淺談定向鉆穿越中管道外防腐層的保護

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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：管道外防腐層保護措施  中圖分類號：tu81文獻標識碼：a 文章編號：  我國的第一臺rb5型的鉆機是在上世紀80年代初引進的，以其先進的技術(shù)和高超的精確度等優(yōu)點得到廣泛的應(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，如何對定向鉆穿越過程中的管道外防腐層進行保護，成為目前及今后一個時期研究的重點。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問題進行探討。  1 定向鉆穿越概述  定向鉆穿越是指根據(jù)設(shè)計提出的入土位置、出土位置和管線坐標，用定向鉆鉆導向孔，并逐節(jié)加入套管；對岸出土后，在套管出土端連接擴孔器和穿越管段，根據(jù)穿越管段直徑選擇擴孔器數(shù)量；同時管道在出土岸進行分段或整體組裝，檢驗、試壓合格后利用鉆機拉動擴孔器和穿越管段回拖，直至使穿越管道完全敷設(shè)于擴大的導向孔內(nèi)到鉆機入土處露出端頭。  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，其中石油瀝青涂層機械強度較低；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，達到防腐性能、機械性能良好的組合。  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，管道回拖進人鋼套管時防腐層就可能遭到嚴重破壞、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、擴孔過程中，孔洞內(nèi)壁不可能達到完全光滑，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)向焊縫補口質(zhì)量  三層pe防腐管現(xiàn)場環(huán)焊縫補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)采取措施嚴格檢查環(huán)向焊縫補口質(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措施  由于實際工程中工期、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)是很難進行的，施工對防腐層造成的過度損傷，即使施加了陰極保護也不可能完全避免該處腐蝕的發(fā)生。所以合理設(shè)計、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)盡量準確，為設(shè)計提供盡可能準確的地質(zhì)資料，從而保證設(shè)計選擇最合理的穿越層位。  4.2 外防腐層的選擇  選擇經(jīng)濟適用的穿越管段外防腐層，經(jīng)過近幾十年的實踐，目前常用的三層pe防腐層具有性價比高、現(xiàn)場適應(yīng)性、可操作性強、可靠性高的特點，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行100％ 的檢漏，對所有發(fā)現(xiàn)的漏點必須全部修補，合格后方能進行回拖，同時應(yīng)不斷提高環(huán)向焊縫的補口質(zhì)量。  4.4 泥漿配比  定向鉆鉆進、擴孔和回拖階段均應(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，擴好的孔中充滿泥漿，管道在擴好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，這樣即減少了回拖阻力，又可較好地保護管道外防腐層。  4.5 擴孔  擴孔成孔時應(yīng)采用數(shù)級預(yù)擴孔，具體可根據(jù)施工工藝調(diào)整。最小擴孔直徑一般應(yīng)保證大于管道外徑約200mm，對于基巖等特殊地層最小擴孔直徑最好大于管道外徑約300m。  4.6 清孔檢查  定向鉆擴孔完成后，應(yīng)對所擴孔進行清孔檢查，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，以減少回拖阻力，保護管道防腐層。  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)進行，除發(fā)生不可抗拒原因外，嚴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pe建議先采用2個熱收縮帶進行雙層包覆防腐，再采用1個熱收縮帶作為犧牲帶，與補口套搭接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?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行。  參考文獻：  [1] 石油地面工程設(shè)計手冊編委會.天然氣長輸管道工程設(shè)計[m].北京：石油大學出版社，1995.  [2] 黃春蓉，定向鉆穿越防腐層保護技術(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.水平定向鉆進中的幾個重要技術(shù)問題[j].非開挖技術(shù)，2006，23(1).