。

s05)、向所述内衬软管3内充气，使所述内衬软管3贴附于所述修复段100的管道内壁上；

具体地，向内衬软管3内打入高压气体，使得内衬软管3膨胀并紧密贴附于修复段100的管道内壁上。

s06)、将所述修复段100的两端分别与相邻段的管道200的端头碰头连接，形成管道碰头连接结构。

下面首先对该实施例中的用于管道修复的管道碰头连接结构进行详细介绍。

参考图3至图4，该连接接头可为待修复段100的管道接头，也可为与待修复段100相邻的管道的接头，经待修复段100的管道接头与与待修复段100相邻的管道的接头对接，并进行连接密封后便可形成该实施例中的用于管道修复的管道碰头连接结构。

该实施例中的用于管道修复的管道碰头连接结构，包括第一喇叭套筒81、第二喇叭套筒82、外套筒83和法兰连接组件和密封材料84，所述第一喇叭套筒81焊接于所述管道的修复段100的端头上，所述第二喇叭套筒82焊接于与所述修复段100的端头相对的管道端头上，所述第一喇叭套筒81和第二喇叭套筒82的开口相对，所述法兰连接组件用于连接并密封所述修复段100的端头和与所述修复段100的端头相对的管道端头，所述外套筒83套设于所述法兰连接组件的外部，并且所述外套筒83的两端分别与所述第一喇叭套筒81和第二喇叭套筒82连接，所述密封材料84填充于所述第一喇叭套筒81、第二喇叭套筒82和外套筒83之间形成的空腔内。

所述法兰连接组件包括第一法兰盘851、第二法兰盘852、第一内套压环853、密封圈855、第二内套压环856和螺栓857。其中，第一法兰盘851连接于所述修复段100的端头的端面上，第二法兰盘852连接于与所述修复段100的端头相对的管道端头的端面上，所述第一内套压环853固定用于固定所述管道的内衬软管3，所述第一法兰盘851和第一内套压环853之间，以及所述第二法兰盘852和第二内套压环856之间各设有一所述密封圈855，所述螺栓857分别穿过所述第一法兰盘851和第二法兰盘852，用于紧固所述第一法兰盘851和第二法兰盘852。

该实施例中，内套压环为包括筒部和台阶部，台阶部设于筒部的一端面上。使用时，筒部插入内衬软管3内，将内衬软管3挤压于管道内壁上，台阶部用于将密封圈855卡紧于对应的法兰盘上。

该实施例中，外套筒83为分体式结构，包括上弧套筒831和下弧套筒832，上弧套筒831和下弧套筒832彼此连接，并且上弧套筒831位于下弧套筒832的上部。采用分体式结构设计，可便于管道修复方法的执行，尤其是便于密封的进行。

进一步地，上弧套筒831上设有注入孔8311，用于注入所述密封材料84。

参考图5，该步骤又包括：

s061)、所述修复段100的端头上焊接第一喇叭状套筒，与所述修复段100的端头相对的管道端头上焊接第二喇叭状套筒，所述第一喇叭状套筒和所述第二喇叭状套筒的开口相对；

s062)、所述修复段100的端头的端面上焊接第一法兰盘851，与所述修复段100的端头相对的管道端头的端面上焊接第二法兰盘852；

s063)、将所述第一法兰板与第二法兰盘852之间进行密封并连接；

具体地，该步骤又包括：

s0631)、分别在所述第一法兰盘851和第二法兰盘852上安装密封圈855；

s0632)、所述修复段100的端头上安装第一内套压环853，与所述修复段100的端头相对的管道端头上安装第二内套压环856，所述第一内套压环853和第二内套压环856分别用于固定各自对应的内衬软管3以及密封圈855；

s0633)、第一内套压环853和第二内套压环856之间设置法兰垫片86，并将第一法兰盘851和第二法兰盘852经螺栓857连接。

s064)、在第一法兰盘851和第二法兰盘852的外部套设外套筒83，并将该外套筒83的两端分别焊接于所述第一喇叭状套筒和第二喇叭状套筒上。

s065)、向所述第一喇叭状套筒、第二喇叭套筒82、外套筒83连接形成的空腔内注入密封材料84。

该步骤中，密封材料84为聚合物水泥砂浆。将聚合物水泥砂浆经注入孔8311注入第一喇叭状套筒、第二喇叭套筒82、外套筒83连接形成的空腔内，实现对两个管道接头的固定和密封。

经过上述步骤后，便可完成对旧管道的修复，并形成用于管道修复的管道碰头连接结构。

本发明提供的管道修复方法，以及用于管道修复的管道碰头连接结构的优点在于：

(1)可在埋地管道因建筑物、水域制约而开挖更换施工困难条件下，实现老化失效旧管道的非开挖地下修复；

(2)一次最长修复直管道距离5.0km，并可一次通过2个1.5d弯头，修复管径在dn100-dn600，修复距离远远大于原位固化法的0.3km、pe管内穿插法的1.2km，管道涂布固化法的1.5km，且修复后管道承压6.0mpa；

(3)采用的用于管道修复的管道碰头连接结构简单可靠，可实现断管处接头间的紧密连接。

因此，本申请中管道修复方法对于服役时间长、腐蚀严重、泄漏事故频发、无法进行及时更换的金属管道，可在对管道非整体开挖的情况下，实现一次性通过1.5d的弯头，同时满足长距离的管道修复，对有效延长非金属管道使用寿命具有显著的经济和社会效益。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。