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輸油氣管道破斷非焊接搶修技術(shù)

文檔作者：屈海利何建設(shè) 宋花平袁長友崔虹文檔來源：中國人民解放軍總后油料研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月10日
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2011年
第5期
管 道 披 術(shù)
Pipeline Technique
5 設(shè) 備
and Equipment
2011
No．5
輸油氣管道破斷非焊接搶修技術(shù)
屈海利，何建設(shè)，宋花平，袁長友，崔虹
(中國人民解放軍總后油料研究所，北京102300)
摘要：文中探討了輸油氣管道破斷后的非焊接搶修技術(shù)。非焊接搶修是臨時性的搶修方案，如果
管道運輸繁忙，停輸將會造成重大經(jīng)濟損失，建議采用非焊接搶修方式。非焊接搶修主要采用各種快
速接頭及快裝管道進行，實際搶修時應(yīng)根據(jù)管道的工作壓力選用合適的管接頭。
關(guān)鍵詞：油氣；管道；破斷；搶修；非焊接；管接頭
中圖分類號：TE832 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004—9614(2011)05—0037—02
Techniques of Non-welding Emergency Rapair
on Broken Oil＆ Gas Pipeline
Qu Hai-li，HE Jian—she，SONG Hua—ping，YUAN Chang—you，CUI Hong
(POL Research Institute，GLD，PLA，Beijing 102300，China)
Abstract：Non·welding technique of emergency repair on broken oil&amp;amp; gas pipeline is discussed in this paper．For broken
pipeline emergency repair，the non—welding way is temporary．If the pipeline is busy and its stop would cause big economy loss or
afect people’S life．then the non-welding way should be recommended．The non—welding emergency repair should select right pipejoint
according to the pipeline working pressure，and the pipeline with two pipe-joints has seen better use of rapid-deployment
pipes．
Key words：oil＆ gas；pipeline；broken；emergency repair；non—welding；pipe-joint
0 引言
管道破斷是指管道完全斷開，或出現(xiàn)大長度、大
面積的破裂，這些破斷事故常常是由于地震、山體滑
坡等自然災(zāi)害以及施工不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻?。這種事
故不同于腐蝕等泄漏事故，后者可在不停輸?shù)臓顟B(tài)下
采用鋼帶拉緊技術(shù)、快速捆扎技術(shù)、低壓粘補技術(shù)、管
道修補器快速封堵技術(shù)等進行搶修。
管道破斷事故發(fā)生時，由于管道斷開或大面積破
裂，大量油氣外泄，此時管道必須停輸。由于油氣泄
漏量大，實施搶修時必須注意安全，同時盡可能降低
對周圍環(huán)境的污染。
破斷管道的搶修分焊接搶修和非焊接搶修2種方
式，焊接搶修必須要對破斷現(xiàn)場進行充分的處理后，
使之達到焊接的安全條件方可進行。在管線破斷后，
如何能快速地恢復(fù)生產(chǎn)，就是管道搶修公司首先應(yīng)考
慮的問題。
1 破斷管道的非焊接搶修技術(shù)
非焊接搶修主要用于臨時搶修，用于管線破斷后
收稿日期：2010—10—20 收修改稿日期：2011—04—21
快速把管道連通起來，盡量減少停輸時間，減少因停
輸造成的經(jīng)濟損失，降低對用戶的影響。非焊接搶修
是臨時措施，因此管道連通后、在現(xiàn)場進行了充分的
處理后，應(yīng)進行改道作業(yè)，使管道進入正常的輸送模
式。非焊接搶修措施主要采用各種快裝接頭和快裝
管道。非焊接搶修由于無須動火，因此可在跑冒油現(xiàn)
場未進行處理前進行，大大縮短了搶修時間。
(1)開挖作業(yè)坑道。作業(yè)坑的長度、寬度和深度
一般視現(xiàn)場作業(yè)需要而定。
(2)手動割管。用手動工具把斷裂的管頭割除，
切割處要保證管道的圓度。在保證安全的情況下也
可使用液動割管器。由于現(xiàn)場油氣較多，切割時應(yīng)防
止火花出現(xiàn)。
(3)清理處理管端。把管端的防腐層、銹跡除凈，
露出金屬底色。根據(jù)管接頭的形式對管端進行處理。
(4)安裝管接頭。把制式管接頭安裝到處理好的
管端上。選用的管接頭承壓能力應(yīng)不小于管道的額
定工作壓力。如確實無法滿足壓力要求，也可在試運
行期間，降壓運行，改道后再恢復(fù)原工作壓力運行。
(5)連接快裝管道。在破斷管道兩端的管接頭之
38 Pipeline Technique and Equipment Sep．201 1
間連接快裝管道。這是由于現(xiàn)場油氣濃度很大，不能
連接焊接管道?？煅b管道的承壓能力應(yīng)不小于管道
的額定工作壓力。
(6)試運行。管道連接完畢，檢查連接質(zhì)量，試運
行。當(dāng)試運行正常后，就可對現(xiàn)場進行清理，然后采
用改道作業(yè)方式，恢復(fù)管道正常輸送模式。
2 管接頭的形式
快裝接頭有形狀記憶合金管接頭、斯特勞勃管接
頭、槽頭管接頭等多種形式，快裝管道一般是一定長
度的兩端帶有制式接頭的鋼管或復(fù)合材料管。
2．1 形狀記憶合金管接頭
形狀記憶合金管接頭是靠其在不同溫度下呈現(xiàn)
出不同直徑的性能達到聯(lián)接的目的。其工作原理是：
形狀記憶合金管接頭經(jīng)擴孔后使之與聯(lián)接管呈較小
間隙配合，然后將管接頭加熱到某一溫度(As)以上
后，管接頭的形狀就向擴孔前的形狀恢復(fù)(即收縮)而
抱緊聯(lián)接管，即完成聯(lián)接。形狀記憶合金管接頭具有
聯(lián)接方便、耐腐蝕性好等優(yōu)點。目前，研究較為成熟
的是TiNi形狀記憶合金管接頭。但TiNi合金價格昂
貴，除了在航天、軍工等特殊領(lǐng)域內(nèi)有應(yīng)用外，在一般
領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用受到限制。FeMnSi系形狀記憶合金是
一種單程記憶效應(yīng)的合金，特別適合作管接頭用，它
具有成本低、強度高，適合大批量生產(chǎn)的特點，有廣闊
的應(yīng)用前景。
林成新 等認為：Fe一17Mn一5Si一10Cr一5Ni合
金管接頭的形狀恢復(fù)率隨著預(yù)變形量的增加而降低，
最大可恢復(fù)應(yīng)變出現(xiàn)在4％ 一6％之間，預(yù)變形量為
4．5％ ～8％時管接頭的緊固力較大；熱一機械訓(xùn)練可
顯著提高管接頭的形狀記憶效應(yīng)和連接的緊固力；管
接頭的形狀記憶效應(yīng)隨著其壁厚的增大而降低，管接
頭壁厚有一個合理的取值范圍，可使其連接的緊固力
較大；管接頭連接長度越長，管接頭的緊固力越小。
林成新 等還認為：管接頭的連接長度越長，管
接頭連接組件的耐壓密封性越好；管接頭的壁厚對管
接頭連接組件耐壓密封性的影響規(guī)律同管接頭壁厚
對管接頭緊固力的影響規(guī)律相似，有一個合理的取值
范圍；對于所測規(guī)格尺寸的管接頭，預(yù)變形量在4．5％
一8％時管接頭連接組件的耐壓密封性較好；熱一機
械訓(xùn)練可以顯著提高管接頭的耐壓密封性，且只需一
次訓(xùn)練可以達到較滿意的結(jié)果；管接頭的結(jié)構(gòu)對管接
頭連接組件的耐壓密封性影響很大，管接頭的結(jié)構(gòu)不
同，耐壓密封性可以有幾倍的差異。
萬家瑰 將自制的黏結(jié)劑用于鐵基形狀記憶合
金管接頭的連接，并對連接副的密封性、耐壓性、抗拉
拔性進行了試驗，結(jié)果表明其耐壓性及抗拉拔性優(yōu)
良。將管接頭連接用于現(xiàn)場試驗，成功解決了環(huán)氧粉
末內(nèi)噴涂鋼管在三元復(fù)合驅(qū)采油技術(shù)上的內(nèi)補口問
題。
2．2 斯特勞勃管接頭
斯特勞勃管接頭采用把接頭上的牙齒嵌入管道
外壁的方式實現(xiàn)緊固，其密封依靠自壓式橡膠圈。斯
特勞勃管接頭一般承受的壓力較低，大部分在1．6
MPa以下，小口徑的接頭能承受較高的壓力。同一種
型號的斯特勞勃接頭隨著口徑的增大，其耐壓能力也
有所下降，因此應(yīng)根據(jù)管道的工作壓力或降壓運行時
的管道壓力選用合適的斯特勞勃接頭。同時，斯特勞
勃的性能還和其是否要承受軸向力有關(guān)，因此選用時
應(yīng)特別注意。
2．3 槽頭管接頭
槽頭管接頭是利用接頭卡住管壁上的溝槽來實
現(xiàn)連接，其密封為槽頭接頭內(nèi)的C型壓敏型密封墊
圈。槽頭接頭的應(yīng)用已有80多年的歷史。對于厚壁
管，在壁厚安全余量較大時，可以采取現(xiàn)場切槽的辦
法，利用液壓驅(qū)動或手工切槽機，在管端切削出與接
頭配套的溝槽(具體尺寸可以參照美國唯特利槽頭接
頭公司發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn))，然后使用連接器連接。2O世紀(jì)
50年代中期，唯特利開發(fā)并推廣了滾溝技術(shù)，解決了
薄壁管道無法現(xiàn)場開槽的難題。滾溝技術(shù)的基本原
理是薄壁管道通過設(shè)備在現(xiàn)場被快速冷壓成型，以生
成帶溝槽的管端。滾溝過程中，不需要切除任何金
屬，凹槽處的管道材料在冷加工過程中向內(nèi)發(fā)生位
移，因此管道強度不受影響。切槽和滾溝比焊接搶修
能節(jié)省大量時間，對公稱直徑8”(1”=2．54 cm)和l2”
的管道，焊接搶修一般需要十幾h甚至數(shù)天，而切槽
和滾溝一般只需要十幾min．
非焊接搶修的主要目的是盡快恢復(fù)生產(chǎn)，因此如
果破斷的管道較長，則破斷管道的替換管道就宜采用
具有快速接頭的制式快裝管道。因為現(xiàn)場不允許采
用傳統(tǒng)的鋼管焊接，這種搶修本身就是臨時性的，這
些搶修管道也應(yīng)是臨時的，否則在改道管道建成后，
這些臨時管道的拆除也很麻煩。如采用具有快速接
頭的制式管道，則不僅能夠方便快捷地鋪設(shè)、連接和
拆除，而且還能反復(fù)使用。
(下轉(zhuǎn)第59頁)
第5期 尚兵等：兩種鋼質(zhì)管道腐蝕檢測新技術(shù) 59
測及腐蝕檢測試驗工作。最后選定葡二聯(lián)至葡一聯(lián)
輸油管道上3個測點驗證管線探測、管道外防腐層檢
測和管道壁厚TEM檢測工作的準(zhǔn)確性。
在管道防腐層檢測及管體檢測方面，驗證結(jié)果如
下：管線外防腐層破損檢測方面，對比3個測點開挖驗
證情況，破損點判斷、定位和校正結(jié)果準(zhǔn)確；管道壁厚
TEM檢測方面，管道壁厚TEM檢測平均值與超聲實
測平均值間的偏差小于0．2 mm，與檢測結(jié)果相符。
4．2 勝利油田的應(yīng)用效果
勝利油田2004年以來就一直開展這方面的檢測工
作，在技術(shù)檢測中心《腐蝕檢測、控制與評價研究工作發(fā)
展論證研討會記要》中寫道：“僅2004年就在不開挖不
停輸?shù)那闆r下完成埋地管道腐蝕檢測210 km，現(xiàn)場開
挖驗證符合率達到100％”，“由于對管道腐蝕狀況的準(zhǔn)
確評估，實際裁定的管線更換長度比上報更換長度減少
149 km，可為油田節(jié)約投資9 401萬元左右?！?
中國石化集團勝利石油管理局于2006年發(fā)布了
企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q／SH1020 1740—2006((油田埋地管道腐蝕
與防護狀況地面檢測檢驗技術(shù)規(guī)程》，將綜合參數(shù)異
常評價法和管道壁厚TEM檢測方法納入其中，并應(yīng)用
這2項技術(shù)開展管道安全注冊3年大普查工作。
4．3 中原油田的應(yīng)用效果
中原油田近年來進行了大量的管道壁厚TEM檢
測工作，中國石化報報道了其應(yīng)用情況 J。
TEM非開挖檢測技術(shù)是目前國內(nèi)先進的管道檢
測技術(shù)。該技術(shù)可在埋地管道上方形成一個可控瞬
變磁場，產(chǎn)生隨時間變化的“衰變渦流”，進而在管體
周圍產(chǎn)生與瞬變磁場同向的二次“衰變磁場”。技術(shù)
人員對磁場變化動態(tài)進行分析，科學(xué)地評估埋地管道
的腐蝕狀況。
技術(shù)人員對埋地管道進行前期風(fēng)險預(yù)測，精確采
集管道重點區(qū)域的動態(tài)數(shù)據(jù)，找準(zhǔn)風(fēng)險點，然后利用
堵漏技術(shù)和防腐技術(shù)，對管道實施開挖檢測，檢測時
效提高40％ 。 ‘ ， ．
與傳統(tǒng)檢測技術(shù)相比，TEM非開挖檢測技術(shù)可大
幅減少管道開挖點。技術(shù)人員在管道不開挖、不停輸
狀態(tài)下，可對管體腐蝕情況進行評估，有針對性地對
風(fēng)險點實施開挖檢測，節(jié)約人力、物力和財力。
目前，中原油田埋地管道長2 600多km，完成日常
輸油、輸氣、注水等集輸任務(wù)。該技術(shù)的應(yīng)用可有效
提高管道隱患監(jiān)測定位的精準(zhǔn)性與針對性，為管道更
換及維護提供科學(xué)依據(jù)。
5 結(jié)束語
大量的檢測工程和開挖驗證表明：埋地金屬管線
大多已運行多年，管體有不同程度的腐蝕，針對埋地
鋼質(zhì)管道防腐層檢測評價、管體檢測評價，聯(lián)合使用
綜合參數(shù)異常評價法和管道壁厚TEM評價技術(shù)，按照
外壁腐蝕直接評價(ECDA)的檢測思路，首先對管體
腐蝕程度與防腐層防護狀況進行快速的全面調(diào)查，然
后對所圈定的腐蝕管段與可能腐蝕管段作重點評價。
參考文獻：
[1] SY／T 5918-2004 埋地鋼質(zhì)管道外防腐層修復(fù)技術(shù)規(guī)
范．
[2] SY／T 0087．1—2O06鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標(biāo)準(zhǔn)埋
地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價．
[3] NACE RP0502-2002 管道外壁腐蝕直接評價方法的推
薦作法．
[4] 張清玉．油氣田工程實用防腐蝕技術(shù)．北京：中國石化出
版社，2009．
[5] 孫世高．TEN非開挖檢測技術(shù)提高管道檢測時效．中國
石化報，2010—04—12(7)．
作者簡介：尚兵(1971一)，工程師，從事埋地鋼質(zhì)管道腐蝕檢測
及評價工作。
(上接第38頁)
3 結(jié)束語
破斷管道的搶修有焊接搶修和非焊接搶修2種方
式。由于焊接搶修占用時間長，因此對于運輸繁忙的
管道，建議采用非焊接搶修方式。非焊接搶修應(yīng)根據(jù)
管道的工作壓力選用合適的管接頭，且2個管接頭之
間宜選用快裝管道連接。當(dāng)前比較成熟的管接頭有
形狀記憶合金管接頭、斯特勞勃管接頭、槽頭管接頭。
非焊接搶修由于無須動火，因此可在跑冒油現(xiàn)場未進
行處理前進行，大大縮短了搶修時間。
參考文獻：
[1] 林成新，谷南駒，趙連城．Fe一17Nn一5Si一10Cr一5Ni形
狀記憶合金管接頭恢復(fù)特性分析．河 E工業(yè)大學(xué)學(xué)報，
2001，30(4)：1—4
[2] 林成新，谷南駒，趙連城．Fe一17Mn一5Si一10Cr一5Ni形
狀記憶合金管接頭性能分析．材料工程，2001(11)：21—
24．
[3] 萬家瑰，林柏松．鐵基形狀記憶合金管接頭在油田管道連
接中的應(yīng)用．潤滑與密封，2009，34(7)．94—96．
作者簡介：屈海利(1968一)，高級工程師，從事野戰(zhàn)輸油管線及
輸油泵機組的研究工作。

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