淺談定向鉆穿越中管道外防腐層的保護(hù)

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摘要：近些年，我國對于定向鉆穿越技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，通過對其應(yīng)用很好的解決了因不同地質(zhì)條件給穿越帶來的困難，但也不可避免的對管道的外防腐層造成不同程度的傷害。本文提出了對管道外防腐層的保護(hù)措施，以減輕或避免因施工帶來的傷害。 

關(guān)鍵詞：管道外防腐層保護(hù)措施  中圖分類號：tu81文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：  我國的第一臺rb5型的鉆機(jī)是在上世紀(jì)80年代初引進(jìn)的，以其先進(jìn)的技術(shù)和高超的精確度等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用，發(fā)展前景也日益廣闊。作為管道施工過程中的一個控制點(diǎn)，如何對定向鉆穿越過程中的管道外防腐層進(jìn)行保護(hù)，成為目前及今后一個時期研究的重點(diǎn)。本文以輸氣管道為例對定向鉆穿越中管道外防腐層的保護(hù)問題進(jìn)行探討。  1 定向鉆穿越概述  定向鉆穿越是指根據(jù)設(shè)計(jì)提出的入土位置、出土位置和管線坐標(biāo)，用定向鉆鉆導(dǎo)向孔，并逐節(jié)加入套管；對岸出土后，在套管出土端連接擴(kuò)孔器和穿越管段，根據(jù)穿越管段直徑選擇擴(kuò)孔器數(shù)量；同時管道在出土岸進(jìn)行分段或整體組裝，檢驗(yàn)、試壓合格后利用鉆機(jī)拉動擴(kuò)孔器和穿越管段回拖，直至使穿越管道完全敷設(shè)于擴(kuò)大的導(dǎo)向孔內(nèi)到鉆機(jī)入土處露出端頭。  2 管道外防腐層  2.1 管道外防腐層簡介  外防腐涂層是防止管道外壁腐蝕的主要手段，它對管道的長期安全運(yùn)行至關(guān)重要。國內(nèi)采用的管道外防腐層主要有：擠壓聚乙烯涂層(三層pe)、熔結(jié)環(huán)氧粉末(fbe)涂層、石油瀝青涂層和煤焦油瓷漆涂層。這幾種涂層各有其優(yōu)缺點(diǎn)，其中石油瀝青涂層機(jī)械強(qiáng)度較低；煤焦油瓷漆涂層對環(huán)境會造成污染，這兩種外防腐層目前使用較少。熔結(jié)環(huán)氧粉末(fbe)涂層較薄，總抗沖擊功遠(yuǎn)不如擠壓聚乙烯涂層(三層pe)；熔結(jié)環(huán)氧粉末(fbe)涂層電阻率、抗吸水性能均遠(yuǎn)低于擠壓聚乙烯涂層(三層pe)。雖然在硬度方面優(yōu)于擠壓聚乙烯涂層(三層pe)，但在抗沖擊性、抗水汽滲透性要求較高的工程環(huán)境中采用擠壓聚乙烯涂層(三層pe)更適宜 。因此，根據(jù)我國國情，國內(nèi)輸氣管道多采用擠壓聚乙烯涂層(三層pe)外防腐層。而對于定向鉆穿越管道，通常采用三層pe加強(qiáng)級外防腐層。  2.2 擠壓聚乙烯涂層性能  擠壓聚乙烯涂層既發(fā)揮了熔結(jié)環(huán)氧對鋼管表面的高粘結(jié)力(物理鍵和化學(xué)鍵)、陰極剝離半徑小等優(yōu)良性能，又發(fā)揮了高密度聚乙烯抗沖擊性好、水汽滲透率低、絕緣電阻率高等優(yōu)良性能，兩層之間通過特殊的接枝型膠粘劑使三者形成化學(xué)鍵結(jié)合和相融的復(fù)合結(jié)構(gòu)，匯集兩者的優(yōu)勢為一體，達(dá)到防腐性能、機(jī)械性能良好的組合。  3 定向鉆穿越對管道外防腐層影響分析  定向鉆穿越對管道外防腐層的影響主要有以下幾個方面：  3.1 回拖過程的影響  發(fā)送溝內(nèi)雜質(zhì)未清除干凈，管道回拖時未放人溝內(nèi)，發(fā)送溝內(nèi)未灌水時，管道回拖過程中防腐層易被劃傷，包覆焊口的熱收縮套(帶)也容易被刮翻，影響防腐性能。  3.2 特殊措施的影響  對于一些地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的定向鉆穿越，施工中常常在出入土端夯入鋼套管，如鋼套管端口在使用時被破壞而未處理，管道回拖進(jìn)人鋼套管時防腐層就可能遭到嚴(yán)重破壞、管體本身也會遭到破壞。  3.3 泥漿配比的影響  泥漿配比是否合理也可能影響到管道外防腐層。由于定向鉆鉆孔、擴(kuò)孔過程中，孔洞內(nèi)壁不可能達(dá)到完全光滑，尤其是基巖地層，會有局部凸出的小巖石，管壁四周與孔洞之間必須由泥漿潤滑，若泥漿配比不合理，可能會大大增加回拖阻力，而且會損傷外防腐層 。  3.4 環(huán)向焊縫補(bǔ)口質(zhì)量  三層pe防腐管現(xiàn)場環(huán)焊縫補(bǔ)口一般采用定向鉆穿越專用帶配套環(huán)氧底漆的輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶(套)。雖然這種輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶(套)利用了半個熱收縮帶(套)做為犧牲帶(套)，但由于施工和各方面的原因，定向鉆穿越專用熱收縮帶(套)與三層pe防腐層的搭接處的粘結(jié)力低于三層pe與鋼管本身的粘結(jié)力。國外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于管道本身熱脹冷縮的原因，造成熱收縮套長期受到土壤應(yīng)力和摩擦力影響，在這種情況下熱收縮帶(套)容易早于干線管道防腐層失效。特別是采用定向鉆穿越河流施工時，在土壤摩擦力增加的情況下，定向鉆穿越專用熱收縮帶(套)很容易起皺，甚至被刮翻。在施工過程中應(yīng)采取措施嚴(yán)格檢查環(huán)向焊縫補(bǔ)口質(zhì)量。綜上所述，對定向鉆穿越而言，泥漿配比是否合理、發(fā)送道是否規(guī)范、穿越斷面地質(zhì)構(gòu)造情況、回拖過程中有無對外防腐層產(chǎn)生影響的其它因素以及操作是否規(guī)范等，都會影響穿越后的防腐層質(zhì)量。  4 定向鉆穿越過程中對管道外防腐層的保護(hù)措施  由于實(shí)際工程中工期、成本及技術(shù)等原因，定向鉆穿越后對破損的防腐層修復(fù)是很難進(jìn)行的，施工對防腐層造成的過度損傷，即使施加了陰極保護(hù)也不可能完全避免該處腐蝕的發(fā)生。所以合理設(shè)計(jì)、規(guī)范施工是保證穿越段管道外防腐層質(zhì)量的前提 。  4.1 勘察  地質(zhì)勘察應(yīng)盡量準(zhǔn)確，為設(shè)計(jì)提供盡可能準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，從而保證設(shè)計(jì)選擇最合理的穿越層位。  4.2 外防腐層的選擇  選擇經(jīng)濟(jì)適用的穿越管段外防腐層，經(jīng)過近幾十年的實(shí)踐，目前常用的三層pe防腐層具有性價(jià)比高、現(xiàn)場適應(yīng)性、可操作性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)，能夠保證管道在預(yù)期的使用壽命內(nèi)不產(chǎn)生由于外腐蝕而引起的功能損失。西氣東輸、陜京二線、冀寧聯(lián)絡(luò)線、杭甬管線等工程幾百處定向鉆穿越都采用了三層pe作為外防腐層均很成功。大量工程實(shí)例證明，除個別不規(guī)范操作外，三層pe防腐層穿越后損傷很小，能起到良好的防腐效果 。  4.3 施工檢測  管道組裝焊接時應(yīng)保證外防腐層不受損壞，管道回拖前采用15 kv電火花檢漏儀對管道進(jìn)行100％ 的檢漏，對所有發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn)必須全部修補(bǔ)，合格后方能進(jìn)行回拖，同時應(yīng)不斷提高環(huán)向焊縫的補(bǔ)口質(zhì)量。  4.4 泥漿配比  定向鉆鉆進(jìn)、擴(kuò)孔和回拖階段均應(yīng)選擇合理的泥漿配比，管道回拖過程中是不旋轉(zhuǎn)的，管壁四周與孔洞之間由合理配比的泥漿潤滑，擴(kuò)好的孔中充滿泥漿，管道在擴(kuò)好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，這樣即減少了回拖阻力，又可較好地保護(hù)管道外防腐層。  4.5 擴(kuò)孔  擴(kuò)孔成孔時應(yīng)采用數(shù)級預(yù)擴(kuò)孔，具體可根據(jù)施工工藝調(diào)整。最小擴(kuò)孔直徑一般應(yīng)保證大于管道外徑約200mm，對于基巖等特殊地層最小擴(kuò)孔直徑最好大于管道外徑約300m。  4.6 清孔檢查  定向鉆擴(kuò)孔完成后，應(yīng)對所擴(kuò)孔進(jìn)行清孔檢查，孔內(nèi)干凈，檢查沒有不可逾越的障礙物后，方可通過發(fā)送溝或發(fā)送道回拉管道。  4.7 回拖可采用發(fā)送溝或發(fā)送道的方式  4.7.1 采用發(fā)送溝形式  a.發(fā)送溝應(yīng)根據(jù)地形、出土角確定開挖深度和寬度，一般情況下，發(fā)送溝的下底寬度宜比穿越管徑大500mm。  b.發(fā)送溝內(nèi)應(yīng)注水。一般情況下，管溝內(nèi)最小注水深度宜超過穿越管徑的1／3。發(fā)送溝內(nèi)注入水，可使回拖管道在發(fā)送溝內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，保持管線在水上勻速行進(jìn)，以減少回拖阻力，保護(hù)管道防腐層。  c.回拖前應(yīng)清除發(fā)送道內(nèi)硬物、樹根等雜物，保證發(fā)送道與貓背盡量順直、平滑。  4.7.2 采用發(fā)送道(托管架或滾輪)形式  a.根據(jù)穿越管段的長度和重量確定托管架或滾輪的跨度和數(shù)目。  b.托管架的高度設(shè)計(jì)須滿足預(yù)制管段彎曲曲率的要求。同時托管架或滾輪與管道接觸部分應(yīng)盡量保持光滑，無凸出，確保不損傷管道防腐層。  4.7.3 回拖及時連續(xù)  回拖管線應(yīng)及時、連續(xù)進(jìn)行，除發(fā)生不可抗拒原因外，嚴(yán)禁在施工中無故停拖。  4.8 新措施  針對定向鉆穿越的特殊情況，建議穿越段管道三層pe防腐層的壓痕硬度由通常的≤0.2 mm提高到≤0.1mm，且三層pe防腐層的厚度根據(jù)管徑大小適當(dāng)加厚，如φ813管道的三層pe防腐層厚度增加到5.0 mm；穿越段每個環(huán)焊縫補(bǔ)pe建議先采用2個熱收縮帶進(jìn)行雙層包覆防腐，再采用1個熱收縮帶作為犧牲帶，與補(bǔ)口套搭接1／3，與三層pe防腐層搭接2／3。  5 結(jié)語  總之，針對不同地質(zhì)情況的定向鉆穿越，選擇合理的防腐層、泥漿配比和適當(dāng)?shù)陌l(fā)送方式，施工規(guī)范操作，采取不同的有效措施，既可保證定向鉆穿越成功，又能將對防腐層的損傷降到最小，確保管道工程正常運(yùn)行。  參考文獻(xiàn)：  [1] 石油地面工程設(shè)計(jì)手冊編委會.天然氣長輸管道工程設(shè)計(jì)[m].北京：石油大學(xué)出版社，1995.  [2] 黃春蓉，定向鉆穿越防腐層保護(hù)技術(shù)研討[a].中國石油西南油氣田分公司輸氣管理處定向鉆穿越防腐層保護(hù)技術(shù)研討會[c].成都：中國石油西南油氣田分公司輸氣管理處，2007.7.  [3] 王玉洲，郭書太.定向鉆穿越工程勘察技術(shù)和環(huán)境地質(zhì)問題[a].西氣東輸冀寧管道工程定向鉆穿越研討會[c].廊坊：中國石油天然氣管道局，2005.8.  [4] 李山.水平定向鉆進(jìn)中的幾個重要技術(shù)問題[j].非開挖技術(shù)，2006，23(1).