川渝地區埋地鋼質管道防腐保溫施工技術

莊田輝

川慶鉆探工程公司油建公司

川渝地區埋地鋼質管道防腐保溫施工技術

莊田輝

川慶鉆探工程公司油建公司

莊田輝.川渝地區埋地鋼質管道防腐保溫施工技術.天然氣工業,2010,30(4):102-106.

隨著川渝地區高含硫氣田的開發,其管道輸送介質的成分也發生了較大變化,需對埋地鋼質管道進行防腐保溫處理。但川渝地區因其獨特的地形地貌,給埋地鋼質管道防腐保溫施工帶來難度。為此,在借鑒北方各大油田埋地鋼質管道直管防腐保溫成功經驗的同時,研制出適合川渝地區保溫管焊口聚氨酯泡沫補口及彎頭聚氨酯泡沫保溫的施工工藝,并在國內率先推廣使用。該技術的成功應用,解決了L G氣田地面試采工程焊口保溫補口和彎頭保溫的技術難題,提高了管道的保溫質量,填補了川渝地區管道保溫、焊口聚氨酯泡沫補口和彎頭聚氨酯泡沫保溫的技術空白。

川渝地區 埋地鋼質管道 防腐保溫 聚氨酯泡沫補口 聚氨酯泡沫保溫 施工工藝

川慶鉆探工程公司油建公司是川渝地區一支專門從事埋地石油管道防腐的專業化生產廠家,其防腐施工技術成熟。以L G氣田地面試采工程內部集輸工程(以下簡稱:L G試采工程)為例,介紹川渝地區埋地鋼質管道防腐保溫施工技術的應用情況。

1 防腐保溫層結構

埋地鋼質管道泡沫塑料防腐保溫層是由防腐層—保溫層—防護層組成的復合結構。

防腐層,指防腐涂料或具有防腐性能的熱熔膠層。L G試采工程防腐層為3層 PE,管徑為?168.3～?219.1mm的,設計厚度不小于2.0mm;管徑為?273～?406.4mm的,設計厚度不小于2.2mm (表1)。

保溫層,指泡沫塑料層,其厚度應采用經濟厚度計算法由設計確定。L G試采工程保溫層設計厚度不小于30mm(表1)。

防護層,指聚乙烯塑料層。防護層厚度應根據管徑及施工工藝由設計確定。L G試采工程管徑為?168.3～?273mm,設計厚度不小于2.0mm;管徑?323.9mm,設計厚度不小于6.3mm;管徑?406.4mm,設計厚度不小于7.5mm(見表1)。

表1 管道規格、材質及防腐保溫層技術要求表 mm

2 LG氣田地面試采工程保溫技術要求

2.1 編制依據

《L G氣田試采地面工程埋地鋼質管道防腐保溫層技術規格書》L G-SG-YB-SPE-004[1],以下簡稱技術規格書。

2.2 管道系統的基本參數

輸送介質為濕含硫天然氣,輸送介質溫度為5～55℃。管道規格、材質及防腐保溫層技術要求見表1。

3 保溫工藝概述

3.1 直管保溫工藝

埋地鋼質管道直管保溫工藝包括“一次成型”工藝和“管中管”成型工藝。

3.1.1 “一次成型”工藝

已防腐經檢驗合格的鋼管倒運至一條連續的生產線上,該生產線完成聚乙烯防腐(防護層)以及聚氨酯泡沫保溫兩個獨立的成型過程。該工藝適用于生產?57～?273mm的保溫管。為生產出優質的保溫管,對管徑?168.3mm×10mm,?219.1mm×10(8.8)mm的管材采用“一次成型”工藝生產。保溫管的聚氨酯泡沫保溫層、PE防護層性能應滿足標準SY/T0415—96[2]的要求。

3.1.2 “管中管”成型工藝

3.1.2.1 工藝流程

“管中管”成型工藝是將PE外護管通過穿管機套在鋼管上,在穿管機機械力的作用下將帶有支撐塊的鋼管緊密地穿入套管中,在防腐管與PE塑料形成的環形空間內灌注聚氨酯泡沫塑料制成保溫管的成型工藝技術。該工藝適用于生產管徑為?200～?800mm,單根管長為6～12.5m的保溫管。

對管徑為?273mm×14.2mm、?323.9mm×17.5mm、?406.4mm×14.2(12.5)mm的管材,采用“管中管”成型工藝。防腐保溫管PE防護層、聚氨酯泡沫保溫層分別滿足標準CJ/T114—2000[3]、SY/ T0413—2002[4]和SY/T0415—96的要求。

3.1.2.2 PE外護管定制參數(表2)[5]

表2 PE外護管定制參數、焊口模具制作參數表

L G試采工程的管端預留要求:防腐層端頭預留610±10mm,保溫層端頭預留710±10mm。

PE外護管長度計算公式為:

式中:L外護管為PE外護管長度,mm;L鋼管為鋼管長度, mm;L端頭為保溫層端頭預留,mm。

外護管內徑的理論計算公式為:

3.2 焊口保溫工藝

LG試采工程采用的焊口保溫工藝是將焊口組對焊接好后再對成型焊口進行防腐保溫,該工藝難點是生產聚氨酯泡沫保溫模塊時采用的焊口保溫模具的制作。

3.2.1 防腐保溫管端頭預留

防腐保溫管端頭預留的目的是為了焊接時不致烤壞防腐保溫層。L G試采工程的管端頭預留要求為:防腐層端頭預留610±10mm,保溫層端頭預留710±10mm。計算出焊口保溫長度為1420±20mm。

3.2.2 焊口防腐保溫結構

焊口防腐保溫結構為:防腐層(補口帶)+保溫層(聚氨酯泡沫保溫模塊)+防護層(補口套)。

3.2.3 焊口防腐保溫工藝流程

防腐保溫層的補口程序為:防腐層補口→保溫層補口→防護層補口。

流程概述:焊口采用噴砂除銹,經檢驗質量應達到《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》規定的Sa2級或St3級。采用補口帶對焊口進行防腐,確定焊口處需要保溫部分的長度以準確下料保溫模塊,在特制的容器中對多異氰酸酯和組合聚醚按照比例(1.0～1.1)∶1.0將兩種原料混合攪拌后,倒入保溫模具的空腔內進行發泡,經化學反應,混合料形成聚氨酯泡沫,待其固化,將模具拆卸下,用補口套對保溫層進行防護。為保證產品質量,需掌握好發泡時間,并控制好固化時間。

3.2.4 焊口聚氨酯泡沫保溫塊的模具制作

模具采用δ為5mm的鋼板而成,模具長度L確定為3m。模具翻蓋可以通過手動旋轉打開,其結構示意圖見圖1所示。

L G試采工程模具制作參數見表2。模具內徑的理論計算公式為:

圖1 焊口保溫模具結構示意圖

3.3 彎頭保溫工藝

L G試采工程采用的彎頭保溫工藝是防腐廠按照一定比例將組合聚醚和多異氰酸酯在彎頭模具里發泡成型制成泡沫保溫塊,再倒運至管道安裝現場,然后根據彎頭度數的大小下料,在現場進行完彎頭除銹防腐,然后將其粘接。

該工藝難點是生產聚氨酯泡沫保溫模塊時采用的彎頭保溫模具的制作。

3.3.1 彎頭防腐保溫結構

彎頭防腐保溫結構:熱收縮帶防腐+彎頭保溫模塊層+熱收縮帶防護。彎頭保溫結構見圖2所示。

圖2 彎頭保溫結構圖

3.3.2 彎頭防腐保溫工藝流程

彎頭防腐保溫層的補口程序為:防腐層補口→保溫層補口→防護層補口。

流程敘述:彎頭除銹采用噴砂除銹,防腐采用熱收縮套防腐,除銹和防腐質量應滿足SY/T0415—96標準的要求。采用熱收縮套對彎頭進行防腐,根據彎頭需要保溫部分的長度對保溫模塊進行下料后,在特制的容器中對多異氰酸酯和組合聚醚按照比例(1.0～1.1)∶1.0將兩種原料混合攪拌后,倒入保溫模具中模塊的空腔內進行發泡,經化學反應,混合料形成聚氨酯泡沫,待其固化,將模具拆卸下,用熱收縮套對保溫層進行防護。為保證產品質量,需掌握好發泡時間,并控制好固化時間。

3.3.3 彎頭聚氨酯泡沫保溫塊的模具制作

3.3.3.1 彎頭模具的制作

彎頭模具采用δ為5mm的鋼板卷制而成,制成蝦米腰狀,見圖3。

3.3.3.2 彎頭模具曲率半徑的計算

模具曲率半徑計算公式:

式中:R為彎頭保溫模具曲率半徑,mm;n為倍數;DN為鋼管公稱直徑,mm。

一般熱煨彎頭的曲率半徑為5DN,有時也為10DN,L G試采工程彎頭保溫部分工程熱煨彎彎頭的曲率半徑為5DN,彎頭保溫模具曲率半徑 R保溫因此確定為5DN。彎頭直徑對應曲率半徑如圖4所示。

3.3.3.3 彎頭模具規格的確定

彎頭保溫模具的內徑計算公式同焊口保溫模具的內徑計算公式,因彎頭管徑的不同,其計算的曲率半徑值不一樣,采用的模具弧度也不一樣。表3所示參數是經過多次試驗取得的經驗值。

3.4 防腐保溫管端頭處理

因需要進行焊后熱處理,管端應預留較長一段鋼管,端頭預留長度要求為:防腐層端頭預留610±10mm,保溫層端頭預留710±10mm。

堆放防腐保溫管前應在防腐保溫管端頭安裝防水帽,防水帽規格應與管徑相配套。防水帽規格見表1。防水帽及與防水帽搭接的粘接部分必須清潔干燥。與防水帽搭接的防護層應打磨至表面粗糙,然后用火焰加熱器對防水帽加熱,按防水帽產品說明書的要求控制加熱溫度。

3.5 補傷

防腐保溫管補傷處的防腐保溫質量及性能指標應不低于原防腐保溫管的防腐保溫質量及性能指標。

3.5.1 防腐層損傷時的修補

防腐層損傷時,先將損傷處的鐵銹、泥土、油污、水分等清理干凈,然后除銹,除銹質量達到《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》規定的Sa2級或St3級,修補好防腐層。

3.5.2 保溫層的修補

保溫層損傷深度大于10mm時,將損傷處修整平齊,按補口要求修補好保溫層。

3.5.3 防護層的修補

防護層有破口、漏點和深度大于0.5mm的劃傷等缺陷時,按下列要求補傷:

1)除去補傷處的泥土、水分、油污等雜物,用木銼將補傷處的防護層修平、打毛。

圖3 彎頭保溫模具圖

圖4 彎頭直徑對應曲率半徑圖

表3 彎頭模具規格表

2)補口帶剪成需要的長度,并大于破口或劃傷處100mm。

3)補傷后,接口周圍應有少量膠均勻溢出。

3.6 質量檢驗

以L G試采工程為例,防腐保溫層質量應滿足L G-SG-YB-SPE-004《L G氣田試采地面工程埋地鋼質管道防腐保溫層技術規格書》和SY/T0415—96《埋地鋼質管道硬質聚氨酯泡沫塑料防腐保溫層技術標準》要求。

3.7 成品防腐保溫管的儲存和運輸

防腐保溫管的儲存和運輸應符合SY/T0415—96《埋地鋼質管道硬質聚氨酯泡沫塑料防腐保溫層技術標準》的要求。

3.7.1 儲存

1)防腐保溫管的堆放場地地面應平整無雜物,有足夠支撐防腐保溫管的承載力,堆放場地不能有積水,防止防腐保溫管受潮。

2)堆放場地應設置管托或埂道,L G試采工程堆放場地設置埂道,埂道高于地面150mm,以保證防腐保溫層不與地面接觸。

3)防腐保溫管堆放時,每批同類管子應放在一起,嚴禁不同種類、不同批號的管子混放,其堆放高度不得大于2m。

4)防腐保溫管不得長期日曬雨淋,堆放處應遠離火源和熱源,露天存放時間不應超過3個月。

5)防腐保溫管在存放期間鋼管兩端應加封堵。

3.7.2 運輸

1)防腐保溫管在捆扎、吊裝、拉運時應采用寬度為150～200mm的尼龍帶或膠皮帶,并保護好防腐保溫層,嚴禁用鋼絲繩纏繞防腐保溫管。

2)防腐保溫管裝載高度同其堆放高度,均不得大于2m。

4 結論

隨著川渝地區高含硫氣田的發現,川慶鉆探工程公司油建公司在借鑒北方各大油田埋地鋼質管道直管防腐保溫成功經驗的同時,研制出適合川渝地區保溫管焊口聚氨酯泡沫補口及彎頭聚氨酯泡沫保溫的施工工藝,并在國內率先推廣使用。該技術的成功應用,解決了L G氣田地面試采工程焊口保溫補口和彎頭保溫的技術難題,提高了管道的保溫質量,填補了川渝地區管道保溫、焊口聚氨酯泡沫補口和彎頭聚氨酯泡沫保溫的技術空白。

[1]中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司.L G-SGYB-SPE-004L G氣田試采地面工程埋地鋼質管道防腐保溫層技術規格書[R].成都:[出版者不詳],2008.

[2]中國石油天然氣總公司.SY/T0415—96埋地鋼質管道硬質聚氨酯泡沫塑料防腐保溫層技術標準[S].北京:石油工業出版社,1996.

[3]中華人民共和國建設部.CJ/T114—2000高密度聚乙烯外護管聚氨酯泡沫塑料預制直埋保溫管技術標準[S].北京:中國標準出版社,2000.

[4]國家經濟貿易委員會.SY/T0413—2002埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術標準[S].北京:石油工業出版社,2002.

[5]喬軍平.鋼質三層PE防腐技術兼容泡沫夾克保溫管成型生產工藝[J].管道技術與設備,2007(5):17-19.

(修改回稿日期 2010-02-12 編輯 何 明)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.025

Zhuang Tianhui,assistant engineer,was born in1979.She is mainly engaged in researches into the PE anti-corrosion layer techniques and anti-corrosion and thermal insulation techniques of buried steel pipelines with rigid polyurethane foam.One of the research projects,which she once participated in,was awarded by national patents with the patent number of ZL200620035276.

Add:No.38,Hailuo Street,Degan Subdistrict Office,Jiangjin District,Chongqing402284,P.R.China

Tel:+86-23-85567899 Mobile:+86-13635455189 E-mail:zhuangth30@163.com

Construction technologies of anti-corrosion and thermal insulation of buried steel pipelines in Sichuan and Chongqing gas fields

Zhuang Tianhui
(Petroleum Engineering Construction Company,Chuanqing Drilling Engineering Co.,L td.,CN PC, Chongqing400021,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE4,pp.102-106,4/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

With the development of high-sulfur gas fields in Sichuan and Chongqing,the conveying medium of pipelines has changed a lot,so it becomes necessary to perform anti-corrosion and thermal insulation treatment to the buried steel pipelines.However,the unique geographical environment of Sichuan and Chongqing areas has become a great challenge for this performance.Therefore,learning good lessons from many large oil fields in North China in the pipeline anti-corrosion and thermal insulations,we develop some construction technologies which are suitable for the thermal insulation pipelines in Sichuan and Chongqing areas,such as welding seam mending with isocyanurate foam and the elbow’s thermal insulation with it.These techniques are taking the lead in promotion and utilization in China.Successful application of these techniques has resolved the difficulties in welding seam mending and thermal insulation for the welding seam and elbow in the surface producing test project at the L G gas fields.These techniques,which have been taken as the initiative in Sichuan and Chongqing areas,help improve the thermal insulation performance of pipelines.

Sichuan and Chongqing gas fields,buried steel pipeline,anticorrosion and thermal insulation,joint mending with isocyanurate foam,thermal insulation with isocyanurate foam,construction technology

book=102,ebook=374

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.025

莊田輝,女,1979年生,助理工程師;主要從事埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術、埋地鋼質管道硬質聚氨酯泡沫塑料防腐保溫技術的研究工作;參與研制的“鋼質管道冷切割及坡口加工裝置”獲得國家專利,專利號:ZL200620035276.4。地址: (402284)重慶市江津區德感街道辦事處海螺街38號。電話:(023)85567899,13635455189。E-mail:zhuangth30@163.com