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用于输气管道损伤破裂的防护装置及防护方法

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(19)国家betway必威官方网站
产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号
(45)授权公告日
(21)申请号 202011392935 .0
(22)申请日 2020 .12 .02
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 112610797 A
(43)申请公布日 2021 .04 .06
(73)专利权人 西安石油大学
地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子二
路西安石油大学机械工程学院
(72)发明人 代建波　翁光远　吕刚　宋梅梅　
张煜敏　
(74)专利代理机构 西安佩腾特betway必威官方网站
产权代理事
务所(普通合伙) 61226
专利代理师 曹宇飞
(51)Int .Cl .
F16L 55/17 (2006 .01)
F16L 41/02 (2006 .01)
F16L 55/10 (2006 .01)
F17D 5/02 (2006 .01)
(56)对比文件
WO 2018/203296 A1 ,2018 .11 .08
WO 2018/203296 A1 ,2018 .11 .08
US 2017/0059078 A1 ,2017 .03 .02
CN 208703399 U ,2019 .04 .05
CN 111105107 A ,2020 .05 .05
CN 207715926 U ,2018 .08 .10
CN 204962097 U ,2016 .01 .13
CN 106642058 A ,2017 .05 .10
审查员 吴姣姣
(54)发明名称
用于输气管道损伤破裂的防护装置及防护
方法
(57)摘要
本发明涉及管道工程建设技术领域，涉及一
种用于输气管道损伤破裂的防护装置及防护方
法，包括筒状的主体；主体内壁上设置有密闭部
件，密闭部件包括气嘴和气囊；主体内壁上沿径
向方向设置凹槽；气囊置于凹槽内；气嘴一端与
气囊相连通；气嘴另一端置于主体外部；主体包
括左管以及通过卡接部件与左管相连的右管；左
管和右管均为结构相同半圆筒状结构，卡接部件
包括回槽和凸起；回槽置于左管端部；凸起置于
右管端部；凸起卡入回槽内；还包括侧管和阀门。
本发明不会中断油气输送，能有效防止油气泄露
损失而引发的事故，确保管道安全运行，且有效
保护环境。
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
CN 112610797 B
2023.03.10
CN 112610797 B
1 .一种地埋输气管道损伤破裂在线防护方法，其特征在于：通过地埋输气管道损伤破
裂防护装置实现；
所述地埋输气管道损伤破裂防护装置包括套装在地埋输气管道（2）上的筒状主体（1）；
所述主体（1）内壁上设置有密闭部件；所述密闭部件包括气嘴（16）和气囊（17）；所述主体
（1）内壁上沿径向方向设置凹槽（15）；所述气囊（17）置于凹槽（15）内；所述气嘴（16）一端与
气囊（17）相连通；所述气嘴（16）另一端置于主体（1）外部；所述主体（1）包括左管（11）以及
通过卡接部件与左管（11）相连的右管（12）；所述左管（11）和右管（12）均为结构相同半圆筒
状结构；所述左管（11）内壁上和右管（12）内壁上均沿径向方向设置凹槽（15）；所述卡接部
件包括回槽（13）和凸起（14）；所述回槽（13）置于左管（11）端部；所述凸起（14）置于右管
（12）端部；所述凸起（14）卡入回槽（13）内，呈圆弧面接触；
所述防护方法包括以下步骤：
1）确定地埋输气管道（2）上发生损伤破裂的薄弱点；
薄弱点的确定过程包括：
1 .1）收集相关油气输送时地埋输气管道（2）损伤时的相关背景、技术条件和地质情况，
形成完整的数据库；
1 .2）通过概率统计方法预测薄弱点可能出现的位置，查找出易发生地埋输气管道（2）
漏油的区域，找出可能漏油处存在的地质规律；
1 .3）根据地质数据判断地埋输气管道（2）上发生漏油概率超过95%的区段，即为薄弱
点;
2）将所述的主体（1）套装在地埋输气管道（2）的薄弱点处，通过密闭部件使得主体（1）
内壁与地埋输气管道（2）外壁之间密封，油气被密闭在主体（1）内；
具体实现过程是，所述左管（11）和右管（12）分别套在地埋输气管道（2）上薄弱点的轴
向两侧；凸起（14）卡进回槽（13）内，形成弧形面接触，将左管（11）和右管（12）固定套在薄弱
点外部；再通过气嘴（16）向气囊（17）不断充气，气囊（17）膨胀将主体（1）与地埋输气管道
（2）之间的空隙填满;
3）阀门（4）置于待防护地埋输气管道（2）薄弱点前端；侧管（3）一端置于阀门（4）且与待
防护地埋输气管道（2）连通；侧管（3）另一端置于主体（1）后端且与待防护地埋输气管道（2）
连通，通过控制阀门（4）的关闭，使得油气从侧管（3）内通过，实现油气连续输送，完成地埋
输气管道损伤破裂在线防护。
2 .根据权利要求1所述的地埋输气管道损伤破裂在线防护方法，其特征在于：所述气囊
（17）的压力为P1，地埋输气管道（2）中油气的压力为P2，所述P1>P2。
权　利　要　求　书1/1 页
2
CN 112610797 B
用于输气管道损伤破裂的防护装置及防护方法
技术领域
[0001] 本发明涉及管道工程建设技术领域，具体涉及一种用于输气管道损伤破裂的防护
装置及防护方法。
背景技术
[0002] 在管道施工中，特别是油气管道长期在高压条件下运行，金属管道的机械性能会
逐渐退化，管道焊缝本身存在的问题以及由于应力腐蚀产生的微小裂纹就会扩展，当裂纹
发展到一定程度，会带来突发性的管道破裂事故，这种管道损伤破裂有可能引起灾难性的
后果，例如管道泄漏，容易造成油气损失，同时外泄的油气可能引发火灾、爆炸等事故，安全
性差；此外油气泄露对环境造成危害。
[0003] 当发生大的突发性管道泄漏事故，如断裂、爆管等，由于管道突然失压，一般都能
够及时发现，但是需要现场检查确定事故具体位置。而对于小的泄漏事件，则需要采用更先
进的泄漏探测技术。泄漏探测技术包括离线检测和在线监测两种：
[0004] (1)离线检测是指按要求定期对管道进行的巡查；通过观察地表、仪器探测或红外
成像技术等发现泄漏。由于离线检测不是时时进行的，因此该方法一般不能在泄漏事故发
生后及时发现并采取应对措施；
[0005] (2)在线监测是通过管道上专门安装的泄漏监测系统对管道进行动态监视，在泄
漏事故发生的瞬间检测到泄漏信息，发出报警从而通过计算机快速计算确定泄漏位置然后
再采取应对措施，例如切断输气源，但是这样就会使得输气过程中断，同时油气还是从输气
管道泄露造成损失，可能引发火灾、爆炸等事故。
发明内容
[0006] 为解决现有输气管道损伤破裂的带来的技术问题，本发明提供一种用于输气管道
损伤破裂的防护装置及防护方法，不会中断油气输送，能有效防止油气泄露损失而引发的
事故，确保管道安全运行，且有效保护环境。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0008] 一种用于输气管道损伤破裂的防护装置包括筒状的主体；所述主体内壁上设置有
密闭部件；所述密闭部件包括气嘴和气囊；所述主体内壁上沿径向方向设置凹槽；所述气囊
置于凹槽内；所述气嘴一端与气囊相连通；所述气嘴另一端置于主体外部。
[0009] 进一步的，所述主体包括左管以及通过卡接部件与左管相连的右管；所述左管和
右管均为结构相同半圆筒状结构；所述左管内壁上和右管内壁上均沿径向方向设置凹槽。
[0010] 进一步的，所述卡接部件包括回槽和凸起；所述回槽置于左管端部；所述凸起置于
右管端部；所述凸起卡入回槽内。
[0011] 进一步的，所述用于输气管道损伤破裂的防护装置还包括与主体并行设置的侧
管。
[0012] 进一步的，所述用于输气管道损伤破裂的防护装置还包括置于主体前端的阀门。
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CN 112610797 B
[0013] 一种用于输气管道损伤破裂的防护方法，包括以下步骤：
[0014] 1)确定待输气管道上发生损伤破裂的薄弱点；
[0015] 2)将主体套装在薄弱点处的输气管道上，通过密封部件使得主体内壁与输气管道
外壁之间密封，油气被密闭主体内；
[0016] 3)阀门置于待防护输气管道薄弱点前端；侧管一端置于阀门且与待防护输气管道
连通；侧管另一端置于主体后端且与待防护输气管道连通，通过控制阀门的关闭，使得油气
从侧管内通过，实现油气连续输送。
[0017] 进一步的，所述步骤1)薄弱点的确定过程包括：
[0018] 1 .1)收集相关油气输送时地埋输气管道损伤时的相关背景、技术条件和地质情
况，形成完整的数据库；
[0019] 1 .2)通过概率统计方法预测薄弱点可能出现的位置，查找出易发生输气管道漏油
的区域，找出可能漏油处存在的地质规律；
[0020] 1 .3)根据地质数据判断输气管道上发生漏油概率超过95％的区段，即为薄弱点。
[0021] 进一步的，所述步骤2)的具体实现过程是，所述左管和右管分别套在输气管道上
薄弱点的轴向两侧；凸起直线性卡进回槽内，将左管和右管固定套在薄弱点外部；再通过气
嘴向气囊不断充气，气囊膨胀将主体与输气管道之间的空隙填满，实现密封。
[0022] 进一步的，所述气囊的压力为P1，输送管道中油气的压力为P2，所述P1>P2。
[0023] 本发明的有益效果是：
[0024] 1、本发明提供的用于输气管道损伤破裂的防护装置，包括筒状的主体；主体内壁
上设置有密闭部件。密闭部件包括气嘴和气囊；主体内壁上沿径向方向设置凹槽；气囊置于
凹槽内；气嘴一端与气囊相连通；气嘴另一端置于主体外部。通过气囊充气之后起到密闭的
作用，密闭之后防止气液的外漏，安全性好，保护环境不被污染。
[0025] 2、本发明，主体包括左管以及通过卡接部件与左管相连的右管；所述左管和右管
均为结构相同半筒状结构，左管内壁上和右管内壁上均沿径向方向设置凹槽，卡接部件包
括回槽和凸起；回槽置于左管端部；凸起置于右管端部；凸起卡入回槽内。当回槽和凸起相
互配合时，不仅能实现左管与右管的迅速紧密连接，同时在气囊充气时可以使其更好地配
合，越充气配合越紧密。
[0026] 3、本发明，用于输气管道损伤破裂的防护装置还包括侧管和阀门，主体与侧管并
行设置；阀门置于主体的前端。具体的，阀门置于待防护输气管道薄弱点前端；侧管一端置
于阀门且与待防护输气管道连通；侧管另一端置于主体后端且与待防护输气管道连通，通
过控制阀门的关闭，使得输气管道发生破裂时，油气能从侧管内通过，实现油气连续输送，
有效防止输气中断的问题。
[0027] 4、本发明提供的防护装置，在进行防护时，先确定输气管道上损伤破裂概率在
95％以上的薄弱点，通过主体、密封部件、侧管以及阀门，相互配合，有效对发生破裂的薄弱
点进行防护，当发生破裂时，油气被密封在主体内，避免其泄露带来的安全事故以及影响环
境，同时通过侧管实现油气的连续输送，防止油气中断带来的不便。
附图说明
[0028] 图1为本发明提供的主体1的立体结构示意图；
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[0029] 图2为图1中左管11与右管12连接处放大示意图；
[0030] 图3为输气管道2损伤破裂处侧管3和阀门4的连接示意图；
[0031] 图4为本发明提供的主体1在输气管道损伤破裂处应用示意图；
[0032] 图5为图4的主视图；
[0033] 图6为图4纵向剖视示意图；
[0034] 其中：
[0035] 1—主体；11—左管；12—右管；13—回槽；14—凸起；15—凹槽；16—气嘴；17—气
囊；2—输气管道；3—侧管；4—阀门。
具体实施方式
[0036] 现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
[0037] 实施例1
[0038] 参见图1，本实施例提供的用于输气管道损伤破裂的防护装置，包括筒状的主体1；
主体1内壁上设置有密闭部件。
[0039] 本实施例中，参见图1和图5，主体1为圆筒状结构，主体1包括左管11以及通过卡接
部件与左管11相连的右管12；左管11和右管12均为结构相同半圆筒状结构；左管11与右管
12形成圆筒状主体1。
[0040] 参见图2，卡接部件包括回槽13和凸起14；回槽13置于左管11端部；凸起14置于右
管12端部；凸起14卡入回槽13内。回槽13为弧形槽，凸起14是与回槽13相匹配的户型凸起，
凸起14能直线性卡进回槽13内，使得左管11与右管12相卡接固定。
[0041] 参见图6，密闭部件包括气嘴16和气囊17；主体1内壁上沿径向方向设置凹槽15；气
囊17置于凹槽15内；气嘴16一端与气囊17相连通；气嘴16另一端置于主体1外部。凹槽15的
高度小于主体1的高度，凹槽15沿主体1内壁的径向分布设置。
[0042] 参见图6，左管11和右管12为结构相同半圆筒状结构；右管12内壁上沿径向方向设
置凹槽15，气囊17置于凹槽15内；气嘴16一端与气囊17相连通；气嘴16另一端置于主体1外
部。左管11的内壁与右管12内壁上结构相同，且相互对称。
[0043] 实施例2
[0044] 参见图3，本实施例中，用于输气管道损伤破裂的防护装置还包括侧管3；侧管3与
主体1并行设置。具体的侧管3两端分别与待防护输气管道2相连通。
[0045] 本实施例中，用于输气管道损伤破裂的防护装置还包括阀门4；阀门4置于主体1前
端；具体的，阀门4置于待防护输气管道2上。
[0046] 本实施例中，阀门4置于待防护输气管道2薄弱点前端；侧管3为U形管，侧管3一端
置于阀门4且与待防护输气管道2连通；侧管3另一端置于待防护输气管道2薄弱点后端且与
待防护输气管道2连通。
[0047] 实施例3
[0048] 本实施例提供的用于输气管道损伤破裂的防护方法，包括以下步骤：
[0049] 1)确定待输气管道2上发生损伤破裂的薄弱点；
[0050] 具体的，1 .1)收集相关油气输送时地埋输气管道2损伤时的相关背景、技术条件和
地质情况，形成完整的数据库；
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[0051] 1 .2)通过概率统计方法预测薄弱点可能出现的位置，查找出易发生输气管道2漏
油的区域，找出可能漏油处存在的地质规律；
[0052] 1 .3)根据地质数据判断输气管道2上发生漏油概率超过95％的区段，即为薄弱点；
[0053] 2)将主体1套装在薄弱点处的输气管道2上，通过密封部件使得主体1内壁与输气
管道2外壁之间密封，油气被密闭主体1内；
[0054] 具体的，参见图4、图5和图6，左管11和右管12分别套在输气管道2上薄弱点的轴向
两侧；凸起14直线性卡进回槽13内，将左管11和右管11固定套在薄弱点外部；再通过气嘴16
向气囊17不断充气，气囊17膨胀将主体1与输气管道2之间的空隙填满，实现密封。
[0055] 3)阀门4置于待防护输气管道2薄弱点前端；侧管3一端置于阀门4且与待防护输气
管道2连通；侧管3另一端置于主体1后端且与待防护输气管道2连通，通过控制阀门4的关
闭，使得油气从侧管3内通过，实现油气连续输送。
[0056] 本实施例中，气囊17的压力为P1，油气输送的压力为P2，在实施时，需要满足P1>P2 ,
才能堵住漏油位置，有效避免油气的泄露。
[0057] 本实施例中，阀门4通过电性与地面上的控制开关连接，阀门4初始情况下为打开
状态。
[0058] 本实施例中，左管11和右管12组成的主体1，具有密闭的作用，首先通过回槽13和
凸起14相互配合连接起来，然后主体1的内壁设置有凹槽15，凹槽15内设置有气囊17，气嘴
16向气囊17充气，气囊17膨胀可以有效的把空隙填满，起到密闭的作用；
[0059] 当输气管道2发生薄弱点发生破裂，由于主体1与输气管道2密闭接触，油气等会被
密闭在主体1里面，油气不会被流出，保护了油气的泄流问题；同时，在气囊17充气时，回槽
13和凸起14更好地配合，越充气配合越紧密，有效的密封油气，解决输送管道的漏气、漏液
问题，从而有效避免事故的发生，以及油气泄露对环境带来的污染；
[0060] 同时当输气管道2发生薄弱点发生破裂，地面上的监测系统发出警报，通过地面上
的控制开关来关闭阀门4，阀门4将输气管道2封闭，输送的油气不会通过输气管道2，而从侧
管3中流过直至通过薄弱点这一区段，不中断油气输气，从而保证油气输送工作的正常安全
运行。
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图1
图2
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图3
图4
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图6
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