油气输送管道补强修复新技术

油气输送管道补强修复新技术

黄炼

中国石化销售有限公司华中分公司湖北武汉430000

摘要：随着管道修复技术的不断发展，国内管道修复市场正日趋成熟。对老管线的缺陷补强修复与内部防腐取得成功，并产生了很大的经济效益与社会效益。应积极借鉴国外先进技术，加速发展国内的技术应用，做好管道修复技术标准的制定、发布实施等配套工作，以推动管线修复技术的进一步推广应用和研究。

关键词：油气输送管道；补强修复；新技术；

油气输送管道在服役过程中往往因腐蚀、机械损伤等原因而产生许多缺陷，这些缺陷的存在及其发展将会降低管道运行的安全性。为此，在管线运行压力超过其指定最小屈服强度的40%时，必须对管道缺陷及各类损伤采用合适的方法进行修复。

1金属焊接修复技术

金属焊接修复技术是指对油气输送管出现穿孔泄漏及其他含缺陷部位采用堆焊、补疤、作套袖或区段割除重新焊管等方法，使管道恢复正常承压能力而得以安全运行的补强修复技术。传统的管道修补方法主要是指这类方法。如，埋地管道因腐蚀会引起坑、槽等体积型缺陷，通过对缺陷部位的简单清理和打磨，采用与管道材质和规格相同或相近的片状或半环状管材焊接在缺陷部位并将其覆盖，之后进行一些简单热处理和表面防腐处理，从而使管道承压强度得到恢复。金属焊接修复技术已经有多年成功使用的历史，因此较为成熟，是目前普遍采用的管道缺陷补强修复方法。但由于这种方法主要采用现场焊接，因而会带来一系列问题，如，焊接造成修补的管段韧脆性转变温度降低，影响管道运行的安全性；修补费用高；焊接过程中易产生氢脆、残余应力等问题；对焊接操作人员要求高，焊接后需进行必要的现场探伤；输送管道在修补期间有时需要停止运行，管内油气需要排空，尤其是对原油输送管线，当停输时间过长时还可能引起凝管事故，造成巨大经济损失；当管线低点腐蚀和泄漏时焊接修复操作十分困难。如，用区段割除焊接，每10m的大修费在数万元以上，且需要具有一定技术水平的操作人员和焊接后的现场探伤，并承受因焊接使材料性能发生改变而增加管线事故率的风险。焊接修复的缺点制约了该技术的推广应用，尤其是对于输气管道，明火操作会带来严重的安全隐患，因为焊接过程中可能使空气混入，造成爆炸事故。因此，随着天然气应用高潮的到来，焊接修复技术可能会被一些更安全经济的补强修复方法所取代。

2复合材料补强修复技术

2.1内衬补强修复技术

埋地旧管道内衬修复技术在国外已开发了近半个世纪，进入80年代以来，已形成系列技术，步入专业化施工阶段，并已成功修复DN50～1000mm的几千公里的废旧管道。目前，国内旧管道修复技术的开发研究也已从实验室转向了工程应用，形成了较完整配套的技术结构体系，从材料、施工技术到设备均能满足工程要求。

2.2内穿插修复技术

此法采用塑料管或纤维增强管，与旧管道内壁不完全贴合，中空填充填料，压力靠内插管及环状充填料的传递。由于管径有所减小，输送能力降低；此外，对管道承压能力的增强效果很小，因此，主要用于低压输送的煤气及天然气管道的修复。

2.3纤维增强涂料整体内衬修复技术

此法先对旧管道进行清理，然后用纤维增强的高固分涂料进行整体内涂，形成管中管结构，适用于高压、高温管道输送。内衬修复技术最大的特点是修复时不需全面开挖，通常每隔一段距离挖一操作坑，分段修理，然后连管复原即可完成修复工作；修复作业快，成本低，仅相当于新建管道投资的1-2。但是修复施工要求减压停输，在不停输的情况下，在线修复难度大，且补强效果不如金属焊接修复。

2.4玻璃钢复合套管修复技术

将套管很宽松地套在管道上，与管道保持一定环隙，环隙两端用胶封闭，封闭空间内灌注环氧灰浆，构成复合套管对管道缺陷进行补强。其特点是，工艺简单，无热操作风险，无需减压或停输操作，对管线运行影响小；中间间隙可以在较大范围内调整，施工灵活性强，可修复各类缺陷，如，腐蚀、裂纹、扭曲或压痕、不规则的焊道等；同时环氧灰浆耐化学性好，可使腐蚀现象得到控制。在修复过程中未停止运输，效果良好。

2.5纤维增强复合涂层修复技术

采用纤维增强的涂层涂覆在含缺陷管道外表面，对管道进行防腐和增强。此法修补增强的效果较差，若大量采用增强材料，由于树脂基体的工艺针对性不够，造成施工较困难。以高性能树脂基体粘接增强材料为骨架的防护结构，包敷于含缺陷管道外壁，通过树脂的粘接和固化作用，在管道表面形成具有较高的抗压、抗拉强度和粘接力玻璃钢外套，达到对含缺陷管道的补强和防腐的目的。此法主要特点是可进行现场缠绕施工和就地环境固化，施工过程无需明火，安全、方便；增强材料（玻璃纤维、碳纤维等）其比强度超过钢材，使得修复和补强的效率很高；可设计性好，可根据缺陷严重程度和受力情况进行设计，修补的可靠性很强；与金属有良好的界面粘结性、密封性和优异的耐腐蚀性，很少出现二次腐蚀破坏现象。

3玻璃钢补强修复技术

到目前为止，国外已有很多油气输送管道公司采用诸如“特牢固”等品牌的玻璃钢增强材料修复含缺陷在役管道，用其修复油气输送管道已达9000多例，且无一失效。目前，国内在玻璃钢补强技术与产品开发方面已开展了一些研究，尤其是在航空航天和机械等工业部门，用于修复已磨损的轴承及容器缺陷，在油气输送管道缺陷的修复和补强方面的研究和应用则始于80年代末。研究和应用较早的例子，但是，玻璃钢补强修复研究工作开展较少，一些产品的性能和修复工艺不稳定，强度难以满足管道输送压力要求。而在外缠绕玻璃钢补强技术所采用的聚合树脂与管道材料及树脂与增强纤维之间的匹配性方面，包括膨胀系数、弹性模量和强度等尚未深入研究，这也是影响玻璃钢补强技术推广应用的重要因素。对于含缺陷管道，外缠绕玻璃钢的厚度凭经验在10mm以上，对小缺陷的管道则用量过多，造成修复费用不必要地提高；对大缺陷管道，则达不到安全修复的目的。因此，需要弄清这些基本的问题，使外缠绕玻璃钢补强技术在缺陷管道的修复中得到充分的应用。随着管道大修、改造工作量的不断增大，国内含缺陷油气输送管道的修复和补强工作将不断增加，各油气输送机构正寻求更加经济、安全和简捷的维修方法，从而导致采用外缠绕玻璃钢补强技术修复含缺陷管道的市场需求也随之加大。如多个油气输送机构都希望采用玻璃钢修复其含缺陷的管道，但苦于国外技术和产品价格高、运输周期长，而国内又无成熟的技术和产品的限制，迫不得已采用传统修复方法进行修复。正因为市场需求的刺激，国内在玻璃钢修复补强技术和产品的研究开发方面就显得更加迫切并逐渐得到重视，不少研究机构和管道拥有机构正投入大量资金和人力开发此类技术和产品，且取得了卓有成效的研究进展，可望在短期内就投入到工业应用中。

油气输送管道在服役过程中，通常会受到多种因素的影响出现各种缺陷，这些缺陷的存在及发展将对管道的安全造成直接的威胁，若采用更换管道的方式，不仅工期长、耗资大，且影响正常输送工作。在此情况下，管道补强修复技术成为确保油气集输效益、管线安全运行的关键技术措施。

参考文献：

[1]王巨洪，姜世强.管道缺陷补强修复新技术[J].管道技术与设备，2016，23（5）：120-124.