埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》是大慶油田建設集團有限責任公司完成的建築類施工工法，完成人是樊三新、劉玉玲、劉家發、孫衛松、遲英。適用於ф60~ф700毫米油田集輸系統埋地鋼質管道內翻襯玻璃鋼修復施工。

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》主要的工法特點是修復質量好；修復成本低；由於內襯層光滑，可減少輸送阻力，提高輸送量5%~10%，內襯層為聚氨酯，對外呈無極性狀態，能防止垢層的附著，具有突出的防結垢性，可降低管道運行成本。

2011年9月，《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法
• 工法編號：GJEJGF354-2010
• 完成單位：大慶油田建設集團有限責任公司
• 主要完成人：樊三新、劉玉玲、劉家發、孫衛松、遲英
• 套用實例：大慶油田採油二廠南六東2號注入站擴改建工程
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

埋地管道不開挖修復施工常用的修複方法有：穿插聚乙烯（PE）塑膠管法，擠塗水泥砂漿（或環氧膠泥）法，翻轉內襯玻璃鋼法和內襯不鏽鋼法等。這些方法普遍適用於ф159毫米以上中、大口徑鋼質管道修復，並且一次修復長度不超過300米。

針對油田ф114毫米以下小直徑管道多，而且長度多在1000米以內的特點，圍繞油田老區原油穩產，降低原油生產成本、延長油田管道使用壽命、安全環保和節能降耗，大慶油田建設集團有限責任公司對《油田集輸系統管道、儲罐大修配套技術研究》進行了立項研究，重點對管道不開挖長距離內襯玻璃鋼軟管修復技術進行研究，攻克了玻璃鋼軟管制造技術，玻璃鋼軟管翻襯工藝和翻襯機具研製等技術難題。

工法特點

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的工法特點是：

1.修復質量好：玻璃鋼襯裡層連續完整，強化了管道的整體功能，抗腐蝕能力遠遠高於鋼管本身，所以修復後的管道壽命可延長使用20年以上。

2.施工周期短：一次翻襯距離可達500米，只需在兩端開挖操作坑，不大面積開挖土方，縮短施工工期。

3.修復成本低：由於保留原管道防腐保溫體系不變，減少對自然地貌的破壞，不但環保而且修復成本為更換新管道成本的35%~60%。

4.由於內襯層光滑，可減少輸送阻力，提高輸送量5%~10%。

5.由於內襯層為聚氨酯，聚氨酯具有對稱的分子結構，對外呈無極性狀態，能防止垢層的附著，具有突出的防結垢性，可降低管道運行成本。

操作原理

適用範圍

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》適用於ф60-ф700毫米油田集輸系統埋地鋼質管道內翻襯玻璃鋼修復施工。市政管道及地面以上管道可參照執行。

工藝原理

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的核心工藝是軟管翻襯技術，採用軟管翻轉法進行現場修復，軟管翻轉法的工藝原理（如圖1所示）是在不破壞自然地貌、不損壞原管道的情況下將管道內污物清理乾淨，恢復原有通徑後，將帶有防滲透層並浸透熱固性樹脂的纖維增強軟管作為襯管的成型材料，將舊管道作為內襯管的翻襯通道和成型模板，採用氣壓（或水壓）將軟管翻轉並送入舊管道內，使軟管的浸樹脂層朝外貼於舊管道內壁，防滲透層朝里成為新管道的內壁表面。用加熱（或室溫）固化法使襯管的樹脂固化與原管道構成鋼塑複合管，原管道起維護支撐作用，襯裡層起防腐作用。

圖1 翻轉內襯玻璃鋼軟管工藝原理示意圖

施工工藝

工藝流程

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的主要工藝流程見圖2。

圖2 埋地管道不開挖內翻襯玻璃鋼修復工藝流程圖

操作要點

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的操作要點如下：

一、管線探測

使用管線探測儀對埋地鋼質管道進行精確定位。

1.用信號聯線將管線探測儀的發射機與被測鋼管連線，再將接地棒插入地下，使鋼管與大地構成電流迴路，使整根鋼管向外發生清晰電信號。

2.用管線探測儀接收機沿線收尋發射機通過鋼管發出的信號，很方便地找到被測管道敷設的位置，並用木樁標。

二、挖操作坑、切斷管線

1.根據自然狀況，考慮施工方便確定一次修復管道長度和起、止點位置，並挖操作坑。操作坑（長×寬×深）尺寸以滿足作業為準。

2.直徑≤ф219毫米的鋼管用手動切管機切斷，切下短管長度以便於管段清理和翻襯玻璃鋼軟管作業為目的，一般短管長度為1~1.5米。

3.在距被修管段端頭35毫米處焊接隔熱圈在切下的短管兩端頭同樣距離處各焊一個隔熱圈，並將短管以相同材料和結構襯入玻璃鋼防腐層，兩端頭與被修復管段同樣方式進行處理，以備管段連線時使用。

焊隔熱圈時使用專用工具“隔熱圈定位環”限位。

三、管段清理

管段清理包括管內結垢物的清洗和管內硬性障礙物的清除。

1.管內結垢物的清洗

1）在管段兩頭分別安裝清洗髮射裝置和清洗接收裝置。根據被修管段橫斷面上結垢層厚度選擇較小直徑的鋼絲刷清管器以壓力水為介質清洗管內污垢，而後逐步加大清管器直徑，最後用與鋼管同一規格鋼絲刷清管器將管內污垢清洗乾淨。

2）用與鋼管相同規格聚氨酯碳化矽清管器以壓縮空氣為動力反覆進行垢膜和油膜的清除。

3）用與被修鋼管相同規格的聚氨酯整體清管器以壓縮空氣為動力排除管內污水。

4）用直徑為鋼管內徑1.5倍軟質聚氨酯泡沫清管器反覆對管內污水和油膜進行吸收和乾燥。當軟質聚氨酯泡沫清管器內無水，表面無明顯油污為止。

2.管內硬性障礙物的清除

管內硬性障礙物包括：焊接過瘤、穿孔栽釘、變徑、過橋以及斷面變形等。對這些障礙物分別採取以下方法排除。

1）焊接過瘤和穿孔栽釘採取火焊開孔割掉突出部分電焊焊接開孔。

2）變徑和過橋，切掉變徑管段和過橋，更換與被修管段相同規格的新管段。

3）斷面變形，採用火焊烘烤、修整的方法排除。

管內硬性障礙物的暴露多數出現在清洗管內結垢物的過程中，其表征是卡住清管器使清洗作業無法繼續進行。此時，必須設法找到卡堵位置，排除障礙。尋找卡堵障礙物的方法是利用跟蹤檢測儀監測，即在清管器上安裝跟蹤檢測儀的發射機，地面上用接收機尋找卡堵位置。

3.質量檢測

質量檢測包括通過性檢測和內表面外觀質量檢測。

1）管道通過性能檢測，利用測徑清管器檢測管道是否恢復原有通徑。

2）利用管道內窺儀從兩頭進入管道內通過螢光屏外觀檢測清洗質量。

4.用風送法在被修復管段內穿插一條牽引繩索，以備在軟管翻轉內襯玻璃鋼軟管時使用。

四、玻璃鋼軟管浸膠

1.玻璃鋼軟管浸膠前的準備

1）利用穿繩工具在玻璃鋼軟管內貫穿一條編織扁帶作牽引繩。在貫穿過程中嚴禁扁帶扭轉。

2）從膠粘劑的三組份混合攪拌開始到翻轉內襯玻璃鋼軟管結束所用時間再多加2小時作為膠粘劑的凝膠期，確定膠粘劑的配比。

根據施工現場做三組膠粘劑配比試樣，按其中結果接近凝膠期的那組配比進行配料施工。

2.按軟管展開面積計算所需要膠粘劑，並用專用機具灌入玻璃鋼軟管內。

3.灌有膠粘劑的玻璃鋼軟管經由現場作業平台進入浸膠機，在通過浸膠機的過程中，將膠料從前往後碾壓使膠粘劑浸透整根軟管，見圖3。

圖3 玻璃鋼軟管浸膠平面布置示意圖

4.當浸膠軟管露出浸膠機時，將軟管內的編織扁帶和事先纏繞在翻轉器轉軸上的拖拉扁帶連同軟管三者用特製接頭連線在一起，從上方緊緊纏繞在翻轉器的轉軸上。

五、翻轉內襯玻璃鋼軟管（圖4）

圖4 玻璃鋼軟管翻襯作業

1.將玻璃鋼軟管內的牽引扁帶和被修管段內牽引繩索連線在一起，而後將玻璃鋼軟管端頭鎖定在翻轉器的軟管出口上。

2.啟動空氣壓縮機往翻轉器內供壓縮空氣，同時打開潤滑油路上的閥門向翻轉器內供潤滑油。當翻轉器內壓力達到一定數值時軟管開始外翻，用人工將翻出的玻璃鋼軟管通過翻襯入口送入被修復管段內，此時要求拉緊被修復管段內的牽引繩索，防止因鬆弛被攆入已翻玻璃鋼軟管和鋼管內壁之間。當翻轉器內壓力上升到0.3~0.4兆帕時，開始對牽引繩索施加拉力，加快翻襯速度，進入正常翻襯作業。此時，通過調整進氣量使翻轉器內壓力穩定在0.3~0.35兆帕，翻襯速度穩定在25～35米/分鐘之間。當翻襯長度達到被修復管段長度50%，翻襯阻力達到最大值，此時如果翻襯出現困難允許將壓力提高到0.5兆帕。

3.當翻襯長度超過被修復管段長度的50%，翻襯阻力將逐漸減小。此時為保證襯裡質量。應適當控制翻襯速度，保持翻轉器內壓力在0.3兆帕左右為宜。

4.當翻襯接近尾聲時應及時取消對牽引繩的拉力。當璃璃鋼軟管翻出被修管段時應立刻放開牽引繩，避免出現安全事故。

六、端頭處理、打壓固化

1.在被修復管段兩端分別留出35～40毫米玻璃鋼軟管，其餘部分剪掉。並將留下的軟管沿軸線六等分剪成條外翻貼上在管段外壁上，用鎖定環固定。

2.在被修管段兩頭分別用發射端堵頭和接收端堵頭密封，空氣壓縮機打壓0.3~0.4兆帕關閉閥門，穩壓24小時固化，見圖5。

圖5 打壓固化

七、質量檢驗

利用管道內窺儀從管道兩頭分別進入管內，進行外觀質量檢驗，以內襯層無氣鼓、塌陷和破損為合格。

八、管段連線（圖6）

圖6 管段組裝平面示意圖

1.將二第3款中以備管段連線時使用的短管4落入在兩管段1和8之間，由兩頭各2根托桿（圖中不表示）定位，保證短管和管段同軸線。

2.將浸滿膠粘劑的無紡氈條纏繞在短管和管段接縫處成為填滿端頭縫隙的玻璃鋼密封圈7，使玻璃鋼襯裡層連續完整，無鋼鐵裸露。

3.將套管移至兩隔熱圈之間（螺絲孔朝上）搭在兩隔熱圈上，用小電流進行角縫焊接，必要時用水冷卻，防止焊接過熱燒損內襯裡。

4.從螺絲孔往環形空間灌注已混合好的膠粘劑要注意排除裡面的空氣，二要將膠粘劑灌滿，而後擰入絲堵，並使膠粘劑沿螺紋縫隙溢出，見圖7。

圖7 管段連線

九、打壓試驗

按設計要求對內襯玻璃鋼管道進行水壓試驗，被修管道兩端焊接相應規格的標準封頭，選擇額定壓力高於試驗壓力的柱塞泵進行打壓試驗，用水泵從管道一端注水，管道另一端設有排氣閥，當水從排氣閥溢出時關閉排氣閥，逐步升高壓力當壓力升到設計壓力的1.5倍時穩壓24小時，壓力無變化為合格。

十、外補口

鋼管外防腐層、保溫層和外保護層均按設計要求用同種材料、同種結構，按一個整體的原則進行補口。具體操作參照SY/T0415-96和SY/T0413-2002進行。

1.防腐保溫管的補口

1）使用內徑與防水帽處外徑相同尺寸的補口模具。

2）模具必須固緊在端部防水帽處，其搭接長度不小於50毫米，澆口向上，保證搭接處嚴密。

3）環境溫度低於5℃時，模具、管道和泡沫塑膠原料預熱後進行發泡。

4）防護層必須用補口套，補口套的規格應與管徑相配套，補口套與防護層套搭接長度應小於50毫米。

2.聚乙烯防腐管的補口

1）補口前，必須對補口部位進行表面處理，表面預處理質量應達到《塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除銹等級》GB/T 8923中規定的Sa2 1/2級或St3級，焊縫處的焊渣、毛刺等應清除乾淨。

2）補口搭接部位的聚乙烯層應打磨至表面粗糙，然後用火焰加熱器對補口部位進行預熱。按熱收縮套（帶）產品說明書的要求控制預熱溫度並進行補口施工。

3）收縮套（帶）與聚乙烯層搭接寬度應不小於100毫米，採用熱收縮帶時，應採用固定片固定，周向搭接寬度應小於80毫米。

勞動組織

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的勞動組織見表1。

參考資料：

材料設備

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》所用的機具設備配備見表2。

參考資料：

質量控制

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的質量控制要求如下：

一、施工技術標準及驗收規範

《工業金屬管道工程施工及驗收規範》GB 50235-97；

《油田集輸系統在役鋼質舊管道內翻襯玻璃鋼修復技術規範》Q/SY DQ2009-59；

《乙烯基酯樹脂》Q/0900TTY001-2010。

二、質量保證措施

1.利用直徑為0.96DN測徑清管器檢測管段內徑，確保管道暢通。

2.清除管內水份和80%道內表面積上的油膜。

3.玻璃鋼襯裡層與鋼管內壁之間無殘留空氣。

4.被修復管段要在0.3兆帕壓力下穩壓24小時，確保襯裡層與鋼管具有良好的粘接強度。

5.參加施工的人員認真執行施工程式和規範，質量管理人員做好監督檢查工作。

6.施工中要嚴格按照操作技術規程規範施工。

安全措施

採用《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.凡參加施工人員執行該工種的安全操作規程。

2.施工過程中，操作坑兩側20米內設警戒區，任何非施工人員不得進入。

3.規範現場施工作業，壓風機的工作壓力不大於0.6兆帕。

4.堅持安排施工的同時講安全生產，現場施工人員應按規定穿戴勞保用品。

5.定期對施工設備進行檢查，發現隱患，應立即採取措施。

6.施工現場按符合防火、防風、防雷、防觸電等安全規定及安全施工要求進行布置，並完善各種安全標識。

7.建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業中的安全檢查，確保施工標準化和規範化。

環保措施

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的環保措施如下：

1.用壓縮空氣為動力推動清管器清理管內污物，在管道接收端設定污物回收裝置，將回收的污物交給採油礦回收隊或輸送到指定的地點進行處理。

2.將清洗管道用的清管器回收修復再利用。

3.現場軟管浸膠時在地面鋪設彩條布，在彩條布上操作以保護軟管和地面不受膠的污染。

4.施工中開挖的操作坑在工程結束時要及時回填，恢復原有地貌。

5.成立施工環境衛生管理機構在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，加強對工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和管理，遵守有關防火和廢棄物處理的規章制度。

效益分析

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的效益分析如下：

• 經濟效益

管線經過修復，一是恢復原有通徑達到設計輸液量，降低使用成本；二是襯裡層與原管道形成新的結構，增加防腐保溫功能。可在20年之內不再對管線進行維修，為油田節約大量資金。與新建管道相比可降低造價50%左右，節約人工40%以上，管徑越大，成本降低越多，同時還可避免新建管線因征地補償帶來的附加費用。該項技術工程套用累計創經濟效益368.5萬元。

• 社會效益

翻襯玻璃鋼修復舊管線技術必將以獨特的技術優勢，在大慶乃至中國全國各油田推廣套用，為社會提供可觀的就業崗位。不僅可以降低原油生產成本，保護生態環境，塑造節約型企業和環保型企業，而且能夠規範管道翻襯修復的施工工藝，提高施工技術水平，還能夠滿足市場開發的需要，提升公司產業競爭能力。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》的套用實例如下：

1.2009年6月在大慶油田採油二廠南六東2號注入站擴改建工程的ф114×4毫米水管線進行內襯修復施工，修復長度為8.8千米。

2.2009年7月在大慶油田採油二廠新南2-2污水站改造工程的ф76×4毫米水管線進行內襯修復施工，修復長度為4.6千米。

3.2009年8月在大慶油田採油九廠葡西試驗站改造工程的ф114×4毫米摻水管線進行內襯修復施工，修復長度為17.37千米。

榮譽表彰

2011年4月，《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》被中國石油工程建設協會評為石油工法。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《埋地管道不開挖長距離內翻襯施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。