楊永和 胡江鋒 方衛林

中石油管道聯合有限公司西部分公司

0 引言

埋地管道的補口質量關系到管道外防腐的總體質量和長期使用壽命。近年來，國內一些管道運營單位組織開展了補口防腐層應用現狀的調研，采用內、外檢測結合開挖驗證的方法，調查發現了比較嚴重的熱收縮帶補口失效問題，主要表現為熱收縮帶與管體粘結不良以及熱收縮帶與主體管道聚乙烯（以下簡稱PE）防腐層搭接部位粘結不良兩種情況。2010年西氣東輸一線的補口防腐層開挖驗證發現， 55%的失效發生在補口搭接部位。2013年在西氣東輸一線的補口修復工程中，對補口部位失效原因也進行了調查，同樣發現超過50%的失效發生在補口搭接部位。由此看出，補口防腐層與PE層搭接部位的粘接是否緊密是補口有效性的關鍵。目前，為防止補口部位失效，國內研究主要從補口新材料選擇、補口施工質量控制等方面來開展工作。本文依據現場施工經驗，從補口搭接部位的處理技術方面給出了建議，力求3PE防腐層補口搭接部位實現好的密封。

1 目前補口搭接部位的處理方式及存在的弊端

目前，國內外埋地管道建設過程中使用最廣泛的是3PE防腐層，與其配套的現場防腐補口大多采用環氧底漆+輻射交聯聚乙烯熱收縮帶（套）的結構，該補口形式是目前國內外公認的成熟技術，在國內外實際工程中大量應用。施工時先刷涂無溶劑環氧底漆，然后將熱收縮帶（套）包覆在補口處，均勻加熱使其產生徑向收縮，同時內層 熱熔膠熔化，使收縮帶（套）與管體防腐層和補口部位鋼管表面粘接在一起，形成防腐密封。由于管體PE防腐層屬于非極性物質，很難與其它物質結合，為了加強熱熔膠/PE界面的粘結強度，往往需要對PE搭接部位進行極化處理，包括火焰極化、表面粗糙化處理、電暈處理等[1]，但現場手工烘烤和鋼絲刷手工拉毛時，加熱溫度、加熱均勻性、拉毛深度及均勻度均不能得到保證，因此熱熔膠與PE搭接部位的粘結很難做到完全密封。

某管道的補口防腐層開挖驗證中發現，熱收縮帶補口防腐層常見的外觀缺陷為翹邊（圖1），分析產生翹邊的原因，主要包括PE搭接部位的極化處理不足、熱熔膠/PE界面的粘結強度弱；熱收縮帶施工時烘烤溫度不足、熱熔膠未充分熔融等。

開挖檢測中還發現，有的補口在剝除熱熔膠層時其與PE粘結呈現不連續狀態，即熱熔膠與PE層粘結不緊密，經過長期的埋設，地下水沿著熱熔膠與PE界面逐漸滲透至補口管體表面，如果管體無溶劑環氧底漆厚度較薄，在腐蝕性較強的地區，久而久之會導致底漆剝離和管體的腐蝕。圖2中熱收縮帶熱熔膠與PE局部未粘結處可見明顯的進水通道。

為防止類似的補口搭接部位失效，可采取以下措施加以改進：一是施工時采用機械烘烤方式，避免烘烤溫度不足或不均勻、局部熱熔膠未熔化的情況；二是采用有效的PE層極化處理方法，如氣體極化方法[2]、火焰氧化處理[3]和極化 處理器技術[4]等。本文提出的3PE防腐層補口搭接部位新型處理技術，是從工藝優化角度出發，通過在搭接部位進行“溝槽”化處理，使補口材料在該部位的有效密封面積增大，從而增強密封防水作用。

2 補口搭接部位的“溝槽”處理方式

補口搭接部位溝槽處理方法是從工藝優化角度出發，給出的加強補口搭接部位粘結強度從而加強其密封防水作用的一種新思路。采用新的PE溝槽化處理，在補口防腐層搭接部位外表面劃出溝槽（圖3），溝槽分2組，每組2個槽，也可視情況增減溝槽的組數和槽數；采用的溝槽切割設備可以是切管設備改造而成或用對口器架刀槽手工制成（對小口徑管道），可采用與機械分瓣式鋼管切割機相似的結構形式，將割刀更換為非金屬材料或強度介于聚乙烯和環氧粉末之間的材料，在加工出溝槽的同時，還可避免對其內層環氧粉末及管道本體造成損傷。離補口部位最近的一組溝槽位于管體防腐層與不同補口形式的底漆或第一道防腐層搭接部位，第二組溝槽位于管體防腐層與不同補口形式的外防腐帶或外護帶的搭接部位。

此工藝適用于濕膜法的液體涂料類及纏帶類補口搭接部位處理。液體涂料刷涂時將充滿溝槽部位，增大與原管體涂層的接觸面積，提高涂層的耐水密封性能。

采用溝槽處理方式，與通用搭接部位處理方式的比較見表1：

3 “溝槽”處理方法的實施

溝槽處理方法可應用于新建管道補口和運行期修復施工。

1）管道建設期：可將溝槽切割設備集成到目前中石油大力推廣應用的自動噴砂除銹裝置或中頻加熱器等設備上，在噴砂后或加熱時，進行搭接部位的切割處理，對補口功效也不會產生影響，在大量補口施工時，所增加的成本可忽略。

2）運行期修復：此方法適用于液體涂料類、纏帶類材料或粘彈體材料的修復施工，不需要大的機械設備，對作業坑沒有特殊要求，成本增加少。

4 實施舉例

采用粘彈體進行補口修復時，先對補口部位進行清理和打磨，然后加工出溝槽，粘彈體與管體防腐層搭接寬度不小于50mm。粘彈體防腐補口搭接方式如圖4所示。

粘彈體具有優異的防水密封性、粘結性、冷流性、抗陰極剝離性和容易使用、質量容易控制的特性，在西氣東輸等大口徑管線上的應用效果良好。采用溝槽處理方法施工時，粘彈體能充滿 溝槽，并達到浸潤效果，相當于在搭接部位增加4道額外的密封，減少了補口搭接部位失效的概率。

5 結論

1、近年來多家公司的管道開挖檢測表明，補口是3PE防腐管道質量中最薄弱的環節，由于搭接部位處理不夠導致的密封失效問題嚴重影響了管道的正常運行。

2、新的補口搭接部位溝槽處理方法是從工藝優化角度出發，采用切槽設備在補口防腐層搭接部位外表面加工出2組（每組2個）溝槽，補口施工時，補口材料將該溝槽填充后，將使該部位增加4道密封，從而加強了密封防水作用。

3、溝槽處理方法適用于液體涂料類、纏帶類材料或粘彈體材料的施工。 ◢

參考文獻：

1．陳守平，莫容，吳迪.防腐及保溫管道補口涂層與聚乙烯防腐層搭接處的表面處理技術研究.防腐保溫技術，2007年6月第15卷第2期，238–241.

2．王綱.氣體極化處理劑在3PE防腐管線液態環氧補口技術中的應用.化學工程與裝備，2012年第11期，102–104.

3.W Hodgins. Field joint challenges in remotepipeline construction [C]. 5th Annual Oil And Gas PipelineConference，AbuDhabi，2005.

4.周武德.3PE管道補口的極化處理技術.油氣儲運，2011，30（3）：213–215.

作者簡介：楊永和，高工，在讀博士生，西安石油學院化工設備與機械專業畢業，西部管道公司管道處（保衛處）處長

2014年第2期（總第15期））