鋼制管道內襯HDPE管穿插技術

崔冠英

摘 要：本文以塔河油田采油一廠全長80km原油、天然氣外輸管線HDPE管內穿插腐蝕治理為例，從HDPE管內穿插原理與方法、內穿插設備、內穿插工藝等方面進行了詳細的論述。結果證明，利用該技術修復原油和天然氣外輸管線可節省工時、減少投資、對環境破壞少，宜于推廣。

關鍵詞：HDPE管；內穿插技術

前言

2014年“11.22”事故發生后，西北油田分公司深刻吸取事故教訓，開展了安全隱患及薄弱環節查找治理工作，排查出腐蝕穿孔嚴重、部分管段穿越胡楊林、農田和塔里木河等環境敏感區域，存在較高安全環保隱患風險高的8條集輸干線總長度80.52km，在詳細分析的基礎上，擬定采用HDPE管內穿插修復技術對管線進行腐蝕治理。

1.鋼制管道HDPE管縮徑穿插自動復原貼合技術原理與方法

HDPE管內穿插技術是在主管道內插入一條高密度聚乙烯管方法。該技術是在一定的環境溫度下將外徑比主管道內徑稍微大些的內襯管（按設計要求）經過多級等徑壓縮裝置等徑壓縮并在拉伸力的合力作用下暫時減少內襯管的外徑，由牽引機將縮徑后的內襯管拉入經過清理后的被襯主管道內，經過24小時，帶有記憶特點的內徑管外壁就與主管道內壁緊緊地結合在一起，達到防腐修復的目的。HDPE管內穿插的常用壓縮方法為“U”型壓縮法和“O”型壓縮法，壓縮方法與采用的壓縮設備有關。

圖1 HDPE管內襯修復過程示意圖

2.HDPE管內穿插設備

2.1縮徑機 用于暫時縮小HDPE管的直徑。設計的縮徑機由變頻調速電機驅動的多級滾壓輪構成，靠滾輪滾壓縮徑。本設計具有能耗低、無級變速、速度自動耦合、操作簡單方便、運行可靠等特點。HDPE管通過縮徑機后，直徑可縮小10%。

2.2牽引裝置 設計的牽引裝置由絞車、導向滑輪、鋼絲繩和牽引頭等組成。絞車為柴油機驅動，能自動顯示和記錄牽引力、牽引速度和路程，最大可提供400千牛的牽引力。采用風送穿繩技術穿引鋼絲繩。

2.3熱熔焊機 采用熱熔焊技術連接HDPE管。為了形成連續長度（每根約15長的HDPE管需要仔細地進行熔融對接，并對每一道焊縫進行探傷檢查，外部焊道應光滑無裂縫。實驗表明，熔融焊接的強度高于管體本身的強度。

3.HDPE管內穿插工藝

3.1 HDPE管熱熔焊接

施工前，用本次工程選用的管材、所有焊接機具及焊接參數，焊接出2個接口，外觀檢查合格后，進行管道的破壞性試驗，包括對焊口的對折、扭曲等現場試驗，合格后方可進行焊接。

接口外觀質量檢查： HDPE管道系統安裝完畢應先進行外觀質量檢查。熱熔連接接口焊縫的尺寸、形狀和均勻程度應符合下列要求，如有一項不符合要求，應判其不合格。邊對稱：接頭應具有沿管材整個外圓周平滑對稱的翻邊，翻邊最低處的深度不應低于管材表面。對正：管材應對正。錯位量不應大于管壁厚度的10%。

熱熔接口的焊環檢查合格后，用專用刨邊器切除。

焊接完的HDPE管繼續冷卻25min以上，再進行壓U形，焊口在冷卻期間確保整個HDPE管段不受任何外力的作用。

3.2 HDPE管縮徑內穿插施工

試樣HDPE管段試穿插：正式穿插前，先用一段試樣HDPE管段進行試穿插，主要目的是：①檢查待修復主管的通徑；②確定摩擦阻力的大小；③檢查試樣襯管的表面損傷情況，了解待修主管的內表面狀況。若試穿插遇阻或者表面損傷嚴重，須對待修主管做進一步的處理。

縮徑穿插HDPE襯管：將牽引頭固定在HDPE襯管的首端，接好牽引纜繩。同步啟動縮徑機和牽引絞車，按照規定的速度均勻牽引HDPE襯管通過縮徑機縮徑后進入待修主管道的一端，從另一端拉出設計的長度。在穿插過程中，操作者要嚴格監控HDPE襯管段的應力大小，防止超過其拉伸屈服極限。HDPE管從縮徑機出來時，直徑稍微有些增大，而后在一定的拉伸力作用下，直徑使穩定在所設計的數值，直到拉力被撤消。在整個穿插過程中對于一定的收縮比，所需的拉伸力與HDPE管的屈服強度和橫截面積成正比關系：F=ΚσyA

式中：F-拉伸力，千牛；K-系數，取值與HDPE管的直徑和收縮比有關；

σy—HDPE的屈服強度，千牛/厘米2；A—HDPE管的橫截面積，厘米2。

在穿插過程中，為確保HDPE管不被拉斷，最大拉伸力不能超過材料屈服強度的二分之一。據此由公式可以計算出對應于一定直徑和收縮比的HDPE管的最大允許壁厚。HEPE管內穿插完畢后內襯管的復原采用內襯管聚乙烯材料自身的記憶特性自然釋放恢復，管道內襯的恢復復原時間不得少于24h。

4. HDPE管內穿插優點

4.1內襯后管道具有良好的整體性能，質量可靠。

4.1施工周期短，修復速度快，一次性修復距離長，穿插HDPE管速度可達15--20m/min一次可穿插1-2km。對于生產管線特別具有優越性，在準備充分的條件下，可以大大縮短停產時間，并且大幅度降低開挖工作量，及因開挖所造成的賠償費用。

4.3優越的耐磨性和耐腐蝕性。修復管線內為連續的HDPE管，彎頭經過特殊工藝處理， 并且HDPE管具有優越的耐磨性，故管道內襯修復后使用壽命可達50年；

4.4在線修復，無需全線開挖，施工成本低修復一條舊管線的成本為新上管線綜合成本的40-50%，

4.5適用范圍廣， 本技術適用于φ75mm-φ1200mm的鑄鐵管、水泥管、鋼管等各種材質管線。可廣泛地應用于天然排污管道、市政氣，煤氣，輸油管道，注水管道、高壓管道、工程管道以及各類工業管線、海底管線的仿腐和修復。

參考文獻：

[1]許興中.內穿插HDPE管修復技術在大口徑給水管修復中的應用[J].福建建設科技， 2009年 第5期

[2]葛延超，徐效華.過湘江管線穿插HDPE管內襯修復[J].非開挖技術，2007年第24卷第6期