崔冠英

摘 要：本文以塔河油田采油一厂全长80km原油、天然气外输管线HDPE管内穿插腐蚀治理为例，从HDPE管内穿插原理与方法、内穿插设备、内穿插工艺等方面进行了详细的论述。结果证明，利用该技术修复原油和天然气外输管线可节省工时、减少投资、对环境破坏少，宜于推广。

关键词：HDPE管；内穿插技术

前言

2014年“11.22”事故发生后，西北油田分公司深刻吸取事故教训，开展了安全隐患及薄弱环节查找治理工作，排查出腐蚀穿孔严重、部分管段穿越胡杨林、农田和塔里木河等环境敏感区域，存在较高安全环保隐患风险高的8条集输干线总长度80.52km，在详细分析的基础上，拟定采用HDPE管内穿插修复技术对管线进行腐蚀治理。

1.钢制管道HDPE管缩径穿插自动复原贴合技术原理与方法

HDPE管内穿插技术是在主管道内插入一条高密度聚乙烯管方法。该技术是在一定的环境温度下将外径比主管道内径稍微大些的内衬管（按设计要求）经过多级等径压缩装置等径压缩并在拉伸力的合力作用下暂时减少内衬管的外径，由牵引机将缩径后的内衬管拉入经过清理后的被衬主管道内，经过24小时，带有记忆特点的内径管外壁就与主管道内壁紧紧地结合在一起，达到防腐修复的目的。HDPE管内穿插的常用压缩方法为“U”型压缩法和“O”型压缩法，压缩方法与采用的压缩设备有关。

图1 HDPE管内衬修复过程示意图

2.HDPE管内穿插设备

2.1缩径机 用于暂时缩小HDPE管的直径。设计的缩径机由变频调速电机驱动的多级滚压轮构成，靠滚轮滚压缩径。本设计具有能耗低、无级变速、速度自动耦合、操作简单方便、运行可靠等特点。HDPE管通过缩径机后，直径可缩小10%。

2.2牵引装置 设计的牵引装置由绞车、导向滑轮、钢丝绳和牵引头等组成。绞车为柴油机驱动，能自动显示和记录牵引力、牵引速度和路程，最大可提供400千牛的牵引力。采用风送穿绳技术穿引钢丝绳。

2.3热熔焊机 采用热熔焊技术连接HDPE管。为了形成连续长度（每根约15长的HDPE管需要仔细地进行熔融对接，并对每一道焊缝进行探伤检查，外部焊道应光滑无裂缝。实验表明，熔融焊接的强度高于管体本身的强度。

3.HDPE管内穿插工艺

3.1 HDPE管热熔焊接

施工前，用本次工程选用的管材、所有焊接机具及焊接参数，焊接出2个接口，外观检查合格后，进行管道的破坏性试验，包括对焊口的对折、扭曲等现场试验，合格后方可进行焊接。

接口外观质量检查： HDPE管道系统安装完毕应先进行外观质量检查。热熔连接接口焊缝的尺寸、形状和均匀程度应符合下列要求，如有一项不符合要求，应判其不合格。边对称：接头应具有沿管材整个外圆周平滑对称的翻边，翻边最低处的深度不应低于管材表面。对正：管材应对正。错位量不应大于管壁厚度的10%。

热熔接口的焊环检查合格后，用专用刨边器切除。

焊接完的HDPE管继续冷却25min以上，再进行压U形，焊口在冷却期间确保整个HDPE管段不受任何外力的作用。

3.2 HDPE管缩径内穿插施工

试样HDPE管段试穿插：正式穿插前，先用一段试样HDPE管段进行试穿插，主要目的是：①检查待修复主管的通径；②确定摩擦阻力的大小；③检查试样衬管的表面损伤情况，了解待修主管的内表面状况。若试穿插遇阻或者表面损伤严重，须对待修主管做进一步的处理。

缩径穿插HDPE衬管：将牵引头固定在HDPE衬管的首端，接好牵引缆绳。同步启动缩径机和牵引绞车，按照规定的速度均匀牵引HDPE衬管通过缩径机缩径后进入待修主管道的一端，从另一端拉出设计的长度。在穿插过程中，操作者要严格监控HDPE衬管段的应力大小，防止超过其拉伸屈服极限。HDPE管从缩径机出来时，直径稍微有些增大，而后在一定的拉伸力作用下，直径使稳定在所设计的数值，直到拉力被撤消。在整个穿插过程中对于一定的收缩比，所需的拉伸力与HDPE管的屈服强度和横截面积成正比关系：F=ΚσyA

式中：F-拉伸力，千牛；K-系数，取值与HDPE管的直径和收缩比有关；

σy—HDPE的屈服强度，千牛/厘米2；A—HDPE管的横截面积，厘米2。

在穿插过程中，为确保HDPE管不被拉断，最大拉伸力不能超过材料屈服强度的二分之一。据此由公式可以计算出对应于一定直径和收缩比的HDPE管的最大允许壁厚。HEPE管内穿插完毕后内衬管的复原采用内衬管聚乙烯材料自身的记忆特性自然释放恢复，管道内衬的恢复复原时间不得少于24h。

4. HDPE管内穿插优点

4.1内衬后管道具有良好的整体性能，质量可靠。

4.1施工周期短，修复速度快，一次性修复距离长，穿插HDPE管速度可达15--20m/min一次可穿插1-2km。对于生产管线特别具有优越性，在准备充分的条件下，可以大大缩短停产时间，并且大幅度降低开挖工作量，及因开挖所造成的赔偿费用。

4.3优越的耐磨性和耐腐蚀性。修复管线内为连续的HDPE管，弯头经过特殊工艺处理， 并且HDPE管具有优越的耐磨性，故管道内衬修复后使用寿命可达50年；

4.4在线修复，无需全线开挖，施工成本低修复一条旧管线的成本为新上管线综合成本的40-50%，

4.5适用范围广， 本技术适用于φ75mm-φ1200mm的铸铁管、水泥管、钢管等各种材质管线。可广泛地应用于天然排污管道、市政气，煤气，输油管道，注水管道、高压管道、工程管道以及各类工业管线、海底管线的仿腐和修复。

参考文献：

[1]许兴中.内穿插HDPE管修复技术在大口径给水管修复中的应用[J].福建建设科技， 2009年 第5期

[2]葛延超，徐效华.过湘江管线穿插HDPE管内衬修复[J].非开挖技术，2007年第24卷第6期