機(jī)械連接技術(shù)在油田小口徑管線(xiàn)建設(shè)上的應(yīng)用

顏世清　吳陽(yáng)　張寶華　陳新曉　張莉

摘 要：關(guān)于國(guó)內(nèi)小口徑管線(xiàn)連接內(nèi)腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，一直是小口徑集輸管線(xiàn)建設(shè)關(guān)注的問(wèn)題，那么開(kāi)展小口徑油田集輸管機(jī)械連接技術(shù)研究，解決焊縫處內(nèi)腐蝕問(wèn)題，形成完整的管道機(jī)械連接施工工藝就十分必要。

關(guān)鍵詞：小口徑;內(nèi)涂層;連續(xù)性;機(jī)械連接

0 前言

機(jī)械連接技術(shù)在油田小口徑管線(xiàn)建設(shè)上屬于新的應(yīng)用，針對(duì)油田地面集輸管網(wǎng)建設(shè)及未來(lái)國(guó)內(nèi)小口徑管道工程建設(shè)對(duì)管線(xiàn)內(nèi)防腐需求，此技術(shù)解決了內(nèi)腐蝕問(wèn)題，形成了完整的管道機(jī)械連接施工工藝，有效的保證了內(nèi)涂層的連續(xù)性，解決了管道連接處內(nèi)腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題。

1 機(jī)械連接技術(shù)原理

結(jié)合金屬力學(xué)特性和精密的材料學(xué)計(jì)算，應(yīng)用金屬塑性變形原理，將連接件主體與管道表面高強(qiáng)度壓合，實(shí)現(xiàn)耐高壓、抗振動(dòng)、永久性的純機(jī)械連接。

首先，液壓工具推動(dòng)外套軸向向前擠壓，外套內(nèi)斜面對(duì)主體向內(nèi)環(huán)形均勻擠壓，造成主體結(jié)構(gòu)塑性變形。同時(shí)外套自防脫結(jié)構(gòu)可以永久保持主體結(jié)構(gòu)不回彈。其次，主體內(nèi)部密封環(huán)均勻嵌入管體內(nèi)表面，主同時(shí)體內(nèi)表面也與管體表面壓接貼合。最終形成耐高壓抗振動(dòng)的高強(qiáng)度純金屬連接。

整體設(shè)計(jì)構(gòu)造是將機(jī)械連接件類(lèi)型中的鐓粗型與咬合型兩種類(lèi)型機(jī)械連接件進(jìn)行結(jié)合優(yōu)化，得到最優(yōu)的機(jī)械連接效果。即保留了鐓粗型的液壓密封結(jié)構(gòu)，同時(shí)也增加了咬合型的內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)。將兩者結(jié)構(gòu)類(lèi)型合二為一。

2 機(jī)械連接件材質(zhì)的選擇

機(jī)械連接件的可適用材質(zhì)范圍為：非脆性材質(zhì)管道。（脆性材質(zhì)指鑄鐵等）。

管道連接件材質(zhì)的選取原則是根據(jù)管道材質(zhì)而定：

①保持與管道接觸的連接件主體材質(zhì)一致性，或更高等級(jí)。（確保材質(zhì)性能和防腐性能等要求）;

②保持連接件主體的硬度參數(shù)和其他技術(shù)參數(shù)需高于或等于管道的硬度和其他參數(shù)。

3 機(jī)械連接工藝

3.1 工廠(chǎng)預(yù)制

①鋼管兩端內(nèi)外壁倒角：在制管廠(chǎng)或者在防腐廠(chǎng)，將鋼管兩端的內(nèi)外壁做倒角處理。如鋼管壁厚為5mm，內(nèi)外壁做1mm的圓形倒角，鋼管端部壁厚余下3mm。做倒角是為了更好的密封和防腐;

②鋼管內(nèi)防腐：按“鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”SY/T 0442-2010對(duì)鋼管進(jìn)行內(nèi)防腐施工（不留端），并按此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè);

③鋼管外防腐：對(duì)內(nèi)防腐合格的鋼管按“鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”SY/T 0315-2013進(jìn)行外防腐施工，并按此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè);

④安裝管端保護(hù)器：對(duì)端口防腐好的鋼管兩端安裝管端保護(hù)器，避免破壞端口的防腐層。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工

①鋼管外預(yù)留端除銹：用砂紙或鋼絲刷手工去除鋼管端部外補(bǔ)口處的表面浮銹;

②涂刷環(huán)氧涂料：對(duì)鋼管的外預(yù)留端及管口端面手工涂刷液體環(huán)氧涂料，涂刷后不需檢測(cè)，涂刷的目的是為了阻隔腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散，起雙重保護(hù)作用;

③機(jī)械連接件內(nèi)涂覆：用輥?zhàn)訉?duì)機(jī)械連接件的內(nèi)表面涂刷液體環(huán)氧涂料，涂刷后不需檢測(cè)，涂刷的目的是為了阻隔腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散。起雙重保護(hù)作用;

④鋼管固定對(duì)接：用專(zhuān)用的小口徑鋼管對(duì)接夾具將鋼管夾緊固定;

⑤機(jī)械連接件的安裝：將機(jī)械連接件插入鋼管的一端，插入深度為機(jī)械連接件長(zhǎng)度的一半，插入時(shí)保證不損壞鋼管端部及機(jī)械連接件內(nèi)壁的防腐層。插好后用專(zhuān)用夾具夾緊機(jī)械連接件進(jìn)行壓合，看壓力表達(dá)到合格后松開(kāi)夾具。將第二根鋼管的一端插入機(jī)械連接件內(nèi)部，保證兩根鋼管端部對(duì)接緊密，不留縫隙。插好后用專(zhuān)用夾具夾緊機(jī)械連接件進(jìn)行壓合，看壓力表達(dá)到合格后松開(kāi)夾具。完成整個(gè)機(jī)械連接安裝施工。

⑥清理連接部位外表面。用抹布去除連接件表面、鋼管預(yù)留端表面的灰塵，用丙酮擦連接件外表面。

⑦涂粘彈體。對(duì)連接件的中縫、外表面、鋼管預(yù)留端外表面涂高溫型粘彈體，保證被涂部位與相鄰表面平滑過(guò)渡。

⑧安裝熱收縮帶。在機(jī)械連接件安裝之前先將常溫型收縮套套在鋼管上，粘彈體涂好后將收縮套找準(zhǔn)位置進(jìn)行熱收縮安裝。

⑨檢測(cè)。按“埋地鋼質(zhì)管道粘彈體膠帶防腐補(bǔ)口技術(shù)規(guī)定”CDP-G-OGP-AC-011-2013-1的要求進(jìn)行安裝施工及檢測(cè)。

4 結(jié)論

針對(duì)此種連接方式，我們對(duì)連接件做了拉伸至失效試驗(yàn)、靜水壓及內(nèi)壓至失效試驗(yàn)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T9711-2017、SY/T 6128-2012;快裝接頭全尺寸疲勞試驗(yàn)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DNV-C203-2012。檢驗(yàn)結(jié)果拉伸至失效試驗(yàn)，失效載荷167kN，接頭滑脫失效;靜水壓試驗(yàn)，靜水壓力19.32MPa，保壓時(shí)間600s未發(fā)生泄漏;內(nèi)壓至失效試驗(yàn)，失效壓力31.9MPa，接頭滑脫失效;快裝接頭全尺寸疲勞試驗(yàn)，加載載荷2kN，應(yīng)力范圍100MPa，加載頻率0.6Hz，累計(jì)循環(huán)周期184418次。

針對(duì)內(nèi)防腐涂層我們做了10%HCl（常溫，90天），3%NaCl（常溫，90天），10%NaOH（常溫，90天），原油（80度，90天），油田污水（80度，90天）的浸泡試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0442-2010的要求。

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