我國油氣田大部分油氣管道已運行20多年,每年用于舊管道維修、更新的費用約占新建管道工程建設(shè)投資的10%~20%。還有不少管道投產(chǎn)2~3年即腐蝕穿孔,泄漏事故時有發(fā)生,污染環(huán)境,造成生產(chǎn)事故。一旦難以修補時,往往再建一條新管道而將原有的舊管道廢棄。嚴重危害油氣田正常生產(chǎn)秩序,經(jīng)濟損失巨大。
除石油工業(yè)外,全國344座城市供水管道,總長度約58 000 km(1994年統(tǒng)計資料),全年供水量近140億噸,漏失量占7.57%,為此每年多耗電3.3億度以上,且浪費大量的水資源。城市煤氣(天然氣)管道也存在類似問題。全國有煤氣設(shè)施的城市約150座,北京、天津等九市的煤氣管道近10 000km。煤氣管道運行一定時間后需要清堵、維修等作業(yè)。
當上述管道腐蝕穿孔時往往采取打卡子,補焊或換管段等維修措施,但造成內(nèi)腐蝕的因素還存在,時隔不久會再次腐蝕穿孔。舊管道修復技術(shù)采用不開挖或少開挖,在不影響路面交通的情況下將原有廢舊管道進行修復,使其重新投入使用。因此舊管道修復技術(shù)十分適用于城市煤氣、供水、供熱管網(wǎng)及石油工業(yè)、污水處理廠等舊管道的更新。
埋地舊鋼質(zhì)管道內(nèi)襯修復技術(shù)在國外已開發(fā)應(yīng)用了近半個世紀,進入20年紀80年代以來已成為系列技術(shù),專業(yè)化施工,成功地修復了DN50~1000 mm的幾千公里的廢舊管道。例如,應(yīng)用該技術(shù)對英國航空公司的地下輸油管道3.6 km一次性修復;對比利時西北部的一家大工廠φ300mm,5.8 km輸送硫酸管道的成功修復;對荷蘭南部的Femmcuxen公司3 km長的地下水管道φ1000mm的水泥地下管道的開裂及局部破碎的修復;對香港市中心的地下水管φ380,φ260不同的管徑兩條供應(yīng)海水冷卻系統(tǒng)的管道及污水管道總計約有幾十公里進行了內(nèi)襯修復并投入使用,已運行了5年,未見泄漏現(xiàn)象。無數(shù)的實例證明,這種修復技術(shù),無疑對我國管道技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。其經(jīng)濟效益評估見表6—22。
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項目 | 舊管修復技術(shù) | 舊管換新管 |
施工費用 | 50%~65% | 100% |
施工時間 | 短 | 長 |
施工范圍 | 定點開挖作業(yè)孔 | 全線開挖 |
施工設(shè)備 | 依照工藝流程先后調(diào)度 | 合大型設(shè)備長期在現(xiàn)場 |
重建壽命 | 至少30年 | 平均20年 |
環(huán)境影響 | 無污染 | 塵土、噪聲、泥土等污染嚴重 |
交通狀況 | 不影響 | 中斷或受阻 |
(1)內(nèi)襯修復工藝技術(shù)。目前國內(nèi)舊管道修復技術(shù)的開發(fā)研究已經(jīng)從實驗室的研究轉(zhuǎn)向了工程應(yīng)用開發(fā),形成了較完整配套的技術(shù)結(jié)構(gòu),從材料到施工技術(shù),專用設(shè)備均能滿足工程應(yīng)用。
舊管道內(nèi)襯修復技術(shù)有以下幾種工藝。
?、賰?nèi)穿插法 料管采用塑料管或纖維增強管,與舊管道內(nèi)壁不完全貼合,承壓靠內(nèi)插管及環(huán)狀充填料的傳遞,由于管徑有所縮小,輸送能力略有降低。但從管壁摩阻減小考慮,將會有利于提高輸送能力,適用于低壓輸送的煤氣及天然氣管道的修復。
②內(nèi)襯塑料管法 將塑料管緊密貼合(或稱微隙內(nèi)襯)于舊管道內(nèi)壁面,形成內(nèi)襯道(鋼塑復合管)。該法一次內(nèi)襯施工可達1 km左右,可用于高壓輸送管道。
?、劾w維增強的涂料整體內(nèi)涂法 舊管內(nèi)壁進行清理,然后用纖維增強的高固體分涂料進行整體內(nèi)涂,形成管中管。一次施工可達1~20km。適用于高壓、高溫的輸送管道。
?、苘浌芊捶瓋?nèi)襯法 采用具有防滲透保護膜的無紡氈管,經(jīng)樹脂浸漬后,將軟管翻襯緊貼在舊管上,熱固化后在舊管內(nèi)形成一條緊固、光滑的新管。可適用于各種類型和形狀的管道及鋼管道,輸送介質(zhì)可為70℃的油、氣、水等。
?、菟芰媳∧ひr纜襯里法 用熱塑性塑料薄膜或夾有金屬箔的復合膜制成的襯管,外壁涂以壓敏膠沿軸向經(jīng)折疊、壓縮、粘合成實芯繩索狀的襯纜芯。外面包覆著可以沿縱向撕裂的襯纜皮。襯纜可以制成任意長度,類似電纜和光纜那樣纏繞在纜盤上,存貯運輸都很方便。襯里時可以像拉一條長長的纜繩一樣拉入舊管道,通過造成襯纜內(nèi)外的壓力差,脹開襯纜皮復原環(huán)形襯管,以其外壁上的壓敏膠帶黏結(jié)在管道內(nèi)壁上形成內(nèi)襯層。適用于城市管網(wǎng)的煤氣和上、下水中小口徑的管網(wǎng)修復。
襯纜襯里法是目前最快速、最簡便、費用最少的一種襯里方法。
(2)舊管道內(nèi)襯修復技術(shù)的特點。舊管道修復技術(shù)可適用于油、氣、水及其他化學介質(zhì)管道,該技術(shù)特點如下。
?、賹τ诼竦嘏f管道不需全面開挖即可進行整體內(nèi)襯修復。施工時,通常只需每隔一定間距開挖一操作坑,分段進行修復,然后連管復原即可完成修復工作,不影響交通及環(huán)境。
?、谛迯妥鳂I(yè)快,在現(xiàn)場施工,并網(wǎng)試用及質(zhì)量檢查等現(xiàn)場作業(yè)。以1~2km管道為例一般可在3~4周內(nèi)完成全部現(xiàn)場作業(yè)。
?、鄢杀镜?、舊管道修復、再生利用的投資相當于新建一條管道總投資的50%~65%。
?、芨鶕?jù)不同的修復方法及使用工況,舊管道修復后,可望繼續(xù)使用10~30年。
(3)非開挖穿插高密度聚乙烯管在線管道修復。用高密度聚乙烯(HDPE)塑料管修復腐蝕嚴重或泄漏的舊管道,內(nèi)襯HDPE復合管,可達到恢復管道功能,延長管道使用壽命的目的。
高密度聚乙烯塑料具有較好的化學穩(wěn)定性,摩擦阻力系數(shù)小,耐磨抗沖、耐壓、耐老化,適用溫度較寬。內(nèi)襯HDPE復合管能提高在線舊管道的承壓能力,耐腐蝕性能和輸送能力,修復成本僅為新建管道綜合費用50%左右。成功地用來修復直徑75~900 mm(3~36 in)多種管道,如天然氣管道、輸油管道、注水管道、排污管道、煤氣管道、自來水管道等,可用于市政、油田、電力、化工等行業(yè)的管道防腐與修復。
?、僭砼c方法 高密度聚乙烯塑料管,縮徑穿插自動復原貼合和無法蘭特殊接頭技術(shù)。成功的解決于供熱、燃氣、石油管道及在線舊管道的非開挖修復問題。
使用改性熱塑料HDPE管,它具有變形后能自動恢復原始物理形狀。選用的內(nèi)襯HDPE管的外徑略大于修復主管道的內(nèi)徑,穿插時通過滾輪縮徑機,從縮徑機出來的HDPE管的直徑將縮小10%左右,小于待修主管道內(nèi)徑。在牽引力和速度下容易拉入主管道,聚乙烯管外徑與主管道內(nèi)徑緊密結(jié)合在一起。工作原理示意如圖6-35所示。
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