采用聚乙烯內襯修復管道施工技術規(guī)范_secret

1、中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T 4110-2007采用聚乙烯內襯修復管道施工技術規(guī)范2007-10-08發(fā)布 2008年-03-01實施國家發(fā)展和改革委員會 發(fā)布目錄前言1 范圍2 規(guī)范性引用文件3 術語和定義4 總則5 設計6 材料7 安裝8 壓力試驗9 交工資料前言本標準的附錄A為資料性附錄。本標準由石油工程建設專業(yè)標準化委員會提出并歸口。本標準負責起草單位，中國石油集團工程技術研究院。參加起草單位：山東勝邦-柯林瑞爾管道工程有限公司、揚州江蘇油田三園技術有限公司。本標準主要起草人：宋連仲、周長山、周拾慶、趙修杰、李麗君、孟春暉。采用聚乙烯內襯修復管道施工技術規(guī)范1 范圍本標準規(guī)

2、定了管道安裝聚乙烯內襯對管道進行結構性修復、恢復結構的完整性和進行管道內襯防腐的施工要求。本標準可為采用聚乙烯內襯修復管道的建設單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位等用戶提供依據。推薦直徑范圍為DN100mmDN700mm的管道，超出此范圍可參考本標準執(zhí)行。新建管道使用聚乙烯內襯防腐時可參照本標準執(zhí)行。2 規(guī)范性應用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB/T 2035 塑料術

3、語及其他定義GB/T 13663 給水用聚乙烯（PE）管材GB 15558.1 燃氣用埋地聚乙烯（PE）管道系統(tǒng) 第1部分：管材GB/T 18252 塑料管道系統(tǒng) 用外推法對熱塑性塑料管材長期靜液壓強度的測定CJJ63 聚乙烯燃氣管道工程技術規(guī)程3 術語和定義GB/T 2035，GB/T 18252 確立的以及下列術語和定義適用于本標準。變形管 deformed pipe采用變形模式或徑向壓縮的方式，使聚乙烯內襯管材經過專用設備后減少其橫截面面積的管材，如工程生產的U型內襯管。目前變形管的形式有：U型變形模式或徑向均勻壓縮模式，如冷壓U型管、縮徑變形型管。凹窩 dimpling熱縮性變形管在恢

4、復原始的圓形時，在管道的管壁接頭或變形處，內襯失去支撐點，膨脹而產生的局部變形。 插入點 insertion point作為變形管插入現存管道的入口處。 內襯層 liner在結構上連續(xù)地與修復管道內壁緊密貼合的聚乙烯復原管。 熱壓設備 manifolds變形聚乙烯內襯在復原過程中所用的升溫加壓設備。復原管 reformed pipe變形管插入到管線內經升溫和加壓設備（或自然復原）復原到與現存管線貼合的內襯層。終點 termination point將變形管從現存管道中牽引出的出口。 部分損壞管道 partially deteriorated pipe管道存在結構上的缺陷，但整體上能夠支持土壤和

5、內部壓力。4 總則聚乙烯內襯的使用溫度應符合下列規(guī)定：a) 應用與集氣或輸氣管道、多相流體或低蒸汽壓流體輸送管道時不應超過50；b) 應用于原油及各種水管道時不應超過60。在特殊工作條件下實施工程項目時，建設單位可與有關單位協(xié)商提出相應的技術條款。本標準應采用者在應用前應制定相應的安全健康實施規(guī)定。在設計管道內襯層時，應對待修復管道進行必要的評估，在能夠滿足強度要求時方可進行內襯的安裝。聚乙烯內襯相關產品生產廠家應提供設計和安裝所需的技術資料。5 設計設計應采用符合本標準要求的聚乙烯內襯層材料。設計時應確定聚乙烯內襯層在安裝和使用過程中的適用性。當輸 送的介質中有影響聚乙烯內襯層機械性能的碳氫

6、化合物或碳氫化合物基的添加劑存在時，應確定聚乙烯內襯層對特定碳氫化合物的適用性。聚乙烯內襯層最小壁厚應符合下表的要求。公稱直徑DN100DN150DN200DN250DN300DN350DN400DN500DN600DN700最小壁厚4.05.06.07.08.08.59.612.514.016.0聚乙烯內襯層一次作業(yè)安裝長度應根據地形、連接點、彎頭和管道內部情況確定。6 材料聚乙烯內襯層用與油氣管道內襯時應符合GB 15558.1的規(guī)定；用于水管道內襯時應符合GB/T13663 的規(guī)定。聚乙烯內襯層材料的分類應符合下表的規(guī)定。類型長期靜液壓強度（20，50年，97.5%），MPa最小強度，M

7、PaPE80 （第二代）8.009.998.0PE100（第三代）10.0011.1910.0工廠生產的U型內襯管應連續(xù)纏繞；操作和存儲應符合產品說明書的固定。聚乙烯變形管不應有裂片、窄裂紋、龜裂或碎裂等痕跡。7 安裝7.1 清洗和檢查 現存管道在清洗前，應根據國家的有關安全規(guī)定對管道內部氣體進行檢測，不應有有毒、易燃氣體存在。 現存管道內部銹蝕物及污垢應清除掉。清洗可以采用高速噴射清洗機或機械驅動設備進行清洗，也可采用壓縮空氣或水等介質推動清管器進行管道內部的清洗。當采用化學手段進行清洗時，清洗后的管道應作鈍化處理，防止參與的清洗介質對管道內壁的繼續(xù)腐蝕。 管道檢查應由專業(yè)人員用工業(yè)內窺電視

8、完成，通過使用工業(yè)內窺電視確定任何會妨礙內襯管插入以及正常復原的因素和位置。7.2 聚乙烯內襯管的連接需要現場進行熱熔焊接的內襯管可按CJJ63的有關規(guī)定執(zhí)行。7.3 插入安裝 連接內襯管段的金屬法蘭或端頭連接裝置應在安裝內襯層前安裝。 在管道內襯層安裝前應制定對積存在內襯層與原管道夾層環(huán)形空間內任何氣體的檢測和去除的有關方法。在管道內襯插入前，應采用管道內部尺寸檢測儀器檢測確定管道內徑，并確保變形管在插入安裝時不會造成損壞。變形管應用動力絞盤和纜索直接從插入點拉到終點，穿插過程中應對拉力進行連續(xù)檢測，測出拉力應小于屈服強度的50%與內襯管管壁橫截面積的乘積。7.4 變形內襯管的復原 U型內襯

9、管的復原。.1 U型內襯管的復原應在變形管插入安裝合格后進行。.2 復原適應加溫加壓。當變形管尾端外壁溫度通過加溫達到85±5時，應逐步加壓，使變形管復原。復原壓力應達到確保變形管完全膨脹并允許在端部接觸點出現凹窩，使變形管完全復原，并與管道內壁緊貼在一起。保持這種復原壓力，使復原內襯層冷卻到38并穩(wěn)壓繼續(xù)冷卻，直至達到環(huán)境溫度后，斷開設備。.3 在整個變形管復原過程中應連續(xù)檢測溫度和壓力。測溫、測壓裝置應在插入點和終點。 徑向均勻壓縮內襯管的復原：可采用內襯管聚乙烯材料自身的記憶性特性7.5 作業(yè)段復原表觀質量檢驗管道內襯管復原和尺寸穩(wěn)定后，應按徑向均勻壓縮模式設計規(guī)定的連接方式對

10、修復后的管道進行連接。8 壓力試驗內襯修復后的管道應按原管道設計要求進行壓力試驗。在整個試壓期間，每個管道端部的內襯環(huán)形空間的排氣孔閥門應保持開通并在穩(wěn)定狀態(tài)下檢測壓力為零。9 交工資料交工資料應主要包括在以下內容：聚乙烯內襯管出廠合格證和質量說明書；工程設計文件；聚乙烯內襯施工記錄；試壓記錄；業(yè)主要求的其它相關資料。附錄A（資料性附錄）條文說明1 范圍本標準所描述的現場安裝聚乙烯內襯的工藝方法有：a) 通過改變內襯管的截面形狀在管道內部安裝聚乙烯內襯的工藝方法。b) 通過對內襯管徑向均勻壓縮的方式在管道內部安裝聚乙烯內襯的工藝方法。安裝內襯的目的包括：對管道進行結構性修復和提高管道內部的密封

11、性腐蝕性能。管道安裝了聚乙烯內襯后，由原來單一材質的管道成為符合管道，在設計、施工和驗收等方面與單一材質的管道具有了本質上的不同；為指導采用聚乙烯內襯修復現存管道的工程設計、施工和驗收工作，確保管道內襯聚乙烯的工程質量，制定本標準。本標準主要是為石油行業(yè)的管道建設服務，石油管道常見直徑范圍為DN100DN700mm，所以本標準的推薦應用范圍為DN100DN700mm。管道安裝聚乙烯內襯一方面可以用于現有管道的內襯修復，也可以應用于新建管道的內防腐；聚乙烯內襯材料在強度方面比較的低，管道安裝內襯后，管道的主體強度仍然由原管道承擔，內襯材料所起的作用主要是防腐、密封、減磨作用，對局部缺陷具有修復補

12、強效果；由于鋼管提供了承受環(huán)向應力的強度，所以在進行管道修復或防腐設計時，管道的設計壓力可以高于內襯管承壓水平。在國外油田聚乙烯內襯被廣泛的應用于管道的內防腐，內防腐的安裝與應用與采用聚乙烯內襯修復管道過程完全相同，本標準也可以作為聚乙烯內襯防腐規(guī)范。4 總則聚乙烯材料的特點是受溫度的影響較大，溫度過高會導致內襯材料變軟，耐壓強度降低，會加速材料的老化，縮短材料的使用壽命。參照加拿大標準CSA Z662-03油氣管道系統(tǒng)規(guī)定了聚乙烯管的使用溫度。a) 天然氣管道、多相流體或低蒸汽壓流體管不應超過50；b) 油田油、水管線不應超過60。本標準依據比提出了聚乙烯內襯的使用溫度限制。本標準所提供的是

13、正常情況下的工程項目內容，由于工程條件的變化，建設單位、設計和施工單位等共同協(xié)商，在確保質量的前提下提出相應的技術條件。本標準沒有特別強調與應用相關的安全規(guī)定，本標準應用者在應用前應編制適當的安全健康實施規(guī)定，并確定應用范圍。本條強調的是管道內襯管的作用，主要是對管道的結構完整性進行修復；對于較高壓力的管道的主體壓力應由原油的金屬管道承擔，在管道內襯安裝前，對管道進行必要的評估，確定現存管道的結構強度是否適宜安裝內襯和安裝后是否符合使用要求。此條規(guī)定了內襯管生產廠家有義務提供在設計與安裝上所需要材料的相關性能參數。相關的注意事項等。5 設計設計應采用符合6.1，6.2規(guī)定的內襯層材料性能。聚乙

14、烯內襯對某些碳氫化合物的吸收可以導致在服役條件下機械性能的損失，內襯材料由于吸收碳氫化合物會造成尺寸變大（漲大），吸收強度受壓力、溫度、碳氫化合物的性質及聚乙烯的聚合結構的影響。設計應考慮這些因素，以確認聚乙烯內襯層對液態(tài)碳氫化合物的適用性。輸送流體內化學添加劑對聚乙烯內襯層的影響也必須考慮。液態(tài)烴的吸附作用已經被人們認為是油或氣液體的可逆的物理重量增加，它取決與這種烴在聚乙烯中的擴散和溶解常數。因此，按重量算最大吸附作用約為3%-4%時，則在溫度為23時，高密度聚乙烯內襯按體積計算可近似膨脹8%左右，（徑向2%，圓周2%，軸向2%）。由于在操作時內襯層全部被限制在金屬管內徑范圍，所以膨脹也受

15、到可限制，從而高密度聚乙烯內襯層逐漸消除了半徑方向的應力。經過一段時間后，隨著消除軸向和圓周應力，壁厚將增加約8%左右，對于有液態(tài)烴存在的情況下，應把襯層設計成安裝和開始時處于殘余的張力狀態(tài)，當原油開始浸潤，襯層體積開始膨脹時，襯層中的張力地笑了原有浸潤后的膨脹，從而使內襯層出于新的中性狀態(tài)。 內襯管的壁厚在設計時應同時考慮到自身支撐的剛度、熱熔焊接的可行性，以及管道內部的狀況有很大的要求等，在綜合各種因素的基礎上結合國內管道修復工程的實際經驗，為確保管道內襯的施工質量，5.3中提出了最小壁厚的限制。 一次作業(yè)安裝的內襯長度與管道的外形尺寸、管道的連接點、彎頭，以及管道內部的狀況有很大的關系，

16、一次安裝的實際長度應根據具體情況確定，為保證管道內襯的安裝質量，一次作業(yè)的長度應控制在一個合理的范圍，不是一次作業(yè)的施工長度越長越好；當由于具體情況需要延長管道內襯的安裝長度時，必須采取相應的技術措施，降低管道內部的摩擦阻力。6 材料對于聚乙烯材料，密度越高，剛性越好；密度越低，柔性越好。進行內襯修復或者內襯防腐的材料，既要有較好的剛性，同時還要有較好的柔韌性，因此國際上用于輸氣管道的聚乙烯內襯材料一般都采用中密度和高密度聚乙烯材料，尤其是中密度上限、高密度下限居多。ASTM F1553-01規(guī)定聚乙烯內襯材料符合美國ASTM D3350規(guī)定。GB 15558.1是國內燃氣管道專用標準，在材料

17、的規(guī)定上與美國ASTM D3350規(guī)定基本一致，符合管道內襯材料的要求，為此6.1中規(guī)定用于油氣管道內襯修復的材料應符合GB 15558.1的規(guī)定；同樣，用于水管道內襯時應符合GB/T 13663的規(guī)定。聚乙烯采用專用料分類：聚乙烯管道專用料是隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展而得到不斷發(fā)展，相應的材料越來越多，性能越來越好，材料的各項技術指標也得到不斷的提高。聚乙烯材料分級、材料的命名和設計基礎是以ISO 9080耐液壓外推到20水中使用50年為基礎的。通常PE分為低密度聚乙烯（簡稱LDPE，密度為0.910g/cm³-0.925g/cm³），中密度聚乙烯（簡稱MDPE，密度為0.9

18、26g/cm³-0.940g/cm³），高密度聚乙烯（簡稱HDPE，密度為0.941g/cm³-0.965g/cm³）。目前常見的聚乙烯材料分為PE63，PE80，PE100等，其中的中密度聚乙烯（MDPE）PE80級別材料、高密度聚乙烯（HDPE）PE80級材料、高密度聚乙烯（HDPE）PE100級別材料從材料性能上滿足管道內襯的要求，三類PE內襯用材料的主要物理性能典型值見下表：性能單位試驗方法中密度聚乙烯PE80高密度聚乙烯PE80高密度聚乙烯PE100密度（基礎樹脂）g/cm³GB/T 10330.9400.9490.950密度（混配料

19、）g/cm³GB/T 10330.9500.9580.959熔體質量流動速率（MFR）2.16kgg/10minGB/T3682-20000.20.100.035kgg/10min0.80.450.25屈服強度MPaGB/T1040-1992182022斷裂強度MPa303030斷裂伸長率%600600600簡支梁缺口沖擊強度23Kj/m²ISO 179-1-2000ISO 179-2-1997不斷不斷不斷-20Kj/m²ISO 179-1-2000ISO 179-2-1997503050彎曲模量MPaISO 178600800900氧化誘導時間（OIT）（210

20、）minISO11357-6202020耐環(huán)境應力開裂（ESCR）F50hGB/T 1842100001000010000注：MFR為熔體質量流動速率；OIT為氧化誘導時間；ESCR為耐環(huán)境應力開裂。工廠生產的U型內襯管材應連續(xù)纏繞，說明書應明確指出運輸、儲存注意事項，主要性能指標以及安裝過程中的注意事項。裂片、窄裂紋、龜裂或碎裂痕跡的存在說明聚乙烯內襯管存在質量上的問題，不符合內襯材料的要求，出現這種現象時內襯已經不能用于管道內襯修復，必須進行更換。7 安裝清洗和檢查對于油氣管道或污水管道在清洗前，一般會存在有毒、易燃氣體，為保證施工的安全，防止發(fā)生爆炸、中毒等事故的發(fā)生，確保生命財產的安全

21、提出的規(guī)定。目前常見的管道清洗技術有：高壓水射流清洗技術、機械刮垢清管技術、PIG清理技術以及管道化學清洗技術，這些技術基本上都能夠滿足管道內襯修復的要求；無論采取何種管道內襯修復技術，管道內壁必須達到基本上沒有成塊的腐蝕物以及污垢，尤其是不能有凸出硬垢的存在，防止在進行安裝內襯施工時及修復后對管道內襯造成損傷。采用化學清洗后管道應用清水進行清洗，然后對管道進行鈍化處理，確保修復后管道的使用壽命不受影響。 管道清理后，清洗狀況的檢查是保證管道內襯安裝成功的一個關鍵環(huán)節(jié)，目前的檢驗手段普遍采用的是用工業(yè)內窺電視進行檢驗，檢查過程中應將管道內部存在的可能會影響內襯安裝質量的因素和位置調查清楚，以便

22、采取措施進行處理。7.2 聚乙烯內襯管的連接 熱熔焊接時應確保：a) 進行聚乙烯內襯管焊接操作工必須持有上崗許可證。b) 調節(jié)熱熔焊機處于規(guī)范的工藝條件下。熱熔焊接時外界環(huán)境條件應符合聚乙烯管道施工的要求：a) 環(huán)境溫度低于5，應將聚乙烯內襯管的管端部2m范圍內在大于5的溫度下預熱40min以上；b) 環(huán)境唯獨高于305時，應使焊機在帳篷下工作以避免日光光線的直射暴曬；c） 在雨天環(huán)境下施工時，應使焊機在帳篷下工作并做好聚乙烯內襯內外均無水滴。d) 聚乙烯內襯管在施工場地的堆放應保證管道不受到應力損壞和污染。 計算機控制的熱熔焊接連接的工藝參數，應符合熱熔連接工具生產廠和聚乙烯內襯管材廠家的規(guī)

23、定，對接焊接的連接符合CJJ63-2005中的規(guī)定。 聚乙烯內襯管完成焊接工藝后應保證在焊接管的冷卻時間大于20min，在冷卻期間并應確保整個內襯管段不受任何外力的作用。 聚乙烯內襯管焊接完成后，用專用工具將聚乙烯內襯管外側的熱熔焊瘤切除掉，聚乙烯內襯管內側的焊瘤可以保留。塑料的熱熔焊接目前缺少焊接質量的定量檢測手段，目前常用的檢測方式是從焊接接口處的外觀質量進行判斷。在將聚乙烯內襯焊接完成后，進行外觀質量檢驗，焊縫處無氣泡、裂紋、脫皮和明顯的痕紋、凹陷。且色澤一致為合格焊縫，否則為不合格焊縫，不合格焊縫應重新焊接。作為熱熔焊接質量檢驗的輔助手段，還可以進行內襯管的氣密性試驗，試驗介質為空氣，

24、試驗壓力為0.1MPa，穩(wěn)壓1h，無泄漏為合格。7.3 插入安裝 采用金屬法蘭或者其它方式進行內襯后管道作業(yè)段之間連接時，考慮到內襯后金屬管道的法蘭或其它連接裝置的焊接溫度會損傷管道內襯層，因此，連接附件應在加裝內襯層前安裝。 由于管道內襯層與原有管道之間沒有粘結，對于用機械方法嚙合的襯里來說，重要的是需要使內襯層和鋼管間環(huán)形空間通向大氣層，從而不僅使少量空氣和滲透蒸汽壓排泄出來，而且也會使襯層膨脹排出空氣。如果有空氣截留的話，那么它會單獨膨脹，由于具有高的環(huán)向壓力 檢測管道內部尺寸的目的是確認管道管徑的一致性，有時管道由于歷史原因會出現管道變徑連接的情況，管道內部尺寸不一致的情況必須進行處理

25、，否則會造成管道內襯安裝的失敗。在進行工業(yè)內窺電視檢驗時，由于屬于圖像檢查，無法判斷管道內部可能存在的一些焊瘤、殘留硬垢等的具體尺寸。采用管道內部尺寸檢測儀器可以確認管道內部是否存在影響管道內襯安裝的因素。 安裝聚乙烯內襯管的最大牽引機不得超過安全許用應力，最大的牽引力等于內襯摩擦阻力及管道彎曲產生的彎曲應力之和。在牽引過程中，需要監(jiān)控牽引力的變化，預防內襯的拉力過大。這里需要注意的是聚乙烯內襯層材料的彈性模量與拉伸強度的時間依賴行為。聚乙烯內襯耐短期載荷能力強，而耐長期荷載能力相對要低，在安裝過程中應考慮管道內襯對牽引力耐久性。在牽引過程中，內襯管的拉伸強度隨牽引時間而降低，安全的牽引應力是時間的函數。下表為高密度聚乙烯和中密度聚乙烯的彈性模量和安全牽引應力隨時間變化的典型值典型彈性模量典型的安全牽引應力時間高密度聚乙烯中密度聚乙烯時間高密度聚乙烯中密度聚乙烯短期800MPa600MPa30min9.0MPa7.3MPa10h400MPa300MPa60min8.3MPa6.7MPa100h350MPa250MPa12h7.9MPa6.4MPa50年200MPa150MPa24h7.6MPa6.2MPa 內襯管拉入管道內部后可能要花費數小時（典型值24h）從軸向應變恢復過來，推薦內襯管宜拉出襯管端口4%-5%的額外長度。7.4 變形內襯管復原 U型內