一、開頭語
絕緣接頭是在絕緣法蘭改進的基礎上開發的管道 元件，其主要應用于輸油輸氣管線，在長輸管線中起著 密封、防止發生電化學腐蝕、對管線起著很重要的保護 作用，就其結構來看，主要由短節、鋼件法蘭、鋼件 固定環、密封件、絕緣板、絕緣套和填充絕緣材料等組 成，使之形成一個完整的密閉系統。從密封件的類型來 看，主要有：O形圈密封、U形圈密封及“O形+U形” 復合密封這三種密封結構形式，雖然密封結構不同，但 都有相同的密封原理。其密封原理為：密封環在承受外 界施加的預緊力的作用下，將產生彈性變形，達到所需 的密封力，保證管道內介質不外漏。 絕緣接頭是通過焊接與管道進行連接的，大多使 用在埋地的工況中。隨著地質情況、環境溫度和管線 應力等各方面的外力和因素的影響，使得絕緣接頭承 受的荷載十分復雜，各種突變因素很多，所以很有必 要研究絕緣接頭的安全性問題，進一步探索研究提高 絕緣接頭整體性能的可行性方案，為管網建設提供安 全保證。
外的異常和故障，當確認不是這些外因之后，再開始拆 解檢查疏水閥，且應采用一定的修理順序，疏水閥故障 一般性檢查作業程序。

針對疏水閥三種“故障”發生的成因分析，在設 計、選型、安裝、保養維修以及故障發生時的故障檢查 與排除等方面給出全面解決方案的思路，為實現疏水閥 產品設計、制造和安裝、使用、維護以及故障排查等方 面水平提高，推薦了若干有效的解決方案，為我國疏水 閥生產的技術進步和疏水閥使用企業的科學使用有借鑒 作用。

二、絕緣接頭事件
2009年，澀寧蘭輸氣管道的9個絕緣接頭出現不同 程度的泄漏，如圖1所示，泄漏點出現在鋼件固定環與 絕緣套的間隙位置，究其原因，可能是絕緣接頭在經過 長時間的運行后，其密封件出現老化現象；絕緣接頭的 剛性不好，在承受外界荷載后，發生變形，導致介質泄 漏。


2013年投產的中貴線、中緬線先后出現了多處滲 漏的絕緣接頭，泄漏位置如圖2所示，不難看出泄漏部 位仍在固定環與絕緣套的間隙位置。


三、絕緣接頭安全性
絕緣接頭大多使用在埋地、輸氣管道，若其出現 泄漏，相關部門會緊急組織人員進行堵漏或用氮氣將管 線內的氣體進行置換，進而將事故絕緣接頭切除下來， 再加工焊接坡口，重新焊接合格的絕緣接頭，投資的人 力、物力及資金很大，給國家造成很大的損失，甚至危 及到人身安全。
1.、強度、剛度問題 與工業閥門不同，絕緣接頭大多使用在埋地輸油 輸氣管道，會受到地質環境和管線應力的影響，其所受 到外界荷載是復雜多變的，所以在設計計算時，要慎重考慮絕緣接頭的強度及剛度問題，即既要滿足強度要 求，又要滿足剛度邊界條件。 查閱我國壓力容器通用標準《GB150.3－2011壓力 容器 第3部分：設計》，可以將絕緣接頭設計計算簡化 為整體法蘭模型和卡箍模型。比如，用整體法蘭計算模 型來講，在滿足軸向應力σ H≤1.5[σ] t f ，徑向應力 σ R≤[σ] t f ，切向應力σ T≤[σ] t f ，但同時還需滿足剛 性指數J≤1，所以在計算中，必須考慮同時考慮強度和 剛性的問題。 （1）解決方案一：建立分析模型 借助于ANSYS 有限元分析軟件，模擬絕緣接頭在承受內壓和外界荷載 的復雜受力狀況下，然后建立單元進行分析，有限元計 算模型示意、網格劃分分別如圖3、圖4所示。



分析時，不僅僅要分析鋼件零部件，還應分析非 金屬件（絕緣件）在復雜受力狀況下的應力分布，這樣 大大降低了設計風險，因為絕緣接頭中的絕緣件屬于脆 性非金屬材料，當絕緣接頭在承受復雜荷載的情況下， 極有可能發生碎裂，引起嚴重的質量事故。

2、解決方案二：產品試驗驗證法 按SY/T0516 的規定，對同種規格產品抽檢5%但不少于1個，進行 1.5倍設計壓力的水壓+彎矩試驗。此試驗在專用加載試驗機上進行，在產品承受液體內壓的情況下，對絕緣中 部加載集中載荷至所需的數值，檢驗絕緣接頭的密封性 和剛性。 為了更加準確地反映絕緣接頭在承受內壓及外部 加載復合載荷下真實的應力情況，可采用電測應力法進 行測定，在電測過程中需要采用應變片及相應的應變測 試系統。應變測量主要利用金屬電阻應變片的電阻應 變效應對受力原件進行應變的測量。其原理是：貼附在 基體材料上的應變片當基體受力產生應力變形時，集 成在應變片上的金屬導體也一起產生變形，導致應變片 的阻值產生相應的改變，從而使加在電阻上的電壓發生 變化。但一般這種阻值變化不是太大，要通過應變電橋 將其放大，再通過處理器處理將應變結果顯示出來，完 成應變測量。試驗過程中推薦優先選用三軸45°應變花 （見圖5），它能夠實現多向測量，即同時測量軸線、 徑向、45°三個方向的測量，所以測試結果更加準確； 此外，三軸45°應變花是由三個單向應變片集成而成， 這樣粘貼方便，檢測簡捷。


可以在絕緣接頭上選取幾關鍵危險截面，以這些 危險截面來布置應變花完成應變測試，采用應變測試系 統來完成此試驗，獲取應變值，再由所測試到的應變 值，通過數據計算及處理，得到最終主應力及主偏角， 絕緣接頭電測應力測試如圖6所示。 2.密封問題 絕緣接頭內部有密封環，密封環在承受外界施加 的預緊力的作用下，將產生彈性變形，達到所需的密封 力，保證管道內介質不外漏，這也就是絕緣接頭的密封 原理。所以密封件應在介質中應有足夠的化學穩定性和 耐蝕性，同時具有一定的強度和回彈性。若絕緣接頭發 生泄漏，會給國家造成巨大的損失，甚至會發生人員傷亡事故，所以絕緣接頭的密封性能是至關重要的。

（1）解決方案一 嚴格控制密封材料、密封元件 質量 密封環一般是氟橡膠制品，經過模壓然后經過硫 化處理而成。而氟橡膠在硫化處理過程中會出現氣包、 開裂等缺陷，若缺陷出現在內部，肉眼無法識別，只能 借助于可成像的探傷儀進行檢測。所以，就要控制硫化 溫度、時間等關鍵因素。

（2）解決方案二 控制裝配預緊力 根據前面所 述的絕緣接頭密封原理 “密封環在承受外界施加的預 緊力的作用下，將產生彈性變形，達到所需的密封力， 保證管道內介質不外漏”，可以看出：安裝過程中提供 的預緊力對絕緣接頭的密封性有這重要的影響。若預緊 力過小，會達不到所需的密封力；若預緊力過大，一方 面，持續過大的預緊力會使密封件喪失部分的彈性，在 管線長安裝使用一段時間后可能會產生泄漏。

電絕緣性屬于絕緣接頭重要的性能指標，電絕緣 性包括絕緣電阻測試（見圖7）、電絕緣強度測試（見 圖8）、浸入電解液后的絕緣電阻測試等項目。


解決方案：試驗測試法。產品完成密封試驗后， 應采用檢測設備，對絕緣接頭完成絕緣電阻測試，且 應逐臺測試。測試合格后，在絕緣接頭兩端加頻率為 50Hz的正弦波交流電，在所規定的時間內，不應出現 表面電弧和絕緣損壞。 對于用在輸油管線的絕緣接頭，在出廠前按同規 格的5%，且不少于1臺，需進行浸入電解液后的絕緣電 阻測試，且之后還應進行電絕緣強度合格性的驗證。

4.壽命問題 絕緣接頭用于管線的陰極保護，延長管線的使用 壽命，所以，絕緣接頭的使用壽命應該長于輸油輸氣管線。要延長絕緣接頭的使用壽命，應從制造過程控制、 試驗檢驗和產品在管線上的安裝等各個方面進行規范和 要求。

（1）解決方案一 制造過程質量控制 絕緣接頭 在制造單位，應從原材料的檢驗及試驗、焊接試驗及焊 接工藝評定、零件的機械加工、焊接、焊縫無損檢測、 焊后熱處理、產品的組裝和整機性能試驗及檢驗等各個 環節進行有效的控制，規范產品制造過程，提高制造水 平。

（2）解決方案二 管線安裝控制 絕緣接頭不應 安裝在常年積水或管線走向低洼處，更不能安裝在彎頭 管線的附近；安裝位置應便于檢驗和維修；絕緣接頭 與管線之間應有不小于6倍的公稱直徑且最小為3m的距 離，安全起見，還應進行應力計算；絕緣接頭與管線進 行焊接時，應有相應的焊接工藝評定的驗證、焊接工藝 規程的指導，焊接工藝參數符合要求，焊接前，應與管道對齊，不應進行強力組對，保證焊接處能自由伸縮； 焊接過程中應控制溫度不超過120℃，需要時，采用降 溫措施，其目的是保護絕緣接頭內件不被燒壞，延長產 品的使用壽命。 四、結語 闡述了絕緣接頭在制造、出廠試驗、安裝和使用 中常出現的問題，也提供了一些解決方案及建議，在以 下情況下，絕緣接頭需進行內壓+承載力的載荷試驗： 1）對產品結構進行改進或改進算法時，需驗證產 品的強度及剛性。 2）更換低強度等級的材料時，需試驗驗證。 3）使用于重要管線項目產品，需按比例要求甚至 全部規格數量，進行復合載荷的承載試驗。 4）用戶明確提出需進行抽檢試驗的。