杨永和 胡江锋 方卫林

中石油管道联合有限公司西部分公司

0 引言

埋地管道的补口质量关系到管道外防腐的总体质量和长期使用寿命。近年来，国内一些管道运营单位组织开展了补口防腐层应用现状的调研，采用内、外检测结合开挖验证的方法，调查发现了比较严重的热收缩带补口失效问题，主要表现为热收缩带与管体粘结不良以及热收缩带与主体管道聚乙烯（以下简称PE）防腐层搭接部位粘结不良两种情况。2010年西气东输一线的补口防腐层开挖验证发现， 55%的失效发生在补口搭接部位。2013年在西气东输一线的补口修复工程中，对补口部位失效原因也进行了调查，同样发现超过50%的失效发生在补口搭接部位。由此看出，补口防腐层与PE层搭接部位的粘接是否紧密是补口有效性的关键。目前，为防止补口部位失效，国内研究主要从补口新材料选择、补口施工质量控制等方面来开展工作。本文依据现场施工经验，从补口搭接部位的处理技术方面给出了建议，力求3PE防腐层补口搭接部位实现好的密封。

1 目前补口搭接部位的处理方式及存在的弊端

目前，国内外埋地管道建设过程中使用最广泛的是3PE防腐层，与其配套的现场防腐补口大多采用环氧底漆+辐射交联聚乙烯热收缩带（套）的结构，该补口形式是目前国内外公认的成熟技术，在国内外实际工程中大量应用。施工时先刷涂无溶剂环氧底漆，然后将热收缩带（套）包覆在补口处，均匀加热使其产生径向收缩，同时内层 热熔胶熔化，使收缩带（套）与管体防腐层和补口部位钢管表面粘接在一起，形成防腐密封。由于管体PE防腐层属于非极性物质，很难与其它物质结合，为了加强热熔胶/PE界面的粘结强度，往往需要对PE搭接部位进行极化处理，包括火焰极化、表面粗糙化处理、电晕处理等[1]，但现场手工烘烤和钢丝刷手工拉毛时，加热温度、加热均匀性、拉毛深度及均匀度均不能得到保证，因此热熔胶与PE搭接部位的粘结很难做到完全密封。

某管道的补口防腐层开挖验证中发现，热收缩带补口防腐层常见的外观缺陷为翘边（图1），分析产生翘边的原因，主要包括PE搭接部位的极化处理不足、热熔胶/PE界面的粘结强度弱；热收缩带施工时烘烤温度不足、热熔胶未充分熔融等。

开挖检测中还发现，有的补口在剥除热熔胶层时其与PE粘结呈现不连续状态，即热熔胶与PE层粘结不紧密，经过长期的埋设，地下水沿着热熔胶与PE界面逐渐渗透至补口管体表面，如果管体无溶剂环氧底漆厚度较薄，在腐蚀性较强的地区，久而久之会导致底漆剥离和管体的腐蚀。图2中热收缩带热熔胶与PE局部未粘结处可见明显的进水通道。

为防止类似的补口搭接部位失效，可采取以下措施加以改进：一是施工时采用机械烘烤方式，避免烘烤温度不足或不均匀、局部热熔胶未熔化的情况；二是采用有效的PE层极化处理方法，如气体极化方法[2]、火焰氧化处理[3]和极化 处理器技术[4]等。本文提出的3PE防腐层补口搭接部位新型处理技术，是从工艺优化角度出发，通过在搭接部位进行“沟槽”化处理，使补口材料在该部位的有效密封面积增大，从而增强密封防水作用。

2 补口搭接部位的“沟槽”处理方式

补口搭接部位沟槽处理方法是从工艺优化角度出发，给出的加强补口搭接部位粘结强度从而加强其密封防水作用的一种新思路。采用新的PE沟槽化处理，在补口防腐层搭接部位外表面划出沟槽（图3），沟槽分2组，每组2个槽，也可视情况增减沟槽的组数和槽数；采用的沟槽切割设备可以是切管设备改造而成或用对口器架刀槽手工制成（对小口径管道），可采用与机械分瓣式钢管切割机相似的结构形式，将割刀更换为非金属材料或强度介于聚乙烯和环氧粉末之间的材料，在加工出沟槽的同时，还可避免对其内层环氧粉末及管道本体造成损伤。离补口部位最近的一组沟槽位于管体防腐层与不同补口形式的底漆或第一道防腐层搭接部位，第二组沟槽位于管体防腐层与不同补口形式的外防腐带或外护带的搭接部位。

此工艺适用于湿膜法的液体涂料类及缠带类补口搭接部位处理。液体涂料刷涂时将充满沟槽部位，增大与原管体涂层的接触面积，提高涂层的耐水密封性能。

采用沟槽处理方式，与通用搭接部位处理方式的比较见表1：

3 “沟槽”处理方法的实施

沟槽处理方法可应用于新建管道补口和运行期修复施工。

1）管道建设期：可将沟槽切割设备集成到目前中石油大力推广应用的自动喷砂除锈装置或中频加热器等设备上，在喷砂后或加热时，进行搭接部位的切割处理，对补口功效也不会产生影响，在大量补口施工时，所增加的成本可忽略。

2）运行期修复：此方法适用于液体涂料类、缠带类材料或粘弹体材料的修复施工，不需要大的机械设备，对作业坑没有特殊要求，成本增加少。

4 实施举例

采用粘弹体进行补口修复时，先对补口部位进行清理和打磨，然后加工出沟槽，粘弹体与管体防腐层搭接宽度不小于50mm。粘弹体防腐补口搭接方式如图4所示。

粘弹体具有优异的防水密封性、粘结性、冷流性、抗阴极剥离性和容易使用、质量容易控制的特性，在西气东输等大口径管线上的应用效果良好。采用沟槽处理方法施工时，粘弹体能充满 沟槽，并达到浸润效果，相当于在搭接部位增加4道额外的密封，减少了补口搭接部位失效的概率。

5 结论

1、近年来多家公司的管道开挖检测表明，补口是3PE防腐管道质量中最薄弱的环节，由于搭接部位处理不够导致的密封失效问题严重影响了管道的正常运行。

2、新的补口搭接部位沟槽处理方法是从工艺优化角度出发，采用切槽设备在补口防腐层搭接部位外表面加工出2组（每组2个）沟槽，补口施工时，补口材料将该沟槽填充后，将使该部位增加4道密封，从而加强了密封防水作用。

3、沟槽处理方法适用于液体涂料类、缠带类材料或粘弹体材料的施工。 ◢

参考文献：

1．陈守平，莫容，吴迪.防腐及保温管道补口涂层与聚乙烯防腐层搭接处的表面处理技术研究.防腐保温技术，2007年6月第15卷第2期，238–241.

2．王纲.气体极化处理剂在3PE防腐管线液态环氧补口技术中的应用.化学工程与装备，2012年第11期，102–104.

3.W Hodgins. Field joint challenges in remotepipeline construction [C]. 5th Annual Oil And Gas PipelineConference，AbuDhabi，2005.

4.周武德.3PE管道补口的极化处理技术.油气储运，2011，30（3）：213–215.

作者简介：杨永和，高工，在读博士生，西安石油学院化工设备与机械专业毕业，西部管道公司管道处（保卫处）处长

2014年第2期（总第15期））