《天然氣管道維修問題研究10000字（論文）》

天然氣長輸管道維修補(bǔ)強(qiáng)工藝研究報(bào)告目錄引言 2一、天然氣長輸管道的設(shè)計(jì)與施工 3（一）天然氣長輸管道的概念與特點(diǎn) 3（二）、天然氣長輸管道的組成與設(shè)計(jì) 31、天然氣長輸管道系統(tǒng)的組成 32、天然氣長輸管道的線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 4（三）天然氣長輸管道的施工 5（三）天然氣長輸管道的等級劃分 6二、天然氣長輸管道的維修補(bǔ)強(qiáng)方法 6（一）天然氣長輸管道維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)分類 6（二）纖維復(fù)合材料類型維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù) 8（四）焊接修復(fù)方法 9（三）夾具類型維修補(bǔ)強(qiáng)方法 10（四）StrongPipe管道復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù) 11三、長慶輸氣管道維修補(bǔ)強(qiáng)工藝 11（一）長慶輸氣管道腐蝕狀況分析 11（二）StrongPipe維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 11（三）StrongPipe.維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的使用范圍 12（四）補(bǔ)強(qiáng)材料的技術(shù)指標(biāo) 12（五）補(bǔ)強(qiáng)材料的厚度層數(shù)的計(jì)算 12（六）施工工藝流程及方法 131、工工藝流程 132、施工方法 13（七）修復(fù)作業(yè)過程 161、修復(fù)作業(yè)流程 162、現(xiàn)場開挖 163、管體表面預(yù)處理 164、修復(fù)方案的制定 175、高強(qiáng)度填料的配置及涂覆 176、補(bǔ)強(qiáng) 177、保溫固化 188、防腐 18（八）補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)與檢測報(bào)告 19（九）經(jīng)濟(jì)效益 20結(jié)論 20引言管道運(yùn)輸是油氣生產(chǎn)中非常重要的內(nèi)容，其質(zhì)量的高低幾乎關(guān)系到油氣工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，隨著我國油氣工程的不斷發(fā)展，管道運(yùn)輸也開始被重視起來，油氣管道也開始覆蓋在我國陸地下、大洋底。當(dāng)前發(fā)達(dá)國家的原油管輸量占其總輸量的80%，天然氣管道長距離運(yùn)輸量達(dá)95%，管道運(yùn)輸極大地方便了我國油氣資源的利用，迄今為止已經(jīng)有一百多年的歷史，如今已成為我國武大運(yùn)輸方式之一，其他四大運(yùn)輸方式分別為鐵路、公路、水路、航空。長輸管道是管道運(yùn)輸中非常重要的一部分，其與公路、鐵路、橋梁、河流、光纜、電纜的施工存在交叉，施工的安全性受到了極大的影響，如果出現(xiàn)管理不到位、監(jiān)護(hù)不到位、施工方法不正確等問題，將會(huì)進(jìn)一步降低天然氣運(yùn)輸?shù)陌踩?。天氣燃?xì)獗旧硎且环N易燃、易爆的物質(zhì)，會(huì)對管道內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)或電化腐蝕。同時(shí)，長輸管道還會(huì)受到自然環(huán)境的影響，比如風(fēng)化、酸雨等，如果長時(shí)間處于這種高壓、高溫或高濕的環(huán)境中，長輸管道很容易出現(xiàn)破損、穿孔等問題，這不僅會(huì)縮短管道的使用壽命，還會(huì)導(dǎo)致油氣資源泄漏從而引發(fā)中毒、爆炸或火災(zāi)等重大惡性事故。為了保障油氣資源的安全運(yùn)輸，延長管道的使用壽命，就需要對缺陷管道采取加固補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)。鑒于傳統(tǒng)焊接修復(fù)技術(shù)的操作要求較高，并且屬于明火作業(yè)，如果焊接電流穿透管壁易造成輸送管道介質(zhì)泄漏，造成管道爆炸的危險(xiǎn)，帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要尋求一種經(jīng)濟(jì)有效的管道修復(fù)技術(shù)，促進(jìn)管道的安全運(yùn)輸。本文將以長慶輸氣管道為例，在闡述長輸管道基本理論的基礎(chǔ)上對StrongPipe.維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，并對應(yīng)用的效果進(jìn)行評價(jià)。一、天然氣長輸管道的設(shè)計(jì)與施工（一）天然氣長輸管道的概念與特點(diǎn)長距離輸送管道（簡稱“長輸管道”）是指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫、使用單位間的用于輸送商品介質(zhì)(油、氣等)，并跨省、市，穿、跨越(江河、道路等)，中間有加壓泵站的長距離(一般大于50KM)管道。這種管道方便將液體或氣體從供應(yīng)方輸送到遠(yuǎn)方的用戶。長輸管道主要由站場((Stations)和線路(Pipeline)兩部分組成。為了保障天然氣的安全運(yùn)輸，長輸管道運(yùn)輸會(huì)給予輸送介質(zhì)一定的動(dòng)能和熱能，從而設(shè)置了首站、加壓站、加熱站、分輸站、計(jì)量站、清管站和末站等站場。天然氣、煤氣等氣化產(chǎn)品都可以通過長輸管道運(yùn)輸，長輸管道的特點(diǎn)如下：（1）每隔一定距離設(shè)有為減少事故危害、便于搶修、可緊急關(guān)閉的若干截?cái)嚅y室，以及陰極保護(hù)站等。（2）長輸管道的地理跨度較大，站場及管道分散；（3）長輸管道設(shè)備操作相對簡單，站場間具有相似性，調(diào)節(jié)時(shí)間要求低；（4）可靠性較高，要求有故障檢測功能等。（5）輸送介質(zhì)較為單一，工藝流程比較簡單，輸送距離長，管徑大，輸送壓力高，輸送量大等。（二）天然氣長輸管道的組成與設(shè)計(jì)1、天然氣長輸管道系統(tǒng)的組成圖1.1干線輸氣管道的總體結(jié)構(gòu)與流程如下圖1.1，輸氣干管、首站、壓氣站、中間氣、氣體分輸站、干線截?cái)嚅y、中間氣體接收站、清管站、末站(或稱城市門站)及輔助系統(tǒng)構(gòu)成了天然氣長輸管道系統(tǒng)的主要內(nèi)容。其中，輸氣干線站主要是對進(jìn)入干線的氣體質(zhì)量進(jìn)行檢測和計(jì)量，通過分離、調(diào)壓和清管球發(fā)送等操作來控制氣體的質(zhì)量。輸氣管道中間分輸(或進(jìn)氣)站主要給沿線城鎮(zhèn)供氣，也可以接受其他支線和氣源地的來氣。壓氣站作為一個(gè)中間接力站，可以利用各種動(dòng)力設(shè)備和輔助系統(tǒng)增加輸氣壓力。清管站通常和其他站場合建，主要用來清除長輸管道中的水、機(jī)械雜質(zhì)和鐵銹等雜物，為了保障作業(yè)的速度，相鄰清管器收發(fā)筒間的距離一般在100-150KM左右。輸氣管道末站通常與城市門站合建，在限流系統(tǒng)的安裝下，對輸送到用戶處的天然氣進(jìn)行分離、調(diào)壓、計(jì)量等，充分保障用氣的穩(wěn)定。輸氣展現(xiàn)上一般會(huì)與地下儲(chǔ)氣庫或儲(chǔ)配站。在用氣低谷時(shí)，利用壓縮機(jī)站的壓縮機(jī)將干線氣壓入地下，高峰時(shí)抽取庫內(nèi)氣體壓入干線。2、天然氣長輸管道的線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)輸氣線路應(yīng)符合如下條件：（1）對地形、工程地質(zhì)、沿線進(jìn)氣與供氣點(diǎn)、地理位置、交通運(yùn)輸、動(dòng)力等因素進(jìn)行綜合權(quán)衡，從而選擇最優(yōu)的線路。（2）鋪設(shè)線路的過程中因盡量避開經(jīng)濟(jì)作物區(qū)域和農(nóng)田。（3）大、中型河流穿(跨)越工程壓氣站的選擇，應(yīng)符合線路總走向。（4）線路必須避開重要的軍事設(shè)施、可燃易爆倉庫及國家級重點(diǎn)文物保護(hù)單位的安全保護(hù)區(qū)。（5）線路應(yīng)避開機(jī)場、火車站、海(河)港碼頭、國家級自然保護(hù)區(qū)。（6）嚴(yán)禁通過鐵路和公路的隧道和橋梁，可以通過專用的鐵路和橋梁。（7）符合相關(guān)的規(guī)范。（三）天然氣長輸管道的施工天然氣長輸管道的施工應(yīng)符合如下要求：①輸氣管道應(yīng)采取埋地方式敷設(shè)，特殊地段也采用土堤、地面等形式敷設(shè)。②埋地管道覆土層最小厚度應(yīng)符合施下表規(guī)定。在不能滿足要求的覆土厚度或外荷載過大、外部作業(yè)可能危及管道之處，均應(yīng)采取保護(hù)措施。表2.1最小覆土層厚度m地區(qū)等級土壤類巖石類地區(qū)等級土壤類巖石類旱地水田旱地水田一級0.60.80.5一級0.50.50.5二級0.60.80.5二級0.50.50.5③輸氣管道出土端及彎頭兩側(cè)，回填時(shí)應(yīng)分層夯實(shí)。④當(dāng)管溝縱坡較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)土壤的性質(zhì)，采取防}卜回填土下滑措施。⑤在沼澤、水網(wǎng)(含水田)地區(qū)的管道，當(dāng)覆土層不足以克服管子浮力時(shí)，應(yīng)采取穩(wěn)管措施。⑥當(dāng)輸氣管道采用土堤埋設(shè)時(shí)，土堤深度和頂部寬度，應(yīng)根據(jù)地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土壤類別及性質(zhì)確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定。a.管道在土堤中的覆土厚度不應(yīng)小于0.6m，土堤頂部寬度應(yīng)大于管道直徑2倍且不得小于0.5m。b.土堤的邊坡坡度，應(yīng)根據(jù)土壤類別和土堤的高度確定。c.當(dāng)?shù)乇硭偷叵滤嬖谛沽鲉栴}時(shí)，需要安裝泄水設(shè)施，并按照25年一遇的洪水量設(shè)計(jì)其泄水能力，防止水流沖刷土堤。d.回填土堤的土需要具備相似的透水性。e.清除土堤基底表面的植被應(yīng)。⑦輸氣管跨越道路、鐵路的凈空高度應(yīng)符合表2.2的規(guī)定。表2.2輸氣管跨越道路、鐵路的凈空高度m道路類型凈空高度//m道路類型凈空高度//m人行道2.2鐵路6.0公路5.5電氣化鐵路11.0（四）天然氣長輸管道的等級劃分按照《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》的規(guī)定，天然氣長輸管道分為分成GA1、GA2兩級。1、GA1級（1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)。設(shè)計(jì)壓力P>1.6MPa的管道。（2）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)。直接輸送距離(指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫、用戶間)大于等于200km。且管道公稱直徑D>300~的管道。（3）輸送漿體介質(zhì)。輸送距離大于等于50km。且管道公稱直徑D>150~的管道。2、GA2級（1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)。設(shè)計(jì)壓力P<1.6MPa的管道。（2）GA2級2)范圍以外的管道。（3）GA2級3)范圍以外的管道。二、天然氣長輸管道的維修補(bǔ)強(qiáng)方法我國天然氣長輸管道一般在投產(chǎn)1-2年后就會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔的情況，不僅造成天然氣泄漏，還會(huì)耽誤油氣工程的施工進(jìn)度，導(dǎo)致人力和材料等資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重者，還會(huì)引發(fā)爆炸和環(huán)境污染等問題。因此，需要對天然氣長輸管道的維修補(bǔ)強(qiáng)方法進(jìn)行分析。（一）天然氣長輸管道維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)分類為了保障天然氣長輸管道額的使用壽命和天然氣的安全運(yùn)輸，長輸管道的維修補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)按照APIPR管道修復(fù)手冊進(jìn)行，采用焊接補(bǔ)板，焊接套管(A型套管或B形套管)，切割換管，機(jī)械夾具，纖維復(fù)合材料修復(fù)等。天然氣長輸管道維修補(bǔ)強(qiáng)的方法分為焊接、夾具和利用纖維復(fù)合材料三中類型，其中的焊接包括堆焊、打補(bǔ)丁、打套筒三種，夾具則包括夾具和夾具注環(huán)氧兩種，纖維復(fù)合材料有玻璃纖維復(fù)合材料修復(fù)、碳纖維復(fù)合材料等幾種類型。天然氣在運(yùn)輸?shù)倪^程中，會(huì)在長輸管道中破壞防腐層、管道金屬材質(zhì)、陰極保護(hù)系統(tǒng)等，這會(huì)進(jìn)一步影響長輸管道的安全性和穩(wěn)定性。1、天然氣長輸管道修復(fù)工藝目前，天然氣長輸管道維修工藝技術(shù)主要有六種：（1）換管維修，換管維修可一次解決維修段存在的所有問題，且具備長期性，但換管維修施工作業(yè)時(shí)管子必須停止運(yùn)行，會(huì)影響到下游用戶的使用。（2）堆焊或補(bǔ)焊，這種維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)較為簡單方便，但存在一定的運(yùn)行作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，比如管壁燒穿、爆裂、氫脆及易造成焊道裂紋；（3）焊接蓋帽，將蓋帽焊接到泄漏點(diǎn)上，給管道增加一個(gè)未加強(qiáng)的支管連接；（4）帶壓開孔，在管道上接一旁通管道，負(fù)責(zé)通過管道的介質(zhì)，替換掉缺陷部位的管子；（5）環(huán)氧套簡，環(huán)氧套筒是由兩個(gè)管徑比待維修管道稍大的鋼殼連接在一起，覆蓋在管道的缺陷部位，在現(xiàn)場將套筒裝在管子表面，將兩端密封，然后注入環(huán)氧樹脂，使之充滿管線與維修套之間的縫隙，使用與缺陷較長的長輸管道。（6）復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)，復(fù)合材料修復(fù)工藝通常包括管子清洗、清除污垢、表面處理、纏保護(hù)層、固化、檢測等工序。2、樹脂材料修復(fù)工藝與傳統(tǒng)管道缺陷維修方法比較，樹脂基復(fù)合材料維修技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較為明顯：復(fù)合材料在固化前很柔軟，根據(jù)充分根據(jù)管道的形狀和實(shí)際需求來進(jìn)行大面積修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，對于形狀較為復(fù)雜的型面補(bǔ)強(qiáng)也較為適用，并且修復(fù)后不會(huì)影響管道的外形結(jié)構(gòu)，其具有其他補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。再加上復(fù)合材料耐腐蝕能力較強(qiáng)，修補(bǔ)后可以顯著提升管道的耐腐蝕性。國外利用復(fù)合材料用于管道維修的歷史較長，Clockspring公司就利用玻璃纖維加強(qiáng)的復(fù)合材料對管道進(jìn)行了維修不強(qiáng)，并通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料能夠滿足管道維修補(bǔ)強(qiáng)要求，且施工簡單方便，固化時(shí)間短。美國俄克拉荷馬州先進(jìn)科技中心與塔爾薩大學(xué)、Citadel科技公司和威廉森有限公司合作研發(fā)的環(huán)氧基復(fù)合材料也可以用于管道的維修補(bǔ)強(qiáng)中，利用碳纖維織物增強(qiáng)管道的強(qiáng)度。近年來，纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)因其獨(dú)有的補(bǔ)強(qiáng)和維修能力已經(jīng)獲得了業(yè)界的廣泛認(rèn)可，并迅速應(yīng)用于民用工程和航空結(jié)構(gòu)的維修和補(bǔ)強(qiáng)領(lǐng)域。部分玻璃纖維增強(qiáng)聚合物的強(qiáng)度已逐漸接近碳纖維增強(qiáng)聚合物，且價(jià)格便宜實(shí)惠，不易造成腐蝕電池，應(yīng)用廣泛。相比傳統(tǒng)的管道維修材料而言，F(xiàn)RP管道維修材料的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、耐久性好，便于運(yùn)輸，可裁剪、安裝成型速度快；（2）維修管道需要的設(shè)備簡單，不需要移動(dòng)管道，操作過程中無明火、高壓，安全性高；（3）能有效提高受損管段的剛度、靜強(qiáng)度，降低裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，有利于提高疲勞性能；（4）維修后，管子直徑不會(huì)明顯降低，在一些情況下，經(jīng)維修的管道因內(nèi)壁涂層更光滑而減小摩擦，使管道輸量提高。（二）纖維復(fù)合材料類型維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)復(fù)合材料維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)誕生于1990年，其最初在鋼制管道的維修補(bǔ)強(qiáng)中被利用，其使用額的纖維材料有很高的強(qiáng)度，使用該材料補(bǔ)強(qiáng)后，利用粘結(jié)樹脂包覆在缺陷管道外面，從而使得缺陷管道的強(qiáng)度得到恢復(fù)，這一技術(shù)的使用，可以避免焊接修復(fù)等方式帶來的氫脆、冷脆等問題的發(fā)生，其產(chǎn)生的維修補(bǔ)強(qiáng)費(fèi)用在焊接和夾具維修方法之間，性價(jià)比最高，從而在國外得到了廣泛的利用。圖2.1復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)示意圖碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的特點(diǎn)如下：（1）可以有效協(xié)調(diào)鋼管的變形；（2）碳纖維變形量很大；（3）彈性模量高，可以和高粘結(jié)性樹脂進(jìn)行環(huán)焊縫和螺旋焊縫的補(bǔ)強(qiáng)；（4）濕法纏繞碳纖維布以較強(qiáng)的柔韌性被廣泛應(yīng)用于焊縫余高較高、錯(cuò)邊嚴(yán)重的螺旋焊縫和環(huán)焊縫中，而且方便施工。（5）不會(huì)增加補(bǔ)強(qiáng)層厚度，強(qiáng)度可以在更長的時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定不變的狀態(tài)。（6）碳纖維復(fù)合材料的鋪設(shè)可以沿軸向進(jìn)行，也可以采取環(huán)向組合和交錯(cuò)組合的方式，可以有效改善沿軸向大面積腐蝕的缺陷管道。（7）這一補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在環(huán)焊縫和螺旋焊縫裂紋缺陷中也較為適用。1、纖維復(fù)合材料維修補(bǔ)強(qiáng)原理復(fù)合材料維修技術(shù)是將復(fù)合修復(fù)材料和強(qiáng)力膠、填料等構(gòu)成復(fù)合修復(fù)層，纏在缺陷的管道外表面，缺陷部分的應(yīng)力被傳到復(fù)合修復(fù)層，使得管道保持安全狀態(tài)。2、纖維復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)路線選擇復(fù)合材料維修技術(shù)分為濕纏繞法復(fù)合材料維修技術(shù)和預(yù)成型法復(fù)合材料維修技術(shù)兩種，其在復(fù)合材料和安裝工藝上的區(qū)別如下：濕纏繞法復(fù)合材料維修技術(shù)由作業(yè)者把玻璃纖維布裁剪后現(xiàn)場與環(huán)氧樹脂復(fù)合。復(fù)合過程中會(huì)受到作業(yè)者的技術(shù)熟練程度、作業(yè)者的責(zé)任心、作業(yè)環(huán)境等多種因素的影響。即便是同一個(gè)優(yōu)秀的作業(yè)者，首次安裝和二次安裝也會(huì)有完全不同的結(jié)果。因?yàn)榘惭b過程遇到的變量有樹脂的飽和度、玻璃纖維與樹脂的比例、維修層的強(qiáng)度一致性、玻璃纖維受力方向的調(diào)整、施工環(huán)境的差異等。而預(yù)成型法復(fù)合材料維修技術(shù)由生產(chǎn)企業(yè)在工廠使用電化級單向玻璃纖維絲和乙烯基樹脂等多種成分復(fù)合而成，所有變量都得到了嚴(yán)格控制。現(xiàn)場安裝非常簡單，經(jīng)過簡單培訓(xùn)，任何一個(gè)用戶都能完成現(xiàn)場安裝?？估鞆?qiáng)度和彈性模量穩(wěn)定，安裝過程不受環(huán)境影響。在纖維復(fù)合材料修復(fù)方面，符合材料全新狀態(tài)下的抗拉伸強(qiáng)度必須大于310MPa，楊氏彈性模量應(yīng)大于3.4×104MPa，并通過權(quán)威部門長期可靠的工程測試和分析，安裝質(zhì)量一致性好，常溫下材料固化時(shí)間小于等于3h。（四）焊接修復(fù)方法焊接修復(fù)法包括如下幾種：1、堆焊。一般用于單點(diǎn)缺陷，這類缺陷為金屬損失量不大，方便焊接。2、打補(bǔ)丁。對小面積多點(diǎn)的腐蝕較為適用，為了保障維修的安全進(jìn)行，需要采取泄壓停氣的方式將輸送壓先降到設(shè)計(jì)壓力的1/3，但很容易引發(fā)氫脆事故的發(fā)生。3、打套筒。該方法對于管體大面積腐蝕的情況較為適用，施工時(shí)也需要就行降壓處理，降壓方式與打補(bǔ)丁的降壓方式類似，但不應(yīng)在濕度較大和氣溫較低的環(huán)境中進(jìn)行，也很容易導(dǎo)致引發(fā)氫脆事故的發(fā)生。這三種維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在美國和歐洲等地區(qū)是明令禁止的。圖2.2打套筒補(bǔ)強(qiáng)示意圖（三）夾具類型維修補(bǔ)強(qiáng)方法圖2.3為夾具照片及現(xiàn)場施工圖，機(jī)械夾具也可以用來對管道進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)，這種方式不用在服役管體上直接焊接，可以減少焊穿氫脆、冷脆的問題發(fā)生。但施工阿囧為復(fù)雜，施工成本較高。圖2.3夾具照片及現(xiàn)場施工圖（四）StrongPipe管道復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù)StrongPipe管道復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù)最早用于航天科技及軍事工業(yè)領(lǐng)域，這一技術(shù)就是利用高強(qiáng)度的碳纖維布、粘膠、填料及固化劑等材料對管道進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)，適用于各種有缺陷的金屬管道，而且修復(fù)具備永久性，維修的過程中更不用停止輸送天然氣，從而不會(huì)影響到用戶的正常用氣，還會(huì)節(jié)省補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)中的人力、物力、財(cái)力。但是不適用于直管段修復(fù)，對彎頭、T形連接、變徑管段以及其它異形件的修復(fù)較為適用，具有其他修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。三、長慶輸氣管道維修補(bǔ)強(qiáng)工藝（一）長慶輸氣管道腐蝕狀況分析長慶油田各采氣廠作為西氣東輸?shù)闹匾?yīng)地，一直以來采用大口徑管道輸氣，而管道運(yùn)營過程中的管道損傷逐漸引起人們的重要。針對大口徑長輸管線的腐蝕問題，防腐涂層加陰極保護(hù)的雙重保護(hù)條件，理論上管道的腐蝕可基本被抑制。但是，由于現(xiàn)場條件的差異，環(huán)境溫度、施工技術(shù)的不足和土壤應(yīng)力的作用，在管道的施工過程中，無法保證管道表面防腐層質(zhì)量完好無損。同時(shí)，管道在長時(shí)間運(yùn)行條件下，管道外壁與防腐層之間的結(jié)合力有可能逐漸喪失、老化，外加陰極保護(hù)可能使涂層產(chǎn)生剝離，管道遭受腐蝕的可能性就大大增強(qiáng)。因此，長輸管道的腐蝕是施工缺陷和長期運(yùn)行后防腐材料失效雙重作用的結(jié)果。西氣東輸工程長輸管線2010-2012年使用StrongPipe技術(shù)維修補(bǔ)強(qiáng)119處直徑為1016天然氣管道，長慶某采氣廠2011年使用該技術(shù)維修補(bǔ)強(qiáng)28處直徑為273天然氣管道。（二）StrongPipe維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范StrongPipe維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)通過了ASME(美國機(jī)械工程協(xié)會(huì))和DOT(美國運(yùn)輸部)的認(rèn)證。為完全滿足ASMEPCC-2，ISO24817和ASMEB31G要求的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。（三）StrongPipe.維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的使用范圍a<80%的直管段腐蝕缺陷補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。b<80%的彎頭、三通、變徑管腐蝕缺陷補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。c<40%的機(jī)械損傷缺陷補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。d金屬結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。（四）補(bǔ)強(qiáng)材料的技術(shù)指標(biāo)表3.1STRONGPIPE補(bǔ)強(qiáng)材料技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目性能指標(biāo)遵循的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品組成300mm×50m高強(qiáng)單向布，AB組份粘膠，高強(qiáng)度填料，安裝工具包ISO24817壓力范圍≥25MPa溫度范圍-30℃-150℃抗拉伸強(qiáng)度≥2200MpaCB50367-2006彈性模量≥100GPaCB50367-2006層間剪切強(qiáng)度≥40MPaCB50367-2006彎曲強(qiáng))變≥600MPaCB50367-2006伸長率≥3.2%CB50367-2006電阻率≥1×109Ω/cm2GB/T15738填料抗拉強(qiáng)度>55MPaGB/T2569固化時(shí)間5-8h(23℃)（五）補(bǔ)強(qiáng)材料的厚度層數(shù)的計(jì)算根據(jù)待補(bǔ)強(qiáng)管道的實(shí)際情況，采取“壁厚強(qiáng)度等效”的方法對普通腐蝕缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)設(shè)計(jì)，也就是根據(jù)強(qiáng)度等效的原理，換算1mm厚鋼管壁厚所能等效的玻璃纖維材料的厚度。然后參考設(shè)計(jì)要求的鋼材厚度來確定玻璃纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)的層數(shù)與厚度。δ=其中δ表示：1mm厚的鋼管壁厚所對應(yīng)的玻璃纖維復(fù)合材料的總厚度。σs表示：損傷鋼管的屈服強(qiáng)度。(查閱各種材質(zhì)的鋼管的最低屈服強(qiáng)度表得出)σt表示：所選用補(bǔ)強(qiáng)材料的拉伸強(qiáng)度。(根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)材料的技術(shù)指標(biāo)最大選取2200MPa)確定了補(bǔ)強(qiáng)材料的總厚度后，計(jì)算玻璃纖維材料補(bǔ)強(qiáng)需要的層數(shù)。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)必須使缺陷部位的等效壁厚達(dá)到鋼管的原始設(shè)計(jì)壁厚8s，δy為鋼管的剩余壁厚用，需要增加的等效壁厚為(8s-8y)mm，則玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)的層數(shù)N為：N=注明：玻璃纖維布的單層厚度為0.4mm，N值向上取整。例如蘇5-2干線工程中，管材材質(zhì)為L415MB，因此最低屈服強(qiáng)度為σs=415MPa，設(shè)計(jì)壁厚為δs=8.8mm，損傷壁厚為2.6mm，剩余壁厚δy=6.2mm，所選用玻璃纖維材料的拉伸強(qiáng)度σt=2200MPa，因此根據(jù)公式計(jì)算：δ=N=按照公式計(jì)算，選擇使用兩層玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)現(xiàn)場機(jī)械損傷的情況，基于保守原理，并考慮一定的安全系數(shù)，在蘇5-2干線工程中我們最終選擇使用4層玻璃纖維進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。（六）施工工藝流程及方法1、工工藝流程缺陷記錄缺陷記錄補(bǔ)強(qiáng)復(fù)發(fā)防腐修復(fù)圖3.1施工流程圖2、施工方法（1）缺陷評價(jià)根據(jù)開挖驗(yàn)證的要求，對內(nèi)檢測單位提供的缺陷點(diǎn)信息，開挖現(xiàn)場開展驗(yàn)證評價(jià)工作。驗(yàn)證評價(jià)工作采用人工現(xiàn)場外部測量的方法，對主要缺陷特征信息如缺陷深度、長度、寬度、時(shí)鐘位置、內(nèi)外腐蝕等，逐一測量記錄、拍照，為進(jìn)一步開展檢測評價(jià)工作提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖3.2缺陷開挖評價(jià)現(xiàn)場（2）缺陷補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)使用高強(qiáng)纖維復(fù)合材料，補(bǔ)強(qiáng)工作嚴(yán)格遵循下技術(shù)要求：①比對缺陷和材料安裝位置，確保缺陷位于補(bǔ)強(qiáng)材料的中間，補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)超出缺陷左右兩側(cè)各50mm，在管道表面標(biāo)識(shí)出補(bǔ)強(qiáng)材料的安裝位置；②根據(jù)配比要求充分混合填料與填料固化劑，注意：一旦混入固化劑，就必須在有效的工作時(shí)間內(nèi)使用完畢；③將混合完畢的填料填充到缺陷部位、環(huán)焊縫、螺旋焊縫兩側(cè)，使焊縫附近表面平滑過渡；④根據(jù)配比要求充分混合粘膠；⑤使用粘膠充分浸潤纖維布，并按照方案設(shè)計(jì)要求環(huán)向纏繞1層玻璃纖維布，接著纏繞碳纖維布，直至要求的層數(shù)；⑥纏繞過程中應(yīng)保證纖維均勻排布，無氣泡、無空鼓現(xiàn)象；⑦纖維布纏繞完畢，等待固化期間應(yīng)采取措施使復(fù)合材料免受雨水、風(fēng)沙影響；⑧測試?yán)w維復(fù)合材料的固化硬度，邵氏硬度值>60的表示復(fù)合材料已基本固化；⑨在纖維補(bǔ)強(qiáng)材料兩段安裝智能檢測指示帶，起始結(jié)束部位各環(huán)向安裝1條。圖3.2補(bǔ)強(qiáng)施工現(xiàn)場（3）防腐修復(fù)本次開挖驗(yàn)證工程，缺陷部位驗(yàn)證完畢或者補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)完畢后，根據(jù)沙漠戈壁地帶土地應(yīng)力較大的情況，采用“粘彈體防腐膠帶+聚乙烯粘膠帶外護(hù)”進(jìn)行了防腐修復(fù)。防腐修復(fù)工作遵循以下技術(shù)要求：①防腐可以使用粘彈體防腐膠帶，自10點(diǎn)鐘或2點(diǎn)鐘位置開始向下纏繞，做到完全覆蓋防腐部位兩端即可，搭接管體PE層10cm；②纏繞過程中，壓緊搭接部位和邊緣部位，無須保持較大張力，防腐膠帶接頭部位最小搭接長度為5cm；③防腐完畢，使用15KV電火花檢漏，以無漏點(diǎn)為合格。④粘彈體防腐膠帶纏繞質(zhì)量檢查合格后纏繞聚乙烯外保護(hù)帶；首先原位纏繞一周聚乙烯外護(hù)帶，纏繞外帶時(shí)保持一定張力，留出約3mm寬的粘彈體膠帶不纏繞外帶。然后自一端開始螺旋纏繞外保護(hù)帶，保持一定張力，膠帶之間搭接50%-55%，直至另一端，在結(jié)束部位原位纏繞一周外保護(hù)帶，留出3mm寬的粘彈體膠帶不纏繞外保護(hù)帶。圖3.3防腐修復(fù)現(xiàn)場圖3.4防腐修復(fù)完畢（七）修復(fù)作業(yè)過程1、修復(fù)作業(yè)流程通過玻璃纖維材料補(bǔ)強(qiáng)的修復(fù)作業(yè)流程圖圖3.5通過玻璃纖維材料補(bǔ)強(qiáng)的修復(fù)作業(yè)流程圖2、現(xiàn)場開挖缺陷的軸向方向兩側(cè)至少多開挖800mm，管道兩側(cè)至少開挖650mm，開挖作業(yè)坑及放坡要求參照SY/T5918規(guī)定執(zhí)行。3、管體表面預(yù)處理首先清除舊防腐層，清除寬度要比補(bǔ)強(qiáng)玻璃纖維寬出50mm為合理。其次清除的防腐層要整個(gè)軸向一圈，將需要補(bǔ)強(qiáng)的部位用電動(dòng)打磨工具打磨至滿足ST3級標(biāo)準(zhǔn)為合格。打磨合格后，立即用酒精清洗整個(gè)打磨區(qū)，以去除表面的油污、灰塵等。清洗完成后再用干凈的抹布擦干凈。另外要對機(jī)械損傷處要進(jìn)行平滑處理。表面處理效果如圖3.6所示：圖3.6補(bǔ)強(qiáng)管道表面處理現(xiàn)場施工圖4、修復(fù)方案的制定首先要收集待修復(fù)管道的信息，記錄管道的各種參數(shù)，如管材的材質(zhì)，管材的設(shè)計(jì)壁厚，管材的管徑，管材損傷處的剩余壁厚等。完成后根據(jù)管道的各種參數(shù)通過補(bǔ)強(qiáng)材料的厚度的計(jì)算方法計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)管道需要纏繞玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)材料的層數(shù)。然后確定方案。特別注意，復(fù)合材料與缺陷處管道的剩余壁厚之和的承壓能力至少應(yīng)等于原壁厚管道的承壓能力。5、高強(qiáng)度填料的配置及涂覆根據(jù)缺陷的大小及類型，配置適量的高強(qiáng)度填料。配置過程中藥按產(chǎn)品的說明書中規(guī)定的比例配置。如果有螺旋焊縫或者直焊縫時(shí)，要對焊縫位置做平滑處理，保證玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)材料與管道緊密結(jié)合。如圖3.7所示：圖3.7缺陷處及螺旋焊縫處的高強(qiáng)度填料處理現(xiàn)場圖6、補(bǔ)強(qiáng)高強(qiáng)度填料填充完成后，將按比例均勻混合的雙組份AB粘膠均勻涂刷在管道上，AB粘膠的配置要嚴(yán)格按產(chǎn)品的說明稱重配合攪勻。粘膠涂刷合格后，自管道2點(diǎn)或者10點(diǎn)位置先纏繞一層玻璃纖維布(同時(shí)也起到絕緣作用)。然后再涂刷AB粘膠，順同一纏繞方向自2點(diǎn)或者10點(diǎn)位置纏繞碳纖維布，纏繞過程中需要保持一定的張力，保證碳纖維布平整與下層的粘膠及玻璃纖維布緊密纏繞，纏繞過程中應(yīng)保證纖維均勻排布，無氣泡、無空鼓現(xiàn)象，纏繞每一層前都要刷粘膠。圖3.8缺陷補(bǔ)強(qiáng)后喜的效果圖7、保溫固化根據(jù)AB粘膠的技術(shù)特點(diǎn)，固化時(shí)間也隨著外界氣溫的變化而變化，固化在外界溫度25℃時(shí)固化最為理想。一般在25℃時(shí)需要的固化時(shí)間約為4h。另外等待固化期間應(yīng)采取措施使復(fù)合材料免受雨水、風(fēng)沙影響。如果遇見冬季施工，施工完畢后需要對其采用保溫措施，以確保固化的效果。保溫方式可以選用毛氈、保溫被等，如果氣溫較為寒冷的話，我們可以采用纏繞電熱毯外加毛氈、保溫等方式進(jìn)行保溫。固化完成后，我們應(yīng)測試?yán)w維復(fù)合材料的固化硬度，邵氏硬度值>60的表示復(fù)合材料已基本固化。可以達(dá)到要求，此時(shí)就可以進(jìn)行下一道工序的施工。8、防腐缺陷部位驗(yàn)證完畢后，根據(jù)沙漠戈壁地帶土地應(yīng)力較大的情況，采用“粘彈體防腐膠帶+聚乙烯粘膠帶外護(hù)”進(jìn)行了防腐修復(fù)。防腐修復(fù)工作遵循以下技術(shù)要求：（1）使用粘彈體防腐膠帶對補(bǔ)強(qiáng)部位進(jìn)行纏繞防腐，自10點(diǎn)鐘或2點(diǎn)鐘位置開始向下纏繞粘彈體防腐膠帶，兩端須完全覆蓋補(bǔ)強(qiáng)材料，搭接管體PE層10cm；（2）纏繞過程中，壓緊搭接部位和邊緣部位，無須保持較大張力，防腐膠帶接頭部位最小搭接長度為5cm；（3）防腐完畢，使用15KV電火花檢漏，以無漏點(diǎn)為合格。（4）粘彈體防腐膠帶纏繞質(zhì)量檢查合格后纏繞聚乙烯外保護(hù)帶；首先原位纏繞一周聚乙烯外護(hù)帶，纏繞外帶時(shí)保持一定張力，留出約3mm寬的粘彈體膠帶不纏繞外帶。然后自一端開始螺旋纏繞外保護(hù)帶，保持一定張力，膠帶之間搭接50%-55%，直至另一端，在結(jié)束部位原位纏繞一周外保護(hù)帶，留出3mm寬的粘彈體膠帶不纏繞外保護(hù)帶。防腐完成后的效果圖如圖5-9所示：圖3.9理想的防腐示意圖圖3.10實(shí)際防腐完成的照片（八）補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)與檢測報(bào)告2011年9月，四川德源石油天然氣工程有限公司委托石油工業(yè)井控裝