鋼骨架復合管在純梁油田的應用

邊新社

摘要：鋼制管道在油田開發建設中應用十分廣泛，但腐蝕卻是鋼管線長期以來難以解決的問題。鋼骨架復合管的誕生與應用，不僅較好解決了腐蝕問題，同時克服了諸如玻璃鋼管線、水泥管線等雖防腐而強度差、抗破壞能力差等缺點。本文主要介紹了鋼骨架復合管的結構原理、性能以及現場應用情況，同時提出了一些經驗性的建議，為鋼骨架復合管的進一步推廣應用指明了方向。

關鍵詞：鋼骨架復合管；防腐；輸油管道；應用

一、概述

多年來輸油管道多是采用單一的鋼管道，管道腐蝕問題一直沒有得到很好解決。據有關調查統計：國內因腐蝕年報廢率為5.6%，雖然通過添加化學藥劑、管道內壁涂層、陰極保護等防腐方法，取得了一定的效果，但同時也增加了施工難度和工程成本。為適應油田發展的需要，具有獨特防腐性能的非金屬管道越來越被人們重視，應用越來越廣泛，已成為油田工程建設的首選管材之一。

二、金屬管材應用情況

在勝利油田純梁采油廠應用最早的非金屬管材是玻璃鋼管和水泥管，玻璃鋼管自1995年在純梁采油廠推廣應用以來，在污水、輸油工程中得到了廣泛的應用。迄今為止，純梁采油廠使用玻璃鋼管線DN200-11.2km、DN250-16.7kin、DN300-7.5kin、DN400-2.5km，從使用情況看，該管材在解決防腐問題上發揮出了很大優勢，但同時也發現有很多缺陷，其中之一就是玻璃鋼管一旦破損，維修比較困難，在纏繞玻璃布維修后，在常溫條件下需18～24小時的固化時間，影響了正常的生產運行；其二是玻璃鋼管線較脆，極易受到外力破壞，裝卸、運輸損壞以及人為挖溝時的損壞等外力破壞，導致該管材使用有很大局限性。

據有關資料顯示：在我國統計的1901次油氣管道泄漏事故中，外力損傷占30.6%，腐蝕占27.5%，管材及設備缺陷占10.6%，誤操作占5.6%，其它原因占26.1%。。由以上事故分析可以看出，外力損傷或第三方活動、機械損傷導致的管線泄漏比腐蝕造成的損失更為嚴重。由此可知玻璃鋼管線和水泥管線雖然減緩了腐蝕，卻因脆性大而增加了外力損傷的危險性，且在泄漏后，維修困難，在使用上具有很大的局限性。

自1999年起，純梁采油廠又引進了鋼骨架復合管DN250—5.6km。由于該管線從材質、結構以及施工工藝等方面均有獨特之處，在現場應用中體現出較多優越性和使用價值，深受用戶歡迎。下面對鋼骨架復合管作一介紹。

三、鋼骨架復合管的結構原理

鋼骨架復合管是華創天元公司采用航天工業部的科技成果生產的，它是以優質低 碳鋼絲為增強相，進口高密度聚乙稀（HDPE）為基體，通過鋼絲點焊成網，與塑料擠涂填注同步進行，在生產線上連續拉膜成型的雙面防腐管道。

如上圖所示：該管材沿管線軸向鋪設鋼絲，鋼絲間距8毫米，沿鋼絲外圈以8～12毫米的間隔纏繞鋼絲，并點焊成網狀結構，在網狀結構兩面填注高密度聚乙稀，將網狀結構包在中間，形成穩固的鋼骨架聚乙稀結構，因此該管線在強度上雖比不上鋼管，但比玻璃鋼管和水泥管要強得多。

四、鋼骨架復合管的材質分析

鋼骨架復合管的基體采用的高密度聚乙烯樹脂是HOSTALEN GM50l0 T2的改進型，它具有更高環向剛度和撕裂抗力，快速裂紋傳播抗力好，不易發生脆性斷裂，在23℃時的密度為o.954g/cm3，屈服應力22MPa。鋼骨架采用的是一般用途低碳鋼絲，其尺寸及力學性能均符合G/T 343的規定。因此該管線耐腐蝕和韌性方面具有較高的應用價值。

五、鋼骨架復合管的安裝及應用情況

鋼骨架復合管在安裝上，連接方法分為法蘭連接和電熱熔連接。地上管線多采用法蘭連接：將密封膠圈放入管子的密封槽內，管子對齊后將法蘭用螺栓擰緊。地下管線多采用電熱熔連接，在連接前將兩管對齊，將連接面上污物擦去，兩管承插后用電熱熔連接機通電加熱，使兩管熔化連接在一起。

純梁采油廠在純西至首站輸油管線中應用了DN250鋼骨架復合管5.6千米，管線自1999年12月投產至今，運行良好。與原鋼管對比各運行參數如下表：

從以上參數可知，鋼骨架復合管保溫性能較好，這是由于高密度聚乙烯導熱系數低，而且DN250鋼骨架復合管壁厚12.5毫米，所以起到了很好的保溫效果，同時該管材內壁光滑，其粗糙度為0.03毫米，而鋼管為0.2毫米，是鋼管的3/20，所以管線內壁摩擦阻力較鋼管小，起點回壓比用鋼管時降低了0.5MPa。

2000年3月，純梁采油廠又分別在純43#站應用鋼骨架復合管DNl50—3.24千米，C37l接轉站外輸管線應用DNl00—2.26千米，投產后，均取得了良好的效果。

鋼骨架復合管一般都采取以下兩種修復方法：①打卡子。用廠家生產的專用卡子或普通鋼卡子即可。②電熱熔換管。用專用鋸將損壞管段鋸下，用塑料焊條將截斷處鋼絲覆蓋，將電熱熔套推入原管，并將新管與原管對正，再將套筒推到連接位置實施電熔連接，換管過程一般在8小時以內。

六、各種管材性能及投資效益對比

由上表可以看出，鋼骨架復合管各項性能均較優異，對各種管線作對比如下（含安裝費）：

無縫鋼管（加強瀝青防腐）11.0萬元/千米。玻璃鋼管 11.8萬元/千米。鋼骨架復合管 15.3萬元/千米。

由以上數據可以說明：雖然鋼骨架復合管價格偏高，但使用壽命是鋼管的2～3倍，從長遠來看經濟效益還是很可觀的。

七、對使用鋼骨架復合管的一點建議

1.管線破損需換管時，一般需6～8個小時的維修時間，對生產影響較大，該管材若能進行絲扣連接，維修時可快裝快卸，在油田生產中則更為實用。

2.該型管材承壓普遍不高，如DN250管線最大工作壓力1.5 MPa，限制了使用范圍，應進行技術改進，提高壓力等級，擴大應用范圍。

3.鋼骨架復合管在熱力補償方面，還需研究。