鹽漬地段天然氣管道安裝土工防滲膜施工及質量檢驗方法

李世龍，孫增武

中國石油管道局工程有限公司國際事業部，河北 廊坊

1.引言

土工防滲膜是由聚乙烯膜基材與土工布復合制成的防滲材料，具有良好的耐熱性和耐寒性，化學穩定性好，具有較高的剛性和韌性，機械強度高，耐環境應力開裂與耐撕裂性能好，同時還具有普通防水材料無法比擬的防滲效果[1]。廣泛應用于水庫、堤壩、蓄水池、引水涵洞、公路、鐵路等建筑物的基層防水施工中，以及各種地下、水下工程、垃圾掩埋場、污水處理場、廢水處理場等工程建設中[2]。鹽漬地段長輸管道鋪設時，在管道施工已經完成組對焊接、環焊縫無損檢測、防腐補口、陰保電纜焊接和火花檢漏儀檢漏等工序后，常在管道外表面包裹土工防滲膜作為附加防腐層，保障管道的耐腐蝕性、耐水性。

2.工程背景

別伊涅烏–奇姆肯特天然氣管道西起哈薩克斯坦西部曼吉斯套州的別伊涅烏鎮，途經阿克糾賓州、克孜洛爾達州、突厥斯坦州，止于南部奇姆肯特市，是橫貫中亞大路中哈天然氣管網的重要干線，是中國能源通道重要的組成部分。管道全長1477km，管徑1067mm，鋼管為X70級高強鋼管材、具有三層聚乙烯防腐層。該天然氣管道項目鹽漬地段管道采取地下管溝敷設，管道鋪設的設計方案見圖1，在管道三層聚乙烯防腐層基礎上，外包土工防滲膜防水，最后用聚合塑料壓重箱進行配重。

3.土工防滲膜施工方法

3.1.施工前準備

3.1.1.吊裝及運輸

土工防滲膜是以輥筒的形式出廠，在吊裝和運輸過程中不能損壞外包裝和產品本身，具體要求如下：使用專門的裝卸設備進行吊裝，如叉車、吊車等；運輸車輛要具有足夠的承載能力，且保持車內干凈，不能有尖銳物體或硬質雜物；為防止輥筒在運輸過程中移動或滾動，應使用木楔或綁扎帶進行固定；施工現場卸貨時，需將輥筒放在平坦的地面上，并提前去除地面的尖銳物體，如石頭、樹枝、碎玻璃等，也可使用土工織物作為緩沖保護材料。

3.1.2.儲存

輥筒平行放置在室內干凈、平整的基座上，采用3層堆放方式，底層4卷、中間3卷、頂層2卷；為避免滾動，應采用木楔或綁扎帶進行固定。無原廠外包裝的情況下，在開放區域存放時間不得超過7天；如果原廠包裝完好，可以存放在室外，但是需要避免陽光直射、遠離加熱設備和明火。

3.1.3.現場施工條件要求

在管道已經完成組對焊接、環焊縫無損檢測、防腐補口、陰保電纜焊接和火花檢漏儀檢漏等工序后，方可進行土工防滲膜的安裝。安裝可以在管道下溝前進行，也可以管道下溝后在溝下進行。對于管徑為1016mm 的管道，在溝下進行安裝作業時，應確保溝底寬度至少為3.2 m，管底到溝底的距離應滿足安裝所需高度，但不得超過0.5m。安裝土工防滲膜后的管道埋深必須滿足設計埋深標高。

3.2.安裝方法及技術要求

焊接是將土工防滲膜安裝到管道表面最可靠的方法。焊接可以通過熱熔式焊接和擠壓式焊接來完成。上述2種焊接方式都能夠提供可靠的連接焊縫，保證連接焊縫與土工防滲膜本身一樣牢固和穩定。

焊接土工防滲膜時，天氣應選擇氣溫在5~30℃之間、自然風力不超過4 級[3]。安裝工作開始前，應根據管道直徑和所需包裹長度繪制尺寸大小和排列方式的安裝圖。搭接尺寸不小于150mm，水平搭接的橫向焊縫應設置在管道頂部。先在管道頂部焊接橫向焊縫，再焊縱向環焊縫，橫向焊縫和縱向環焊縫應成T 字型交叉，盡量避免焊縫十字交叉；縱向環焊縫之間的距離不得小于500 mm。

3.3.焊接施工

土工防滲膜焊接必須由經過專業培訓的人員使用專業的焊接設備進行，一般采用熱風焊機、熱楔焊機或熱風熱楔聯合式焊機等。根據天氣條件和實際情況選擇焊接方式，焊接參數應根據焊機的操作說明在焊機上設定。在正式焊接之前，必須對用于管道鋪設的土工防滲膜進行試焊，試焊完成后對焊縫進行強度和嚴密性測試，測試合格后方可在管道上正式焊接。焊接安裝前，首先將土工防滲膜平鋪在準備好的操作地面上，切成所需的尺寸，然后借助特殊的緊固件(卡環、膠帶等)固定到管道表面準備焊接。

為了保證焊接質量和速度，盡量使用熱楔焊機進行焊接，提前檢查確認熱楔焊機的加熱楔光滑、無附著物，搭接處土工防滲膜平整、潔凈無異物，預留搭接寬度滿足技術要求等。該項目中主要采用雙軌熱楔焊機，熱楔焊機加熱到一定溫度使土工防滲膜熔化，并且在雙軌壓力輥的作用下使搭接處土工防滲膜熔合為一體形成可靠性更高的雙焊縫，雙焊縫之間形成用于檢驗焊縫質量的試壓通道。

熱楔焊機難以操作的地方可使用擠壓式熱風焊接，具體部位為：土工防滲膜包裹區間兩端與管道表面三層聚乙烯防腐層縱向連接處、T 型接頭連接處、陰保電纜引出部位的密封處、焊縫的修補處、嚴密性試驗后的密封處及其他破損修補處。現場實際操作中，采用擠壓式熱風焊機，焊接前檢查槍頭的滑塊，磨損較嚴重時應及時更換。該項目使用土工防滲膜本身作為焊材，熔化的焊材在壓力作用下送到焊接表面，在熱氣流作用下熔融在焊接表面形成熱熔堆焊的單焊縫，從而實現擠壓焊接。

在焊接土工防滲膜時，外部條件對焊接方法和焊接質量有重要影響。因此，安裝應符合以下條件：在沒有保護措施(例如搭建臨時遮雨棚)的情況下，雨天禁止進行焊接；在大風天氣焊接時，應使用沙袋壓重或膠帶固定后進行焊接；在大風天氣進行擠壓焊接時，為了消除風冷引起的焊接缺陷，必須保證焊機槍頭的熱氣流不被冷風直吹；冬季低溫下焊接時，建議用腳手架搭建長廊，腳手架上覆蓋防水、防潮的油布形成一個臨時的保溫長廊，距離地面0.5m 高處放置溫度計，長廊內設置熱風機或加熱器進行加熱，以保證焊接質量。

4.質量檢驗方法

質量檢驗分2 個階段進行：

1)安裝和焊接進程中，對焊縫結構、強度和嚴密性進行檢驗；

2)安裝和焊接完成后，對整體外觀和嚴密性進行檢驗。

4.1.焊縫檢驗

4.1.1.焊縫結構檢驗

土工防滲膜焊接完成后，對焊縫進行目視外觀檢查。在目視檢查過程中主要對焊縫結構(如焊縫搭接處的尺寸不小于150 mm，焊縫的高度不得超過土工防滲膜材料的厚度等)進行檢查，對于發現的焊縫缺陷應予以消除。

4.1.2.焊縫強度檢驗

測試焊縫強度時，應使用20~50 mm 寬的焊縫樣品，樣本長度應滿足進行破壞測試的要求，如果沿著焊縫用強力將焊接在一起的土工防滲膜撕開，而焊縫本身沒有分開，則認為焊接是牢固的。

4.1.3.焊縫嚴密性檢驗

焊縫的嚴密性采用氣壓檢測法，向雙焊縫間的試壓通道注入壓縮空氣(焊接后時間不小于1h)，通過查看壓力損失情況來檢查焊縫的嚴密性，具體方法如下：

1)在焊縫試壓通道一端安裝用于注入壓縮空氣的針式氣嘴；

2)注入壓縮空氣，檢查空氣流通性，確保壓縮空氣能夠充盈整個檢驗試壓通道；

3)密封住焊縫另一端頭，注入壓縮空氣并達到所需測試壓力；

4)停止注入壓縮空氣，穩壓后靜置10min；

5)如果在10 min 后，壓力衰減不超過初始值的10%，則認為焊縫嚴密性滿足要求。測試壓力和穩壓時間取決于土工防滲膜材質、厚度和環境溫度等。該項目中土工防滲膜厚度對應測試壓力如表1所示。

Table1.The soilimpermeablefilm thickness correspondingto test pressure 表1.土工防滲膜厚度對應測試壓力

4.2.整體外觀和嚴密性檢測

土工防滲膜安裝和焊接結束后，進行整體目視外觀檢查，劃痕和裂紋的深度不得超過土工防滲膜材料厚度的10%；由于聚合物材料在溫度作用下會發生擴展，焊接過程中溫差導致土工防滲膜起皺是允許的；如果有較大的缺陷或頻繁出現缺陷的不符合區域，該區域應重新進行包裹焊接。

對包裹的整體進行嚴密性檢測，確保土工防滲膜的防水、防腐性能。具體檢驗方法與焊縫嚴密性檢驗方法基本一致，按照表1的壓力要求，向管道外壁與土工防滲膜之間的環腔注入壓縮空氣，達到試驗壓力后，靜置10 min，壓力衰減不超過初始值的10%，則認為整體的嚴密性滿足要求。實際操作時也可以使用真空方法和火花檢漏方法檢查整體嚴密性。

5.結語

土工防滲膜作為在工業和生活中廣泛使用的土工復合材料，其施工安裝方法非常成熟，但是作為附加防腐層在長輸管道上應用的實例不多。結合管道施工工序，對管道外包裹土工防滲膜的施工方法和質量檢驗方法進行了介紹，該施工方法和質量檢驗方法在鹽漬地段管道施工中得到了實際應用，方法有效可行、滿足設計要求，為今后石油天然氣長輸管道安裝土工防滲膜提供了借鑒和參考。