环氧套管工艺:逐渐“走红”管道修复业

  目前,我国投用的原油成品油、天然气管道有4万余公里,油气管道的施工建设已经进入高峰期。如何安全使用老管线,成为业界关注的重点。为了保证管道的完整性,延长其使用寿命,国内外业内人士已做了大量研究工作,取得了若干成果。其中,管道的维修补强技术成为老管线修复的重要手段。
  十多年前,在阿曼地区数千公里管线的修复中,人们次大规模应用了英国天然气公司的环氧套管修复技术。去年,在英国天然气公司研究成果的基础上,通过自主创新,我国开发出了具有自主知识产权的环氧套管工艺技术。一年来,该项成果已形成了系列配套技术装备和核心关键技术,并在实践应用中取得良好效益。
  为进一步了解相关情况,笔者近日采访了石油北京华油天然气公司管道安全评价与科技发展中心主任、管道完整性管理专家董绍华博士。
  董绍华说,对于钢管上的各类缺陷,传统的修复方法是紧贴钢管外壁直接焊接钢套管予以补强,但这种做法操作困难、风险较大,而且对弯管和外形不规则的管段因无法实施而不得不停输进行更换。经过多年研究,我国开发的环氧钢壳复合套管可以完全解决这一难题。不仅如此,该设备还可有效抑制管内腐蚀过程,从而在不停输的情况下实现免维护永久性修复。 
  管道运输石油及其成品流体(如汽油、煤油、柴油等)以及天然气,是经济、合理的转运方式,但由于此类管道内的介质易燃、易爆,安全运行非常重要。自20世纪50年代以来,随着油气管道的大量铺设,各国管道事故时有发生,有的甚至造成了灾难性后果。如1960年美国Trans-Western公司发生的破裂缝达13公里的输气管道脆性破裂事故,1989年前苏联乌拉尔山隧道附近的输气管爆炸事故中两辆列车被烧毁,伤亡1024人(其中死亡800人左右)。
  为了避免在油气管道上直接动火焊接带来危险事故发生,董绍华认为,直接动火焊接对缺陷钢管进行补强在欧洲、北美已逐渐被新的技术所取代,环氧钢壳复合套管即环氧套管,是基于确保大安全而研究开发的。
  它的钢壳不是紧贴而是宽松地套在有缺陷的管道上,然后在环隙灌注环氧树脂,两头再用胶封闭,使之与被维护管线构成复合套管,相对传统夹具类工艺有许多优点。
  董绍华说,在实施环氧套管修复钢管的操作过程中,不需要很高的钢套管直接焊接技能,也不需要在费时费力的传统工艺焊接前借助计算机对缺陷管管壁温度进行复杂的计算和试验,可在正常生产运行状态下进行无热操作。
  由于环氧套管钢壳与被维修管道的间隙有相当大的调整范围,所以,无论是弯管还是管道周向几何形状不规则的异型管段,亦或有较高焊缝直管段上的缺陷,不需要整段更换即可进行补强修复。同时,由于环氧填胶具有较好的耐化学性,因此该工艺还能有效抑制因管内腐蚀造成的管壁减薄或腐蚀穿孔的加剧。
  董绍华指出,环氧钢壳复合套管系统的可靠性与管体一致,完全可达到管线的设计寿命,主要用于各类钢质管线缺陷的永久性修复。对于人们关心的适用范围问题,他说,该设备工艺适用的管径在100毫米~1420毫米,耐温范围在3~100摄氏度之间,大承受压力为10兆帕;应用的管道类型为原油、天然气、成品油、液化气输送、炼油化工厂管系和近海采油平台的提升管等。
  该工艺永久性修复钢管缺陷的大范围为:管壁缺损和裂纹的长度不限,平均深度达壁厚的80%,大深度可达90%,扭曲变形为管径的9%,管壁缺损和裂纹可达壁厚的12%。
  这种修复钢管的环氧套管工艺,正以其显著的优点越来越受到业界的青睐,逐渐在管道业“走红”。