埋地钢质管道内衬修复技术

我国油气田大部分油气管道已运行20多年，每年用于旧管道维修、更新的费用约占新建管道工程建设投资的10％～20％。还有不少管道投产2～3年即腐蚀穿孔，泄漏事故时有发生，污染环境，造成生产事故。一旦难以修补时，往往再建一条新管道而将原有的旧管道废弃。严重危害油气田正常生产秩序，经济损失巨大。
　　除石油工业外，全国344座城市供水管道，总长度约58 000 km(1994年统计资料)，全年供水量近140亿吨，漏失量占7．57％，为此每年多耗电3．3亿度以上，且浪费大量的水资源。城市煤气(天然气)管道也存在类似问题。全国有煤气设施的城市约150座，北京、天津等九市的煤气管道近10 000km。煤气管道运行一定时间后需要清堵、维修等作业。
　　当上述管道腐蚀穿孔时往往采取打卡子，补焊或换管段等维修措施，但造成内腐蚀的因素还存在，时隔不久会再次腐蚀穿孔。旧管道修复技术采用不开挖或少开挖，在不影响路面交通的情况下将原有废旧管道进行修复，使其重新投入使用。因此旧管道修复技术十分适用于城市煤气、供水、供热管网及石油工业、污水处理厂等旧管道的更新。
　　埋地旧钢质管道内衬修复技术在国外已开发应用了近半个世纪，进入20年纪80年代以来已成为系列技术，专业化施工，成功地修复了DN50～1000 mm的几千公里的废旧管道。例如，应用该技术对英国航空公司的地下输油管道3．6 km一次性修复；对比利时西北部的一家大工厂φ300mm，5．8 km输送硫酸管道的成功修复；对荷兰南部的Femmcuxen公司3 km长的地下水管道φ1000mm的水泥地下管道的开裂及局部破碎的修复；对香港市中心的地下水管φ380，φ260不同的管径两条供应海水冷却系统的管道及污水管道总计约有几十公里进行了内衬修复并投入使用，已运行了5年，未见泄漏现象。无数的实例证明，这种修复技术，无疑对我国管道技术的发展产生深远影响。其经济效益评估见表6—22。
 

　　(1)内衬修复工艺技术。目前国内旧管道修复技术的开发研究已经从实验室的研究转向了工程应用开发，形成了较完整配套的技术结构，从材料到施工技术，专用设备均能满足工程应用。
　　旧管道内衬修复技术有以下几种工艺。
　　①内穿插法 料管采用塑料管或纤维增强管，与旧管道内壁不完全贴合，承压靠内插管及环状充填料的传递，由于管径有所缩小，输送能力略有降低。但从管壁摩阻减小考虑，将会有利于提高输送能力，适用于低压输送的煤气及天然气管道的修复。
　　②内衬塑料管法 将塑料管紧密贴合(或称微隙内衬)于旧管道内壁面，形成内衬道(钢塑复合管)。该法一次内衬施工可达1 km左右，可用于高压输送管道。
　　③纤维增强的涂料整体内涂法 旧管内壁进行清理，然后用纤维增强的高固体分涂料进行整体内涂，形成管中管。一次施工可达1～20km。适用于高压、高温的输送管道。
　　④软管反翻内衬法 采用具有防渗透保护膜的无纺毡管，经树脂浸渍后，将软管翻衬紧贴在旧管上，热固化后在旧管内形成一条紧固、光滑的新管。可适用于各种类型和形状的管道及钢管道，输送介质可为70℃的油、气、水等。
　　⑤塑料薄膜衬缆衬里法 用热塑性塑料薄膜或夹有金属箔的复合膜制成的衬管，外壁涂以压敏胶沿轴向经折叠、压缩、粘合成实芯绳索状的衬缆芯。外面包覆着可以沿纵向撕裂的衬缆皮。衬缆可以制成任意长度，类似电缆和光缆那样缠绕在缆盘上，存贮运输都很方便。衬里时可以像拉一条长长的缆绳一样拉入旧管道，通过造成衬缆内外的压力差，胀开衬缆皮复原环形衬管，以其外壁上的压敏胶带黏结在管道内壁上形成内衬层。适用于城市管网的煤气和上、下水中小口径的管网修复。
　　衬缆衬里法是目前最快速、最简便、费用最少的一种衬里方法。
　　(2)旧管道内衬修复技术的特点。旧管道修复技术可适用于油、气、水及其他化学介质管道，该技术特点如下。
　　①对于埋地旧管道不需全面开挖即可进行整体内衬修复。施工时，通常只需每隔一定间距开挖一操作坑，分段进行修复，然后连管复原即可完成修复工作，不影响交通及环境。
　　②修复作业快，在现场施工，并网试用及质量检查等现场作业。以1～2km管道为例一般可在3～4周内完成全部现场作业。
　　③成本低、旧管道修复、再生利用的投资相当于新建一条管道总投资的50％～65％。
　　④根据不同的修复方法及使用工况，旧管道修复后，可望继续使用10～30年。
　　(3)非开挖穿插高密度聚乙烯管在线管道修复。用高密度聚乙烯(HDPE)塑料管修复腐蚀严重或泄漏的旧管道，内衬HDPE复合管，可达到恢复管道功能，延长管道使用寿命的目的。
　　高密度聚乙烯塑料具有较好的化学稳定性，摩擦阻力系数小，耐磨抗冲、耐压、耐老化，适用温度较宽。内衬HDPE复合管能提高在线旧管道的承压能力，耐腐蚀性能和输送能力，修复成本仅为新建管道综合费用50％左右。成功地用来修复直径75～900 mm(3～36 in)多种管道，如天然气管道、输油管道、注水管道、排污管道、煤气管道、自来水管道等，可用于市政、油田、电力、化工等行业的管道防腐与修复。
　　①原理与方法 高密度聚乙烯塑料管，缩径穿插自动复原贴合和无法兰特殊接头技术。成功的解决于供热、燃气、石油管道及在线旧管道的非开挖修复问题。
　　使用改性热塑料HDPE管，它具有变形后能自动恢复原始物理形状。选用的内衬HDPE管的外径略大于修复主管道的内径，穿插时通过滚轮缩径机，从缩径机出来的HDPE管的直径将缩小10％左右，小于待修主管道内径。在牵引力和速度下容易拉入主管道，聚乙烯管外径与主管道内径紧密结合在一起。工作原理示意如图6-35所示。