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新型补口材料在埋地管道中的应用

来源：《管道保护》杂志作者：李玲杰韩文礼张彦军徐忠苹林竹杨耀辉时间：2018-7-21 阅读：

李玲杰韩文礼张彦军徐忠苹林竹杨耀辉

中国石油集团工程技术研究院

热收缩带补口在工程施工中，由于工序、工艺、施工环境和水平的不同，其质量存在一些问题，严重影响了管道的使用寿命[1]。为此，在国内外长输管道工程中，对已出现问题的补口进行修复并寻求更好的补口修复方式是解决补口质量问题的一个途径[2]。近年来，管道补口领域呈现出多样化发展趋势，新型补口修复材料发展迅速，并且在实际工程中得以应用。正确使用补口修复方式和材料，提高施工质量，并对修复补口防腐层进行合理的开挖检测，对整个管道的安全运行至关重要[3]。

1 埋地管道补口失效原因

1.1产品质量问题

主要表现在：一些产品尺寸不够，热老化指标不合格（包括国外品牌），拉伸强度不合格，有的甚至在烘烤过程中出现爆裂现象等。

1.2施工质量问题

在抽查的三种产品各2、3和5个补口（每个补口检查钢管和3PE防腐层各2处，共4处）的剥离强度中，分别有一处的剥离强度低于规范要求。从调查结果看，所调查的补口总体质量情况满足施工规范要求，但每种材料的补口都存在剥离强度不合格的部位，显然不是材料问题，而是施工存在问题，如图1所示。

图1 施工原因导致的补口失效

出现施工质量问题主要是由于手工操作，施工质量很大程度上受到操作人员技术水平和责任心的影响。

1.3在使用环境中失效

热熔胶的性能是决定热收缩带补口有效性的关键。热熔胶的粘结失效是指在土壤和管道运行工况条件的共同作用下热收缩带粘结性能的丧失，若无溶剂环氧底漆同时失效，则会造成补口失效。图2为补口热收缩带在10点位置PE搭接处出现翘边情况，剥除热收缩带后，发现无溶剂环氧底漆脱落严重，热收缩带与无溶剂环氧底漆同时失效导致管体腐蚀严重。

图2 补口热收缩带翘边及管体腐蚀情况

2 补口修复新材料和技术

为解决埋地管道补口失效问题，国内外管道外防腐层补口技术已经向多样化方向发展，粘弹体胶带、热缩压敏带、无溶剂环氧涂层、机械化喷涂聚氨酯等材料开始应用于管道失效补口修复施工中。

2.1 “粘弹体+外护”防腐层

是将一种永不固化的粘弹性聚合物复合在聚乙烯薄膜上制成的冷缠胶带，施工便捷，粘结良好。粘弹体胶带由于自身的机械强度低，所以必须采用配套的外防护带，以提高防腐层的整体机械强度，外护可采用热缩压敏带、环氧玻璃钢等。

2.2 无溶剂聚氨酯防腐层

低温下可以施工、固化时间短、可配成弹性体或刚性体,一次涂敷厚度可达1.2mm，易补伤、有韧性、耐磨、抗冲击、化学稳定性好。如对管体PE搭接部位进行表面极化处理，可提高聚氨酯补口涂层的粘结性能。

2.3 无溶剂环氧防腐层

主要以改性环氧树脂为主要成膜物，可利用活性稀释增韧剂实现无溶剂化，具有良好的粘接力、化学稳定性和机械性能。无溶剂环氧涂料应用于埋地管道补口修复在国外已经有10多年的历史。

3 实验室测试与评价

依据ISO 21809-3《石油天然气工业管道输送系统用埋地管道和水下管道外防腐层补口技术标准》，对不同类型埋地管道补口新材料的性能进行实验室测试和评价。

3.1“粘弹体+外护”补口材料测试结果

实验室测试结果见表1和图3。

图3 “粘弹体+外护”结构实验室测试结果

“粘弹体+外护”结构的测试项目达到性能指标要求，表现出良好的粘接性能和覆盖性能。同时，这种结构有良好的耐干、耐湿热老化性能，在50℃、0.5Mpa、28d强化热水浸泡后的剥离强度值均未见明显变化，且与PE粘结密封性能稳定。

3.2 无溶剂聚氨酯补口材料测试结果

实验室测试结果见表2和图4、图5。

图4 无溶剂聚氨酯涂层在不同温度下（28d）的阴极剥离测试结果

图5 无溶剂聚氨酯涂层对钢/PE剥离强度测试结果

无溶剂聚氨酯涂料抗冲击性能和阴极剥离性能达到指标要求，但粘接强度相对技术指标要求有所偏低。

3.3无溶剂环氧涂层补口材料测试结果

实验室测试结果见表3和图6、图7。

图6 无溶剂环氧涂层在不同温度下（28d）的阴极剥离测试结果

图7 无溶剂环氧涂层粘接强度测试结果

无溶剂环氧涂层的各项性能均达到预定技术指标的要求。

4 补口修复现场检测

2011年～2013年，在西部某管道典型地段，采用粘弹体+热缩压敏带/玻璃钢外护、无溶剂环氧、喷涂聚氨酯、无溶剂环氧+外护等材料和结构进行了埋地管道补口防腐层新材料的现场试验，选取若干补口进行了防腐层修复施工。2014年，对埋地管道试验补口进行了开挖检测，检测项目包括补口防腐层外观、粘接强度、剥离强度等。

4.1 “粘弹体+外护”补口检测结果

检测结果示例见图8，评价结果见表4。