長(zhǎng)慶油田首次采用機(jī)械化防腐補(bǔ)口工藝研究與應(yīng)用

呂春雷 文瑞 丁煒 李峰

(1.長(zhǎng)慶油田第三采氣廠，內(nèi)蒙古 烏審旗 017300；2.長(zhǎng)慶油田第五采氣廠，內(nèi)蒙古 烏審旗 017300)

0 引言

為保證長(zhǎng)輸天然氣管道的安全運(yùn)行，常用的為埋地敷設(shè)，焊口防腐質(zhì)量差，直接導(dǎo)致金屬材質(zhì)外漏，長(zhǎng)期與地下泥沙和濕潤(rùn)土壤接觸，很容易產(chǎn)生復(fù)雜的腐蝕，給管道的安全運(yùn)行帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)，因此長(zhǎng)輸管道采用合理的焊口防腐補(bǔ)口工藝施工尤為重要，可有效延長(zhǎng)管道使用壽命。

1 項(xiàng)目概況

1.1 研究背景

長(zhǎng)慶氣田上古天然氣處理總廠工程是中石油在低油價(jià)下的提質(zhì)增效項(xiàng)目，進(jìn)一步提高氣田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益，是進(jìn)一步落實(shí)油田公司“5000 萬(wàn)噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和西部大慶提質(zhì)增效”的工作目標(biāo)的重要舉措。該項(xiàng)目依托長(zhǎng)慶油田蘇里格氣田、神木氣田、榆林氣田、子洲-米脂氣田等上古氣藏天然氣資源，采用深冷分離技術(shù)回收天然氣中乙烷及以上輕烴組分(簡(jiǎn)稱(chēng)C2+)，并生產(chǎn)乙烷、液化石油氣和穩(wěn)定輕烴等產(chǎn)品，然后將回收C2+后的貧氣通過(guò)新建調(diào)氣管線返輸至處理廠供給周邊用戶用氣。

長(zhǎng)慶上古天然氣處理總廠項(xiàng)目作為集團(tuán)公司重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，同時(shí)作為長(zhǎng)慶油田有史以來(lái)地面場(chǎng)站建設(shè)工程投資最大項(xiàng)目，油田公司按照“世界一流”、“國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程”的建設(shè)目標(biāo)，全面抓好項(xiàng)目建設(shè)管理工作。

1.2 研究目標(biāo)與對(duì)策

以西氣東輸重點(diǎn)工程焊口防腐施工為例，2010年至2011年西氣東輸公司對(duì)兩條干線進(jìn)行漏磁監(jiān)測(cè)，輪南-孔雀河段干線長(zhǎng)度為183.5km，四道班-紅柳段干線長(zhǎng)度652km。監(jiān)測(cè)結(jié)果分別為5200 道補(bǔ)口已失效，占比33.4%，四道班-紅柳段為2200 道補(bǔ)口已失效，占比4.0%，且大部分補(bǔ)口已發(fā)生化學(xué)腐蝕，最嚴(yán)重腐蝕最深達(dá)38%。熱收縮套補(bǔ)口失效形式主要為密封失效、底漆失效。其中密封失效主要為熱熔膠與管道PE 搭接處粘結(jié)不良。當(dāng)密封環(huán)境失效時(shí)，外部腐蝕介質(zhì)進(jìn)入管道補(bǔ)口處，同時(shí)聚乙烯層具有很強(qiáng)的絕緣電阻，陰極保護(hù)電流難以穿過(guò)聚乙烯層對(duì)補(bǔ)口處金屬進(jìn)行保護(hù)，造成管道補(bǔ)口處的管材產(chǎn)生腐蝕。環(huán)氧底漆失效主要表現(xiàn)為補(bǔ)口處金屬表面涂刷的環(huán)氧底漆漆膜不完整、底漆從金屬表面上脫落，沒(méi)有發(fā)揮有效的保護(hù)作用。

為確保上古天然處理總廠調(diào)氣管線工程防腐施工質(zhì)量，長(zhǎng)慶油田長(zhǎng)輸管道首次采用噴砂除銹、中頻預(yù)熱、回火加熱機(jī)械化補(bǔ)口工藝技術(shù)，極大地降低了手工烘烤人為因素對(duì)補(bǔ)口質(zhì)量的影響，可實(shí)現(xiàn)干膜熱收縮套補(bǔ)口施工的流水作業(yè)，提高了施工工效、安裝質(zhì)量，保證了管道防腐層的完整性，滿足長(zhǎng)輸管道安全平穩(wěn)運(yùn)行整體目標(biāo)。

2 機(jī)械化聚乙烯熱收縮套補(bǔ)口工藝

2.1 檢查清理工序

檢查焊縫外觀是否存在焊瘤、焊渣及飛濺物，如存在需用砂輪機(jī)清除。

2.2 中頻加熱驅(qū)潮

一般在冬季施工或高寒地區(qū)施工時(shí)，鋼管表面會(huì)有一層結(jié)霜，這時(shí)采用中頻對(duì)管口部位進(jìn)行加熱或當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度大于85%，補(bǔ)口部位的鋼管溫度低于露點(diǎn)溫度5℃時(shí)，使用中頻加熱器將鋼管管口溫度預(yù)熱到40℃～50℃。

2.3 噴砂除銹

采用干燥、潔凈的磨料對(duì)補(bǔ)口鋼管表面進(jìn)行噴砂處理，使用自動(dòng)噴砂設(shè)備時(shí)，將自動(dòng)除銹執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝卡于管道待除銹段管口處。

2.4 清除灰塵

噴砂除銹后，采用鋼絲毛刷對(duì)鋼管表面和管體3PE 搭接表面進(jìn)行清掃，清掃人員分別在管子兩側(cè)，利用梯子等工具由管頂12 點(diǎn)位置開(kāi)始，確保熱收縮套安裝寬帶內(nèi)無(wú)遺漏。

2.5 管口中頻預(yù)熱

將中頻加熱器放置在補(bǔ)口位置，采用接觸式測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)鋼管表面溫度，當(dāng)鋼管陰面表面溫度達(dá)到110℃時(shí)，關(guān)閉中頻加熱器停止加熱。

2.6 環(huán)氧底漆配置

使用時(shí)，取出加熱好的底漆后及時(shí)補(bǔ)充未加熱的底漆，確保每班底漆用量充足。

2.7 環(huán)氧底漆涂敷

管體達(dá)到預(yù)熱溫度后，撤離中頻加熱器，并立即進(jìn)行環(huán)氧底漆的涂敷，采用人工涂刷方式。要進(jìn)行多遍滾刷涂敷均勻，使底漆覆蓋整個(gè)鋼管表面，外觀光滑。

2.8 環(huán)氧底漆涂層性能檢測(cè)

中頻加熱后，需進(jìn)行涂層厚度測(cè)量，采用測(cè)厚儀對(duì)環(huán)氧底漆厚度進(jìn)行檢測(cè)，按照焊縫、管體的0 點(diǎn)、3 點(diǎn)、6 點(diǎn)、9 點(diǎn)位置開(kāi)展檢測(cè)。

2.9 熱收縮套安裝前中頻加熱

涂層檢測(cè)完成后，立即使用中頻設(shè)備對(duì)管口進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱溫度達(dá)到陰面PE 層溫度為90℃時(shí)停止加熱(不同廠家溫度參數(shù)不同)，開(kāi)始準(zhǔn)備安裝熱收縮套。

2.10 安裝熱收縮套

以焊縫為中心，將熱縮帶平鋪至管體上，用火焰將一端熱熔粘結(jié)在管體上，另一端繃緊熱熔粘結(jié)在熱收縮帶一端，將固定片熱熔烘烤至熔融粘結(jié)在搭接處，并采用滾輪碾壓至牢固。

2.11 中頻收縮回火

將中頻加熱器吊裝到管道補(bǔ)口區(qū)，吊裝過(guò)程中應(yīng)避免損傷管體防腐層、熱收縮套和中頻加熱器。加熱時(shí)，采用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量熱縮帶表面溫度，當(dāng)陰面表面溫度至115℃時(shí)，關(guān)機(jī)停止加熱。

2.12 趕氣泡封膠條

回火后在熔融狀態(tài)下，采用滾輪趕壓氣泡位置，溫度降低后可采用火焰進(jìn)行加熱，氣泡趕壓完成后對(duì)固定片左右兩端進(jìn)行封膠處理。

2.13 熱收縮套安裝質(zhì)量最終檢驗(yàn)

外觀檢測(cè)：熱收縮套表面應(yīng)平整、無(wú)皺皮、無(wú)鼓包等現(xiàn)象。

剝離強(qiáng)度檢驗(yàn)：應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)每100個(gè)補(bǔ)口進(jìn)行一次剝離強(qiáng)度檢查的頻次。

漏點(diǎn)檢測(cè)：每一個(gè)補(bǔ)口均應(yīng)用電火花檢漏儀進(jìn)行漏點(diǎn)檢查，管道回填后采用音頻檢漏。

3 機(jī)械化聚乙烯熱收縮套補(bǔ)口應(yīng)用情況

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

與原有的火焰烘烤熱收縮套安裝方式比較，機(jī)械化防腐補(bǔ)口，采用機(jī)械噴砂除銹極大地提升除銹質(zhì)量；采用中頻加熱預(yù)熱，避免了火焰加熱對(duì)管體表面的二次污染；采用中頻加熱回火，加熱溫度恒溫，升溫速度快且蓄熱時(shí)間長(zhǎng)，能有效保證熱熔膠的充分熔融，保證了底漆的完整性。

3.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

機(jī)械化補(bǔ)口方式降低了手工烘烤對(duì)補(bǔ)口質(zhì)量的影響，升溫速度快，恒溫蓄熱時(shí)間有保障，施工的流水作業(yè)，施工工效較高；解決了目前長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)中熱收縮套補(bǔ)口手工烘烤存在的弊端，避免了熱收縮套熱熔膠熔融問(wèn)題，提高了補(bǔ)口的安裝質(zhì)量。

3.3 后期效益顯著

通過(guò)近年來(lái)的開(kāi)挖驗(yàn)證，防腐補(bǔ)口已經(jīng)是長(zhǎng)輸管道防腐的短板，而且正在嚴(yán)重威脅著管道的安全運(yùn)行，如防腐補(bǔ)口發(fā)生失效，其單口修復(fù)的費(fèi)用在5000 元以上，其成本遠(yuǎn)高于建設(shè)初期的單口投入。采用機(jī)械化聚乙烯熱收縮套補(bǔ)口工藝可有效保證補(bǔ)口安裝質(zhì)量及其長(zhǎng)效性，相對(duì)熱收縮套早期失效帶來(lái)的大修費(fèi)用及風(fēng)險(xiǎn)，從管道運(yùn)行周期來(lái)看，降低了管道運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，使補(bǔ)口開(kāi)挖修復(fù)的周期延長(zhǎng)，有效的節(jié)省了運(yùn)營(yíng)的成本。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)慶油田上古天然氣處理總廠調(diào)氣管線首次應(yīng)用機(jī)械化聚乙烯熱收縮套補(bǔ)口工藝，下溝后采用電火花檢測(cè)，管溝回填后采用音頻檢測(cè)施工質(zhì)量，安裝合格率達(dá)100%，實(shí)例證實(shí)極大提高了施工效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，滿足了數(shù)字化管道建設(shè)要求，經(jīng)研究論證具有廣泛的應(yīng)用前景。