鋼骨架塑料復合管在海洋石油平臺中的應用

尹海軍

摘 要：從目前國內石油儲量和發展遠景看，海洋石油的開采將成為石油產量最重要的增長極，但海洋石油開釆高投入的弊端日益顯現。如何降低海洋石油開采的成本，是海洋工程界面臨的一個迫切問題。鋼骨架塑料復合管（以下簡稱鋼塑管）是近幾年新興的管材之一，具有工程造價低、安裝簡單、使用范圍廣等特點。它兼具塑料管和鋼管的優點，為海洋石油平臺新建和更換管道開辟了一條新途徑，具有較大的經濟效益和社會效益。目前鋼塑管已經在渤中南油田、錦州油田等油田項目中使用。本文著重介紹鋼塑管在海洋石油平臺中的應用情況。

關鍵詞：鋼骨架塑料復合管；海洋石油平臺；應用

1 鋼骨架塑料復合管簡介

防腐一直是傳統的管道工業面臨的一大難題，業界也在孜孜不倦的研究新材料，生產新管材，整個20世紀，不銹鋼管、銅鎳管、玻璃鋼管和襯塑管道等管材層出不窮，這些管材具備良好的防腐能力，但是，無一例外的，擺脫不了成本偏高的缺點。當前，化學建材已發展成為我國第四大類建筑材料，以塑代鋼，大力推廣新型化學建材管道已成為現代工業發展的需要。普通塑料管道逐漸有了較大發展，其重量輕、耐腐蝕、流阻小，安裝方便，但是強度不足是其致命傷，另外，剛性、抗沖擊性，且線膨脹系數較大，抗蠕變性能也較差，不能滿足石油化工行業的特殊需要。

鋼骨架塑料復合管（見圖1）在兼顧各種管材的優點的同時，克服了造價高、工藝復雜等各種缺點。它是以孔網型鋼骨架為框體，內外雙層高密度聚乙烯塑料復合，一次擠塑成型的新型綠色管道。鋼骨架塑料復合管既具有金屬管的堅硬、剛直不易變形、耐熱、耐壓、抗靜電等優點，又具有塑料管的質輕、耐腐蝕、不生銹、不易產生垢漬、管壁光滑、保溫性能好、衛生無毒、施工簡易、維修方便、使用壽命長等優點。目前可知，國內部分廠家已嘗試采用其他類型塑料，對該種管道性能進一步提升，更加增大了該材料的適用范圍和空間。

2 鋼骨架塑料復合管性能研究

為了更直觀的表達，我們取合作廠商“華創天元”公司提供的數據與其他材料的實驗對比數據來說明鋼骨架塑料復合管的性能參數。

2.1 長期靜液壓強度

美國芝加哥BROUTMAN實驗室依據ASTMD2837、D1598和D1599標準對鋼骨架塑料復合管進行的長期靜液壓強度測試結果表明，在23℃/60℃/80℃下，鋼骨架塑料復合管的抗蠕變能力和破壞強度遠遠高于同尺寸的純塑料管。

2.2 抗快速開裂和抗環境應力開裂性能

在鋼骨架塑料復合管產品中，由于環形鋼絲網的存在，復合管徑向承載能力大大提高，從而改善了復合管塑料管壁部分的抗快開裂、環境應力開裂性能。委托比利時BECETEL管材管件研究中心依照ISO13477（S4實驗）標準對DN150鋼骨架塑料復合管進行的抗快速開裂性測試結果表明，鋼骨架塑料復合管具有優異的抗快速開裂性能。

2.3 耐沖擊性和尺寸穩定性

鋼的彈性模量通常是高密度聚乙烯彈性模量的200倍左右，由于鋼骨架的加強作用，鋼骨架塑料復合管的剛性、耐沖擊性及尺寸穩定性優于任何一種塑料管材。同時網狀鋼骨架本身的結構特征，又使復合管在軸向保留了適度的柔性，因此，該管材具有剛柔并濟的特點。由于該管材具有的以上優點，不僅運輸和安裝方便，而且能夠有效承受土層沉降或滑移、地表車輛等造成的縱向載荷，運行可靠性良好。

2.4 耐腐蝕性能和耐磨損性能

鋼骨架塑料復合管選取用的進口高密度聚乙烯，是一種結晶性非極性材料，化學性質非常穩定，耐多種化學介質的侵蝕，無電化學腐蝕。

2.5 內壁光滑，輸送阻力小

鋼骨架塑料復合管采用內定型工藝，其內表面比鋼管內壁更光滑，絕對粗糙度為0.01mm，而鋼管內表面的絕對粗糙度為0.2mm，同等條件下的輸送量比鋼管高約30%。同時管材內壁光滑耐磨，輸送阻力小，不結垢、不結蠟，長期運行節能效果明顯。

3 鋼骨架塑料復合管與其他海洋石油工業常用管材的性能比較

通過表4中各項指標的比較，我們可以看出，鋼骨架塑料復合管在各項性能指標上都顯示出了很大的優勢，尤其在低壓狀態下，綜合性能明顯優于其它幾種常用管材：在材料強度、保溫性能等方面明顯優于玻璃鋼管線；在耐腐蝕性、重量（施工難度）等方面明顯優于普通碳鋼管線；在保溫性能、成本等方面明顯優于不銹鋼/銅鎳管線，是實現安全和低成本運營的優質管材。隨著技術研究的不斷深入，各種復合材料的引入，鋼骨架塑料復合管的性能仍然具有相當大的發展空間，是一種發展潛力十分巨大的管道材料。

4 鋼骨架塑料復合管應用現狀和前景展望

鋼骨架塑料復合管以其優異的性能和低廉的成本，已在陸地工程建設中應用越來越廣泛，目前已形成如下三個行業標準系列用于指導工程應用：

4.1 中華人民共和國化工行業標準

工業用鋼骨架聚乙烯塑料復合管、管件HG/T3690～3691

4.2 中華人民共和國城鎮建設行業標準

燃氣用鋼骨架聚乙烯塑料復合管、管件CJ/T125～126

4.3 中華人民共和國城鎮建設行業標準

給水用鋼骨架聚乙烯塑料復合管、管件CJ/T123～124

截至目前，該種管道已成功的應用于以下系統：各類無機化工及有機化工制造業、石油化工、化肥、農藥、制藥、化學、礦山、橡膠塑料等行業輸送腐蝕性氣體、液體的工藝管道及排污管道；紡織、印染、造紙業的腐蝕性介質管道；油、氣田的含油污水、氣田污水、油氣混合物、油井集輸管道及二次、三次采油集輸工藝管道；西氣東輸管道；市政工程的城市建筑給排水、飲用水、消防管道（僅限于地埋管）、熱網回水、天然氣、燃氣輸送管道；農業用深井管、濾水管、排水管、灌溉給水管道；造船業的船上給排水管道、污水管道、壓艙水管、通風管道；海洋輸送業的海水淡化工廠、海邊電廠、海港城市的海水輸送、海底管線及光纜（電纜）護套管道等；高速公路埋地排水管道、光電纜輸導管道、鐵路沿線輸水管道以及其它要求強度較高、耐腐蝕管道。

鋼骨架塑料復合管在海洋石油領域的應用從2002年才剛剛開始，在渤中34-1等平臺的污水系統中使用的此類管線，表現出了良好的性能。由于其良好的表面光滑度，使其很少由于污物的淤積造成管線的堵塞，比原來的碳鋼管線表現要優越很多。

參考文獻

[1]王俊良，趙勤寬鋼骨架類復合管解決管道腐蝕問題的可行性分析華創天元實業發展有限責任公司

[2]王偉，張明月鋼骨架塑料復合管推廣應用與前景展望大慶油田有限責任公司第六釆油廠規劃設計研究所