粘接技術在翻襯玻璃鋼修復管道上的應用

樊三新，林春文

(大慶油田工程建設有限公司天宇設計院，黑龍江 大慶 163453)

大慶油田工程建設有限公司自主研發的“埋地管道不開挖內翻襯玻璃鋼修復技術”于2011 年4 月27 日通過了中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。并于2012 年10 月獲得中國施工企業技術創新成果一等獎。該技術取得的技術創新成果擁有自主知識產權，整體技術達到國內領先水平，其中小口徑管道內翻襯核心技術達到國際先進水平并填補國內空白，應用前景廣闊。

1 翻轉法內襯玻璃鋼修復管道的原理

將帶有防滲透層并浸透膠粘劑的纖維增強軟管作為襯管材料，將被修管道作為內襯管的翻襯通道和成型模板，用水壓(或氣壓)將軟管反翻并送入管道內，使軟管的浸膠層朝外貼于管道內壁，防滲透層朝里成為新的管道內壁表面，用加熱(或室溫)固化法使襯管的膠粘劑固化與原管道構成鋼塑復合管，原管道起圍護支撐作用，襯里層起防腐作用。

簡而言之，就是通過膠粘劑把被修管段和玻璃鋼管復合成一個整體。玻璃鋼管起兩個作用，一是將原本處在腐蝕性介質中的鋼管與腐蝕性介質隔開，使鋼管不再受介質腐蝕;二是對鋼管因腐蝕而損壞部位進行修補和加強，使管道的強度得到恢復，達到可以繼續使用的目的。

2 粘接機理

把兩種固體材料表面連接在一起的媒介物質統稱膠粘劑。通過膠粘劑的粘接力使兩個固體表面連接的方法叫粘接，被粘接的固體材料叫被粘物。

粘接力是膠粘劑與被粘物表面之間通過界面相互吸引和連接的力。粘接力的產生不僅取決于膠粘劑和被粘物表面結構與狀態，而且和粘接過程的工藝條件密切相關。

2.1 粘接力的構成

粘接力包括:化學鍵力、分子間的作用力、界面靜電引力、機械作用力。

2.2 粘接的基本條件

任何兩種物質的分子(或原子)互相靠近時，由于化學鍵力或次價鍵力的作用，使兩分子產生吸附引力。這種吸附引力產生的條件是分子或原子之間必須充分靠近，即它們的相互距離必須處于引力場的范圍內。一般說，引力場作用范圍內不超過10 A，能產生最強吸引力為3～5 A。

3 設計粘接結構應考慮的因素

3.1 膠粘劑

在粘接過程中膠粘劑必須易于流動，通過流動為分子接觸提高機會，從這個角度來說膠粘劑粘度低些比較好。在實際工藝上又要求膠粘劑有較高的初始粘接力和最終的內聚力，也就是說既要考慮施工的方便性，又要考慮最終的粘接強度。

3.2 被粘接物

為使被粘接物與膠粘劑分子充分靠近，被粘接物表面必須清潔，膠粘劑能夠自動地在被粘接物表面充分均勻地散開。

3.3 粘接工藝

在實施粘接過程中必須保證膠粘劑分子和被粘接物分子充分靠近(需要施加外力)。

4 粘接技術的應用

4.1 材料研究

玻璃鋼防腐襯里是以合成聚酯為粘接劑，化學纖維及其制品為增強材料制成的復合材料。

4.1.1 膠粘劑

在研究膠粘劑時，一方面考慮修復管道的實際需要，另一方面考慮粘接工藝要求，因此認為膠粘劑應具有無溶劑、低粘度，較高最終內聚力;與鋼管接近的線脹系數，并能在室溫和潮濕環境下自然固化為特點的合成樹脂。

在環氧樹脂基礎上進行改性研究，研制成了混合型膠粘劑。該膠粘劑集環氧樹脂、聚氨酯和不飽和樹脂優點于一身的“乙烯基酯樹脂”。

4.1.2 玻璃鋼軟管

玻璃鋼軟管由機編無縫管坯和外敷防滲透層組成。管坯采用與“乙烯基酯”膠粘劑親和性好的滌綸纖維采用單線斜紋編織，質地柔軟，帶有絨毛，能容納足夠數量的膠粘劑，增強了膠粘劑對軟管的浸透性。

4.1.3 鋼管內壁表面處理

除掉附著在管壁上的全部松動的結垢物和銹蝕物，除銹質量達到St3 級以上，并排除水份和油膜。

4.2 管道內襯玻璃鋼工藝研究

4.2.1 內襯玻璃鋼軟管方案選擇

在玻璃鋼軟管內襯方案上研制了專用軟管翻轉器，選擇以壓縮空氣為動力翻轉內襯工藝。該工藝具有以下特點:一是翻襯時玻璃鋼軟管和鋼管內壁無相對滑動，不損壞軟管，特別是能將空氣排除，便于膠粘劑與鋼管內壁表面充分接觸。二是翻襯時能自動修補鋼管內因腐蝕而造成的穿孔和缺陷。修復現場照片見圖1。

圖1 修復現場照片

4.2.2 玻璃鋼襯管固化定型

為了使膠粘劑和被粘物表面充分接觸，在鋼管內襯玻璃鋼軟管后將鋼管兩頭封堵，然后打氣壓至0.3～0.5 MPa，在壓力作用下膠粘劑滲透到被粘物界面區各部位和縫隙中，與被粘物充分接觸，促進膠粘劑固化。經10～24 h 膠粘劑自然固化，玻璃鋼管定型完成與被修鋼管構成鋼塑復合管，在鋼管內形成連續完整的玻璃鋼防腐襯層。玻璃鋼軟管與鋼管定型效果見圖2。

圖2 玻璃鋼軟管與鋼管定型效果

5 結束語

管道翻襯玻璃鋼修復技術經超過3 a 的技術攻關，已形成一系列的管道修復施工工藝和配套施工機具，實現了低碳、環保、安全、節能和低成本的目標。具有適用管徑范圍廣，翻轉壓力低，翻襯距離長，修復成本低，環境污染少，經濟和社會效益高等特點，擁有13 項國家專利，其中發明專利5 項。2008 年起先后在大慶油田采油五廠杏南二十一、七廠葡三聯、植物圓、九廠龍虎泡作業區、十廠，物業公司等單位的摻水管線，油管線，水管線的修復中應用都取得了良好效果，為大面積推廣奠定了基礎。