锅炉*热系统金属软接头:长输管道定向钻穿越管道防护层应用分析

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日期:2017-12-26 浏览量:2243

摘 要:长输管道定向钻穿越工程由于与地层的摩擦,管道防腐层容易遭受损坏,影响管道的使用寿命。总结了定向钻穿越中管道防腐层破坏的几种主要形式,并开发使用*种新型的防腐层防护材料,在实际工程中得到了良好的应用。

关键词:管道定向钻;改性环氧玻璃钢;剥离强度;砂箱测试;抗划.性能

管道水平定向钻穿越(HDD)技术采用安装于地表的钻机,通过钻杆带动钻头以相对于地面较小的入射角钻入地层形成导向孔,钻头切削的碎屑通过泥浆循环带出地面,然后通过钻机带动扩孔器分几次将孔洞扩*铺设管线所需直径大小,.后通过钻机将管道回拖完成施工(图 1)。由于定向钻穿越具有不破坏地表环境、施工工期短、造价相对较低等.点,已成为管道通过河流和重要地面设施的*种常见穿越方式。

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图?1?管道定向钻穿越示意图

为保证回拖管道今后的安全运行,需对穿越管段的防腐层完整性进行评估。评估方法是根据测试埋地管道的电阻(图 2),推算出涂层缺陷处的直径当量,从而得出防腐层破损率,.后根据防腐层破损情况在两岸设置适当数量的牺牲阳.,以确保管道不被腐蚀。

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图?2?检测方法示意图

1 长输管道防腐层破坏类型

定向钻穿越管道防腐材料*般均采用3LPE,补口采用定向钻穿越专用热收缩套。对公司近几年来设计并已施工完成的67条岩石地层定向钻穿越管道防腐层破损情况进行统计,回拖头20 m范围内的管道防腐层破损形态有以下几种:(1)防腐层环向划.,如图 3;(2)防腐层纵向划.,如图 4;(3)热收缩套脱落,如图 5;(4)收缩套与防腐层粘接处卷边,如图 6;(5) 防腐层凹陷,如图 7。

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图?3?防腐层环向划.

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图?4?防腐层纵向划.

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图?5?热收缩套脱落

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图??6??收缩套与防腐层粘接处卷边

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图?7?防腐层凹陷

2 防腐层存在的问题

长输管道定向钻管道外防腐层损.,破损位置查找和修复都十分困难。防腐层破损面积较大时,阴.保护不能达到理想效果,进行有效性评价也很困难,将会是整条管道的薄弱环节。HDD管道外防腐层的完整性对于管道风险管理、完整性管理*关重要;为此,给外防腐层增加耐磨、耐划.防护层,是*内外正在发展的防护手段,北美和欧洲都开展了大量研究及实践工作。

*个好的防护层必须具备以下条件:(1)与防腐层之间良好的粘接性;(2)具有良好的耐划.性能和良好的耐磨性能。

3 新型防护层材料试验

3.1 防护层材料介绍

通过吸收*外先进技术及经验,结合*内3LPE外防腐层应用情况,研究开发了外防腐层的防护材料,即由高强度纤维增强材料和高性能环氧粘胶组成的改性环氧玻璃钢。可在3LPE预制厂或定向钻工程现场缠绕涂覆于3LPE管体防腐层外部,固化后与3LPE防腐层牢固粘接为整体结构,使穿越段管道形成“防护层+3LPE层”双层结构,为HDD管道外防腐层提*优异的机械防护,可在HDD管道防腐层外部全段、外部局部和补口部位使用(见图 8)。

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图?8?防护层结构示意图

3.2 防护层性能测试

防护层性能测试结果列于表 1。

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3.2.1 与3LPE层粘接剪切强度性能测试

测试防护层与PE层的层间剪切强度,PE层厚1.5 mm,5个试件,PE层被拉变形直*断裂,粘接面良好;PE层厚3.7 mm,5个试件,抗剪切强度≥1.98 MPa,粘接面良好(图 9)。

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图?9?剪切强度试验

3.2.2 与3LPE层剥离强度性能测试

测试防护层与PE层的剥离强度,剥离强度≥60 N/cm(图 10)。

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图?10?剥离强度试验

3.2.3 砂箱测试和耐磨测试

经砂箱100次循环测试,未发生任何脱离、起皱及翘边现象。1000 g负载,测试1000 r,磨耗98.8 mg,磨损质量小于5‰(图 11)。

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图?11?砂箱测试和耐磨测试

3.2.4 抗划.试验

制作Φ 273 mm抗划.测试管件,防护层平均厚度800 µm;常温下固化48 h后,使用Φ 2 mm钢质划.头进行50 kg抗划.试验。控制移动速度30-40 cm/min;记录划痕深度,5 kV电火花检漏。试验结果为:划痕深度428 µm,电火花检漏,无漏点;紫外光老化500 h后再次检测,划痕深度430 µm(图 12)。

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图?12?抗划.试验

3.2.5 抗冲击性能测试

15 J抗冲击性能测试后,8 kV电火花检漏,无漏点(图 13)。

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图?13?电火花检漏

在西气东输三线工程等定向钻穿越工程中采用改性环氧玻璃钢防护层,取得了良好的效果,见图 14。

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图?14?现场使用改性环氧玻璃钢保护层

4 结论

(1)定向钻工程中外防腐层的保护*关重要;可根据不同的地质条件局部或全部使用外防腐层保护材料。其条件是,外防腐层保护材料必须与3LPE防腐层粘接良好,必须具有良好的耐划.性能、良好的耐磨性能和良好的抗弯曲性能。

(2)建议参照西气东输三线管道的做法,在开展水平定向钻施工工程时.先进行试回拖,试回拖检验合格后方可进行正式回拖,回拖后对穿越段防腐层完整性进行检测评价。

作者:胡谋鹏, 1977年生,工程师, 2007年毕业于武汉理工大学土木工程专业,硕士研究生,现主要从事地下水封储油库的设计工作。

来源:《管道保护》2017年.5期(总.36期)

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