熱收縮帶中頻加熱補口施工技術

葉春艷，張 鵬， 康景波 ，董 彬，韓鐘琴

（1.中國石油天然氣管道科學研究院，河北廊坊 065000；2.油氣管道輸送安全國家工程實驗室，河北廊坊 065001；3.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊 065000）

熱收縮帶中頻加熱補口施工技術

葉春艷1，2，張 鵬1，2， 康景波3，董 彬1，2，韓鐘琴1，2

（1.中國石油天然氣管道科學研究院，河北廊坊 065000；2.油氣管道輸送安全國家工程實驗室，河北廊坊 065001；3.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊 065000）

針對目前3PE管道補口出現的問題，介紹了一種新型的管道補口施工作業方式，即熱收縮帶中頻加熱補口施工技術。中頻加熱補口試驗結果表明，管道補口各項性能指標均能達到相關標準的技術要求，熱效率高，可保證熱收縮帶冬季補口的質量，提高施工效率。該技術可解決手工火焰烘烤不均勻、火焰烘烤二次污染以及冬季施工作業困難等問題。

管道補口；熱收縮帶；中頻加熱

國內埋地鋼質管道特別是干線大口徑管道自陜京一線起開始大規模采用三層結構聚乙烯防腐層，其相應的補口材料均為熱收縮帶，而熱收縮帶的安裝方式始終采取傳統的手工火焰烘烤作業方式。在近年對在役管道的檢測中，發現了諸多由于熱收縮帶補口失效導致的管體腐蝕現象，主要表現為熱熔膠未充分熔融或局部未熔融，其主要原因是手工烘烤溫度不均勻、操作者的技能及責任心不強等因素的影響，特別是在冬季低溫環境下，手工烘烤施工方式更加難以達到熱熔膠的熔融溫度，使得補口質量得不到保證。為此，中國石油天然氣管道科學研究院開展了 “熱收縮帶補口施工裝備及配套技術研究”項目，研制出 “中頻感應加熱器”，通過大量試驗，形成了熱收縮帶中頻加熱補口施工作業技術，并在大慶油田建設公司承建的漠河—大慶輸油管道工程第12標段上進行了熱收縮帶中頻加熱補口安裝試驗，該技術可廣泛應用于3PE管道熱收縮帶補口施工，尤其適用于冬季施工作業。

1 熱收縮帶中頻加熱補口試驗

試驗管規格為D 813 mm×11 mm，環境溫度-5℃以下。試驗過程如下：

對管道補口部位噴砂除銹，采用中頻加熱設備對管道補口部位進行預熱，對補口部位金屬表面涂刷底漆，對管體防腐層表面進行粗糙化處理，底漆厚度及漏點檢驗，將熱收縮帶纏繞在補口處并用固定片連接，手工烘烤熱收縮帶 （套）使基材收縮至管體且與管體間無縫隙，采用中頻加熱裝置對熱收縮帶進行加熱至熱熔膠熔融，驅趕氣泡。補口工藝流程見圖1。

圖1 補口工藝流程

2 試驗結果與分析

2.1 中頻加熱設備測試數據

中頻加熱設備現場測試數據見表1。由表1可知，現場試驗環境溫度為-5℃，管體預熱至65～75℃比常溫下預熱到該溫度用時稍長，約為4 min。相同環境下，采用手工預熱至40～50℃所用時間至少需要5 min。中頻加熱效率和加熱效果明顯高于手工烘烤，因中頻加熱可在管體上產生蓄熱效應，有利于熱熔膠的充分熔融和界面粘結，避免粘結失效；按照二次涂刷工藝，環氧底漆厚度大于120 μm，且能在二次加熱后保證涂膜實干。

表1 中頻加熱設備測試數據

2.2 環氧底漆及熱收縮帶安裝系統測試數據

環氧底漆及熱收縮帶安裝系統測試數據見表2，剝離試驗見圖2。由表2和圖2可知：中頻加熱熱收縮帶安裝工藝可以提高底漆的厚度并保證其實干，使得底漆漆膜連續、完整，具備一定的防腐功能；熱熔膠與底漆及管體PE粘結密封良好，剝離強度及破壞形式均達到相關標準和工程技術規范要求。

表2 環氧底漆及熱收縮帶安裝系統測試數據

圖2 剝離強度測試

2.3 熱收縮帶中頻加熱安裝工藝工效分析

按照現場試驗施工工藝 （不考慮噴砂除銹），中頻加熱熱收縮帶安裝各工序操作時間與手工烘烤熱收縮帶安裝操作時間的對比見表3。由表3可知，由于中頻加熱產生的熱效應是由管內向外傳遞的，中頻加熱停止后其溫度可繼續上升約10℃，并且有一定的蓄熱時間，因此在熱收縮帶的安裝過程中，管體能夠為熱熔膠的熔融提供足夠的界面熱量，從而加速熱熔膠的熔融速度，減少回火時間，提高施工效率，同時中頻加熱在保證底漆實干的同時，對底漆的性能不產生影響，并且無二次污染。而手工烘烤的二次加熱是用火焰對底漆表面直接加熱，火焰直接烘烤易在底漆表面產生縮孔和針孔，破壞底漆的防腐性能，并在底漆表面造成二次污染。

表3 熱收縮帶兩種安裝方法操作時間對比/min

3 試驗結論

（1）現場測試數據表明，采用中頻加熱的補口方式，其補口各項性能指標均能達到相關標準的技術要求，可保證熱收縮帶冬季補口質量。

（2）熱收縮帶中頻加熱補口施工解決了熱收縮帶手工烘烤不均勻、冬季施工困難等問題。

[1]宋祎昕，趙廷榮，姚安林.燃氣管道熱收縮帶補口失效的故障樹分析[J].石油工程建設，2010，（5）：10-13.

[2]高云青.管道冬季定向鉆穿越補口帶施工質量控制 [J].石油工程建設，2006，（1）：77-78.

Construction Technique of Field Joint Applying Heat Shrinkable Tapes by Intermediate Frequency Heating

YE Chun-yan（CNPC Pipeline Research Institute,Langfang 065000， China），ZHANG Peng， KANG Jing-po,et al.

For solving the problem existing in field joint of 3PE pipeline at present,a new field joint construction technique,i.e.applying heat shrinkable tapes by intermediate frequency heating,is tested.The results show that the various specifications of the field joint reach the technical requirements of relevant stan-dard.The field joint quality and construction efficiency are discussed.This technique can solve the problems such as nonuniformity induced by manual firing,secondary contamination induced by flame firing and difficulty in winter construction.

pipeline field joint;heat shrinkable tape;intermediate frequency heating

項目資助： 中國石油天然氣管道局科技開發項目 “熱收縮帶補口施工裝備及配套技術研究” （2010）

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.013

葉春艷 （1977-），女，滿族，河北唐山人，工程師，2004年畢業于西安石油大學材料加工工程專業，碩士，現主要從事油氣管道腐蝕與防護研究。

2011-08-03；

2012-08-15