鋼制管道內(nèi)襯HDPE管穿插技術(shù)

崔冠英

摘 要：本文以塔河油田采油一廠全長80km原油、天然氣外輸管線HDPE管內(nèi)穿插腐蝕治理為例，從HDPE管內(nèi)穿插原理與方法、內(nèi)穿插設(shè)備、內(nèi)穿插工藝等方面進(jìn)行了詳細(xì)的論述。結(jié)果證明，利用該技術(shù)修復(fù)原油和天然氣外輸管線可節(jié)省工時(shí)、減少投資、對環(huán)境破壞少，宜于推廣。

關(guān)鍵詞：HDPE管；內(nèi)穿插技術(shù)

前言

2014年“11.22”事故發(fā)生后，西北油田分公司深刻吸取事故教訓(xùn)，開展了安全隱患及薄弱環(huán)節(jié)查找治理工作，排查出腐蝕穿孔嚴(yán)重、部分管段穿越胡楊林、農(nóng)田和塔里木河等環(huán)境敏感區(qū)域，存在較高安全環(huán)保隱患風(fēng)險(xiǎn)高的8條集輸干線總長度80.52km，在詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，擬定采用HDPE管內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)對管線進(jìn)行腐蝕治理。

1.鋼制管道HDPE管縮徑穿插自動(dòng)復(fù)原貼合技術(shù)原理與方法

HDPE管內(nèi)穿插技術(shù)是在主管道內(nèi)插入一條高密度聚乙烯管方法。該技術(shù)是在一定的環(huán)境溫度下將外徑比主管道內(nèi)徑稍微大些的內(nèi)襯管（按設(shè)計(jì)要求）經(jīng)過多級等徑壓縮裝置等徑壓縮并在拉伸力的合力作用下暫時(shí)減少內(nèi)襯管的外徑，由牽引機(jī)將縮徑后的內(nèi)襯管拉入經(jīng)過清理后的被襯主管道內(nèi)，經(jīng)過24小時(shí)，帶有記憶特點(diǎn)的內(nèi)徑管外壁就與主管道內(nèi)壁緊緊地結(jié)合在一起，達(dá)到防腐修復(fù)的目的。HDPE管內(nèi)穿插的常用壓縮方法為“U”型壓縮法和“O”型壓縮法，壓縮方法與采用的壓縮設(shè)備有關(guān)。

圖1 HDPE管內(nèi)襯修復(fù)過程示意圖

2.HDPE管內(nèi)穿插設(shè)備

2.1縮徑機(jī) 用于暫時(shí)縮小HDPE管的直徑。設(shè)計(jì)的縮徑機(jī)由變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多級滾壓輪構(gòu)成，靠滾輪滾壓縮徑。本設(shè)計(jì)具有能耗低、無級變速、速度自動(dòng)耦合、操作簡單方便、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。HDPE管通過縮徑機(jī)后，直徑可縮小10%。

2.2牽引裝置 設(shè)計(jì)的牽引裝置由絞車、導(dǎo)向滑輪、鋼絲繩和牽引頭等組成。絞車為柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，能自動(dòng)顯示和記錄牽引力、牽引速度和路程，最大可提供400千牛的牽引力。采用風(fēng)送穿繩技術(shù)穿引鋼絲繩。

2.3熱熔焊機(jī) 采用熱熔焊技術(shù)連接HDPE管。為了形成連續(xù)長度（每根約15長的HDPE管需要仔細(xì)地進(jìn)行熔融對接，并對每一道焊縫進(jìn)行探傷檢查，外部焊道應(yīng)光滑無裂縫。實(shí)驗(yàn)表明，熔融焊接的強(qiáng)度高于管體本身的強(qiáng)度。

3.HDPE管內(nèi)穿插工藝

3.1 HDPE管熱熔焊接

施工前，用本次工程選用的管材、所有焊接機(jī)具及焊接參數(shù)，焊接出2個(gè)接口，外觀檢查合格后，進(jìn)行管道的破壞性試驗(yàn)，包括對焊口的對折、扭曲等現(xiàn)場試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行焊接。

接口外觀質(zhì)量檢查： HDPE管道系統(tǒng)安裝完畢應(yīng)先進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查。熱熔連接接口焊縫的尺寸、形狀和均勻程度應(yīng)符合下列要求，如有一項(xiàng)不符合要求，應(yīng)判其不合格。邊對稱：接頭應(yīng)具有沿管材整個(gè)外圓周平滑對稱的翻邊，翻邊最低處的深度不應(yīng)低于管材表面。對正：管材應(yīng)對正。錯(cuò)位量不應(yīng)大于管壁厚度的10%。

熱熔接口的焊環(huán)檢查合格后，用專用刨邊器切除。

焊接完的HDPE管繼續(xù)冷卻25min以上，再進(jìn)行壓U形，焊口在冷卻期間確保整個(gè)HDPE管段不受任何外力的作用。

3.2 HDPE管縮徑內(nèi)穿插施工

試樣HDPE管段試穿插：正式穿插前，先用一段試樣HDPE管段進(jìn)行試穿插，主要目的是：①檢查待修復(fù)主管的通徑；②確定摩擦阻力的大小；③檢查試樣襯管的表面損傷情況，了解待修主管的內(nèi)表面狀況。若試穿插遇阻或者表面損傷嚴(yán)重，須對待修主管做進(jìn)一步的處理。

縮徑穿插HDPE襯管：將牽引頭固定在HDPE襯管的首端，接好牽引纜繩。同步啟動(dòng)縮徑機(jī)和牽引絞車，按照規(guī)定的速度均勻牽引HDPE襯管通過縮徑機(jī)縮徑后進(jìn)入待修主管道的一端，從另一端拉出設(shè)計(jì)的長度。在穿插過程中，操作者要嚴(yán)格監(jiān)控HDPE襯管段的應(yīng)力大小，防止超過其拉伸屈服極限。HDPE管從縮徑機(jī)出來時(shí)，直徑稍微有些增大，而后在一定的拉伸力作用下，直徑使穩(wěn)定在所設(shè)計(jì)的數(shù)值，直到拉力被撤消。在整個(gè)穿插過程中對于一定的收縮比，所需的拉伸力與HDPE管的屈服強(qiáng)度和橫截面積成正比關(guān)系：F=ΚσyA

式中：F-拉伸力，千牛；K-系數(shù)，取值與HDPE管的直徑和收縮比有關(guān)；

σy—HDPE的屈服強(qiáng)度，千牛/厘米2；A—HDPE管的橫截面積，厘米2。

在穿插過程中，為確保HDPE管不被拉斷，最大拉伸力不能超過材料屈服強(qiáng)度的二分之一。據(jù)此由公式可以計(jì)算出對應(yīng)于一定直徑和收縮比的HDPE管的最大允許壁厚。HEPE管內(nèi)穿插完畢后內(nèi)襯管的復(fù)原采用內(nèi)襯管聚乙烯材料自身的記憶特性自然釋放恢復(fù)，管道內(nèi)襯的恢復(fù)復(fù)原時(shí)間不得少于24h。

4. HDPE管內(nèi)穿插優(yōu)點(diǎn)

4.1內(nèi)襯后管道具有良好的整體性能，質(zhì)量可靠。

4.1施工周期短，修復(fù)速度快，一次性修復(fù)距離長，穿插HDPE管速度可達(dá)15--20m/min一次可穿插1-2km。對于生產(chǎn)管線特別具有優(yōu)越性，在準(zhǔn)備充分的條件下，可以大大縮短停產(chǎn)時(shí)間，并且大幅度降低開挖工作量，及因開挖所造成的賠償費(fèi)用。

4.3優(yōu)越的耐磨性和耐腐蝕性。修復(fù)管線內(nèi)為連續(xù)的HDPE管，彎頭經(jīng)過特殊工藝處理， 并且HDPE管具有優(yōu)越的耐磨性，故管道內(nèi)襯修復(fù)后使用壽命可達(dá)50年；

4.4在線修復(fù)，無需全線開挖，施工成本低修復(fù)一條舊管線的成本為新上管線綜合成本的40-50%，

4.5適用范圍廣， 本技術(shù)適用于φ75mm-φ1200mm的鑄鐵管、水泥管、鋼管等各種材質(zhì)管線。可廣泛地應(yīng)用于天然排污管道、市政氣，煤氣，輸油管道，注水管道、高壓管道、工程管道以及各類工業(yè)管線、海底管線的仿腐和修復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許興中.內(nèi)穿插HDPE管修復(fù)技術(shù)在大口徑給水管修復(fù)中的應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技， 2009年 第5期

[2]葛延超，徐效華.過湘江管線穿插HDPE管內(nèi)襯修復(fù)[J].非開挖技術(shù)，2007年第24卷第6期