環氧套管工藝:逐漸“走紅”管道修復業

  目前,我國投用的原油成品油、天然氣管道有4萬余公里,油氣管道的施工建設已經進入高峰期。如何安全使用老管線,成為業界關注的重點。為了保證管道的完整性,延長其使用壽命,國內外業內人士已做了大量研究工作,取得了若干成果。其中,管道的維修補強技術成為老管線修復的重要手段。
  十多年前,在阿曼地區數千公里管線的修復中,人們次大規模應用了英國天然氣公司的環氧套管修復技術。去年,在英國天然氣公司研究成果的基礎上,通過自主創新,我國開發出了具有自主知識產權的環氧套管工藝技術。一年來,該項成果已形成了系列配套技術裝備和核心關鍵技術,并在實踐應用中取得良好效益。
  為進一步了解相關情況,筆者近日采訪了石油北京華油天然氣公司管道安全評價與科技發展中心主任、管道完整性管理專家董紹華博士。
  董紹華說,對于鋼管上的各類缺陷,傳統的修復方法是緊貼鋼管外壁直接焊接鋼套管予以補強,但這種做法操作困難、風險較大,而且對彎管和外形不規則的管段因無法實施而不得不停輸進行更換。經過多年研究,我國開發的環氧鋼殼復合套管可以完全解決這一難題。不僅如此,該設備還可有效抑制管內腐蝕過程,從而在不停輸的情況下實現免維護永久性修復。 
  管道運輸石油及其成品流體(如汽油、煤油、柴油等)以及天然氣,是經濟、合理的轉運方式,但由于此類管道內的介質易燃、易爆,安全運行非常重要。自20世紀50年代以來,隨著油氣管道的大量鋪設,各國管道事故時有發生,有的甚至造成了災難性后果。如1960年美國Trans-Western公司發生的破裂縫達13公里的輸氣管道脆性破裂事故,1989年前蘇聯烏拉爾山隧道附近的輸氣管爆炸事故中兩輛列車被燒毀,傷亡1024人(其中死亡800人左右)。
  為了避免在油氣管道上直接動火焊接帶來危險事故發生,董紹華認為,直接動火焊接對缺陷鋼管進行補強在歐洲、北美已逐漸被新的技術所取代,環氧鋼殼復合套管即環氧套管,是基于確保大安全而研究開發的。
  它的鋼殼不是緊貼而是寬松地套在有缺陷的管道上,然后在環隙灌注環氧樹脂,兩頭再用膠封閉,使之與被維護管線構成復合套管,相對傳統夾具類工藝有許多優點。
  董紹華說,在實施環氧套管修復鋼管的操作過程中,不需要很高的鋼套管直接焊接技能,也不需要在費時費力的傳統工藝焊接前借助計算機對缺陷管管壁溫度進行復雜的計算和試驗,可在正常生產運行狀態下進行無熱操作。
  由于環氧套管鋼殼與被維修管道的間隙有相當大的調整范圍,所以,無論是彎管還是管道周向幾何形狀不規則的異型管段,亦或有較高焊縫直管段上的缺陷,不需要整段更換即可進行補強修復。同時,由于環氧填膠具有較好的耐化學性,因此該工藝還能有效抑制因管內腐蝕造成的管壁減薄或腐蝕穿孔的加劇。
  董紹華指出,環氧鋼殼復合套管系統的可靠性與管體一致,完全可達到管線的設計壽命,主要用于各類鋼質管線缺陷的永久性修復。對于人們關心的適用范圍問題,他說,該設備工藝適用的管徑在100毫米~1420毫米,耐溫范圍在3~100攝氏度之間,大承受壓力為10兆帕;應用的管道類型為原油、天然氣、成品油、液化氣輸送、煉油化工廠管系和近海采油平臺的提升管等。
  該工藝永久性修復鋼管缺陷的大范圍為:管壁缺損和裂紋的長度不限,平均深度達壁厚的80%,大深度可達90%,扭曲變形為管徑的9%,管壁缺損和裂紋可達壁厚的12%。
  這種修復鋼管的環氧套管工藝,正以其顯著的優點越來越受到業界的青睞,逐漸在管道業“走紅”。