油气长输管道管体缺陷及修复技术概述VIP

_ 专题综述 石 油工 程建设 油气长输管道管体 缺 陷及修 复技术概述 李荣光 ，杜娟 ，赵国星 ，张巍 ，刘军 ，安迪 。 ，张轩 1 中国石油管道科技研究中心 ，河北廊坊 0 6 5 0 0 0 2 秦皇岛输油气分公司，河北秦皇岛 0 6 6 0 0 0 3 长春输油气分公司，吉林长春 1 3 0 0 0 0 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n l 0 0 1 2 2 0 6 2 0 1 6 0 1 0 0 3 摘要：我国在役油气管道总长度已超过 1 0万 k m，由于服役环境、地质条件、杂散电流、防腐层失效、第三 方破坏等原因，管道可能出现多种类型的管体缺陷，给管道的正常输送带来了安全隐患。介绍了油气长输管道 常见的管体缺陷类型 ：金属损失、裂纹、变形、焊缝缺陷，以及常用的管体缺陷修复技术 ：补板、A型套筒、 B型套筒、环氧钢套筒、复合材料、机械夹具、换管。按缺陷的类型和程度详细阐述了适用的修复技术 ，并提 出了相应的修复建议。同时 ，对高钢级管道在线不停输修复技术、环氧钢套筒修复技术和复合材料修复技术可 靠性研究方面的发展趋势进行了分析。 关键词 ：长输管道 ；管体缺陷；缺陷修复；修复技术 Ov e r v i e w o f L o n g Dis t a n c e Oi l Ga s P i p e li n e D e f e c t s a n d R e p a i r T e c h n o lo g y L I Ro n g g u a n g ，DU J u a n ，Z HAO Gu o x i n g ，Z HANG W e i ，LI U J u n ，AN Di 。 ，Z HANG Xu a n 1 Pe t r o Ch i n a P i p el in e R&D Ce n t e r ， L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0，Ch i n a 2 Qi n h u a n g d a o Oi l & Ga s T r a n s p o r t a t ion S u b -c o mp a n y，Qi n h u a n g d a o 0 6 6 0 0 0，Ch i n a 3 Ch a n g c h u n Oil & Ga s T r a n s p o r t a t i o n Su b c o mp a n y，Ch a n g c h u n 1 3 0 0 0 0，Ch i n a Ab s t r a d：Th e t o t a l l e n g t h o f o i I a n d g a s p i p eli n e s i S mo r e t h a n 1 0 X 1 0 k m i n Ch i n a B e c a u s e o f t h e s e r v i c e e n v i r on me n t 。 g e olo g i c a l c o n d i t i o n s，s t r a y c u r r e n t ， c o a t i n g f a i l u r e，t h i r d p a rty d a ma g e a n d o t h e r r e a s o n s，v a r i o u s t y p e s o f d e f e c t s o f p i p e b o d y ma y a p p e a r a n d b r i n g h id d e n d a n g e r s t o t r a n s p o rta t i o n p i p el i n e Th is p a p e r i n t r o d u c e s t h e p i p e b o d y c o mmo n d e f e c t s (me t a l l o s s ，c r a c k ，d e f o r ma t i o n a n d we l d d e f e c t) a n d p ip e b o d y r e p a i r t e c h n i q u e s (p a t c h i n g ，a d o p t i n g s l e e v e s o f A t y p e ，B t y p e o r e p o x y s t e e I ，u s i n g c o mp o s it e ma t e r ia l s a n d me c h a n ic a I c l a mp ，a n d r e p la c i n g p ip e) T h e r e p a i r t e c h n iq u e s a r e d es c r ib e d i n d e t a i I a c c o r din g t o t h e t y p e s a n d d e gr e e s o f d e f e c t s An d t h e r e l e v a n t s u g g e s t ion s a r e p u t f o r wa r d Me a n wh i let h e d e v e l o p me n t t r e n d o f r e s e a r c h e s on n o n -s t o p t r a n s mi s s i o n r e p a i r t e c h n o lo g y f o r h i g h g r a d e s t e e I p i p e l i n e，e p o x y s t e e I s l e e v e r e p a i r t e c h n olo g y a n d c o mp o s it e ma t e r i a ls r e p a i r t e c h n olo g y r e l ia b i l it y a r e a n a ly z e d K e y wo r d s ：l o n g dis t a n c e p ip e l i n e；p i p e b o d y de f e c t ；d e f e c t r e p a i r ；r e p a i r t e c h n o l o g y 目前，我国在役油气管道总长度已超过 1 0 万 k m， 其中一部分管道服役逾 1 0 年 ，由于服役环境、地质 条件、杂散电流、防腐层失效、第三方破坏等原因， 管道产生了大量缺陷。此外 ，我国在役油气管道基本 以埋地管道为主，路由地区气候地质条件复杂，管体 缺陷修复难度大，技术要求高。为此 ，选用何种管道 修复方式越来越受到管道运营方的重视。本文介绍了 油气长输管道常见的缺陷类型和对应适用的修复技 术，并对我国缺陷修复技术的发展趋势进行了展望。 1 缺陷类型 管体缺陷主要有金属损失、裂纹、变形、焊缝缺 陷四大类型 ，根据缺陷程度和位置划分见表 1 。 2 缺陷修复及建议 目前 ，国内常见的缺陷修复技术有补焊、补板、 A型套筒、B型套筒、环氧钢套筒、复合材料、机械 夹具、内衬、换管等管体缺陷修复技术n 。其中 ，补 焊、补板、B型套筒以及换管属于焊接修复技术 ，采 用该类修复技术时应关注管道钢材等级 ，如等级在 X 6 0及以上时则需要按相应在线焊接工艺评定规定的 程序进行修复。A型套筒、环氧钢套筒、复合材料 、 内衬和机械夹具属于非焊接修复技术 ，对一般环向缺 陷 ( 如环向裂纹、环焊缝缺陷)不建议使用该类修 复技术 ，其中内衬修复技术适用于低压( 压力小于 4 MP a )管道缺陷修复，修复过程中需要停输。选用 _专题综述 石 油工 程建设 蚀明确不会继续发展后 ，也可采用 A型套筒 、环氧 钢套筒进行修复。 2 1 6 凿槽或其他金属损失 对于此类缺陷，如果缺陷金属的去除量满足要 求 ，当缺 陷深度 0 1 2 5 t ，可采 用打磨修 复。当 0 1 2 5t 3 2 mm 。 2 2 裂纹 2 2 1 裂纹深度0 8 t 当管体裂纹深度0 8 t ，应采用换管修复。 2 2 2 0 4t 管体裂纹深度 0 8 t ，则需要换管。 李荣光等 ： 油气长输管道管体缺陷及修复技术概述 2 4 5 环焊缝缺陷 当油气管道的环焊缝表面浅裂纹、气孔、夹渣等 表层缺陷深度 1 2 5 时 ，可采用打磨修复 ；当 环焊缝缺陷 1 2 _ 5 时 ，应采用 B型套筒进行永久 性修复。 3 发展趋势展望 3 高钢级管道在线不停输修复技术 高钢级管道因管材制备工艺复杂，材料晶粒及二 相分布均匀，故具有高韧性和高强度。高钢级管道管 材屈服强度高，多数非焊接修复技术难以满足修复要 求。但选用焊接为主的修复技术修复时，焊接热影响 区的管材晶粒和组织状态将不可避免地发生变化，可 能导致管材性能降低。因此，开展高钢级管道在线不 停输修复技术研究对于我国高钢级管道安全、稳定运 行有着十分重要的现实意义。 3 2 环氧钢套筒修复技术 环氧钢套筒修复技术作为一种免 彦复技术，具 有可修复多种缺陷类型、适用范围广等特点。但该技 术在高寒地区及天然气管道缺陷修复中使用时，常温 固化型填充树脂存在低温固化周期长、强度低、固化 后热膨胀系数与管材匹配性差等问题。建议从事管道 修复的企业及科研单位进一步开展相关研究工作 ，以 进一步完善环氧钢套筒修复技术。 + ”+ 一 +”+”+” +* 卜 ” 卜 ”卜” 卜 “ 卜 一+“+ +” +” +“+一+”+”+ 专题综述 l 3 3 复合材料修复技术可靠性研究 复合材料修复技术作为一种新型修复技术 ，与传 统修复技术相比具有无需焊接、材料比强度高、可设 计性强、修复时间短等优点。但复合材料修复技术在 我国的发展整体仍处于起步阶段 ，在管道压力波动、 温度波动、土壤剪切、弯曲应力等条件下的长效性 尚 未开展相关研究，因而制约了该项技术的进一步推广 使用，需深入开展相关研究工作。 参考文献 Q S Y G D 1 0 3 3 2 0 1 4 ， 油气管道管体缺陷修复手册【 S 】 2 李荣光 B型全封闭钢质套筒修复技术改进【 J 】 油气储运 ， 2 0 1 0， 2 9 ( 1 O ) ： 7 5 5 7 5 8 【 3 】 王修云， 郑岩 ， 王金友， 等 碳纤维复合材料焊缝补强技术研究【 J 】 油气储运， 2 0 0 5 ， 2 4 ( S 1 ) ： 1 3 3 1 3 7 I 4 A S ME P C C 一 2 2 0 1 1 ， 压力设备和管道的维修 S I 5 Q S Y G D 0 1 9 2 2 0 0 9 ， ； E l9 气钢质管道管体缺陷修复规范S 【 6 】 李荣光 管道缺陷碳纤维修复技术树脂体系的改进试验 J 】 l j E l9 气 储运， 2 0 0 9 ， 2 8 ( 8) ： 4 8 5 1 7 赵渠森 先进复合材料手册 M】 北京： 机械工业出版社， 2 0 0 3 作者简介： 李荣光 ( 1 9 8 0 一 ) ， 男，黑龙江鹤岗人，高级工程师，2 0 0 5 年毕业 于北京航天航空大学应用化学专业，硕士，现从事管道防腐材料、 管体1 复技术方面的研究工作。E m a il ： r g lip e t r o c h in a c o m c a 收稿日期：2 0 1 5 - 0 4 1 0 ；修回日期：2 0 1 5 - 1 O 一 1 0 - 卜一卜 一 +- 十一+- +一+一4-* -F一+ 中国石油集团工程技术研究院科研成果 荣获中国腐蚀与防护学会科技进步一等奖 由中国石油集团工程技术研究院防腐保温技术公司完成的 “ 炼油厂功能性防腐蚀涂料技术研究”项目成果 荣获 2 0 1 5 年度中国腐蚀与防护学会科技进步一等奖。 “ 炼油厂功能性防腐蚀涂料技术研究”是根据炼油厂装置及配套设施的不同使