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(jì)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(shí)施能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，是我國能源進(jìn)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(qiáng)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(hù)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(bǔ)口歷來是管道防腐工程的薄弱點(diǎn)，補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)口施工是整個(gè)保溫管道冬季施工的瓶頸問題。為此，針對現(xiàn)場實(shí)際情況，對冬季低溫環(huán)境下保溫管道補(bǔ)口施工工藝進(jìn)行了深入探討，通過試驗(yàn)優(yōu)化了補(bǔ)口結(jié)構(gòu)，提出了適宜、可行的冬季保溫管道補(bǔ)口施工工藝措施，工程實(shí)踐應(yīng)用后達(dá)到了很好的效果。

1 保溫管道補(bǔ)口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(jì)規(guī)范各項(xiàng)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(bǔ)口處防腐蝕保溫層等級及質(zhì)量不低于成品保溫管，補(bǔ)口結(jié)構(gòu)型式見圖1。

其中補(bǔ)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(yàn)研究表明，現(xiàn)場發(fā)泡補(bǔ)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(jī)等設(shè)備要求極為苛刻，費(fèi)用高且不易實(shí)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(qiáng)，施工效率高，費(fèi)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(bǔ)口結(jié)構(gòu)型式示意

2 保溫管道補(bǔ)口工藝流程

圖2 保溫管道補(bǔ)口工藝流程

3 冬季低溫下保溫管補(bǔ)口施工工藝措施

3.1 補(bǔ)口準(zhǔn)備

補(bǔ)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(jì)文件的要求，施工前應(yīng)進(jìn)行保溫處理。低溫下聚丙烯冷纏帶無法解卷時(shí)，可采用火焰加熱方式進(jìn)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(bǔ)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(shí)，應(yīng)進(jìn)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(bǔ)口部位的鋼管采用噴砂除銹進(jìn)行表面處理；環(huán)向焊縫兩側(cè)與補(bǔ)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(hù)。

3.4 管口預(yù)熱

（1）使用中頻加熱方法進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度85～95℃，預(yù)熱時(shí)間3～5 min，使用點(diǎn)溫儀實(shí)時(shí)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(gè)點(diǎn)溫度，達(dá)到要求后方可進(jìn)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(jìn)行調(diào)配，如環(huán)境溫度過低需要加熱時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照使用說明書推薦的溫度進(jìn)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(shí)干固化，表干后管口用棉被包覆保溫。

（3）底漆實(shí)干后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查、厚度檢驗(yàn)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(jìn)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(shí)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(shí)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(jìn)行外觀、厚度及漏點(diǎn)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(jìn)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(shí)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(bǔ)口安裝

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

（2）保溫層補(bǔ)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(jìn)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(jìn)行填充。

（3）保溫層安裝完畢后，采用20 mm×0.5 mm不銹鋼帶進(jìn)行捆扎。

3.9 防護(hù)層補(bǔ)口安裝

防護(hù)層補(bǔ)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(shí)際情況進(jìn)行選擇）纏繞、貼敷在保溫層部位，并用壓輥沿焊道進(jìn)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(hù)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(shí)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(shí)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(shí)際情況進(jìn)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(hù)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(shí)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(qiáng)度試驗(yàn)

（1）黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶防腐層剝離強(qiáng)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(qiáng)度檢驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)度應(yīng)≥20 N/cm。

（2）黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶防護(hù)層剝離強(qiáng)度測試檢測部位分別為黏彈體膠帶與管體防護(hù)層（含防水帽）搭接部位、聚丙烯冷纏帶與管體防護(hù)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(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下列規(guī)定：黏彈體膠帶/管體防護(hù)層（含防水帽）的剝離強(qiáng)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(hù)層、聚丙烯冷纏帶自身搭接部位的剝離強(qiáng)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(bǔ)口施工工藝，提高了管道補(bǔ)口關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場安裝質(zhì)量，保證了管道補(bǔ)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(jì)期內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)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(bǔ)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(bǔ)口合格率達(dá)到100%。

[1]蔣林林，韓文禮，張紅磊，等.凍土區(qū)保溫管道補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的保溫性能[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，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(bǔ)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.