【摘要】：管道快速封堵技術(shù)在天然氣長輸管道維修搶修工作中起著重要作用,傳統(tǒng)的管道快速封堵技術(shù)存在施工過程復(fù)雜、設(shè)備體積大、通用性差、費(fèi)時費(fèi)力、成本高昂等問題。針對傳統(tǒng)管道封堵技術(shù)中的技術(shù)缺陷,本文基于高聚物反應(yīng)膨脹和降解原理,提出一種可降解凝膠管道封堵技術(shù)。利用注入管內(nèi)特殊材料的化學(xué)反應(yīng),使材料在管道內(nèi)可控膨脹,形成高強(qiáng)度、高粘彈性高聚物,實現(xiàn)天然氣管道的密封與封堵。管道維修搶修作業(yè)完成后,在管道中注入特殊的降解劑,將封堵高聚物分解成液體,實現(xiàn)解堵,恢復(fù)管線正常運(yùn)行。從而極大地縮短快速封堵的時間,降低封堵成本�；诨瘜W(xué)封堵原理,設(shè)計了丙烯酰胺-丙烯酸體系凝膠配方和凝膠強(qiáng)度及凝膠與管道壁黏附力的評價方法與評價指標(biāo);在自制的實驗裝置上,設(shè)計四因素三水平正交試驗,研究了凝膠體系配方對黏附特性的影響規(guī)律;實驗結(jié)果表明,當(dāng)單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比(AM:AA)為1:1、引發(fā)劑濃度為0.3%、交聯(lián)劑濃度為0.05%、中和度為65%時凝膠粘附力特性達(dá)到最大,為284.8N;當(dāng)單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比(AM:AA)為5:1、引發(fā)劑濃度為0.31%、交聯(lián)劑濃度為0.25%、中和度為65%時凝膠強(qiáng)度特性達(dá)到最大,為61.5N。為了研究凝膠體系中單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比、引發(fā)劑濃度、交聯(lián)劑濃度、中和度四個因素對凝膠粘附力的影響機(jī)理及影響規(guī)律,利用多元線性回歸方程的方法建立了丙烯酰胺—丙烯酸體系凝膠與管道之間黏附力的數(shù)學(xué)模型;為了驗證凝膠的封堵效果,進(jìn)行了模擬實驗研究;實驗結(jié)果表明,該體系凝膠封堵最佳效果為0.2Mpa,實驗表明該體系凝膠具有較好的效果�；诟咤i酸鉀能有效攻擊有機(jī)物-C=C-鍵而降解高分子有機(jī)物,分別研究了高錳酸鉀在不同ph值、不同濃度、不同時間、不同溫度下對丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)體系凝膠的降解效率。實驗結(jié)果表明,當(dāng)ph值為3、濃度為60℃、時間為10h、濃度為0.4mol/L時凝膠試樣被完全降解,高錳酸鉀降解液具有較高效的降解效率。分析討論了高錳酸鉀降解凝膠的作用機(jī)理。
【圖文】：

革開放以來的三四十年間，西氣東輸工程的開展大大的將國家油氣資源進(jìn)行解決了東部能源供應(yīng)問題的同時，也將資源優(yōu)勢變?yōu)榱私?jīng)濟(jì)優(yōu)勢，使得西部濟(jì)得到了快速發(fā)展，對于國家發(fā)展具有重大意義。管道在不斷使用的過程中移，管道泄漏的事故時有發(fā)生，同時管道維修人員在進(jìn)行管線改造，或是發(fā)自然災(zāi)害等產(chǎn)生的破壞，施工人員需要對管道進(jìn)行例如閥件更換、管段更換[1,2]。因此管道快速封堵?lián)屝藜夹g(shù)作為管道維搶修的一種專業(yè)技術(shù)手段，其捷、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，對管道安全有著深遠(yuǎn)影響。道封堵?lián)屝藜夹g(shù)[3-5]需要對管道進(jìn)行部分替換，這將對管道進(jìn)行可能產(chǎn)生火花的臨時性動火作業(yè)[6]，諸如焊接、切割、加熱、打磨等。這對于油氣等易的管道的維修作業(yè)帶來了極大隱患。在保證安全作業(yè)需求的前提下，通常需傳輸，由于西氣東輸管線長度較長，停輸將極大影響了傳輸效率，并且費(fèi)時的經(jīng)濟(jì)損失。于此同時造成了極大的經(jīng)濟(jì)損耗。以前由于技術(shù)落后，經(jīng)濟(jì)發(fā)石油相對依賴進(jìn)口，石油領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)技術(shù)設(shè)備研究因此較為滯后，國家相起步于 20 世紀(jì) 80 年代，當(dāng)時從國外進(jìn)口了一套不停輸開孔設(shè)備[7,8]，并在多年的學(xué)習(xí)與技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化。圖 1.1 為不停輸開孔封堵示意圖

圖 1.2 懸掛式封堵示意圖[13]圖 1.3 雙級懸掛封堵頭示意圖[1掛式封堵利用管道介質(zhì)壓力使皮碗膨脹達(dá)到封堵效果。圖 1.2 為懸掛式封堵rmanite 公司研發(fā)的懸掛式機(jī)械封堵頭[13]起初的設(shè)計壓力為 12.5Mpa，工作，最終試驗壓力達(dá)到了 18.75Mpa。張仕民研制出了單級復(fù)合式機(jī)械封堵種獨(dú)特的掃膛板結(jié)構(gòu)使封堵頭內(nèi)形成復(fù)合式的橡膠皮碗，試圖提高封堵效關(guān)的實驗研究。在單級封堵頭的基礎(chǔ)上，張仕民[14]同時研制了適用封堵頭 的雙級懸掛式機(jī)械封堵頭，，如圖 1.3 所示，雙級機(jī)械封堵頭有效保證了大用要求。懸掛式機(jī)械封堵頭優(yōu)點(diǎn)明確，其使用范圍較廣，適用各種介質(zhì)，通直徑可以應(yīng)用于各種管徑的管道，懸掛式封堵頭封堵因其依靠高強(qiáng)度的金夠承受住高壓，其作業(yè)時間也相比其他封堵方式有所縮短，封堵效果較好應(yīng)用于帶壓不停輸封堵作業(yè)中。但是這種封堵方式有較為明顯的缺點(diǎn)，即對，需要要求管道沒有被腐蝕，管道內(nèi)壁上不存在結(jié)垢，且該種封堵方式施工施工周期較長，需要配備的人員及設(shè)備較多，導(dǎo)致作業(yè)成本較高[15]。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE973

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2621299