崔曉東，梁金超，楊 輝

中國石油管道局工程有限公司，河北 廊坊

1. 引言

沙特阿拉伯哈拉德地區(qū)地處熱帶沙漠，常年高溫少雨，氣候干燥，土壤腐蝕性強(qiáng)，該氣候及地理環(huán)境下對于埋地管道的耐腐蝕性及管道的熱脹性要求較高[1]。本工程輸送介質(zhì)為煉化后的廢水，含有大量腐蝕性物質(zhì)，因此其他管道無法滿足沙特特有的氣候環(huán)境，復(fù)合鋼管耐腐蝕、耐酸堿、耐磨損方面也十分出色，但是造價較高，所以本工程選擇了RTR 管道。

RTR 管道(reinforced thermosetting resin pipe)，中文名字是熱固性樹脂管道，俗稱玻璃鋼管道，它是由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂結(jié)合而成。RTR 管道是沙特阿拉伯采用美國標(biāo)準(zhǔn)AWWA C950 和API 15LR 融合后對玻璃鋼管道的統(tǒng)稱，對管道的工作壓力和溫度有相應(yīng)的規(guī)定。沙特獨有的氣候條件使得RTR 管道廣泛應(yīng)用，其中包括循環(huán)水管路、閉式水管路、油污水管路、消防水管路和生活污水管路等[2]。目前沙特RTR 管道的連接方式分為兩種：承插式和螺紋式。因為施工距離較長，所以本工程采用的連接形式為螺紋式。本文主要介紹RTR 管道安裝的施工流程和螺紋連接的具體施工工藝。

2. 工程概況

沙特阿美公司計劃在哈拉德和哈維亞的南部地區(qū)安裝氣體壓縮設(shè)施，目的是通過將井口背壓從600 PSI 降低到約300 PSI 來增加產(chǎn)量。作為該計劃的一部分，北部壓氣站管道項目將在位于沙特阿拉伯東部省南部地區(qū)的哈拉德和哈維亞天然氣工廠之間及周圍建造。

北部壓氣站管道項目線路總長度為931 公里，其中包括碳鋼管道安裝728 公里、非金屬管道203 公里(RTR 管道安裝113.5 公里、RTP 管道安裝89.5 公里)，和沿線站場、閥室、井口改造、陰保及其他配套專業(yè)施工。

3. RTR 主要技術(shù)性能指標(biāo)

3.1. 管體結(jié)構(gòu)材料

管體分為三層，包括防腐蝕樹脂內(nèi)襯、結(jié)構(gòu)樹脂層和外部樹脂覆蓋層三種復(fù)合層壓板組成，使用環(huán)境的壓強(qiáng)以及溫度影響著樹脂類型的選擇，一般采用間苯型不飽和聚酯樹脂內(nèi)襯加間苯型不飽和聚酯樹脂結(jié)構(gòu)層、環(huán)氧乙烯酯樹脂內(nèi)襯加間苯型不飽和聚酯樹脂結(jié)構(gòu)層、環(huán)氧乙烯酯樹脂內(nèi)襯加環(huán)氧乙烯酯樹脂結(jié)構(gòu)層三種樹脂搭配形式。

RTR 管道的應(yīng)用彌補(bǔ)了之前的缺陷，與傳統(tǒng)管材相比具有以下特點：1) 密度小，質(zhì)量輕。RTR 管道重量只有鑄鐵管的1/6，水泥混凝土管的1/10，同時長度比鑄鐵管長6 倍；2) 機(jī)械強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度接近鋼材；3) 抗沖擊性能優(yōu)良，不易受沖擊損壞；4) 耐久性及耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，在鹽堿地及地質(zhì)條件差的地下可靠性比傳統(tǒng)管道安全，使用壽命大大延長；5) 管材內(nèi)壁光滑，對流體阻力小，不易附著沉積物；6) 不導(dǎo)電，不傳熱，保溫絕熱性好等特點[3]。

3.2. 管道主要參數(shù)

管道主要參數(shù)明細(xì)，見表1。

Table 1. Main pipeline parameters表1. 管道主要參數(shù)

3.3. 不同規(guī)格管道對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)M 值和機(jī)械緊固A 值見表2

不同規(guī)格管道對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)M 值和機(jī)械緊固A 值，見表2。

Table 2. M standard value and A value of mechanical fastening for pipes of different specifications表2. 不同規(guī)格管道對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)M 值和機(jī)械緊固A 值

4. RTR 管道安裝施工流程

RTR 管道安裝施工流程如下圖1 所示。

Figure 1. Flow chart of pipeline site installation and construction圖1. 管道現(xiàn)場安裝施工流程圖

4.1. 施工準(zhǔn)備

1) 對現(xiàn)場所有施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，掌握螺紋式RTR 管道安裝施工的工藝流程和具體施工方法。

2) 對所用工器具進(jìn)行檢查和校驗，使其滿足驗收規(guī)范要求。

3) 將報驗合格的安裝材料、措施性材料及消耗性材料準(zhǔn)備齊全。

4.2. 測量放樣

按照設(shè)計圖紙對管道實際路由進(jìn)行測量放線，并做出標(biāo)記。

4.3. 管溝開挖和沙墊層

1) 按照放線的標(biāo)記，主要使用機(jī)械進(jìn)行開挖，修整及清理部分采用人工，部分光纜和管道穿越采用人工開挖的方法。

2) 在驗收合格的管溝底部鋪設(shè)一層150～200 mm 的細(xì)沙，并用水灑濕壓實。

3) 為確保RTR 管道施工質(zhì)量，在溝槽基底部、沙墊層及回填沙平整壓實后，對其進(jìn)行質(zhì)量檢查驗收，合格后才能進(jìn)行下一道工序施工。

4.4. RTR 管道安裝

1) 安裝前必須檢查所有管道及其附件是否損壞，如發(fā)現(xiàn)損壞或與現(xiàn)場不符現(xiàn)象，應(yīng)及時進(jìn)行修復(fù)和更換。

2) RTR 管道與管道、管件的連接應(yīng)采用螺紋、接頭或法蘭。

3) 每次施工前進(jìn)行預(yù)檢驗，防止異物進(jìn)入正在安裝的管道內(nèi)；在施工操作時，不得讓廢棄物、工器具、附著物或其他材料遺留在管道內(nèi)。

4) 應(yīng)將螺紋接頭的內(nèi)螺紋一頭指向布管方向，安裝管段和配件應(yīng)穩(wěn)固地安裝在管墊層上，安裝方向詳圖見圖2。

Figure 2. Pipe installation direction圖2. 管道安裝方向

5) 對于管道連頭所需的管件，尺寸不盡相同。為了節(jié)省安裝時間，根據(jù)現(xiàn)場所需在工廠進(jìn)行加工，然后再運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行連頭安裝。

6) 一段管道安裝完成后，應(yīng)對管道兩頭進(jìn)行臨時封堵，以免雜物進(jìn)入管道內(nèi)。

4.5. 管道壓力和泄露試驗

1) 壓力試驗：管道、對管連接、預(yù)留裸漏對管接頭待檢查，滿足上述條件得安裝管道應(yīng)承受4 小時的水壓試驗，試驗壓力為1562 PSI (以10"管為例)。按照下表3 中的步驟，將壓力逐漸升高至試驗壓力。在每一個步驟中，都要對整個試驗段進(jìn)行檢查，檢查是否有泄露，如發(fā)現(xiàn)有破裂或缺陷的管道、對接接頭應(yīng)當(dāng)拆除并更換，并重新進(jìn)行水壓試驗直到試驗結(jié)果符合要求為止。

Table 3. Pipeline test pressure表3. 管道試驗壓力

2) 泄露試驗與水壓試驗同時進(jìn)行，如發(fā)生管道泄漏，應(yīng)確定缺陷具體位置并進(jìn)行修補(bǔ)或更換。

4.6. 管溝回填

對于試驗合格的管段，先回填200～300 mm 的細(xì)沙，然后再用選擇土進(jìn)行回填(沙土區(qū)域粒徑不得大于50 mm，石方區(qū)域粒徑不得大于150 mm)，最后再在最上面蓋上一層150 mm 厚的Marl (泥灰混合)土，確保管頂最小回填高度不低于900 mm。

5. 質(zhì)量控制

5.1. 人員方面

1) RTR 管道的安裝必須由經(jīng)過相關(guān)材料和設(shè)備使用的培訓(xùn)人員完成。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括正確處理材料、設(shè)備的使用和熟悉制造商的說明等。

2) 每個合格的安裝人員安裝的前5 個連接件應(yīng)該進(jìn)行完整的水壓試驗，以此來測試安裝人員的實際技術(shù)水平。如果通過水壓試驗，這種接頭應(yīng)該被接受為永久性接頭。試驗接頭應(yīng)進(jìn)行至少1.5 倍管道設(shè)計壓力的水壓試驗，至少2 小時且不得低于150 psi。

3) 安裝組織單位應(yīng)保存培訓(xùn)日志，記錄被培訓(xùn)人員的姓名、培訓(xùn)日期、培訓(xùn)內(nèi)容、授課人員和頒發(fā)培訓(xùn)證書或培訓(xùn)證明的產(chǎn)品制造商名稱。

4) 安裝RTR 管道系統(tǒng)的培訓(xùn)證書(或培訓(xùn)證明)必須從RTR 管道制造商手中獲得。本證書有效期為一年或項目持續(xù)時間，以最長為準(zhǔn)。

5.2. 材料方面

1) RTR 管道安裝前應(yīng)對管道和螺紋進(jìn)行外觀檢查，確保無損壞。

2) 所涉及的連接材料必須有合格的質(zhì)量證明文件，并確保符合要求。

3) 管道不能與地面直接接觸，應(yīng)放在枕木(或合適的支撐)上。

4) 如果管道儲存在貨架上，管道支撐寬度至少為75 mm，管道兩端1.5 m 內(nèi)加橫撐，中心距最大為3 m。

5) RTR 管道粘合劑必須密閉儲存，并且溫度不能超過38℃。

5.3. 安裝方面

1) 連接RTR 管道的安裝說明應(yīng)符合制造商的建議或針對特殊作業(yè)而開發(fā)的特定的連接程序。

2) 管子與管件安裝前必須清理干凈，不能有水和其他雜質(zhì)。

3) 底漆和粘結(jié)材料必須在有效期內(nèi)使用，其泄露或包裝開啟儲存的不能使用。

4) 連接公稱直徑為250 mm 或者更小的管道可以選擇在旁邊或溝內(nèi)組裝，但大于250 mm 的必須在溝內(nèi)組裝。

5) 非金屬法蘭的螺栓緊固加設(shè)平墊。

6) 法蘭額定壓力要求和螺栓緊固程序和最大扭矩要求根據(jù)SAES-L-610。

7) 墊片材料包括彈性密封圈必須適合相關(guān)流體的要求和使用環(huán)境要求。

6. 螺紋連接的具體施工工藝和注意事項

6.1. 螺紋連接施工所用的工具/設(shè)備

1) 螺紋油(TF-15)。

2) 100%聚四氟乙烯膠帶：25 毫米寬，0.1 毫米厚。

3) 最終擰緊用的液壓動力鉗(帶有正確的夾鉗、鑲件、工作說明、液壓動力源、負(fù)載指示器)。

4) 皮帶扳手(1 米長)。

5) 鏈鉗。

6) 起重設(shè)備對直管道。

7) 管道吊籃(防止對RTR 管道造成損傷)。

6.2. 具體施工工藝和注意事項

1) 在組裝連接時，內(nèi)螺紋通常固定到位，外螺紋旋轉(zhuǎn)至固定端。

2) 如果發(fā)現(xiàn)螺紋保護(hù)裝置沒有嚙合，要對這些螺紋進(jìn)行特別徹底的檢查，以確保在使用管道之前沒有發(fā)生損壞。每次上螺紋時，小心拆卸螺紋保護(hù)裝置，并檢查公螺紋和母螺紋的完整性和清潔度。檢查管體是否有任何損壞(如斷線。絲線應(yīng)無明顯的撕裂、割傷、磨傷、肩部或任何其他缺陷)。如發(fā)現(xiàn)損壞，需對管道進(jìn)行隔離，禁止使用。

3) 在組裝連接之前，應(yīng)該用干毛刷對螺紋進(jìn)行徹底的清理，以清除掉任何的沙子、灰塵和其他顆粒。清潔后，用一個正確的環(huán)規(guī)測量外螺紋，直至手緊的位置(見圖3)。

4) 在手緊的位置，注意和記錄螺紋的數(shù)量以及此標(biāo)記位置到螺紋平口之間的距離，被稱之為“A”(如果值A(chǔ) 寫在管道上或者由廠家提供，則可以跳過第3 點和第4 點)。

5) 在此測量之后，需要用尺子測量內(nèi)螺紋到管頭的深度值“M”，并注意記錄測量結(jié)果。

Figure 3. Measuring external thread with ring gauge圖3. 環(huán)規(guī)測量外螺紋

6) 將內(nèi)螺紋深度值“M”與M = 18.11 mm (8"的螺紋標(biāo)準(zhǔn)值)進(jìn)行比較。詳細(xì)介紹如下：

① 比如實際測得M 為19 mm，19 - 18.1 = 0.9 × 0.315 (常數(shù)，1 mm 內(nèi)應(yīng)有的牙數(shù)) = 0.28，表示應(yīng)該多裝0.28 個牙；

② 比如實際測得M 為17 mm，18.1 - 17 = 1.1 × 0.315 (常數(shù)，1 mm 內(nèi)應(yīng)有的牙數(shù)) = 0.34，表示應(yīng)該少裝0.34 個牙；

③ 比如標(biāo)記的A 為3.5 mm，4.0 - 3.5 = 0.5 × 0.315 = 0.16，表示應(yīng)該多裝0.16 個牙；

④ 比如標(biāo)記的A 為4.5 mm，4.5 - 4.0 = 0.5 × 0.315 = 0.16，表示應(yīng)該少裝0.16 個牙。

帶入公式FS = HT + PT，計算出需要機(jī)械安裝的螺紋式。

HT 表示人工安裝完成后外露螺紋的數(shù)量，比如為5 個；

PT 表示內(nèi)外螺紋經(jīng)過計算所得的需要機(jī)械安裝的螺紋數(shù)；

結(jié)合1 和3，PT = 0.28 + 0.16 = 0.44，那么機(jī)械安裝應(yīng)該為FS = HT + PT = 5.44 個牙；結(jié)合1 和4，PT = 0.28 - 0.16 = 0.12，那么機(jī)械安裝應(yīng)該為FS = HT + PT = 5.12 個牙。

7) 將聚四氟乙烯膠帶(俗稱生料帶)應(yīng)用到外螺紋上，它的規(guī)格為1" × 0.1 mm。按照順時針的方向從最外側(cè)開始纏繞，向大的主體末端螺紋消失點移動，留下兩個可見的螺紋，再返回至開始纏繞的位置(見圖4)。

Figure 4. Handle the thread before installation圖4. 安裝前對外螺紋進(jìn)行處理

8) 使用足夠的TF-15 螺紋油刷在內(nèi)外螺紋上，以填充至一半的螺紋根部。順時針涂抹螺紋油，以確保聚四氟乙烯膠帶在組裝過程中不會松動。

9) 在開始組裝接頭時，將管道對準(zhǔn)正確的位置，用皮帶扳手旋轉(zhuǎn)管道，盡可能的將其旋轉(zhuǎn)入內(nèi)螺紋中，同時不斷的檢查是否對中。當(dāng)不能用皮帶扳手繼續(xù)旋轉(zhuǎn)之后，記錄當(dāng)前位置，并用安裝計算中所描述的進(jìn)行計算，就可以得出機(jī)械安裝旋轉(zhuǎn)的次數(shù)(見圖5)。

Figure 5. Manual installation pipe圖5. 手動安裝管道

10) 將動力液壓鉗放到連接管頭的加厚區(qū)域，并將鏈鉗固定到另外一頭的加厚區(qū)域。這時動力液壓鉗頜骨安裝模具安全地接合管道，并開始旋轉(zhuǎn)外螺紋一端使其向內(nèi)旋進(jìn)(見圖6)。

Figure 6. Hydraulic tong installation pipe圖6. 液壓鉗安裝管道

11) 一旦組裝完成，反轉(zhuǎn)大鉗旋轉(zhuǎn)，從管道上松開鉗口，打開閘板，從接頭上拆卸鏈條鉗，并從管線上移除大鉗。

12) 注意，在旋轉(zhuǎn)過程中，由于大鉗在管道表面的作用，會在管道外表面出現(xiàn)一些劃痕，這很正常。管道兩端設(shè)計有額外的厚度(“管道加厚”)來處理這種安裝技術(shù)。這些劃痕深度的公差是這樣的，即從內(nèi)徑測量的管道最小總壁厚(TW，項目具體圖紙中規(guī)定的)應(yīng)滿足要求。

7. 結(jié)束語

螺紋式RTR 管道安裝施工全過程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，我公司第一次進(jìn)行RTR管道的安裝施工，意義重大。它憑借著自身輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)質(zhì)性能，領(lǐng)先于其它管道，并受到中東市場和國內(nèi)煉化企業(yè)的廣泛應(yīng)用，所以RTR 管道也將會逐漸成為管道市場的主流。因此，RTR 管道安裝技術(shù)在中東市場基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中推廣應(yīng)用前景廣闊[3]。而這種螺紋連接的方式也將會步入RTR 管道安裝的施工應(yīng)用當(dāng)中，取得更好的應(yīng)用效果。