非开挖翻转内衬技术在燃气管道修复的应用.docx

檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘燃气工程建设与发展非开挖翻转内衬技术在燃气管道修复的应用董蓟伟1 ， 孙明烨2 ， 曹国权3 ， 翟博3 ， 龚明2( 1 北京燃气集团高压管网分公司，北京 100011; 2 北京市煤气热力工程设计院有限公司，北京 100032; 3 北京天环燃气有限公司，北京 100025)摘 要:介绍了非开挖翻转内衬修复技术在国外的应用状况，分析了此项技术的特点与应用条件，提出了应注意的问题及需进一步研究的课题。关键词:埋地燃气管道修复;翻转内衬;非开挖中图分类号:文献标识码:文章编号:1000 4416( 2011) 07 0b40 03tu996bapplication of cipp trenchless technologyin rehabilitation of gas pipelinedong jiwei，sun mingye， cao guoquan， zhai bo， gong mingabstract:the foreign application status of cured-in-place-pipe ( cipp) trenchless rehabilitationtechnology is introduced the characteristics and application conditions of this technology are analyzedproblems needing attention and topics needing further research are proposedkey words:rehabilitation of buried gas pipeline;cipp;trenchless研究背景随着埋地管道使用年限的增长，由于外防腐层 的破坏、阴极保护的失效以及杂散电流的影响等因 素而产生腐蚀，引发管道失效。非开挖修复管道已 成为在役管道恢复输配能力的主要手段之一，燃气 管道非开挖修复技术正处于 快速发展的良好时 期1 3。由北京市燃气集团有限责任公司主编的 cjj / t 1472010城镇燃气管道非开挖修复更新工 程技术规程已于 2011 年 1 月 1 日正式实施，cjj / t 1472010 涉及的修复技术包括插入法、折叠管 内衬法、缩径内衬法、裂管法、翻转内衬法( cured in place pipe，以下简称 cipp) 。本文主要对 cipp 技术进行分析。进入了腐蚀泄漏的事故多发期。当在役管道由于腐蚀泄漏而影响输送效率或造成安全隐患时，修复原 有管道或更换新管是解决问题常面临的两种选择。 在城市中，特别是在北京、天津、上海、广州等大型城 市，全线开挖更换新管的施工操作非常困难，并且由 于局部的受损而废弃更换整条管道明显不符合建设 节约型社会的要求。欧美发达国家仅不足 5% 的待 修复管道采用换管更新手段也反映了非开挖修复技 术的优势。因此，运用非开挖修复技术来恢复管道 的输送能力、消除原管道的安全隐患受到燃气行业 越来越多的关注。cipp 技术是非开挖管道修复技术中的重要组 成部分，最早由英国工程师于 20 世纪 70 年代为修 复排水管道开发而来。随着技术的成熟，逐步扩展 到包括燃气管道在内的多种地下管道修复领域，到20 世纪 80 年代后期，该项技术已遍及欧洲、美洲、东南亚等 40 多个国家和地区，在美国、德国、日本等1cipp 技术的应用状况根据相关资料，国外输气管道普遍有阴极保护 系统，大约运行 40 年左右才会出现较大的腐蚀损 害，而国内的埋地燃气管道一般运行不超过 20 年就2b 40檲檲殘檲檲殘董蓟伟，等: 非开挖翻转内衬技术在燃气管道修复的应用第 31 卷 第 7 期www watergasheat com发达国家发展尤其迅速。据了解，德国柏林燃气集团在管道修复手段上只保留 cipp 技术与聚乙烯管 内插技术。据其统计，cipp 技术修复管道里程累计 达到 594 km，内插法修复管道里程为 11 km，cipp 所占比例达到 98% 以上。另据不完全统计，德国某 管道修复企业从开发到应用并不断改进 cipp 技术 的 20 年间，在欧美国家( 包括美国、德国、捷克、土 耳其等) 累计修复的燃气管道里程约 700 km( 该数 据截至 2009 年) 。日本某公司 20022007 年的管 道修复业务仅在欧洲的 cipp 工程量就达 144 km， 遍及西班牙、意大利、法国、德国、瑞士、奥地利、匈牙 利、波兰等国。3 cipp 的主要技术特点cipp 技术是将热凝的环氧树脂胶浸透覆有密 封涂层( 热塑性聚氨弹性体) 的纺织纤维软管作为 管道的衬里材料，通过气压或水压将软管翻转进入 埋地管道内，使浸有热凝环氧树脂胶的一面粘贴在 管道内壁，并保持恒定的管内压力使树脂胶固化，形 成一个由原管道、环氧树脂胶、纺织纤维与密封涂层 组成的复合结构4，从而修复原管道，恢复原管道 的输配能力，消除原管道的安全隐患。在埋地燃气管道的修复技术中，cipp 技术具有 以下独特的优势: 过弯能力强: 现今的 cipp 技术工艺水平可 以达到一次性无褶皱通过 2 个曲率半径大于 1 5 倍 管道外径的 45弯头或 1 个曲率半径大于 3 倍管道 外径的 90弯头。过弯能力强可减少现场开挖工作 坑的数量，提高了现场适应能力。 施工占地面积小: 施工仅需开挖所需工作 坑的场地，与其他修复技术相比，cipp 技术不需要沿管道方向的拖管场地。 适用范围宽: 现今的 cipp 工艺水平可以达 到完全覆盖管道规格从 dn 20 mm 直至 dn 1 200 mm 的燃气管道。与其他修复技术相比，cipp 技术 在燃气管道修复中适用范围较宽。 输送能力适应性强: 内衬材料外涂层的表 面光滑连续，修复后管道截面积几乎没有减小，对原管道的输配能力几乎无影响。 修复管道寿命长: cipp 技术中的内衬软管 属热塑性聚氨弹性体，其化学稳定性极佳，可以避免 或减少管道内部腐蚀损伤。德国标准 din 30658 1 地下铺设的煤气管道附加密封用薄膜软管和织布软管 第一部分: 对薄膜软管和织布软管的要求及测试中具体叙述了测试修复小于 50 mm 腐蚀孔洞 内衬材料寿命的方法，cipp 法修复后管道预测寿命 为 30 年。在欧洲，获得燃气管道运营商认可的修复 后管道预测寿命标准是 30 年，因此，cipp 技术得到 业主的认可并在欧洲快速发展。关于 cipp 技术的思考 cipp 技术修复后形成一个由原管道、环氧 树脂胶、纺织纤维与密封涂层组成的复合结构，除局 部原管道的点腐蚀区域外，内压仍需由原管道承受， 复合结构的其他部分主要承担气密性修复的功能。 因此，cipp 技术应明确定义为气密性修复的范畴， 而不能将其视为可独立承压的结构性修复。作为一 种非结构性修复技术，修复后管道的承压运行仍要 依托于原管道结构的完整性。除了由于局部腐蚀造 成的裂纹泄漏，管壁连续减薄或强度已不满足服役 需要的焊缝所带来的泄漏隐患这些缺陷点外，原管 道在预期的综合寿命时间段内依然具有承压能力， 这是现阶段运用好 cipp 技术的重要前提。 文献5研究了适用于 cipp 管道修复的 管状纺织复合材料的强度计算方法，得出管状纺织 复合材料受内压时环向应力是轴向应力的 2 倍，材 料的破坏容易出现在环向的结论。但 cipp 复合结 构强度计算方法仍有待深入研究。 cipp 技术可修复管道的腐蚀泄漏并消除 泄漏隐患。德国燃气与水工业协会( 简称 dvgw) 标准 dvgw vp404应用编织软管( 压力范围 4 巴 30 巴) 对燃气高压管道的修复中将旧管道的腐 蚀孔洞直径 50 mm 作为修复控制指标，即旧管道因 腐蚀等原因存在的孔洞直径小于 50 mm 时可采用 cipp 技术修复。cipp 技术定位为非结构性修复， 如需要修复后复合结构具有较高的承压能力，则更 需要全面评估在役管道腐蚀程度。就国内现有条件 而言，对在役管道腐蚀程度的评估仍是个难题。 在恢复燃气管道的气密性后，为了防止管 道外壁的腐蚀继续恶化，需要在修复后的复合管道上安装阴极保护系统。cipp 技术修复后管道的服役寿命是由修复管道与阴极保护系统共同决定的。 一般情况下使用 cipp 技术进行修复的管道多为长 期没有使用或者未充分进行阴极保护而导致出现腐 蚀损伤的旧管道，只要对旧管道的腐蚀评估准确恰 当，通过 cipp 技术以及配套加装阴极保护的方式进4b 41煤 气 与 热 力第 31 卷 第 7 期www watergasheat com行系统修复，维持管道现有的腐蚀状态，修复后管道延长 30 年的服役寿命是可能的。但同时应考虑用 于 cipp 的阴极保护系统与常规设计的差异，特别是 加大阴极保护电流对原管道防腐层的不利影响。3董久樟，冯军 翻转内衬法在旧燃气管道修复中的应用j 煤气与热力，2001，21( 1) : 55 57 张淑洁，王瑞，高艳章，等 管道非开挖纺织内衬修复 技术综述j 现代纺织技术，2007( 2) : 48 50 张淑洁，王瑞，王欢 管道修复用管状纺织复合材料强 度的设计原理j 复合材料学报，2008 ( 4 ) : 161 16545结语cipp 修复技术作为管道非开挖修复技术的一 种，实现了仅需开挖工作坑就可在原位使旧管道得 到翻新的目标。随着 cipp 技术的不断发展，德国已 成功解决了 0 4 mpa 以上的次高压及高压燃气管道 的修复问题，根据 dvgw 资料，已知的最高修复压 力达 3 0 mpa。随着国内燃气管道运行年限的不断 增加，燃气管道非开挖修复需求将不断增多，应用在 燃气管道上的非开挖 cipp 技术的优势及市场潜力 将日益凸显，继续深入研究 cipp 技术并使之国产 化，其应用前景将无比广阔。5 作者简介: 董蓟伟( 1968 ) ，男，北京人，高级工程师，硕士，从事城市燃气的管理与研究工作。电话: ( 010) 84139555e mail: bjdjw6868 vip sina com收稿日期: 2010 11 20;修回日期: 2011 03 29参考文献:1牛松山，章寅国，王飞 非开挖技术在大口径燃气管道敷设中的应用j 煤气与热力，2003，23( 1) : 38 402 梁莉嘉，陈荣清 埋地燃气管道防腐综合评价与修复技术分析j 煤气与热力，2009，29( 6) : b39 b41櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵 工程信息 山东省泰安市液化天然气( lng) 工程简介建设单位: 昆仑能源有限公司、泰安市泰山燃气集团有限公司。工程概况: 工程位于山东省泰安市范镇，可液化天然气 200 104 m3 / d，