中俄原油管道二线保温管道补口结构及施工

孙卫松，张 思，雷 阳，王 勇

1.大庆油田工程建设有限公司天宇设计院，黑龙江大庆 163161

2.大庆油田工程建设有限公司管道公司，黑龙江大庆 163712

中俄原油管道二线是我国实施能源战略的重点项目之一，是我国能源进口的重要通道之一。该管道起于黑龙江省大兴安岭地区漠河县，止于黑龙江省大庆市林源。其中，大兴安岭地区位于强融沉多年冻土地带，为了防止因管输温度对永冻土地区造成冻土熔融，从而引发可能的沉降、塌方、泥石流等冻土灾害，对管道造成破坏，该地区管道采取了保温措施。保温管外防腐采用三PE结构，保温采用硬质聚氨酯泡沫塑料制品，外防护层采用低温高密度聚乙烯塑料，防腐保温管的端头须配有低温型聚乙烯防水帽。保温管道长106.467 km，管径813 mm，采用X65钢管。

管道防腐补口历来是管道防腐工程的薄弱点，补口质量通常与管体防腐层存在差距，管道防腐失效往往是从补口防腐失效开始。本工程地处高寒永冻土地区，保温管道的冬季补口施工是整个保温管道冬季施工的瓶颈问题。为此，针对现场实际情况，对冬季低温环境下保温管道补口施工工艺进行了深入探讨，通过试验优化了补口结构，提出了适宜、可行的冬季保温管道补口施工工艺措施，工程实践应用后达到了很好的效果。

1 保温管道补口结构设计

由于现场施工环境温度在-20℃以下，为降低施工难度，在材料满足设计规范各项指标的要求下，采用冷缠胶带代替加热聚乙烯收缩带。要求补口处防腐蚀保温层等级及质量不低于成品保温管，补口结构型式见图1。

其中补口保温层的施工有现场发泡和预制保温瓦块安装两种方式。试验研究表明，现场发泡补口虽然与原保温层结合较好，保温效果较好，但在极寒条件下施工，需有发泡所需的热环境，对加热保温措施和高压发泡机等设备要求极为苛刻，费用高且不易实现，不适合在寒冷环境下施工[1]；保温瓦块捆扎方式相对于现场发泡方式，适应环境能力强，施工效率高，费用低，施工过程中通过采取严格的工艺措施能满足保温质量要求。

图1 保温管道补口结构型式示意

2 保温管道补口工艺流程

图2 保温管道补口工艺流程

3 冬季低温下保温管补口施工工艺措施

3.1 补口准备

补口材料用的底漆、黏弹体胶带和聚丙烯冷缠带等材料性能指标应满足设计文件的要求，施工前应进行保温处理。低温下聚丙烯冷缠带无法解卷时，可采用火焰加热方式进行处理。

3.2 管口清理

（1）环向焊缝及其附近的毛刺、焊渣、飞溅物、焊瘤、补口处污物、油污和杂物等应清理干净。

（2）防腐层端部有翘边、生锈、开裂等缺陷时，应进行修理，直至防腐层与钢管完全粘附处。

3.3 喷砂除锈

（1）对补口部位的钢管采用喷砂除锈进行表面处理；环向焊缝两侧与补口材料搭接范围内的防腐层表面需打毛处理，打磨宽度约100 mm。处理后的管道和PE表面用高压空气吹扫干净（或采用刷子手工清扫的方法）。

（2）为防止损伤喷砂区以外的聚乙烯表面，应对喷砂区以外的防腐层和保温层做适当防护。

3.4 管口预热

（1）使用中频加热方法进行预热，预热温度85～95℃，预热时间3～5 min，使用点温仪实时测量，严禁温度超标。

（2）加热完毕后测量管道表面上下左右4个点温度，达到要求后方可进行刷漆作业。

3.5 涂刷底漆

（1）环氧底漆应按照产品使用说明书的要求进行调配，如环境温度过低需要加热时，应严格按照使用说明书推荐的温度进行混合，防止因加热温度过高导致底漆提前固化。

（2）将搅拌好的底漆均匀辊涂在管口钢管表面，与相邻聚乙烯防腐层的搭接宽度≥10 mm。底漆利用管体预热蓄能实干固化，表干后管口用棉被包覆保温。

（3）底漆实干后应进行外观检查、厚度检验和电火花检漏。

3.6 黏弹体胶带施工

（1）将宽度100 mm的黏弹体胶带缠绕、贴敷在环焊缝及螺旋焊缝部位，并用压辊沿焊道进行辊压，排除气泡[2]。

（2）黏弹体胶带可采用螺旋缠绕的施工方式，轴向搭接宽度应≥20 mm，胶带始末端搭接宽度≥50 mm，黏弹体胶带与3LPE防腐层的搭接宽度应≥100 mm，与防水帽的搭接宽度≥20 mm。

（3）黏弹体胶带缠绕时应保持胶带平整并具有适宜的张力，边缠绕边抽出隔离纸，同时用力擀压胶带并驱除气泡，使防腐层平整无皱褶，搭接均匀，无气泡，密封良好。

（4）黏弹体胶带施工完成后应逐一进行外观、厚度及漏点检测。

3.7 聚丙烯冷缠带安装

黏弹体胶带防腐层质量检查合格后方可进行聚丙烯冷缠带施工。聚丙烯冷缠带带宽100 mm，采用螺旋缠绕方式施工，胶带搭接率为50%～55%。胶带始末端搭接宽度≥100 mm。聚丙烯冷缠带与3LPE防腐层的搭接宽度应≥100 mm，与防水帽的搭接宽度应≥40 mm。聚丙烯胶带缠绕时应保持一定的张力，搭接缝应平行，不得扭曲皱褶，带端应压贴，不得翘边。

3.8 保温层补口安装

（1）保温层补口采用聚氨酯保温型材。保温层补口采用4块保温型材错口搭接。全自动焊接处保温型材宽度为665 mm，非全自动焊接处保温型材宽度为430 mm，厚度为88～90 mm。

（2）保温层补口采用预制好的聚氨酯瓦块型材现场拼装，将预制好的聚氨酯瓦块外表面进行修整，尺寸应略大于接头间钢管尺寸，留0～5 mm正偏差。保温瓦块缝隙应采用同种材料进行填充。

（3）保温层安装完毕后，采用20 mm×0.5 mm不锈钢带进行捆扎。

3.9 防护层补口安装

防护层补口安装采用黏弹体胶带+聚丙烯冷缠带的方式，施工方法同3.6和3.7。

（1） 黏弹体胶带（宽度50、100、200 mm，根据现场施工实际情况进行选择）缠绕、贴敷在保温层部位，并用压辊沿焊道进行辊压，排除气泡。

（2）黏弹体胶带可采用螺旋缠绕的施工方式，轴向搭接宽度应≥20 mm，胶带始末端搭接宽度≥100 mm，黏弹体胶带与聚乙烯外护管的搭接宽度应≥100 mm（含防水帽部分80 mm）。

（3）黏弹体胶带缠绕时应保持胶带平整并具有适宜的张力，边缠绕边抽出隔离纸，同时用力擀压胶带并驱除气泡，使防腐层平整无皱褶，搭接均匀，无气泡，密封良好。

（4） 聚丙烯冷缠带带宽（50、100、150、200mm，根据现场施工实际情况进行选择）采用螺旋缠绕方式施工，胶带搭接率为50%～55%。胶带始末端搭接宽度≥100 mm，聚丙烯冷缠带与聚乙烯外护管的搭接宽度应≥150 mm（含防水帽部分80 mm）。聚丙烯胶带缠绕时应保持一定的张力，搭接缝应平行，不得扭曲皱褶，带端应压贴，不得翘边。

3.10 剥离强度试验

（1）黏弹体胶带+聚丙烯冷缠带防腐层剥离强度测试检测部位为黏弹体胶带与管体防腐层（含防水帽）搭接部位、聚丙烯冷缠带与管体防腐层（含防水帽）搭接部位、聚丙烯冷缠带自身搭接部位，以及聚丙烯冷缠带与黏弹体胶带搭接部位。剥离强度检验结果应符合下列规定：黏弹体胶带/管体防腐层（含防水帽）的剥离强度均应≥2 N/cm，剥离面的胶层覆盖率不应低于90%。聚丙烯冷缠带/黏弹体胶带背材、聚丙烯冷缠带/管体防腐层（含防水帽）、聚丙烯冷缠带自身搭接部位的剥离强度应≥20 N/cm。

（2）黏弹体胶带+聚丙烯冷缠带防护层剥离强度测试检测部位分别为黏弹体胶带与管体防护层（含防水帽）搭接部位、聚丙烯冷缠带与管体防护层搭接部位、聚丙烯冷缠带自身搭接部位，以及聚丙烯冷缠带与黏弹体胶带搭接部位。剥离强度检验结果应符合下列规定：黏弹体胶带/管体防护层（含防水帽）的剥离强度应≥2 N/cm，剥离面的胶层覆盖率不应低于90%。聚丙烯冷缠带/黏弹体胶带背材、聚丙烯冷缠带/管体防护层、聚丙烯冷缠带自身搭接部位的剥离强度应≥20 N/cm。

4 结束语

在中俄原油管道二线永冻土地区，采取本保温管道补口施工工艺，提高了管道补口关键节点的现场安装质量，保证了管道补口处的防腐要求、保温要求和完整性要求，使整条保温管道在设计期内平稳运行。本施工工艺降低现场施工难度，操作简便，效率提高，可在高纬度、高海拔低温环境下应用，解决了高寒地区管道补口保温的技术问题。现场施工证明，中俄原油管道二线保温管道9 000多道补口合格率达到100%。

[1]蒋林林，韩文礼，张红磊，等.冻土区保温管道补口结构的保温性能[J].油气储运，2016，35（4）：391-395.

[2]赵常英，张志贵，贾平军，等.黏弹体在埋地管道补口应用中遇到的问题及其解决方案[J].石油工程建设，2013，39（5）：43-45.