海管立管腐蝕缺陷修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制

王 威， 魯 瑜， 張宗超， 郭 慶， 縣申平， 張慶曉

[1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452； 2.廣東石油化工學(xué)院石油工程學(xué)院， 廣東 茂名 525000； 3.廣東省非常規(guī)能源工程技術(shù)研究中心，廣東 茂名 525000]

海管立管腐蝕缺陷修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制

王 威1，2，3， 魯 瑜1， 張宗超1， 郭 慶1， 縣申平1， 張慶曉1

[1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452； 2.廣東石油化工學(xué)院石油工程學(xué)院， 廣東 茂名 525000； 3.廣東省非常規(guī)能源工程技術(shù)研究中心，廣東 茂名 525000]

為了研究海管立管腐蝕缺陷修復(fù)技術(shù)及其施工工藝質(zhì)量控制問題，以渤海某平臺海管為對象，從腐蝕環(huán)境、防護層等方面分析了海管立管腐蝕缺陷的原因。從腐蝕立管基底表面處理、防腐膏填平、纏繞黏彈體防腐膠帶、纏繞PVC防護帶、纏繞水固化環(huán)氧玻璃鋼外護帶等環(huán)節(jié)介紹了海管立管修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及其施工工藝主要內(nèi)容。同時對施工質(zhì)量控制環(huán)節(jié)做了詳細的論述?？偨Y(jié)出海管立管修復(fù)需從技術(shù)方案、表面處理、施工工藝、技術(shù)檢測及現(xiàn)場恢復(fù)等方面進行整體性質(zhì)量控制。

海底管道；腐蝕；修復(fù)；質(zhì)量控制

0 引 言

海底管道作為海上油氣田生產(chǎn)的主要設(shè)施之一，一旦發(fā)生腐蝕泄漏，不僅會導(dǎo)致油田生產(chǎn)關(guān)停而帶來的巨大經(jīng)濟損失，還會造成嚴重的海洋環(huán)境污染[1—2]。近年來，國內(nèi)外海上油田陸續(xù)出現(xiàn)海底管道因腐蝕發(fā)生泄漏的事故，嚴重影響了海洋石油安全開發(fā)利用，如何防止海底管道腐蝕泄漏，更好地監(jiān)測海管運行的狀況和腐蝕現(xiàn)狀，成為海上油田十分關(guān)心的問題[3—5]。因此，加強海底管道的完整性管理十分必要，特別是研究已服役海管腐蝕修復(fù)技術(shù)及質(zhì)量控制等就顯得更為重要[6—7]。以渤海某平臺海管為對象，分析了海管立管腐蝕缺陷原因，介紹了海管立管修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及其施工工藝等主要內(nèi)容，同時對海管立管修復(fù)施工質(zhì)量控制環(huán)節(jié)做了詳細的說明。

1 海管立管腐蝕原因分析

渤海某油田海管規(guī)格: 管道直徑為254mm，正常壁厚為9.3mm，最大運行壓力為1.85MPa，管道材質(zhì)為A106，管道材料的屈服強度為205～275MPa。日最大輸送量14180m3，入口平均壓力為1.52MPa，入口平均溫度為61℃。以海管立管為對象，分析腐蝕缺陷的主要原因如下。

(1) 環(huán)境因素: 海管立管所處位置特殊，飛濺區(qū)環(huán)境惡劣，長期受海浪連續(xù)不斷的侵蝕，是導(dǎo)致海管立管腐蝕的首要原因[8]。

(2) 防護層老化失效: 海管立管原防護層受海水侵蝕老化失效，與海管管壁基本脫開，形成空隙，基本失去防腐的作用。海水、雨水、霧氣等進入管壁與防護層的間隙中，且難以排出，進而加劇了海管立管的腐蝕。

2 海管立管腐蝕缺陷修復(fù)技術(shù)

海管立管腐蝕缺陷修復(fù)補強工藝主要分為基底表面處理、防腐膏填平、纏繞黏彈體防腐膠帶、纏繞PVC防護帶、纏繞水固化環(huán)氧玻璃鋼外護帶等環(huán)節(jié)，具體施工如下。

(1) 基底表面處理。黏彈體防腐的表面處理要求較低，達到St1或者St2即可，不需要噴砂除銹。表面處理要求鋼結(jié)構(gòu)表面無明顯鼓泡和浮銹；有海生物附著區(qū)應(yīng)盡量除去附著的海生物，表面突出物不應(yīng)有銳角。對海管立管進行表面處理時，應(yīng)清理松散的氧化皮、鐵銹和其他有害物質(zhì)，并應(yīng)使用熱風(fēng)槍把管道表面較為明顯的海水吹干。

(2) 防腐膏填平。用防腐膏將管線不平處及銹蝕嚴重處補平。由于管卡和法蘭為異形結(jié)構(gòu)，直接纏繞黏彈體會有空鼓，因此需要使用黏彈體防腐膏進行填平。填充分兩部分進行，法蘭部分時應(yīng)使得黏貼膠帶時能平滑過渡。管卡螺栓部分填充主要是把管卡兩側(cè)的螺栓部位填平，使得可整體纏繞黏彈體膠帶。如圖1所示。

圖1 防腐膏填平示意圖Fig.1 Sketch map of antiseptic plaster spackling protection

(3) 纏繞黏彈體防腐膠帶。纏繞黏彈體防腐膠帶無須保持張力，只須邊纏繞邊搟壓黏彈體防腐膠帶，使膠帶保持平整且與管體表面密封良好。纏繞黏彈體膠帶時要求有10%搭接量，保證各處至少纏繞兩層。纏繞黏彈體時應(yīng)鋪平，將里面的空氣或者水分壓出。如圖2所示。

圖2 纏繞黏彈體防腐膠帶示意圖Fig.2 Sketch map of winding the viscoelastic tape

(4) 纏繞PVC外保護帶。在防腐膠帶外纏繞2層外保護帶，注意纏繞時外帶兩側(cè)要留出2～3mm寬的防腐膠帶不要遮蓋。纏繞時需要施加張力，交錯纏繞外帶，確保完全覆蓋。纏繞PVC外保護帶最后半圈時，無需施加張力。如圖3所示。

圖3 纏繞PVC外保護帶示意圖Fig.3 Schematic diagram of winding PVC outer protective belt

(5) 纏繞水固化外護帶。把雙組分環(huán)氧樹脂混合在一起，并不斷攪拌使其充分混合發(fā)生反應(yīng)。AB組分環(huán)氧樹脂為固定比例，混合時應(yīng)使用AB組分料桶里的全部涂料；待環(huán)氧樹脂充分混合后，均勻涂刷在玻璃纖維布上面。環(huán)氧樹脂混合30min后，初步固化并成形。因此現(xiàn)場制作不能過早進行，混合后超過30min還未使用的環(huán)氧樹脂應(yīng)廢棄。纏繞水固化外帶時采用50%搭接的方式。

3 質(zhì)量控制關(guān)鍵點

3.1 表面處理標準

應(yīng)用防腐材料之前按要求用手動工具或者電動工具進行表面處理，至少要達到St2標準，在海管立管修復(fù)施工過程中，建議對立管表面處理標準達到St3，如圖4(a)，(b)所示。標準根據(jù)除銹的等級要求，去除基底表面附著不牢的氧化皮、松動的鐵銹和油漆?；妆砻姹仨毟稍?，帶有輕微的金屬光澤，且沒有油脂、灰塵、泥土、鹽堿物和其他的污染物。表面不能拋光或打磨得很光滑。

(a) St2標準

(b) St3標準

3.2 黏彈體防腐膏的使用條件

黏彈體防腐膏是專門對法蘭等異形體使用的防腐材料，因為它的形態(tài)類似于泥狀，可以容易地進入各類物體的間隙和角落中進行防腐，如在對法蘭、抱卡的螺栓進行防腐時就非常有效。而黏彈體外護帶則是專門為管線防腐設(shè)計的產(chǎn)品，當(dāng)管線外壁處于平整的狀態(tài)時不需要使用防腐膏進行填充，以確保黏彈體外護帶能夠緊密地貼附在管壁上起良好的防腐作用。

3.3 直管的防腐帶纏繞工藝

對于內(nèi)帶，繞著管道原位纏繞一圈黏彈體膠帶，不要施加張力。使刻度線的那一邊朝著纏繞的方向，以便纏繞的時候根據(jù)刻度搭接10mm。如果有褶皺，從里往外(從中心方向)輕壓黏彈體膠帶以便排除里面的空氣，使黏彈體與基底表面完全粘在一起。

外帶一般都進行螺旋纏繞。施加張力繞著管道垂直纏繞外帶一圈，與膠帶搭接的邊緣露出3mm的黏彈體。繼續(xù)施加張力，50%搭接進行螺旋纏繞。結(jié)束的時候繞著管道原位纏繞一圈，也同樣在邊緣露出3mm的黏彈體。最后180°纏繞(外帶搭接外帶)時不要施加張力。新卷的外帶要與上卷外帶膠帶結(jié)束部分有100mm長的搭接后再開始繼續(xù)纏繞。如果是垂直的管道，必須從底部往上纏繞便于通過水道。如圖5所示。

圖5 直管的防腐帶外帶纏繞工藝Fig.5 Strip winding process of straight pipe

3.4 變徑的防腐帶纏繞工藝

從較大直徑的管段沿管長方向往較小直徑的管段貼上黏彈體膠帶。在較大直徑的管段進行10mm的搭接。較小直徑的管段搭接自然會隨之增加。沿著大小頭的圓周粘貼黏彈體膠帶，用手按平表面，防止有空氣。在較大直徑的管段原位纏繞黏彈體膠帶，搭接10mm。大小頭兩側(cè)均纏繞黏彈體膠帶直到變徑位置。當(dāng)大小頭管段直徑相差很大的時候，纏繞外帶的方法完全與黏彈體膠帶相同，但在大直徑的管段要搭接50%，最后的180°外帶纏繞(藏在底層外帶上面)時不要施加張力；大小頭管段直徑相差不大的時候，可以螺旋纏繞外帶，外帶纏繞搭接50%，但在較小直徑管段要搭接80%。外帶纏繞結(jié)束，在3點鐘的方向?qū)⒆钅┒藢羌魯?，不施加張力，將外帶向下與底層外帶粘住。如圖6所示。

圖6 變徑的防腐帶外帶纏繞工藝Fig.6 Strip winding process of reduced section

3.5 法蘭的防腐帶纏繞工藝

在管道上原位或螺旋纏繞黏彈體膠帶，盡可能靠近法蘭。將防腐膏塞滿法蘭間隙。在法蘭的外緣與管道成45°角使用防腐膏，確保螺栓完全被防腐膏覆蓋。根據(jù)法蘭的尺寸，在法蘭片的邊緣原位纏繞黏彈體膠帶。黏彈體膠帶纏繞的總寬度必須大于螺栓的長度。用外帶進行機械保護，先沿著法蘭中心，原位纏繞一圈。施加張力，繼續(xù)交錯纏繞外帶，確保完全的覆蓋率。繼續(xù)纏繞外帶直到法蘭完全被外帶覆蓋，在外帶的兩端，要露出3mm的黏彈體膠帶。如圖7所示。

圖7 法蘭的防腐帶外帶纏繞工藝Fig.7 Strip winding process of flange section

4 結(jié) 語

本文分析了海管立管腐蝕缺陷的原因，討論了海管立管修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，并對施工質(zhì)量控制環(huán)節(jié)做了詳細的論述，總結(jié)了海管立管修復(fù)需從技術(shù)方案、表面處理、施工工藝、技術(shù)檢測及現(xiàn)場恢復(fù)等方面進行整體性質(zhì)量控制。海管立管復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)具有操作簡便快捷、綜合成本較低、修復(fù)時間短、無需停輸?shù)葍?yōu)點,能較好地解決海上油田海管立管的腐蝕缺陷問題，但其應(yīng)用周期、可靠性等問題方面仍有待進一步驗證。因此,研發(fā)出具有更高強度、更高穩(wěn)定性及良好施工工藝性能的補強修復(fù)技術(shù)及產(chǎn)品是今后研究中有待加強的方向。

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KeyTechnologyandQualityControloftheCorrosionDefectoftheRiserinOffshoreOilfield

WANG Wei1,2,3, LU Yu1, ZHANG Zong-chao1, GUO Qing1, XIAN Shen-ping1, ZHANG Qing-xiao1

[1.CNOOC(China)Co.,Ltd.TianjinBranch,Tianjin300452,China; 2.FacultyofPetroleum,GuangdongUniversityofPetrochemicalTechnology,Maoming,Guangdong525000,China; 3.GuangdongResearchCenterforUnconventionalEnergyEngineeringTechnology,Maoming,Guangdong525000,China]

In order to study the corrosion defect repair technology and its construction process quality control, based on the analysis of the corrosion environment and protective layer, the corrosion defects of the riser in Bohai are analyzed. From the aspects of riser base surface treatment, corrosion and anticorrosive ointment filling, viscoelastic tape winding, the winding of PVC protective belt, and the winding of water curing epoxy glass steel belt, we introduce the sea pipe repair key technology and construction technology of riser. At the same time, after detailedly introducing the riser repair construction quality control, the riser repair reinforcement scheme, surface treatment, construction technology, detection technology, site restoration and other aspects are described for the overall quality control.

submarine pipeline; corrosion； repair； quality control

2017-04-02

渤海石油管理局遼東作業(yè)公司生產(chǎn)科研項目(2015BHTJ-LD-0325)

王威(1983—)，男，博士，工程師，主要從事海上油氣田開發(fā)與開采、油氣集輸與處理技術(shù)等方面的研究。

TE973

A

2095-7297(2017)03-0131-05