鋼骨架塑料復(fù)合管在海洋石油平臺中的應(yīng)用

尹海軍

摘 要：從目前國內(nèi)石油儲量和發(fā)展遠景看，海洋石油的開采將成為石油產(chǎn)量最重要的增長極，但海洋石油開釆高投入的弊端日益顯現(xiàn)。如何降低海洋石油開采的成本，是海洋工程界面臨的一個迫切問題。鋼骨架塑料復(fù)合管（以下簡稱鋼塑管）是近幾年新興的管材之一，具有工程造價低、安裝簡單、使用范圍廣等特點。它兼具塑料管和鋼管的優(yōu)點，為海洋石油平臺新建和更換管道開辟了一條新途徑，具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前鋼塑管已經(jīng)在渤中南油田、錦州油田等油田項目中使用。本文著重介紹鋼塑管在海洋石油平臺中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：鋼骨架塑料復(fù)合管；海洋石油平臺；應(yīng)用

1 鋼骨架塑料復(fù)合管簡介

防腐一直是傳統(tǒng)的管道工業(yè)面臨的一大難題，業(yè)界也在孜孜不倦的研究新材料，生產(chǎn)新管材，整個20世紀，不銹鋼管、銅鎳管、玻璃鋼管和襯塑管道等管材層出不窮，這些管材具備良好的防腐能力，但是，無一例外的，擺脫不了成本偏高的缺點。當前，化學建材已發(fā)展成為我國第四大類建筑材料，以塑代鋼，大力推廣新型化學建材管道已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。普通塑料管道逐漸有了較大發(fā)展，其重量輕、耐腐蝕、流阻小，安裝方便，但是強度不足是其致命傷，另外，剛性、抗沖擊性，且線膨脹系數(shù)較大，抗蠕變性能也較差，不能滿足石油化工行業(yè)的特殊需要。

鋼骨架塑料復(fù)合管（見圖1）在兼顧各種管材的優(yōu)點的同時，克服了造價高、工藝復(fù)雜等各種缺點。它是以孔網(wǎng)型鋼骨架為框體，內(nèi)外雙層高密度聚乙烯塑料復(fù)合，一次擠塑成型的新型綠色管道。鋼骨架塑料復(fù)合管既具有金屬管的堅硬、剛直不易變形、耐熱、耐壓、抗靜電等優(yōu)點，又具有塑料管的質(zhì)輕、耐腐蝕、不生銹、不易產(chǎn)生垢漬、管壁光滑、保溫性能好、衛(wèi)生無毒、施工簡易、維修方便、使用壽命長等優(yōu)點。目前可知，國內(nèi)部分廠家已嘗試采用其他類型塑料，對該種管道性能進一步提升，更加增大了該材料的適用范圍和空間。

2 鋼骨架塑料復(fù)合管性能研究

為了更直觀的表達，我們?nèi)『献鲝S商“華創(chuàng)天元”公司提供的數(shù)據(jù)與其他材料的實驗對比數(shù)據(jù)來說明鋼骨架塑料復(fù)合管的性能參數(shù)。

2.1 長期靜液壓強度

美國芝加哥BROUTMAN實驗室依據(jù)ASTMD2837、D1598和D1599標準對鋼骨架塑料復(fù)合管進行的長期靜液壓強度測試結(jié)果表明，在23℃/60℃/80℃下，鋼骨架塑料復(fù)合管的抗蠕變能力和破壞強度遠遠高于同尺寸的純塑料管。

2.2 抗快速開裂和抗環(huán)境應(yīng)力開裂性能

在鋼骨架塑料復(fù)合管產(chǎn)品中，由于環(huán)形鋼絲網(wǎng)的存在，復(fù)合管徑向承載能力大大提高，從而改善了復(fù)合管塑料管壁部分的抗快開裂、環(huán)境應(yīng)力開裂性能。委托比利時BECETEL管材管件研究中心依照ISO13477（S4實驗）標準對DN150鋼骨架塑料復(fù)合管進行的抗快速開裂性測試結(jié)果表明，鋼骨架塑料復(fù)合管具有優(yōu)異的抗快速開裂性能。

2.3 耐沖擊性和尺寸穩(wěn)定性

鋼的彈性模量通常是高密度聚乙烯彈性模量的200倍左右，由于鋼骨架的加強作用，鋼骨架塑料復(fù)合管的剛性、耐沖擊性及尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于任何一種塑料管材。同時網(wǎng)狀鋼骨架本身的結(jié)構(gòu)特征，又使復(fù)合管在軸向保留了適度的柔性，因此，該管材具有剛?cè)岵奶攸c。由于該管材具有的以上優(yōu)點，不僅運輸和安裝方便，而且能夠有效承受土層沉降或滑移、地表車輛等造成的縱向載荷，運行可靠性良好。

2.4 耐腐蝕性能和耐磨損性能

鋼骨架塑料復(fù)合管選取用的進口高密度聚乙烯，是一種結(jié)晶性非極性材料，化學性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐多種化學介質(zhì)的侵蝕，無電化學腐蝕。

2.5 內(nèi)壁光滑，輸送阻力小

鋼骨架塑料復(fù)合管采用內(nèi)定型工藝，其內(nèi)表面比鋼管內(nèi)壁更光滑，絕對粗糙度為0.01mm，而鋼管內(nèi)表面的絕對粗糙度為0.2mm，同等條件下的輸送量比鋼管高約30%。同時管材內(nèi)壁光滑耐磨，輸送阻力小，不結(jié)垢、不結(jié)蠟，長期運行節(jié)能效果明顯。

3 鋼骨架塑料復(fù)合管與其他海洋石油工業(yè)常用管材的性能比較

通過表4中各項指標的比較，我們可以看出，鋼骨架塑料復(fù)合管在各項性能指標上都顯示出了很大的優(yōu)勢，尤其在低壓狀態(tài)下，綜合性能明顯優(yōu)于其它幾種常用管材：在材料強度、保溫性能等方面明顯優(yōu)于玻璃鋼管線；在耐腐蝕性、重量（施工難度）等方面明顯優(yōu)于普通碳鋼管線；在保溫性能、成本等方面明顯優(yōu)于不銹鋼/銅鎳管線，是實現(xiàn)安全和低成本運營的優(yōu)質(zhì)管材。隨著技術(shù)研究的不斷深入，各種復(fù)合材料的引入，鋼骨架塑料復(fù)合管的性能仍然具有相當大的發(fā)展空間，是一種發(fā)展?jié)摿κ志薮蟮墓艿啦牧稀?/p>

4 鋼骨架塑料復(fù)合管應(yīng)用現(xiàn)狀和前景展望

鋼骨架塑料復(fù)合管以其優(yōu)異的性能和低廉的成本，已在陸地工程建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛，目前已形成如下三個行業(yè)標準系列用于指導(dǎo)工程應(yīng)用：

4.1 中華人民共和國化工行業(yè)標準

工業(yè)用鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管、管件HG/T3690～3691

4.2 中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準

燃氣用鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管、管件CJ/T125～126

4.3 中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準

給水用鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管、管件CJ/T123～124

截至目前，該種管道已成功的應(yīng)用于以下系統(tǒng)：各類無機化工及有機化工制造業(yè)、石油化工、化肥、農(nóng)藥、制藥、化學、礦山、橡膠塑料等行業(yè)輸送腐蝕性氣體、液體的工藝管道及排污管道；紡織、印染、造紙業(yè)的腐蝕性介質(zhì)管道；油、氣田的含油污水、氣田污水、油氣混合物、油井集輸管道及二次、三次采油集輸工藝管道；西氣東輸管道；市政工程的城市建筑給排水、飲用水、消防管道（僅限于地埋管）、熱網(wǎng)回水、天然氣、燃氣輸送管道；農(nóng)業(yè)用深井管、濾水管、排水管、灌溉給水管道；造船業(yè)的船上給排水管道、污水管道、壓艙水管、通風管道；海洋輸送業(yè)的海水淡化工廠、海邊電廠、海港城市的海水輸送、海底管線及光纜（電纜）護套管道等；高速公路埋地排水管道、光電纜輸導(dǎo)管道、鐵路沿線輸水管道以及其它要求強度較高、耐腐蝕管道。

鋼骨架塑料復(fù)合管在海洋石油領(lǐng)域的應(yīng)用從2002年才剛剛開始，在渤中34-1等平臺的污水系統(tǒng)中使用的此類管線，表現(xiàn)出了良好的性能。由于其良好的表面光滑度，使其很少由于污物的淤積造成管線的堵塞，比原來的碳鋼管線表現(xiàn)要優(yōu)越很多。

參考文獻

[1]王俊良，趙勤寬鋼骨架類復(fù)合管解決管道腐蝕問題的可行性分析華創(chuàng)天元實業(yè)發(fā)展有限責任公司

[2]王偉，張明月鋼骨架塑料復(fù)合管推廣應(yīng)用與前景展望大慶油田有限責任公司第六釆油廠規(guī)劃設(shè)計研究所