中俄原油管道二線保溫管道補口結(jié)構(gòu)及施工

孫衛(wèi)松，張 思，雷 陽，王 勇

1.大慶油田工程建設(shè)有限公司天宇設(shè)計院，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實施能源戰(zhàn)略的重點項目之一，是我國能源進口的重要通道之一。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)位于強融沉多年凍土地帶，為了防止因管輸溫度對永凍土地區(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106.467 km，管徑813 mm，采用X65鋼管。

管道防腐補口歷來是管道防腐工程的薄弱點，補口質(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口防腐失效開始。本工程地處高寒永凍土地區(qū)，保溫管道的冬季補口施工是整個保溫管道冬季施工的瓶頸問題。為此，針對現(xiàn)場實際情況，對冬季低溫環(huán)境下保溫管道補口施工工藝進行了深入探討，通過試驗優(yōu)化了補口結(jié)構(gòu)，提出了適宜、可行的冬季保溫管道補口施工工藝措施，工程實踐應(yīng)用后達到了很好的效果。

1 保溫管道補口結(jié)構(gòu)設(shè)計

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

其中補口保溫層的施工有現(xiàn)場發(fā)泡和預(yù)制保溫瓦塊安裝兩種方式。試驗研究表明，現(xiàn)場發(fā)泡補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，對加熱保溫措施和高壓發(fā)泡機等設(shè)備要求極為苛刻，費用高且不易實現(xiàn)，不適合在寒冷環(huán)境下施工[1]；保溫瓦塊捆扎方式相對于現(xiàn)場發(fā)泡方式，適應(yīng)環(huán)境能力強，施工效率高，費用低，施工過程中通過采取嚴(yán)格的工藝措施能滿足保溫質(zhì)量要求。

圖1 保溫管道補口結(jié)構(gòu)型式示意

2 保溫管道補口工藝流程

圖2 保溫管道補口工藝流程

3 冬季低溫下保溫管補口施工工藝措施

3.1 補口準(zhǔn)備

補口材料用的底漆、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)計文件的要求，施工前應(yīng)進行保溫處理。低溫下聚丙烯冷纏帶無法解卷時，可采用火焰加熱方式進行處理。

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、開裂等缺陷時，應(yīng)進行修理，直至防腐層與鋼管完全粘附處。

3.3 噴砂除銹

（1）對補口部位的鋼管采用噴砂除銹進行表面處理；環(huán)向焊縫兩側(cè)與補口材料搭接范圍內(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)對噴砂區(qū)以外的防腐層和保溫層做適當(dāng)防護。

3.4 管口預(yù)熱

（1）使用中頻加熱方法進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度85～95℃，預(yù)熱時間3～5 min，使用點溫儀實時測量，嚴(yán)禁溫度超標(biāo)。

（2）加熱完畢后測量管道表面上下左右4個點溫度，達到要求后方可進行刷漆作業(yè)。

3.5 涂刷底漆

（1）環(huán)氧底漆應(yīng)按照產(chǎn)品使用說明書的要求進行調(diào)配，如環(huán)境溫度過低需要加熱時，應(yīng)嚴(yán)格按照使用說明書推薦的溫度進行混合，防止因加熱溫度過高導(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)熱蓄能實干固化，表干后管口用棉被包覆保溫。

（3）底漆實干后應(yīng)進行外觀檢查、厚度檢驗和電火花檢漏。

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，同時用力搟壓膠帶并驅(qū)除氣泡，使防腐層平整無皺褶，搭接均勻，無氣泡，密封良好。

（4）黏彈體膠帶施工完成后應(yīng)逐一進行外觀、厚度及漏點檢測。

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 保溫層補口安裝

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

（2）保溫層補口采用預(yù)制好的聚氨酯瓦塊型材現(xiàn)場拼裝，將預(yù)制好的聚氨酯瓦塊外表面進行修整，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)采用同種材料進行填充。

（3）保溫層安裝完畢后，采用20 mm×0.5 mm不銹鋼帶進行捆扎。

3.9 防護層補口安裝

防護層補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)場施工實際情況進行選擇）纏繞、貼敷在保溫層部位，并用壓輥沿焊道進行輥壓，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，同時用力搟壓膠帶并驅(qū)除氣泡，使防腐層平整無皺褶，搭接均勻，無氣泡，密封良好。

（4） 聚丙烯冷纏帶帶寬（50、100、150、200mm，根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況進行選擇）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 剝離強度試驗

（1）黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶防腐層剝離強度測試檢測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。剝離強度檢驗結(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度應(yīng)≥20 N/cm。

（2）黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶防護層剝離強度測試檢測部位分別為黏彈體膠帶與管體防護層（含防水帽）搭接部位、聚丙烯冷纏帶與管體防護層搭接部位、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。剝離強度檢驗結(jié)果應(yīng)符合下列規(guī)定：黏彈體膠帶/管體防護層（含防水帽）的剝離強度應(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/管體防護層、聚丙烯冷纏帶自身搭接部位的剝離強度應(yīng)≥20 N/cm。

4 結(jié)束語

在中俄原油管道二線永凍土地區(qū)，采取本保溫管道補口施工工藝，提高了管道補口關(guān)鍵節(jié)點的現(xiàn)場安裝質(zhì)量，保證了管道補口處的防腐要求、保溫要求和完整性要求，使整條保溫管道在設(shè)計期內(nèi)平穩(wěn)運行。本施工工藝降低現(xiàn)場施工難度，操作簡便，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)管道補口保溫的技術(shù)問題?，F(xiàn)場施工證明，中俄原油管道二線保溫管道9 000多道補口合格率達到100%。

[1]蔣林林，韓文禮，張紅磊，等.凍土區(qū)保溫管道補口結(jié)構(gòu)的保溫性能[J].油氣儲運，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口應(yīng)用中遇到的問題及其解決方案[J].石油工程建設(shè)，2013，39（5）：43-45.