聚氨酯保温管_管中管_成型工艺及质量控制

1、第 29 卷第 3 期CORROSION AND CORROSION PROTECTION 腐蚀与防护 61聚氨酯保温管“管中管”成型工艺及质量控制蒋林林韩文礼张红磊王伟中国石油集团工程技术研究院，天津 300451摘要：大口径预制直埋保温管属于地下工程， 一旦投入运行， 管道的检测维修都很困难而且成本较高，保温管的质量是影响整个工程质量的关键因素之一。 为提高保温管的预制质量，结合大口径高密度聚乙烯外护层保温管的“管中管”生产工艺以及实际的生产过程，以油气运输用管道三层 PE 防腐处理为例，从三层 PE 防腐层的涂敷、高密度聚乙烯外护管的生产 、聚氨酯泡沫塑料保温层的生产、防水帽的安装和成品

2、管出厂检验等方面，在遵循相关标准规范的基础上，提出了硬质聚氨酯泡沫塑料层保温管生产过程中需注意的问题，可最大限度地保证保温管的质量，进而保证工程质量。关键词：大口径；高密度聚乙烯外护管；“管中管”；保温管；质量控制文献标识码：B文章编号：1006-5539（2011）03-0061-030 前言下主要环节：三层 PE 防腐层的涂敷、高密度聚乙烯外保温管生产工艺分为 “ 一次成型 ” 工艺和 “ 管中护管的生产、聚氨酯泡沫塑料保温层的生产、防水帽管”成型工艺。 “一次成型”工艺主要应用于 DN 400 以的安装和成品管出厂检验。下管道。 随着管径的增大，受钢管自重影响，“一次成型”工艺不能很好地

3、解决保温层成型及偏心问题1，为1三层 PE 防腐层的涂敷保证质量，需采用“管中管”成型工艺进行生产。 本文1.1钢管表面预处理针对保温管生产的实际情况，介绍了大口径高密度聚钢管在进行涂敷之前需要进行表面预处理， 其乙烯外护层保温管生产的“管中管”工艺，提出了生产质量要达到 GB/T 8923涂装前钢材表面锈蚀等级和过程中需注意的事项，旨在为保温管的生产提供参考。除锈等级 中规定的 Sa2.5 级要求 ， 锚纹深度达到大口径保温管“管中管”成型工艺与小口径保温5090 m。 通过调节钢丸和钢砂的混合比例来控制钢管 “一次成型”工艺相比，生产效率较低 ，工艺相对复 管表面的锚纹深度以及表面清洁度，

4、并将钢管表面附杂。 实际生产中，钢管除锈之后会根据设计的不同而 着的磨料以及灰尘清扫干净。生产过程不完全相同，有时钢管进行防腐处理，有时1.2 管端粘纸直接进入发泡工序。 以油气运输用管道三层 PE 防腐防腐管端头处理时要求除去管端的聚乙烯层，为处理为例，“管中管”工艺生产保温管的过程可分为以了便于聚乙烯层的去除，在钢管进行防腐层涂敷之前收稿日期：2010-12-17作者简介：蒋林林（1985-），男，山东东营人，助理工程师，硕士，现从事储罐管道防腐保温等油气田节能技术的研究。62天然气与石油2011 年 6 月NATURAL GAS AND OIL需要对管端进行粘纸处理。 粘纸宽度的选择要根

5、据管端留头的设计长度来确定，粘纸的宽度和粘贴质量在很大程度上决定了端头处理的质量。 如果纸的宽度有问题，端头处理就不能满足工程要求。 如果纸没有粘好，纸端头粘接部分会在传输过程中发生移动，产生防腐层夹纸，严重的话，整根管道需要重新生产，造成不必要的经济损失。1.3防腐层的涂敷防腐层采用三层结构， 底层为环氧粉末涂层，中间层为胶粘剂层，外层为聚乙烯层。 介质输送温度不高于 70时，其各项性能优良2。 在进行正式生产之前，要进行原料适用性试验，确定工艺参数。 在确保各涂层均匀、最小厚度符合设计要求的同时，要保证其性能达到 GB/T 23257-2009 埋地钢质管道聚乙烯防腐层3中 4.3.2 关

6、于聚乙烯层拉伸强度、断裂伸长率、耐环境应力开裂、压痕硬度和防腐层剥离强度、阴极剥离、冲击强度、抗弯曲的规定。 防腐层完成涂敷之后要满足 GB/T 23257-2009 中 5.7 “应用水冷却至钢管温度不超过 60 ”的要求，否则防腐层表面会因为堆放时的柔性隔离物而产生压痕。1.4端头处理按照设计及标准要求，去除防腐管端头的聚乙烯层， 使管端聚乙烯端面形成小于或等于 30的倒角并保证预留长度。1.5防腐管成品管堆放防腐管的堆放要注意防尘、 防泥， 并符合 GB/T 23257-2009 中 7.4 的规定。 在吊装转运过程中要注意防腐层的保护，避免出现防腐层表面粘泥、划伤等问题，给后续生产带来

7、不便，并影响到保温管的质量。2 高密度聚乙烯外护管的生产2.1适用性试验高密度聚乙烯外护管的质量容易受到原材料和生产工艺的影响。 在进行适用性试验时，外护层的性能要满足 GB/T 50538-2010埋地钢质管道防腐保温层技术标准 4中 3.5.2 关于拉伸强度、断裂伸长率 、纵向回缩率和长期机械性能的要求。 外护管的规格包括外护管的公称直径、最小壁厚、长度等要满足工程设计的要求。该环节需注意以下问题： 当由几家供货商供料时， 会出现几种不同品牌的聚乙烯料混合使用的情况。 由于不同原料的物性参数不完全相同，会造成聚乙烯外护管表面因颗粒熔化问题出现麻点等缺陷。 因此，在生产过程中要避免几种料的混

8、合使用。2.2保温管件外护管的焊接采用“管中管”工艺对弯头、三通等管件进行保温时，外护管会按照设计角度，由几段拼接而成。 外护管的焊接方式分为镜面对接焊和手工挤出焊两种。 手工挤出焊需要对焊接部位进行坡口处理。 外护管焊接要满足 CJ/T 155-2001 高密度聚乙烯外护管聚氨酯硬质泡沫塑料预制直埋保温管件5中 4.4.3 关于 PE 焊料、熔体流动速率、外观质量、最小弯曲角度的要求，并进行工艺评定试验。 外护管焊接时，易出现端口径向错位的情况，在下料时应尽可能使用同一根外护管并做好标识，严格控制错位量。2.3外护管的存放聚乙烯外护管在存放过程中， 受挤出成型应力及外界环境的影响，周向会发生

9、弯曲变形，椭圆度受到破坏，给穿管带来困难。 因此要采取支架支撑、协调生产进度等措施来避免外护管长时间堆放，保证外护管的椭圆度。3 保温层的生产3.1进管防腐管、外护管转运到保温生产线时，要对其进行外观检查，确保都是合格产品。 防腐层要确保其完整性， 在修补范围内的划伤要依据标准进行修复，清除其表面的油脂、灰尘、水分或其它污染物。 外护管表面要光滑平整、无暗泡、麻点、裂口等缺陷，内外表面要无灰尘、泥土、聚乙烯碎屑等杂物。3.2穿管在防腐管表面固定好支架。 常用的支架材质有木质和聚乙烯塑料两种。 选择支架时，要考虑支架的强度和能承受的温度。 直管通过穿管平台将其穿到外护管中；弯管的外护管先经焊接形

10、成两段，采用从两端套入后中间手工焊接的方式完成穿管。穿管过程最主要的作用是避免保温管出现偏心。支架要均匀分布在防腐管与外护管组成的环形空间内，支架要有足够的强度和数量。 弯管易在弯曲部位产生偏心现象，下料时要在外护管表面和防腐管表面进行定位标识， 穿管时严格按照已有的标识进行定位，可有效减少偏心量。3.3发泡将穿好支架的套管吊装到发泡平台上，调整端头密封法兰，按照设计要求控制留头长度。 设定高压发泡机的各项参数：保温管的投料量，组合聚醚和异氰酸酯的比例，调整料罐的空气压力。 启动校准系统进行校正，正常后开始注射。 保温层的性能要满足 CJ/T 114-2000高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预

11、制第 29 卷第 3 期CORROSION AND CORROSION PROTECTION 腐蚀与防护 63直埋保温管中64.3.1 关于泡沫结构、泡沫密度、压缩强度、吸水率、导热系数的规定。3.3.1料温控制发泡成型过程中，原料温度与环境温度的高低及恒定与否直接影响泡沫的质量，温度较低时应适当加大投料量，温度较高时则应适当降低投料量。 环境温度以 2030 为宜， 原料温度可控制在 2030 范围或稍高一些7。 温度较低时，反应进行缓慢，泡沫固化时间长；温度高时，反应进行得快，泡沫固化时间短，过慢和过快都易产生空洞和塌泡等缺陷8。 当发泡机自身的温控系统或简单的温控措施不能保证料温时，需要

12、采用空调系统对原料进行温度调节。3.3.2黑白料的比例黑白料的配比会影响到泡沫层的性能。 在黑白料的配比中，白料偏多，所得泡沫塑料制品较软，高温下尺寸稳定性差；黑料偏多，泡沫硬而脆。 在环境温度较低， 仅通过调节料温不能很好地保证发泡效果时，反应不够完全，导致个别地方出现“死泡”。 为保证泡沫层的抗压强度，需要适当提高黑料的比例。3.3.3聚氨酯泡沫的固化注料完成之后，需要静置 1520 min，待泡沫固化之后再开启两端的液压封堵。 液压封堵的开启时间影响着保温层的密度以及均匀性。 当环境温度较低时，适当延长开启时间， 避免未固化的保温层二次发泡，降低泡沫的密度，造成原材料的浪费。3.3.4保

13、温半成品管的堆放受生产条件限制，在安装防水帽之前，保温管可能需要暂时先存放一段时间，在此期间需要注意防潮、防雨，堆放高度不超过 2 m。由于泡沫熟化还不充分，尚未达到最终强度， 存放时要确保管托有足够的宽度和数量，避免因接触部位压强太大造成管体凹陷。 当管体受力发生变化时， 凹陷的高密度聚乙烯外护层在自身塑性作用下会有一定程度的恢复，但是泡沫层不会，这样就会造成外护层与泡沫层脱层，影响保温管的质量。4 防水帽安装防水帽有防止保温管在运输、存放及安装过程中从管端进水的作用，而且当保温补口失效之后，防水帽还起到防止水分沿补口向两侧继续延伸的作用9。防水帽由基材和底胶两部分组成。 GB/T 5053

14、8-2010埋地钢质管道防腐保温层技术标准 4规定当管径大于 DN 400 时 ， 基材厚度 1.5 mm， 胶层厚度1.0 mm，性能要满足 GB/T 50538-2010 中 3.3.2 关于拉伸强度、断裂伸长率、维卡软化点、脆化温度、电气强度、耐环境应力开裂、耐老化等方面的规定。 防水帽的安装应满足 GB/T 50538-2010 中 5.1.7“外观应无烤焦、鼓包、皱折、翘边，两端搭接处应有少量胶均匀溢出”4的要求。防水帽的安装易出现保温层端面与防水帽端面贴合不紧密问题，使垂直端面变成斜面，给保温补口留下隐患，易形成散热通道，影响保温效果。 在安装防水帽时，应按照其与外护层搭接面、保温

15、层端面、防腐层搭接面的顺序进行加热，力求避免该问题的发生。5 成品管出厂检验按照 GB/T 50538-2010 埋地钢质管道防腐保温层技术标准 中条款 5.2 的规定以及设计要求进行产品的出厂质量检验。 重点检查外护层、保温层的性能，防腐保温管的外观，需要时可进行破坏性检验。6 结语在保证原材料质量的基础上， 根据工程技术规格书的要求和实际生产需要，针对质量控制要点，制定详细的操作规程，对保证保温管的质量具有重要作用。 在生产过程中，要严格执行操作规程。 当原材料和生产工艺发生变化时，首先要进行适用性试验，满足要求后再进行生产，并注意文中提到的一些细节，就可最大限度地保证保温管的质量，进而保

16、证工程质量。参考文献：1 马明来 ，吴 斌，魏广存，等. 控制大口径管道防腐保温 “一步法 ” 作业偏心问题的做法 J. 石油工程建设 ，2009，35（5）：33-36.2 龚树鸣. 长输天然气管道外防腐涂层选择 J. 天然气与石油，2001，19（1）：24-30.3 GB/T 23257-2009，埋地钢质管道聚乙烯防腐层S.4 GB/T 50538-2010，埋地钢质管道防腐保温层技术标准 （报批稿）S.5 CJ/T 155-2001，高密度聚乙烯外护管聚氨酯硬质泡沫塑料预制直埋保温管件S.6 CJ/T 114-2000，高密度聚乙烯外护管聚氨酯硬质泡沫塑料预制直埋保温管S.7 方禹声

17、，朱吕民. 聚氨酯泡沫塑料（第二版）M. 北京：化学工业出版社.1994.8 许云，沈波，方伟. 聚氨酯泡沫保温管的缺陷分析J.石油工程建设，2010，36（3）：53-54.9 陈 思，刘 芳，许立宁，等. 防水端帽对直埋保温管补口服役性能的影响J. 油气田地面工程，2009，28（7）：70-71.SELECTED ABSTRACTSNATURAL GAS AND OIL （BIMONTHLY）Vol. 29 No. 3 Jun. 2011profiles and the characteristics are more obvious and the response is more c

18、lear. Finally， it is confirmed through drilling that fracture development zones are real in the areas， which shows that the coherence analysis is an effec-tive， reliable and scientific method for identifying and predicting fracture development zones.KEYWORDS： Crack； Forward modeling； Geological mode

19、l； Seismic model； Seismic Response； Coherence analysisStudy on Shale Gas and its Aggregation MechanismBai Zhaohua， Shi Baohong， Zuo Xuemin （Xian Petroleum University Oil and Gas Resources Institute， Xian， Shaanxi，710065， China） NGO， 2011， 29 （3）：54-57ABSTRACT： Shale gas exploration and development i

20、s very important in the unconventional natural gas exploration and development field and to know well its geological theory is an important foundation for its exploration and devel-opment. Researchers in China have carried out comparative studies on the similarity of shale gas gathering mechanism co

21、nditions and geological conditions in China and America and summarized foreign shale gas geology theories. They point out that good geology conditions for shale gas gathering exist in China and such initial common view on shale gas generation， migration and accumulation conditions has been formed as

22、 that shale gas generation and accumulation re-flects very complicated multiple-mechanism alternation characteristics and has features of self-generation and self-accumulation. Main factors for controlling shale gas accumulation includes total organic carbon content， organic mat-ter maturity， rock m

23、ineral composition， formation pressure and temperature， high quality clay shale thickness and distribution area， etc. Analytical investigation on shale gas accumulation features， generation and accumulation mechanism and enrichment regularity is conducive to better evaluate and develop shale gas res

24、ources in China. KEYWORDS： Shale gas； Geologic feature； Accumulation mechanism； Reservoir stateCORROSION AND CORROSION PROTECTIONApplication of Duplex Stainless Steel in Oil and Gas IndustryJiang Fang， Cao Xiaoyan， Shi Daiyan （China Petroleum Engineering Co.， Ltd. Southwest Company， Chengdu， 610017，

25、China）Yang Guang， Chen Caohui （PetroChina Tarim Oil Field Company， Kurla， Xinjiang， 841000， China） NGO， 2011， 29 （3）：58-60ABSTRACT： KL2 Gas Field is a large CO2 condensate gas field with high output and its gas gathering and trans-portation pipelines suffer severe CO2 corrosion. Duplex stainless ste

26、el is used in the gas field development， since this kind of material is used largely for the first time in Chinas condensate gas field development， its technical re-quirements are very important for safe application. Based on relative requirements in codes， standards and specifica-tions followed in

27、the gas field surface engineering design and combined with technical features of this project， addi-tional technical requirements are put forward for steel pipes， fittings and clad steel plates made of duplex stainless steel. Special examination requirement in these additional technical requirements

28、 includes stress corrosion test being able to bear or endure environment conditions at site and detrimental intermetallic phase test being able to control fabrication quality， in which method B and C in ASTM A 923 is adopted respectively for impact toughness test and ferric chloride solution pitting

29、 corrosion test. The gas field has been developed for 6 years successfully， which has proved that these special technical requirements for duplex stainless steel have good effects for the project and are suitable to similar projects.KEYWORDS： Duplex stainless steel； Test； Intermetallic phaseMoulding

30、 Process for Pipe-in-Pipe of Polyurethane Insulation Pipe and its Quality ControlJiang Linlin， Han Wenli， Zhang Honglei， Wang Wei （CNPC Engineering Institute of Technology， Tanggu， Tianjin，300451， China） NGO， 2011， 29 （3）：61-63ABSTRACT： Directly berried insulated pipelines with large diameter are of

31、 underground facilities. After these pipelines are put into operation， their inspection and maintenance are very difficult and the costs for inspection and maintenance are also very high， so quality of the pipelines is one of the key factors affecting overall constructionSELECTED ABSTRACTSNATURAL GA

32、S AND OIL （BIMONTHLY）Vol. 29 No. 3 Jun. 2011quality. In order to improve quality of the pipelines， combined with fabrication technology and actual fabrication process of pipe-in-pipes with large diameter and external high density polyethylene coating， taking 3-layer PE cor-rosion control coating for

33、 oil and gas pipelines as an example， described are construction of 3-layer PE corrosion control coating， fabrication of pipes with external high density polyethylene coating and polyurethane foaming plastic insulating layer， installation of tarpaulins and factory inspection of product pipes and put

34、 forward are considerations in fabrication process of insulated pipes with hard polyurethane foaming plastic insulating layer according to require-ments in relative codes， standards and specifications， which can ensure quality of the insulated pipes as far as pos-sible and ensure project quality acc

35、ordingly.KEYWORDS： Large diameter； High density polyethylene casing pipe； Pipe-in-pipe； Insulated pipe； Quality controlOIL FIELD CHEMISTRYAnalysis on Injected Water Scaling in Ganguyi Oil Field and its SolutionHu Wenting， Shi Yadong， Hou Mingming， Fan Hu （Yangtze University Petroleum Engineering Col

36、lege Hubei Oil and Gas Drilling and Production Key Laboratory， Jingzhou， Hubei， 434023， China）Li Guanhu （Yanchang Oil Field Ganguyi Oil Production Plant， Yanan， Shaanxi， 716005， China） NGO， 2011， 29 （3）：64-66ABSTRACT： It is found that there is scale in water injection pipelines of Ganguyi Oil Field.

37、 Predicted and ana-lyzed is the change rate of scaling ions in water injected into pipelines according to the scaling tendency and con-firmed is the scaling tendency further. Results from analysis on the scaling things show that scaling things are calci-um carbonate scales. Selected are some scale i

38、nhibitors in laboratory according to such scaling situations， compara-tively analyzed are anti-scaling rates of different scale inhibitors in same experimental conditions， selected further is the optimum scale inhibitor of POCA and test are the effects of pH value and temperature on scale inhibition

39、 effects of POCA. The results show that POCA can inhibit scaling obviously and the practices at site show also that there is no new scales appearing in water injected into pipelines after two months of POCA injection， previous scales disap-pear also and the scale inhibition effect is very obvious.KE

40、YWORDS： Ganguyi Oil Field； POCA； Calcium carbonate scale； Scale ions； Scale-inhibiting effectINSTRUMENTATION AND AUTOMATATIONAnalysis on Natural Gas Pressure Regulator Design Principle and its Influence Factors Chen Gongjian （CNOOC Fujian Gas Co.， Ltd. Putian， Fujian， 351100， China）Song Fengbin，Wang Lili， Huang Gang （CNOOC Safety Technology Services Co.， Ltd. Tianjin，300452， China）