長慶油田首次采用機械化防腐補口工藝研究與應用

呂春雷 文瑞 丁煒 李峰

(1.長慶油田第三采氣廠，內蒙古 烏審旗 017300；2.長慶油田第五采氣廠，內蒙古 烏審旗 017300)

0 引言

為保證長輸天然氣管道的安全運行，常用的為埋地敷設，焊口防腐質量差，直接導致金屬材質外漏，長期與地下泥沙和濕潤土壤接觸，很容易產生復雜的腐蝕，給管道的安全運行帶來極大的風險，因此長輸管道采用合理的焊口防腐補口工藝施工尤為重要，可有效延長管道使用壽命。

1 項目概況

1.1 研究背景

長慶氣田上古天然氣處理總廠工程是中石油在低油價下的提質增效項目，進一步提高氣田開發的經濟效益，是進一步落實油田公司“5000 萬噸持續穩產和西部大慶提質增效”的工作目標的重要舉措。該項目依托長慶油田蘇里格氣田、神木氣田、榆林氣田、子洲-米脂氣田等上古氣藏天然氣資源，采用深冷分離技術回收天然氣中乙烷及以上輕烴組分(簡稱C2+)，并生產乙烷、液化石油氣和穩定輕烴等產品，然后將回收C2+后的貧氣通過新建調氣管線返輸至處理廠供給周邊用戶用氣。

長慶上古天然氣處理總廠項目作為集團公司重點建設項目，同時作為長慶油田有史以來地面場站建設工程投資最大項目，油田公司按照“世界一流”、“國家優質工程”的建設目標，全面抓好項目建設管理工作。

1.2 研究目標與對策

以西氣東輸重點工程焊口防腐施工為例，2010年至2011年西氣東輸公司對兩條干線進行漏磁監測，輪南-孔雀河段干線長度為183.5km，四道班-紅柳段干線長度652km。監測結果分別為5200 道補口已失效，占比33.4%，四道班-紅柳段為2200 道補口已失效，占比4.0%，且大部分補口已發生化學腐蝕，最嚴重腐蝕最深達38%。熱收縮套補口失效形式主要為密封失效、底漆失效。其中密封失效主要為熱熔膠與管道PE 搭接處粘結不良。當密封環境失效時，外部腐蝕介質進入管道補口處，同時聚乙烯層具有很強的絕緣電阻，陰極保護電流難以穿過聚乙烯層對補口處金屬進行保護，造成管道補口處的管材產生腐蝕。環氧底漆失效主要表現為補口處金屬表面涂刷的環氧底漆漆膜不完整、底漆從金屬表面上脫落，沒有發揮有效的保護作用。

為確保上古天然處理總廠調氣管線工程防腐施工質量，長慶油田長輸管道首次采用噴砂除銹、中頻預熱、回火加熱機械化補口工藝技術，極大地降低了手工烘烤人為因素對補口質量的影響，可實現干膜熱收縮套補口施工的流水作業，提高了施工工效、安裝質量，保證了管道防腐層的完整性，滿足長輸管道安全平穩運行整體目標。

2 機械化聚乙烯熱收縮套補口工藝

2.1 檢查清理工序

檢查焊縫外觀是否存在焊瘤、焊渣及飛濺物，如存在需用砂輪機清除。

2.2 中頻加熱驅潮

一般在冬季施工或高寒地區施工時，鋼管表面會有一層結霜，這時采用中頻對管口部位進行加熱或當環境相對濕度大于85%，補口部位的鋼管溫度低于露點溫度5℃時，使用中頻加熱器將鋼管管口溫度預熱到40℃～50℃。

2.3 噴砂除銹

采用干燥、潔凈的磨料對補口鋼管表面進行噴砂處理，使用自動噴砂設備時，將自動除銹執行機構裝卡于管道待除銹段管口處。

2.4 清除灰塵

噴砂除銹后，采用鋼絲毛刷對鋼管表面和管體3PE 搭接表面進行清掃，清掃人員分別在管子兩側，利用梯子等工具由管頂12 點位置開始，確保熱收縮套安裝寬帶內無遺漏。

2.5 管口中頻預熱

將中頻加熱器放置在補口位置，采用接觸式測溫儀監測鋼管表面溫度，當鋼管陰面表面溫度達到110℃時，關閉中頻加熱器停止加熱。

2.6 環氧底漆配置

使用時，取出加熱好的底漆后及時補充未加熱的底漆，確保每班底漆用量充足。

2.7 環氧底漆涂敷

管體達到預熱溫度后，撤離中頻加熱器，并立即進行環氧底漆的涂敷，采用人工涂刷方式。要進行多遍滾刷涂敷均勻，使底漆覆蓋整個鋼管表面，外觀光滑。

2.8 環氧底漆涂層性能檢測

中頻加熱后，需進行涂層厚度測量，采用測厚儀對環氧底漆厚度進行檢測，按照焊縫、管體的0 點、3 點、6 點、9 點位置開展檢測。

2.9 熱收縮套安裝前中頻加熱

涂層檢測完成后，立即使用中頻設備對管口進行加熱，當加熱溫度達到陰面PE 層溫度為90℃時停止加熱(不同廠家溫度參數不同)，開始準備安裝熱收縮套。

2.10 安裝熱收縮套

以焊縫為中心，將熱縮帶平鋪至管體上，用火焰將一端熱熔粘結在管體上，另一端繃緊熱熔粘結在熱收縮帶一端，將固定片熱熔烘烤至熔融粘結在搭接處，并采用滾輪碾壓至牢固。

2.11 中頻收縮回火

將中頻加熱器吊裝到管道補口區，吊裝過程中應避免損傷管體防腐層、熱收縮套和中頻加熱器。加熱時，采用紅外線測溫儀測量熱縮帶表面溫度，當陰面表面溫度至115℃時，關機停止加熱。

2.12 趕氣泡封膠條

回火后在熔融狀態下，采用滾輪趕壓氣泡位置，溫度降低后可采用火焰進行加熱，氣泡趕壓完成后對固定片左右兩端進行封膠處理。

2.13 熱收縮套安裝質量最終檢驗

外觀檢測：熱收縮套表面應平整、無皺皮、無鼓包等現象。

剝離強度檢驗：應大于標準每100個補口進行一次剝離強度檢查的頻次。

漏點檢測：每一個補口均應用電火花檢漏儀進行漏點檢查，管道回填后采用音頻檢漏。

3 機械化聚乙烯熱收縮套補口應用情況

3.1 技術特點

與原有的火焰烘烤熱收縮套安裝方式比較，機械化防腐補口，采用機械噴砂除銹極大地提升除銹質量；采用中頻加熱預熱，避免了火焰加熱對管體表面的二次污染；采用中頻加熱回火，加熱溫度恒溫，升溫速度快且蓄熱時間長，能有效保證熱熔膠的充分熔融，保證了底漆的完整性。

3.2 應用優勢

機械化補口方式降低了手工烘烤對補口質量的影響，升溫速度快，恒溫蓄熱時間有保障，施工的流水作業，施工工效較高；解決了目前長輸管道工程建設中熱收縮套補口手工烘烤存在的弊端，避免了熱收縮套熱熔膠熔融問題，提高了補口的安裝質量。

3.3 后期效益顯著

通過近年來的開挖驗證，防腐補口已經是長輸管道防腐的短板，而且正在嚴重威脅著管道的安全運行，如防腐補口發生失效，其單口修復的費用在5000 元以上，其成本遠高于建設初期的單口投入。采用機械化聚乙烯熱收縮套補口工藝可有效保證補口安裝質量及其長效性，相對熱收縮套早期失效帶來的大修費用及風險，從管道運行周期來看，降低了管道運行的風險，使補口開挖修復的周期延長，有效的節省了運營的成本。

4 結語

長慶油田上古天然氣處理總廠調氣管線首次應用機械化聚乙烯熱收縮套補口工藝，下溝后采用電火花檢測，管溝回填后采用音頻檢測施工質量，安裝合格率達100%，實例證實極大提高了施工效率，具有良好的經濟效益和社會效益，滿足了數字化管道建設要求，經研究論證具有廣泛的應用前景。