定向鉆穿越防腐層的選擇

摘 要

摘要：由于定向鉆穿越段的管道不能被檢測和維修，要求其防腐層不能有嚴重損傷，在定向鉆施工前應進行專項勘探和施工環(huán)境調查，根據實際情況設計選擇防腐層及補口方案。一般應選用耐
摘要：由于定向鉆穿越段的管道不能被檢測和維修，要求其防腐層不能有嚴重損傷，在定向鉆施工前應進行專項勘探和施工環(huán)境調查，根據實際情況設計選擇防腐層及補口方案。一般應選用耐劃傷能力較強的帕羅特防腐層，只有在地質條件均一的淤泥沙土且施工環(huán)境良好情況下，才可以選用3PE防腐層。
關鍵詞：定向鉆；防腐層；帕羅特；技術經濟對比
1 引言
    由于定向鉆穿越段的管道不能被檢測和維修，要求其防腐層不能有嚴重損傷，以便管道能夠長期安全運營，這就要求用于定向鉆穿越的防腐層應具備：耐劃傷性、耐磨損性、抗沖擊性，硬度高，與管道粘接力強，耐腐蝕，耐水浸泡，與陰極保護系統(tǒng)有好的匹配性。
    目前設計穿越段管體防腐通常選用“3PE”，補口采用聚乙烯熱收縮套補口，在定向鉆穿越施工時，存在下述風險：
    (1) 導向孔洞的彎曲部分及孔洞中凸起的巖石、卵石、礫石會對耐沖擊性能好、相對較柔軟的“3PE”防腐層造成摩擦和劃傷(圖1)。
 
    (2) “3PE”防腐層需采用聚乙烯熱收縮套補口，補口的凹陷或搭接處的凸起部分，使其在穿越時容易被劃傷甚至被拉脫擠落(圖2)。
    (3) “3PE”防腐層具有很強的電屏蔽性，使得陰極保護電流難以達到防腐層缺陷處，從而造成穿孔腐蝕。
 
    從上世紀90年代初，美國開發(fā)了粉末混凝土Powercrete(帕羅特)防腐結構，即在熔結環(huán)氧粉末底層上，噴涂以環(huán)氧樹脂為主要成膜物質，并添加聚合物混凝土、固化劑等無機填料組成的雙組分環(huán)氧混凝土涂料。該涂料堅韌、耐磨，可直接用于FBE涂層管，從而保護管道在搬運、定向鉆穿越等場合中免受損傷。
    帕羅特補口采用一種叫Powercrete J的雙組份配套涂料，可現(xiàn)場噴涂或抹涂，其厚度、性能與管體帕羅特涂層完全一致(圖3、4)。
 
    國內外法定檢驗機構的檢測結果表明，雙層環(huán)氧聚合物混凝土結構涂層具有比3PE更優(yōu)異的耐劃傷性(圖5、6)、耐磨損性，其補口處與管體同高，還與陰極保護系統(tǒng)有很好的匹配性。帕羅特已被美國定向穿越工程承包協(xié)會DC CA(Directional Crossing Contractors Association)指定為定向穿越覆蓋層專用保護產品。
 
2 應用情況
據美國Covalence Corp.(科文公司)幾年前的統(tǒng)計，各國采用Powercrete(帕羅特)品牌的雙層環(huán)氧聚合物混凝土結構涂層進行定向鉆穿越總長至少有252.46km(828283英尺)，管徑從Ф127到Ф1061(15到42英寸)都有。
   據了解，香港1998年就在馬灣供水管道工程進行了成功的應用(圖7)。
 
    自2006年起，北京燃氣集團開展了帕羅特應用專項研究，通過多項穿越工程的實際考察(表1)，確定管徑Ф508(含)以上的定向鉆穿越選擇帕羅特防腐層，天津燃氣集團則要求所有定向鉆穿越一律選擇帕羅特防腐層。
表1 北京燃氣集團應用帕羅特穿越典型案例
項目位置
管徑
長度
時間
施工段數
六環(huán)路項目
Ф1016
2.7km
2009年
三個穿越
通州門站項目
Ф1016
1.8km
2008年
一個穿越
太陽宮項目
Ф508
3.0km
2007年
三個穿越
太陽宮項目
Ф711
0.5km
2006年
一個穿越
3 施工方法
    實際施工時，可將帕羅特噴涂作業(yè)線安置于“3PE”防腐場，用于定向鉆穿越的管段噴涂底層環(huán)氧粉末后，不擠涂外層聚乙烯，直接交給帕羅特施工商。
    帕羅特施工商在7天內，進行噴涂施工。施工采用高壓無氣噴涂機，雙組份涂料在機器內加熱到60℃，噴涂層經10多分鐘膠化成型，即可噴涂下一層。每層厚約0.5mm，根據實際要求涂層總厚度在0.5～3.12mm。
4 經濟對比
    根據目前市場價格測算，“3PE”防腐層和帕羅特涂層的價格比較見表2(3PE補口采用定向鉆專用收縮套)。
表2 “3PE”防腐層和帕羅特涂層的價格比較
 
主體材料費用
補口費用
12m長的管道費用(含補口)
價格比(相對于3PE)
3PE(Ф508)
100元/m2
1500元
3414元
1.00
帕羅特涂層(Ф508)
300元/m2
450元
6192元
1.81
3PE(Ф711)
100元/m2
2100元
4779元
1.00
帕羅特涂層(Ф711)
300元/m2
600元
8637元
1.81
3PE(Ф1016)
100元/m2
2800元
6628元
1.00
帕羅特涂層(Ф1016)
300元/m2
800元
12284元
1.85
5 選擇原則
    在定向鉆施工前應進行專項勘探和施工環(huán)境調查，根據實際情況設計選擇防腐層及補口方案。
    (1) 在地質條件復雜的地區(qū)(如山區(qū)、立交橋下)進行穿越施工時，應選用耐劃傷能力較強的帕羅特防腐層。
    (2) 在3PE防腐層現(xiàn)場補口條件較差、可能無法確保環(huán)焊口補口的質量(如施工現(xiàn)場風沙很大或氣溫很低)情況下，也應選用帕羅特防腐層。
    (3) 在地質條件均一的淤泥沙土(如沖積平原河床)且施工環(huán)境良好情況下，應選用價格相對較低的3PE防腐層，達到既保證工程質量又能節(jié)約建設資金的目的。
 
(本文作者：楊雯 中國石油天然氣管道一公司 河北廊坊 065000)