熱收縮帶中頻加熱補(bǔ)口施工技術(shù)

葉春艷，張 鵬， 康景波 ，董 彬，韓鐘琴

（1.中國石油天然氣管道科學(xué)研究院，河北廊坊 065000；2.油氣管道輸送安全國家工程實(shí)驗(yàn)室，河北廊坊 065001；3.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊 065000）

熱收縮帶中頻加熱補(bǔ)口施工技術(shù)

葉春艷1，2，張 鵬1，2， 康景波3，董 彬1，2，韓鐘琴1，2

（1.中國石油天然氣管道科學(xué)研究院，河北廊坊 065000；2.油氣管道輸送安全國家工程實(shí)驗(yàn)室，河北廊坊 065001；3.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊 065000）

針對(duì)目前3PE管道補(bǔ)口出現(xiàn)的問題，介紹了一種新型的管道補(bǔ)口施工作業(yè)方式，即熱收縮帶中頻加熱補(bǔ)口施工技術(shù)。中頻加熱補(bǔ)口試驗(yàn)結(jié)果表明，管道補(bǔ)口各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，熱效率高，可保證熱收縮帶冬季補(bǔ)口的質(zhì)量，提高施工效率。該技術(shù)可解決手工火焰烘烤不均勻、火焰烘烤二次污染以及冬季施工作業(yè)困難等問題。

管道補(bǔ)口；熱收縮帶；中頻加熱

國內(nèi)埋地鋼質(zhì)管道特別是干線大口徑管道自陜京一線起開始大規(guī)模采用三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層，其相應(yīng)的補(bǔ)口材料均為熱收縮帶，而熱收縮帶的安裝方式始終采取傳統(tǒng)的手工火焰烘烤作業(yè)方式。在近年對(duì)在役管道的檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)了諸多由于熱收縮帶補(bǔ)口失效導(dǎo)致的管體腐蝕現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為熱熔膠未充分熔融或局部未熔融，其主要原因是手工烘烤溫度不均勻、操作者的技能及責(zé)任心不強(qiáng)等因素的影響，特別是在冬季低溫環(huán)境下，手工烘烤施工方式更加難以達(dá)到熱熔膠的熔融溫度，使得補(bǔ)口質(zhì)量得不到保證。為此，中國石油天然氣管道科學(xué)研究院開展了 “熱收縮帶補(bǔ)口施工裝備及配套技術(shù)研究”項(xiàng)目，研制出 “中頻感應(yīng)加熱器”，通過大量試驗(yàn)，形成了熱收縮帶中頻加熱補(bǔ)口施工作業(yè)技術(shù)，并在大慶油田建設(shè)公司承建的漠河—大慶輸油管道工程第12標(biāo)段上進(jìn)行了熱收縮帶中頻加熱補(bǔ)口安裝試驗(yàn)，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于3PE管道熱收縮帶補(bǔ)口施工，尤其適用于冬季施工作業(yè)。

1 熱收縮帶中頻加熱補(bǔ)口試驗(yàn)

試驗(yàn)管規(guī)格為D 813 mm×11 mm，環(huán)境溫度-5℃以下。試驗(yàn)過程如下：

對(duì)管道補(bǔ)口部位噴砂除銹，采用中頻加熱設(shè)備對(duì)管道補(bǔ)口部位進(jìn)行預(yù)熱，對(duì)補(bǔ)口部位金屬表面涂刷底漆，對(duì)管體防腐層表面進(jìn)行粗糙化處理，底漆厚度及漏點(diǎn)檢驗(yàn)，將熱收縮帶纏繞在補(bǔ)口處并用固定片連接，手工烘烤熱收縮帶 （套）使基材收縮至管體且與管體間無縫隙，采用中頻加熱裝置對(duì)熱收縮帶進(jìn)行加熱至熱熔膠熔融，驅(qū)趕氣泡。補(bǔ)口工藝流程見圖1。

圖1 補(bǔ)口工藝流程

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 中頻加熱設(shè)備測(cè)試數(shù)據(jù)

中頻加熱設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。由表1可知，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境溫度為-5℃，管體預(yù)熱至65～75℃比常溫下預(yù)熱到該溫度用時(shí)稍長，約為4 min。相同環(huán)境下，采用手工預(yù)熱至40～50℃所用時(shí)間至少需要5 min。中頻加熱效率和加熱效果明顯高于手工烘烤，因中頻加熱可在管體上產(chǎn)生蓄熱效應(yīng)，有利于熱熔膠的充分熔融和界面粘結(jié)，避免粘結(jié)失效；按照二次涂刷工藝，環(huán)氧底漆厚度大于120 μm，且能在二次加熱后保證涂膜實(shí)干。

表1 中頻加熱設(shè)備測(cè)試數(shù)據(jù)

2.2 環(huán)氧底漆及熱收縮帶安裝系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)

環(huán)氧底漆及熱收縮帶安裝系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)見表2，剝離試驗(yàn)見圖2。由表2和圖2可知：中頻加熱熱收縮帶安裝工藝可以提高底漆的厚度并保證其實(shí)干，使得底漆漆膜連續(xù)、完整，具備一定的防腐功能；熱熔膠與底漆及管體PE粘結(jié)密封良好，剝離強(qiáng)度及破壞形式均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范要求。

表2 環(huán)氧底漆及熱收縮帶安裝系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)

圖2 剝離強(qiáng)度測(cè)試

2.3 熱收縮帶中頻加熱安裝工藝工效分析

按照現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)施工工藝 （不考慮噴砂除銹），中頻加熱熱收縮帶安裝各工序操作時(shí)間與手工烘烤熱收縮帶安裝操作時(shí)間的對(duì)比見表3。由表3可知，由于中頻加熱產(chǎn)生的熱效應(yīng)是由管內(nèi)向外傳遞的，中頻加熱停止后其溫度可繼續(xù)上升約10℃，并且有一定的蓄熱時(shí)間，因此在熱收縮帶的安裝過程中，管體能夠?yàn)闊崛勰z的熔融提供足夠的界面熱量，從而加速熱熔膠的熔融速度，減少回火時(shí)間，提高施工效率，同時(shí)中頻加熱在保證底漆實(shí)干的同時(shí)，對(duì)底漆的性能不產(chǎn)生影響，并且無二次污染。而手工烘烤的二次加熱是用火焰對(duì)底漆表面直接加熱，火焰直接烘烤易在底漆表面產(chǎn)生縮孔和針孔，破壞底漆的防腐性能，并在底漆表面造成二次污染。

表3 熱收縮帶兩種安裝方法操作時(shí)間對(duì)比/min

3 試驗(yàn)結(jié)論

（1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，采用中頻加熱的補(bǔ)口方式，其補(bǔ)口各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，可保證熱收縮帶冬季補(bǔ)口質(zhì)量。

（2）熱收縮帶中頻加熱補(bǔ)口施工解決了熱收縮帶手工烘烤不均勻、冬季施工困難等問題。

[1]宋祎昕，趙廷榮，姚安林.燃?xì)夤艿罒崾湛s帶補(bǔ)口失效的故障樹分析[J].石油工程建設(shè)，2010，（5）：10-13.

[2]高云青.管道冬季定向鉆穿越補(bǔ)口帶施工質(zhì)量控制 [J].石油工程建設(shè)，2006，（1）：77-78.

Construction Technique of Field Joint Applying Heat Shrinkable Tapes by Intermediate Frequency Heating

YE Chun-yan（CNPC Pipeline Research Institute,Langfang 065000， China），ZHANG Peng， KANG Jing-po,et al.

For solving the problem existing in field joint of 3PE pipeline at present,a new field joint construction technique,i.e.applying heat shrinkable tapes by intermediate frequency heating,is tested.The results show that the various specifications of the field joint reach the technical requirements of relevant stan-dard.The field joint quality and construction efficiency are discussed.This technique can solve the problems such as nonuniformity induced by manual firing,secondary contamination induced by flame firing and difficulty in winter construction.

pipeline field joint;heat shrinkable tape;intermediate frequency heating

項(xiàng)目資助： 中國石油天然氣管道局科技開發(fā)項(xiàng)目 “熱收縮帶補(bǔ)口施工裝備及配套技術(shù)研究” （2010）

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.013

葉春艷 （1977-），女，滿族，河北唐山人，工程師，2004年畢業(yè)于西安石油大學(xué)材料加工工程專業(yè)，碩士，現(xiàn)主要從事油氣管道腐蝕與防護(hù)研究。

2011-08-03；

2012-08-15