楊永和 胡江鋒 方衛(wèi)林

中石油管道聯(lián)合有限公司西部分公司

0 引言

埋地管道的補(bǔ)口質(zhì)量關(guān)系到管道外防腐的總體質(zhì)量和長期使用壽命。近年來，國內(nèi)一些管道運(yùn)營單位組織開展了補(bǔ)口防腐層應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)研，采用內(nèi)、外檢測結(jié)合開挖驗(yàn)證的方法，調(diào)查發(fā)現(xiàn)了比較嚴(yán)重的熱收縮帶補(bǔ)口失效問題，主要表現(xiàn)為熱收縮帶與管體粘結(jié)不良以及熱收縮帶與主體管道聚乙烯（以下簡稱PE）防腐層搭接部位粘結(jié)不良兩種情況。2010年西氣東輸一線的補(bǔ)口防腐層開挖驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)， 55%的失效發(fā)生在補(bǔ)口搭接部位。2013年在西氣東輸一線的補(bǔ)口修復(fù)工程中，對補(bǔ)口部位失效原因也進(jìn)行了調(diào)查，同樣發(fā)現(xiàn)超過50%的失效發(fā)生在補(bǔ)口搭接部位。由此看出，補(bǔ)口防腐層與PE層搭接部位的粘接是否緊密是補(bǔ)口有效性的關(guān)鍵。目前，為防止補(bǔ)口部位失效，國內(nèi)研究主要從補(bǔ)口新材料選擇、補(bǔ)口施工質(zhì)量控制等方面來開展工作。本文依據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，從補(bǔ)口搭接部位的處理技術(shù)方面給出了建議，力求3PE防腐層補(bǔ)口搭接部位實(shí)現(xiàn)好的密封。

1 目前補(bǔ)口搭接部位的處理方式及存在的弊端

目前，國內(nèi)外埋地管道建設(shè)過程中使用最廣泛的是3PE防腐層，與其配套的現(xiàn)場防腐補(bǔ)口大多采用環(huán)氧底漆+輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶（套）的結(jié)構(gòu)，該補(bǔ)口形式是目前國內(nèi)外公認(rèn)的成熟技術(shù)，在國內(nèi)外實(shí)際工程中大量應(yīng)用。施工時(shí)先刷涂無溶劑環(huán)氧底漆，然后將熱收縮帶（套）包覆在補(bǔ)口處，均勻加熱使其產(chǎn)生徑向收縮，同時(shí)內(nèi)層 熱熔膠熔化，使收縮帶（套）與管體防腐層和補(bǔ)口部位鋼管表面粘接在一起，形成防腐密封。由于管體PE防腐層屬于非極性物質(zhì)，很難與其它物質(zhì)結(jié)合，為了加強(qiáng)熱熔膠/PE界面的粘結(jié)強(qiáng)度，往往需要對PE搭接部位進(jìn)行極化處理，包括火焰極化、表面粗糙化處理、電暈處理等[1]，但現(xiàn)場手工烘烤和鋼絲刷手工拉毛時(shí)，加熱溫度、加熱均勻性、拉毛深度及均勻度均不能得到保證，因此熱熔膠與PE搭接部位的粘結(jié)很難做到完全密封。

某管道的補(bǔ)口防腐層開挖驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)，熱收縮帶補(bǔ)口防腐層常見的外觀缺陷為翹邊（圖1），分析產(chǎn)生翹邊的原因，主要包括PE搭接部位的極化處理不足、熱熔膠/PE界面的粘結(jié)強(qiáng)度弱；熱收縮帶施工時(shí)烘烤溫度不足、熱熔膠未充分熔融等。

開挖檢測中還發(fā)現(xiàn)，有的補(bǔ)口在剝除熱熔膠層時(shí)其與PE粘結(jié)呈現(xiàn)不連續(xù)狀態(tài)，即熱熔膠與PE層粘結(jié)不緊密，經(jīng)過長期的埋設(shè)，地下水沿著熱熔膠與PE界面逐漸滲透至補(bǔ)口管體表面，如果管體無溶劑環(huán)氧底漆厚度較薄，在腐蝕性較強(qiáng)的地區(qū)，久而久之會導(dǎo)致底漆剝離和管體的腐蝕。圖2中熱收縮帶熱熔膠與PE局部未粘結(jié)處可見明顯的進(jìn)水通道。

為防止類似的補(bǔ)口搭接部位失效，可采取以下措施加以改進(jìn)：一是施工時(shí)采用機(jī)械烘烤方式，避免烘烤溫度不足或不均勻、局部熱熔膠未熔化的情況；二是采用有效的PE層極化處理方法，如氣體極化方法[2]、火焰氧化處理[3]和極化 處理器技術(shù)[4]等。本文提出的3PE防腐層補(bǔ)口搭接部位新型處理技術(shù)，是從工藝優(yōu)化角度出發(fā)，通過在搭接部位進(jìn)行“溝槽”化處理，使補(bǔ)口材料在該部位的有效密封面積增大，從而增強(qiáng)密封防水作用。

2 補(bǔ)口搭接部位的“溝槽”處理方式

補(bǔ)口搭接部位溝槽處理方法是從工藝優(yōu)化角度出發(fā)，給出的加強(qiáng)補(bǔ)口搭接部位粘結(jié)強(qiáng)度從而加強(qiáng)其密封防水作用的一種新思路。采用新的PE溝槽化處理，在補(bǔ)口防腐層搭接部位外表面劃出溝槽（圖3），溝槽分2組，每組2個(gè)槽，也可視情況增減溝槽的組數(shù)和槽數(shù)；采用的溝槽切割設(shè)備可以是切管設(shè)備改造而成或用對口器架刀槽手工制成（對小口徑管道），可采用與機(jī)械分瓣式鋼管切割機(jī)相似的結(jié)構(gòu)形式，將割刀更換為非金屬材料或強(qiáng)度介于聚乙烯和環(huán)氧粉末之間的材料，在加工出溝槽的同時(shí)，還可避免對其內(nèi)層環(huán)氧粉末及管道本體造成損傷。離補(bǔ)口部位最近的一組溝槽位于管體防腐層與不同補(bǔ)口形式的底漆或第一道防腐層搭接部位，第二組溝槽位于管體防腐層與不同補(bǔ)口形式的外防腐帶或外護(hù)帶的搭接部位。

此工藝適用于濕膜法的液體涂料類及纏帶類補(bǔ)口搭接部位處理。液體涂料刷涂時(shí)將充滿溝槽部位，增大與原管體涂層的接觸面積，提高涂層的耐水密封性能。

采用溝槽處理方式，與通用搭接部位處理方式的比較見表1：

3 “溝槽”處理方法的實(shí)施

溝槽處理方法可應(yīng)用于新建管道補(bǔ)口和運(yùn)行期修復(fù)施工。

1）管道建設(shè)期：可將溝槽切割設(shè)備集成到目前中石油大力推廣應(yīng)用的自動噴砂除銹裝置或中頻加熱器等設(shè)備上，在噴砂后或加熱時(shí)，進(jìn)行搭接部位的切割處理，對補(bǔ)口功效也不會產(chǎn)生影響，在大量補(bǔ)口施工時(shí)，所增加的成本可忽略。

2）運(yùn)行期修復(fù)：此方法適用于液體涂料類、纏帶類材料或粘彈體材料的修復(fù)施工，不需要大的機(jī)械設(shè)備，對作業(yè)坑沒有特殊要求，成本增加少。

4 實(shí)施舉例

采用粘彈體進(jìn)行補(bǔ)口修復(fù)時(shí)，先對補(bǔ)口部位進(jìn)行清理和打磨，然后加工出溝槽，粘彈體與管體防腐層搭接寬度不小于50mm。粘彈體防腐補(bǔ)口搭接方式如圖4所示。

粘彈體具有優(yōu)異的防水密封性、粘結(jié)性、冷流性、抗陰極剝離性和容易使用、質(zhì)量容易控制的特性，在西氣東輸?shù)却罂趶焦芫�上的應(yīng)用效果良好。采用溝槽處理方法施工時(shí)，粘彈體能充滿 溝槽，并達(dá)到浸潤效果，相當(dāng)于在搭接部位增加4道額外的密封，減少了補(bǔ)口搭接部位失效的概率。

5 結(jié)論

1、近年來多家公司的管道開挖檢測表明，補(bǔ)口是3PE防腐管道質(zhì)量中最薄弱的環(huán)節(jié)，由于搭接部位處理不夠?qū)е碌拿芊馐�效問題嚴(yán)重影響了管道的正常運(yùn)行。

2、新的補(bǔ)口搭接部位溝槽處理方法是從工藝優(yōu)化角度出發(fā)，采用切槽設(shè)備在補(bǔ)口防腐層搭接部位外表面加工出2組（每組2個(gè)）溝槽，補(bǔ)口施工時(shí)，補(bǔ)口材料將該溝槽填充后，將使該部位增加4道密封，從而加強(qiáng)了密封防水作用。

3、溝槽處理方法適用于液體涂料類、纏帶類材料或粘彈體材料的施工。 ◢

參考文獻(xiàn)：

1．陳守平，莫容，吳迪.防腐及保溫管道補(bǔ)口涂層與聚乙烯防腐層搭接處的表面處理技術(shù)研究.防腐保溫技術(shù)，2007年6月第15卷第2期，238–241.

2．王綱.氣體極化處理劑在3PE防腐管線液態(tài)環(huán)氧補(bǔ)口技術(shù)中的應(yīng)用.化學(xué)工程與裝備，2012年第11期，102–104.

3.W Hodgins. Field joint challenges in remotepipeline construction [C]. 5th Annual Oil And Gas PipelineConference，AbuDhabi，2005.

4.周武德.3PE管道補(bǔ)口的極化處理技術(shù).油氣儲運(yùn)，2011，30（3）：213–215.

作者簡介：楊永和，高工，在讀博士生，西安石油學(xué)院化工設(shè)備與機(jī)械專業(yè)畢業(yè)，西部管道公司管道處（保衛(wèi)處）處長

2014年第2期（總第15期））