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    非開挖翻襯法管道修復工藝
    作者:山東益豐 / 瀏覽:9602
    新聞描述:綜述了國內外管道不開挖修復技術的發展歷史與現狀,著重介紹了國內采用翻襯法管道內襯修復方法的原理、工序、技術特點及社會經濟效益等,最后指明了該方法的應用領域及推廣前景。
     

    1技術產生的背景世界范圍內的石油開采已有上百年的歷史,我國的石油行業也從20世紀60年代初起步并過渡到了旺盛時期。從那時起管道行業也開始了發展,在我國僅石油石化業內的各類管道就達數十萬公里,到目前使用時間超過10年的管道占60%左右,加上油田油氣水具有的腐蝕特性和多數管道在高溫高壓下運行的特點,在役管道普遍進入了大修或更換期。傳統的作法是采用外加防腐保護層和電化學法陰極保護,但管道外防腐層老化是一個自然屬性,因光氧、熱氧、電化學、細菌、植物根系及人為損傷等因素,都會導致防腐層本身或涂層與管道接觸面的破壞;另外,管道經輸送腐蝕介質后,腐蝕介質對管道內壁的侵蝕,導致管道腐蝕穿孔;也有一些尚未達到設計壽命的管道,由于施工質量低,管材選用不當或設計不到位等諸多的人為因素,使管道提前報廢。所有這些原因都將造成管道泄漏或失效,不僅浪費了大量的資源,污染了生態環境,增大了生產成本又嚴重危害了管道四周的安全。近年來,非金屬管道在技術和質量上雖然有了長足的進步,但還存在許多不確定因素,即使要大面積采用或替換金屬管道,也將需要一筆巨大的投資和經歷漫長的過程。在民用給排水方面,20世紀90年代以前埋設的金屬管道,大部分未做內防腐,導致管道內壁結垢,個別腐爛穿孔,嚴重影響供水水質。全國各大中城市都在相繼維修、改造和更換供排水管道,如北京、天津、大連等。他們的一般作法是:有條件開挖的地區,可敷設新管廢除舊管,但投資較大;無條件開挖的地區,可采用管道不開挖修復技術。如何簡化而又經濟地維修地下管線,一直是管道工程界努力追求的目標。應運而生的不開挖翻襯法管道修復技術是目前世界上公認的最為簡便和經濟的方法,它簡化了管道維修的各種限制和麻煩,為業主節省了寶貴的時間和費用,同時強化了原管道的功能。由于它不需要全面開挖,免除了噪音、塵土、污水等污染,以及交通受阻,破壞環境等的困擾,完全符合現代環保意識的要求。2國內外技術發展現狀舊管道不開挖修復是指在用管道所處環境無法采用開挖更新、修理或開挖管段很不經濟的情況,經綜合經濟分析而又不應廢棄,或為了提高輸送量、充分利用管材的腐蝕余量、延長使用壽命而采取的一種在線維修方式。經半個多世紀的開發實踐,大體上已形成了三大類十多種工藝技術,即插入套管法(包括原形套管和折疊式套管)、涂層法、軟管翻襯法等。(1)插入套管法。主要是將事先預制好的塑料原形管或折疊式套管,在現場焊接,牽引就位,固定在舊管線上的一種方法。(2)內涂層法。經過長期的實踐改進和原材料工業的長足進步,已形成了如水泥砂漿襯里、樹脂涂層方法等系列工藝技術。但也存在有待改進的工序,如表面處理技術、內補口技術和質量檢測技術等。(3)軟管翻襯法。在20世紀80年代初,英、美、日等國興起新技術產業,而且以較快的速度形成系列化。隨著高分子化學工業的發展,該方法采用了復合增強聚酯纖維和熱固型樹脂,利用水壓或氣壓翻襯,固化方式為熱水或自然冷卻;襯里厚度為420mm,施工管徑為203000mm,一次施工長度為900m,最大施工壓力為1。72MPa,內襯層使用溫度達95℃;可適用于下水道、飲用水管道、油氣輸送管道以及化學工業的部分工藝管道等,其繼續使用壽命可達30年以上。軟管翻襯是當前公認的適用范圍廣、施工簡便、輔助設施少、社會效益好、應用較廣泛的方法。具有我國獨立知識產權和國際先進水平的翻襯法管道不開挖修復技術,是在借鑒國外工藝的基礎上,結合我國埋地管道存在的管內多焊瘤、毛刺,舊管接口沉降錯位,管壁厚度不均勻,管道內結污垢嚴重等常見問題,創造出的一整套適合國情的實用技術。這一技術的原理是利用現有的管道三通、閥門等地面開口,在不開挖地面的基礎上,將具有防滲透耐蝕保護膜的復合纖維增強軟管作為載體,浸漬環氧聚合物后,用水或氣體作動力,將軟管緊貼在舊管內,固化后在舊管內形成整體性強的光滑的管中管,達到對已遭腐蝕的管道進行修復,延長了管道的使用壽命的目的。采用這種新技術,不僅不用大面積開挖地面,不會影響交通,而且明顯地提高了管道的承壓、減阻、阻垢、耐蝕等性能,強化了原管道的整體功能,修復后管道壽命可達30年以上,有著不可低估的社會和經濟效益,非凡是對環境保護也起到了積極作用。

    3翻襯法管道內襯技術的指標及主要特點
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    。1翻襯法管道修復技術主要工序(見圖1)圖1翻襯法修復技術工序示意清管:采用機械工藝和水性清洗液,清除管內原油、結蠟結垢和除銹,達到管內壁60%見到金屬為止。CCTV檢查:采用CCTV管內攝錄器檢查清管和內襯層質量。固化:采用加熱或常溫固化措施,使軟管成為表面光滑而又堅硬的緊密貼在管內壁的管中管。軟管制作、基料配制及合成:采用具有知識產權的機電一體化翻襯機組實現高分子材料配比和軟管輸送速度自動化,保證軟管厚度均勻且各項機械性能和技術指標達到設計要求。端口處理:采用套袖式連管,保證端口的可靠性又不致于對內襯材料造成傷害。試壓連管:待完全固化后分段按管道施工規范進行試壓,業主驗收合格后連管和投產。
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    。2技術指標可修復管徑501200mm;投資為新建鋼質管的60%以下;壓力0。610。5MPa;粗糙度≤5μm;介質為油氣水或酸堿等腐蝕介質;內襯厚度210mm;工作溫度可達95℃;線膨脹系數(1。51。7)×10-5mm/mm·K);使用壽命3050年;作業坑面積2m×1。5m;可提高輸送壓力3%5%;一次翻襯長度1000m左右;可提高輸量10%;可選用無毒內襯材料滿足食品級衛生要求;抗拉強度≥65MPa;抗彎強度≥90MPa;抗壓強度≥110MPa;耐熱性105130℃;擊穿電壓3。5kV/mm;抗沖擊18磅大錘掄擊3次,內襯層管體無損。
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    。3主要特點不開挖翻襯法管道內襯修復技術的主要特點有:(1)定點開挖且開挖量小,無污染,對周邊環境影響??;(2)施工設備簡單,周期短(塔里木輪南油田6km高壓注水管線翻襯維修工程只用了20天);(3)施工不受季節影響;(4)適用各類材質和外形的管線;(5)可提高管線的整體性能。如鑄鐵管道或混凝土管線承插接口的嚴密性得到增強,原已遭腐蝕的管道得到了補強,延長了使用壽命,增強了承壓、減阻、阻垢、耐蝕的能力等。

    4翻襯法管道內襯技術的優點及社會經濟效益同其它管中管內襯技術(插入套管法和涂層內襯法)相比(見表1),翻襯法管道內襯技術的優勢有:作業坑小,造價低,施工周期短,對周邊影響小,無污染;對管道變形和清管要求不高;內襯層??;在管道錯口處、彎頭處也可施工;線膨脹系數接近鋼質管道;可提高輸量和輸送壓力、減緩結垢等。按美國NACE的相關質量檢驗標準,在施工過程中對內襯材料造成的劃痕深度不能超過10%,而翻襯法施工工藝的內襯管在沒有固化前,翻襯進管內,襯管與鋼管之間沒有相對滑移現象,所以不存在劃傷問題;加上選用以環氧基聚合物為骨架材料、施工膜采用耐油性能良好的聚酯型聚氨酯膜等材料和簡便的施工工藝,使翻襯法管道內襯技術均能滿足油田和石化領域的要求。表1翻襯法管道修復技術與其他修復方法比較項目翻襯法修復技術傳統換管技術塑料管穿插技術施工費用小于60100%(含拆遷費)70%左右施工時間小于5010070%左右施工范圍定點開挖作業坑全線開挖定點開挖大作業坑施工設備施工器具較少重型機具較多大型機具施工材料可在施工當日進入現場占用現場時間長占用現場時間短使用壽命30年以上平均2030年以上對周邊環境影響小大較大適用管徑DN50以上,但DN300以上經濟性更好各類管徑DN500以下一次施工長度長較長較短適用管材鋼筋混凝土管,鑄鐵管,螺旋焊接管和各類管材各類管材各類管材工程意外無易損壞其它交叉管道或四周電纜無環境污染無塵土、噪音、破壞植被等無環境污染少涉及多方面較少由此可見,對于主要道路、河流及對周邊環境影響較大的改造路段,翻襯法管線不開挖修復技術最為簡便。

    5工程造價影響翻襯維修方法工程造價的因素有:管徑和一次承建長度--綜合費用增減系數計算;管道的工況和現狀--決定厚度、結構和材質設計;施工季節--降溫、升溫的投入;水、電源和排放條件--動力及排放取費;合作形式及施工治理素質--分工及操作風險程度;斷管數及所處環境--布點及相關工作量;是否有旁通管--開孔補孔工作量;要求清管程度--選用不同清垢技術;是否需要提供CCTV攝影資料。6技術創新點(1)創新點:①內襯軟管與外管貼合緊密;②內襯管適應性強,施工方便,強度高;③機電一體化全套施工、加工設備。(2)專利技術(三項):①翻襯法復合軟管成形裝置;②修復地下管道的復合軟管;③組裝式翻襯法管道修復裝置。7問題探討(1)管道不開挖修復技術在我國已經有了一個良好的開端,得到了管道工程界和業主的認可,目前紛紛仿效的工程單位也日漸增多,需要規范化,建立相關的工程質量標準,使該項技術能得到有序的發展。(2)不開挖修復技術與眾多實用技術一樣,其工藝原理雖簡單,但完成每個環節必須具有較深的專業知識。要認真做好各道工序,應強化專業化分工,分專業開發,提高機電一體化水平,排除人為因素對工程質量的影響。不開挖內襯法修復技術中對軟管結構設計、基料配方調整、復合和翻襯的機電一體化裝備等工藝實施條件,都具有較大的高科技含量。(3)加大宣傳力度,充分做好技術可行性論證,讓用戶進一步了解該技術的先進性和經濟性并從中受益,尤其是通過配方的調整,強化專業化裝備的開發,以及提高治理水平,就可大大降低工程成本,使該項技術更具有普及性。(4)對油田油氣水輸送管道,管道維修一般都需要滿足以下要求:內襯材料必須在高溫(6080℃)、腐蝕輸送介質條件下不溶脹、不溶蝕、不脫落;管徑截面積變化不大(≤1。3%);熱變形不大(線膨脹系數應接近鋼材);能適應大口徑螺旋焊縫管內多毛刺和焊瘤的情況;施工過程不能對內襯材料有劃傷;應盡量減少業主因停產造成的損失等。(5)管道不開挖修復技術和任何技術一樣,也存在個別局限性:因非金屬內襯材料不可能耐130℃以上的高溫,因此更高溫度的輸送介質和蒸汽清管、高頻解堵、電火焊等作業在修復后的管道上將受到限制;另外,假如長輸管線只有局部維修,在管道內部將形成小臺階,采用通球清管作業時也將受局限。當然,用戶在沒有以上使用環境和條件下,盡可以放心使用。8小結我國的舊管道所采用的不開挖修復技術,目前已進入了工程化、系列化、規?;拈_創和進一步開拓階段。其中翻襯法管道內襯修復技術是目前國際上施工較為方便和經濟的方法,也是國內管道修復工程中應用較多的修復技術。該方法最小管徑為50mm,最大管徑為1200mm;經5年的工程實踐,該工藝技術可以適用于多旁通管、多彎頭,管內徑尺寸變化大和管床塌陷管段錯位等復雜的管段;該方法所需的作業坑很小,通常能容納12人操作面即可;在確保管道整體嚴密性能方面,尤其適合鑄鐵或混凝土等管線管接口質量已經不能達標的情況下,更能發揮其優勢;由于內襯后的管內徑變化不大,內襯層的表面粗糙度約5μm,因此管內壁的摩阻系數也大幅度降低。故從綜合經濟效益和社會效益考慮,不管應用于管道新建工程或用在管道的維修,都是最佳選擇。其最大特點是簡化了維修的種種限制和現場維修工作量,不僅可節約投資和工期,同時強化原有管道功能,延長使用壽命。

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