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        中俄原油管道二線保溫管道補(bǔ)口結(jié)構(gòu)及施工

        2018-02-26 08:24:11孫衛(wèi)松
        石油工程建設(shè) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:施工

        孫衛(wèi)松,張 思,雷 陽(yáng),王 勇

        1.大慶油田工程建設(shè)有限公司天宇設(shè)計(jì)院,黑龍江大慶 163161

        2.大慶油田工程建設(shè)有限公司管道公司,黑龍江大慶 163712

        中俄原油管道二線是我國(guó)實(shí)施能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)項(xiàng)目之一,是我國(guó)能源進(jìn)口的重要通道之一。該管道起于黑龍江省大興安嶺地區(qū)漠河縣,止于黑龍江省大慶市林源。其中,大興安嶺地區(qū)位于強(qiáng)融沉多年凍土地帶,為了防止因管輸溫度對(duì)永凍土地區(qū)造成凍土熔融,從而引發(fā)可能的沉降、塌方、泥石流等凍土災(zāi)害,對(duì)管道造成破壞,該地區(qū)管道采取了保溫措施。保溫管外防腐采用三PE結(jié)構(gòu),保溫采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制品,外防護(hù)層采用低溫高密度聚乙烯塑料,防腐保溫管的端頭須配有低溫型聚乙烯防水帽。保溫管道長(zhǎng)106.467 km,管徑813 mm,采用X65鋼管。

        管道防腐補(bǔ)口歷來(lái)是管道防腐工程的薄弱點(diǎn),補(bǔ)口質(zhì)量通常與管體防腐層存在差距,管道防腐失效往往是從補(bǔ)口防腐失效開(kāi)始。本工程地處高寒永凍土地區(qū),保溫管道的冬季補(bǔ)口施工是整個(gè)保溫管道冬季施工的瓶頸問(wèn)題。為此,針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,對(duì)冬季低溫環(huán)境下保溫管道補(bǔ)口施工工藝進(jìn)行了深入探討,通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化了補(bǔ)口結(jié)構(gòu),提出了適宜、可行的冬季保溫管道補(bǔ)口施工工藝措施,工程實(shí)踐應(yīng)用后達(dá)到了很好的效果。

        1 保溫管道補(bǔ)口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        由于現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境溫度在-20℃以下,為降低施工難度,在材料滿足設(shè)計(jì)規(guī)范各項(xiàng)指標(biāo)的要求下,采用冷纏膠帶代替加熱聚乙烯收縮帶。要求補(bǔ)口處防腐蝕保溫層等級(jí)及質(zhì)量不低于成品保溫管,補(bǔ)口結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖1。

        其中補(bǔ)口保溫層的施工有現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡和預(yù)制保溫瓦塊安裝兩種方式。試驗(yàn)研究表明,現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡補(bǔ)口雖然與原保溫層結(jié)合較好,保溫效果較好,但在極寒條件下施工,需有發(fā)泡所需的熱環(huán)境,對(duì)加熱保溫措施和高壓發(fā)泡機(jī)等設(shè)備要求極為苛刻,費(fèi)用高且不易實(shí)現(xiàn),不適合在寒冷環(huán)境下施工[1];保溫瓦塊捆扎方式相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡方式,適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng),施工效率高,費(fèi)用低,施工過(guò)程中通過(guò)采取嚴(yán)格的工藝措施能滿足保溫質(zhì)量要求。

        圖1 保溫管道補(bǔ)口結(jié)構(gòu)型式示意

        2 保溫管道補(bǔ)口工藝流程

        圖2 保溫管道補(bǔ)口工藝流程

        3 冬季低溫下保溫管補(bǔ)口施工工藝措施

        3.1 補(bǔ)口準(zhǔn)備

        補(bǔ)口材料用的底漆、黏彈體膠帶和聚丙烯冷纏帶等材料性能指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)文件的要求,施工前應(yīng)進(jìn)行保溫處理。低溫下聚丙烯冷纏帶無(wú)法解卷時(shí),可采用火焰加熱方式進(jìn)行處理。

        3.2 管口清理

        (1)環(huán)向焊縫及其附近的毛刺、焊渣、飛濺物、焊瘤、補(bǔ)口處污物、油污和雜物等應(yīng)清理干凈。

        (2)防腐層端部有翹邊、生銹、開(kāi)裂等缺陷時(shí),應(yīng)進(jìn)行修理,直至防腐層與鋼管完全粘附處。

        3.3 噴砂除銹

        (1)對(duì)補(bǔ)口部位的鋼管采用噴砂除銹進(jìn)行表面處理;環(huán)向焊縫兩側(cè)與補(bǔ)口材料搭接范圍內(nèi)的防腐層表面需打毛處理,打磨寬度約100 mm。處理后的管道和PE表面用高壓空氣吹掃干凈(或采用刷子手工清掃的方法)。

        (2)為防止損傷噴砂區(qū)以外的聚乙烯表面,應(yīng)對(duì)噴砂區(qū)以外的防腐層和保溫層做適當(dāng)防護(hù)。

        3.4 管口預(yù)熱

        (1)使用中頻加熱方法進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度85~95℃,預(yù)熱時(shí)間3~5 min,使用點(diǎn)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)量,嚴(yán)禁溫度超標(biāo)。

        (2)加熱完畢后測(cè)量管道表面上下左右4個(gè)點(diǎn)溫度,達(dá)到要求后方可進(jìn)行刷漆作業(yè)。

        3.5 涂刷底漆

        (1)環(huán)氧底漆應(yīng)按照產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行調(diào)配,如環(huán)境溫度過(guò)低需要加熱時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū)推薦的溫度進(jìn)行混合,防止因加熱溫度過(guò)高導(dǎo)致底漆提前固化。

        (2)將攪拌好的底漆均勻輥涂在管口鋼管表面,與相鄰聚乙烯防腐層的搭接寬度≥10 mm。底漆利用管體預(yù)熱蓄能實(shí)干固化,表干后管口用棉被包覆保溫。

        (3)底漆實(shí)干后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查、厚度檢驗(yàn)和電火花檢漏。

        3.6 黏彈體膠帶施工

        (1)將寬度100 mm的黏彈體膠帶纏繞、貼敷在環(huán)焊縫及螺旋焊縫部位,并用壓輥沿焊道進(jìn)行輥壓,排除氣泡[2]。

        (2)黏彈體膠帶可采用螺旋纏繞的施工方式,軸向搭接寬度應(yīng)≥20 mm,膠帶始末端搭接寬度≥50 mm,黏彈體膠帶與3LPE防腐層的搭接寬度應(yīng)≥100 mm,與防水帽的搭接寬度≥20 mm。

        (3)黏彈體膠帶纏繞時(shí)應(yīng)保持膠帶平整并具有適宜的張力,邊纏繞邊抽出隔離紙,同時(shí)用力搟壓膠帶并驅(qū)除氣泡,使防腐層平整無(wú)皺褶,搭接均勻,無(wú)氣泡,密封良好。

        (4)黏彈體膠帶施工完成后應(yīng)逐一進(jìn)行外觀、厚度及漏點(diǎn)檢測(cè)。

        3.7 聚丙烯冷纏帶安裝

        黏彈體膠帶防腐層質(zhì)量檢查合格后方可進(jìn)行聚丙烯冷纏帶施工。聚丙烯冷纏帶帶寬100 mm,采用螺旋纏繞方式施工,膠帶搭接率為50%~55%。膠帶始末端搭接寬度≥100 mm。聚丙烯冷纏帶與3LPE防腐層的搭接寬度應(yīng)≥100 mm,與防水帽的搭接寬度應(yīng)≥40 mm。聚丙烯膠帶纏繞時(shí)應(yīng)保持一定的張力,搭接縫應(yīng)平行,不得扭曲皺褶,帶端應(yīng)壓貼,不得翹邊。

        3.8 保溫層補(bǔ)口安裝

        (1)保溫層補(bǔ)口采用聚氨酯保溫型材。保溫層補(bǔ)口采用4塊保溫型材錯(cuò)口搭接。全自動(dòng)焊接處保溫型材寬度為665 mm,非全自動(dòng)焊接處保溫型材寬度為430 mm,厚度為88~90 mm。

        (2)保溫層補(bǔ)口采用預(yù)制好的聚氨酯瓦塊型材現(xiàn)場(chǎng)拼裝,將預(yù)制好的聚氨酯瓦塊外表面進(jìn)行修整,尺寸應(yīng)略大于接頭間鋼管尺寸,留0~5 mm正偏差。保溫瓦塊縫隙應(yīng)采用同種材料進(jìn)行填充。

        (3)保溫層安裝完畢后,采用20 mm×0.5 mm不銹鋼帶進(jìn)行捆扎。

        3.9 防護(hù)層補(bǔ)口安裝

        防護(hù)層補(bǔ)口安裝采用黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶的方式,施工方法同3.6和3.7。

        (1) 黏彈體膠帶(寬度50、100、200 mm,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況進(jìn)行選擇)纏繞、貼敷在保溫層部位,并用壓輥沿焊道進(jìn)行輥壓,排除氣泡。

        (2)黏彈體膠帶可采用螺旋纏繞的施工方式,軸向搭接寬度應(yīng)≥20 mm,膠帶始末端搭接寬度≥100 mm,黏彈體膠帶與聚乙烯外護(hù)管的搭接寬度應(yīng)≥100 mm(含防水帽部分80 mm)。

        (3)黏彈體膠帶纏繞時(shí)應(yīng)保持膠帶平整并具有適宜的張力,邊纏繞邊抽出隔離紙,同時(shí)用力搟壓膠帶并驅(qū)除氣泡,使防腐層平整無(wú)皺褶,搭接均勻,無(wú)氣泡,密封良好。

        (4) 聚丙烯冷纏帶帶寬(50、100、150、200mm,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況進(jìn)行選擇)采用螺旋纏繞方式施工,膠帶搭接率為50%~55%。膠帶始末端搭接寬度≥100 mm,聚丙烯冷纏帶與聚乙烯外護(hù)管的搭接寬度應(yīng)≥150 mm(含防水帽部分80 mm)。聚丙烯膠帶纏繞時(shí)應(yīng)保持一定的張力,搭接縫應(yīng)平行,不得扭曲皺褶,帶端應(yīng)壓貼,不得翹邊。

        3.10 剝離強(qiáng)度試驗(yàn)

        (1)黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶防腐層剝離強(qiáng)度測(cè)試檢測(cè)部位為黏彈體膠帶與管體防腐層(含防水帽)搭接部位、聚丙烯冷纏帶與管體防腐層(含防水帽)搭接部位、聚丙烯冷纏帶自身搭接部位,以及聚丙烯冷纏帶與黏彈體膠帶搭接部位。剝離強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下列規(guī)定:黏彈體膠帶/管體防腐層(含防水帽)的剝離強(qiáng)度均應(yīng)≥2 N/cm,剝離面的膠層覆蓋率不應(yīng)低于90%。聚丙烯冷纏帶/黏彈體膠帶背材、聚丙烯冷纏帶/管體防腐層(含防水帽)、聚丙烯冷纏帶自身搭接部位的剝離強(qiáng)度應(yīng)≥20 N/cm。

        (2)黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶防護(hù)層剝離強(qiáng)度測(cè)試檢測(cè)部位分別為黏彈體膠帶與管體防護(hù)層(含防水帽)搭接部位、聚丙烯冷纏帶與管體防護(hù)層搭接部位、聚丙烯冷纏帶自身搭接部位,以及聚丙烯冷纏帶與黏彈體膠帶搭接部位。剝離強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下列規(guī)定:黏彈體膠帶/管體防護(hù)層(含防水帽)的剝離強(qiáng)度應(yīng)≥2 N/cm,剝離面的膠層覆蓋率不應(yīng)低于90%。聚丙烯冷纏帶/黏彈體膠帶背材、聚丙烯冷纏帶/管體防護(hù)層、聚丙烯冷纏帶自身搭接部位的剝離強(qiáng)度應(yīng)≥20 N/cm。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        在中俄原油管道二線永凍土地區(qū),采取本保溫管道補(bǔ)口施工工藝,提高了管道補(bǔ)口關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量,保證了管道補(bǔ)口處的防腐要求、保溫要求和完整性要求,使整條保溫管道在設(shè)計(jì)期內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行。本施工工藝降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度,操作簡(jiǎn)便,效率提高,可在高緯度、高海拔低溫環(huán)境下應(yīng)用,解決了高寒地區(qū)管道補(bǔ)口保溫的技術(shù)問(wèn)題?,F(xiàn)場(chǎng)施工證明,中俄原油管道二線保溫管道9 000多道補(bǔ)口合格率達(dá)到100%。

        [1]蔣林林,韓文禮,張紅磊,等.凍土區(qū)保溫管道補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的保溫性能[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2016,35(4):391-395.

        [2]趙常英,張志貴,賈平軍,等.黏彈體在埋地管道補(bǔ)口應(yīng)用中遇到的問(wèn)題及其解決方案[J].石油工程建設(shè),2013,39(5):43-45.

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