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【摘 要】钢制管道聚氨酯硬质泡沫塑料防腐保温技术首次在川渝两地高酸性气田中采用，文章从管道保温到焊口补口、弯头保温、补伤、堆放、运输以及质量检验等一整套施工工艺进行了介绍。
【关键词】管道保温；一步法；管中管；保温层；外护管；弯头保温；补口
一、概述
钢制管道聚氨酯硬质泡沫塑料防腐保温技术在我国北方地区的输油管道上的应用，是从上世纪七十年代末开始的。已形成了一整套较为成熟的施工工艺。但是在川渝两地随着高酸性气田的开发此技术也被采用在气田集输管道上。由于川渝两地地势高差非常大，且地层结构多为石岩，施工条件比较复杂和恶劣，从设计到施工工艺都需针对山区的特点而有所改进。
以龙岗气田试采地面工程为例，设计要求如下：
（一）线路防腐保温部分
Φ168.3-Φ273.1 “一次成型”， 3PE普通级防腐层（≥2.0mm）+硬质聚氨酯泡沫塑料保温层（35±5mm）+聚乙烯外保护层（2.0±0.2mm）；
Φ323.9-Φ406.4 “管中管”法，结构：3PE普通级防腐层（≥2.2mm）+硬质聚氨酯泡沫塑料保温层（35±5mm）+聚乙烯外保护层（7.8±0.2mm）；
（二）补口防腐保温要求
防腐层端头预留：610±10mm；保温层预留：710±10mm。
防腐保温结构为：3个550mm宽聚乙烯热收缩带+硬质聚氨酯泡沫塑料（厚度≥30mm）+3个600mm宽聚乙烯热收缩带。热收缩带对聚乙烯防腐层搭边≥100mm，热收缩带之间搭边≥50mm。
（三 ）热煨弯管防腐保温要求
结构：550mm和300mm宽聚乙烯热收缩带+聚氨酯泡沫塑料（厚度≥30mm）+600mm和300mm宽聚乙烯热收缩带。热收缩带对聚乙烯防腐层搭边≥100mm，热收缩带搭接长度外弧应为50～70mm，每个弯管只允许有一个搭接长度>70mm（加热收缩后的长度）。
（四）施工技术标准
1、《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T 0415
2、《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》GB/T 23257
3、《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管技术标准》CJ/T114
从上面设计采用的标准和技术要求来看，都有别于北方油田管道，其主要有：
1、采用标准增加了CJ/T114，其主要是针对“管中管”法中的外护管的一些要求；
2、防腐层采用三层PE，而北方的防腐层大多采用单层环氧粉末涂层；
3、不论是“一次成型”法还是“管中管”法所要求的外护管厚度都比SY/T0415规定的要厚些。
4、保温层厚度一般为30毫米，而北方的保温层厚度大多在40毫米以上。
二、工艺简述
（一）“一步法”生产工艺
其生产工艺与北方的一致，即在一条连续成型的作业线上，防腐管外面的聚氨酯泡沫保温层和聚乙烯保护层通过发泡成型和挤出成型等设备在一起同步完成包覆成型的工艺技术。
对φ273以下的管道采用“一步法”进行保温生产。因为φ273以上的管道外护管的厚度要求要达到3mm以上不适合在“一步法”作业线上生产。
（二）“管中管”法生产工艺
其生产工艺也与北方的一致，即先根据防腐管直径和保温层厚度生产出塑料管，将塑料管套在钢管上，再在防腐管与塑料管形成的环形空间内灌注聚氨酯泡沫塑料制成保温管的成型工艺技术。
Φ273以上的管道采用“管中管”法进行保温生产。从龙岗气田试采地面工程的设计要求来看，Φ323.9--Φ406.4的外护管厚度达到了7.8±0.2mm，比在北方油田采用的外护管厚度要厚得多。
（三）保温补口工艺
焊口保温补口采取现场防腐、保温的方式进行，即对焊口先组装、焊接完后再防腐、保温。
焊口防腐保温结构为：
热收缩带防腐+保温模块层+热收缩带
焊口防腐保温管补口结构示意图
工艺流程
模具示意图如下：
（四）弯头保温
对弯头保温采取现场保温的方式进行，即对弯头先在工厂内除锈后防腐再运到现场保温。
弯头防腐保温结构：
热收缩带（或三层PE）防腐+弯头保温模块层+热收缩带防护
弯头保温结构示意图
工艺流程：
模具制作
弯头模具采用钢质弯头制作，曲率半径为被保温的弯头的5DN，模具的内径=（管径+2×防腐层厚度+2×保温层厚度）。例如：φ168mm弯头保温模具的内径为φ234mm，曲率半径为5×150=750mm。
模具示意图见下图：
（五）补伤工艺要求
1、防护层有破口，漏点和深度大于0.5mm的划伤等缺陷时，按下列要求补伤：
（1）取出补伤处的泥土、水分、油污等杂物，用木挫将补伤处的防护层修平、打毛；
（2）补口带剪成需要的长度，并大于破口或划伤处100mm；
（3）补伤后，接口周围应有少量胶均匀溢出。
2、保温层的修补
（1）保温层损伤直径小于30mm且深度小于10mm时，将损伤处修整平齐，然后浇注聚氨酯泡沫自然发泡，再经修正后安装补伤片。
（2）保温层损伤直径大于30mm且深度小于10mm时，将损伤处修整平齐，按补口的要求修补好保温层。
（3）保温层损伤深度大于10mm时，将损伤处修整平齐，按补口的要求修补好保温层。
（六）储存和运输 储存
1、防腐保温管吊装时应采用宽度为150-200mm的尼龙带或胶皮带，严禁用钢丝绳缠绕防护保温层吊装。
2、防腐保温管的堆放场地应符合下列规定：
（1）地面平整、无碎石、铁块等坚硬杂物；
（2）地面有足够的承载力，保证对方后不会发生塌陷和倾倒；
（3）场地内有排水沟，场地不能积水；
（4）堆放场地应设置埂道，埂道的堆放有效高度应高于地面150mm。底层的管长应一致，防腐保温管留头部分放置于埂道上，以保证保温层不与地面接触。
3、防腐保温管应按管径、壁厚、材质、批号、防腐保温类型等信息分类堆放，严禁混堆。
4、防腐保温管堆放高度不得大于2m。
5、防腐保温管堆放处悬挂铭牌，写明管径、厚度、数量、防腐保温层厚度。
6、防腐保温管不得长期受阳光照射及雨淋，堆放处远离火源和热源，露天存放时间不应超过3个月。
运输
1、防腐保温管拉运时，应采用宽度为150-200mm的尼龙带或胶皮带固定，严禁使用钢丝绳或其他绳类捆扎。
2、防腐保温管拉运时，若直接放置于车厢内，车厢应平铺胶皮或软垫；若将防腐保温管的管端留头部分放置与管托上，应保证管托高度大于保温层厚度。
3，装运高度不得大于2m。
4、车厢两侧板均需加软垫层防护。防腐保温管装卸时，必须轻拿轻放，严禁摔打、拖拉。
三、质量检验
（一）保温管
3PE防腐层：在三种原材料采购时应提交第三方的符合技术规格书相关技术指标要求的检测报告；到货后应对原材料进行抽检，其指标应符合要求；预制前进行材料适应性试验和涂覆工艺参数确定；预制中加强过程质量监督控制；涂覆完成后按标准进行出厂检验。
保温层：2种原材料采购时应提交第三方的符合SY/T0415相关技术指标要求的检测报告；到货后应对原材料进行抽检，其指标应符合要求；厚度30±5mm，外观，表观密度50-60kg/m3，抗压强度≥0.2MPa，导热系数≤0.03W/m·℃，吸水率≤0.03 g/cm3。
防护层：
采用“一次成型”工艺的聚乙烯防护层的原材料符合标准SY/T 0415表3.3.1的要求，原材料在采购前后应对技术指标进行验证和抽检。防护层性能指标应符合表3.3.2的要求。每连续生产5000m抽检一根，不足5000m按抽检1根计。如抽检不合格，应加倍抽检，仍不合格，则全部不合格。
采用“管中管”成型工艺的聚乙烯防护层的原材料及防护层性能应符合标准CJ/T 114第4.2节的要求。“管中管”抽检频率为2%。
防护层测试密度、拉伸强度、断裂伸长率及维卡软化点四项指标。
（二）补口
底层热收缩带检验执行护-2237第4.2节的要求。对每一处外层热收缩带都应进行外观检验，表面应平滑、无皱折、无气泡、无烧焦碳化、翘边等现象，补口带周围应有少量胶溢出。
按照SY/T0415《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》中第7.2节的要求，还应对补口处进行破坏性检验，抽查率为0.2%，且不少于1处，如抽检不合格，应加倍抽检，仍不合格，则全批为不合格。
补口带与防水帽、补口带与补口带的搭接长度不应小于50mm，其剥离强度不应小于50N/cm，保温层厚度偏差不大于4mm，并观察补口处泡沫的发泡情况，应无空洞、发酥、软缩、泡孔不均、烧芯等缺陷。抽检项目和内容应符合SY/T0415的要求。检查合格后应按本说明书第4.3节修补抽检处。
（三）热煨弯管
热煨弯管外防腐保温层质量检验应参照《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》（SY/T0415）第5.2节执行。每100个热收缩带抽查一个，不足100个也抽查1个，如不合格，应加倍抽查，若加倍抽查全不合格，则所有弯头防腐全部重新进行防腐保温。检查合格后应对被破坏的防腐保温层按护-2237第5.3节进行修补。
四、总结
综上所述：山区埋地保温管道从设计到施工都有别于平原地区，其施工工艺要求更为特殊，总结起来有如下特点：
1、一步法的外护管厚度比标准厚度要求更厚，因此加大了生产难度，特别是透光性差，对观察聚氨酯液面及发泡效果影响很大，只适宜生产φ273以下的保温管道。
2、管中管的外护管执行标准为CJ/T114其质量要求高，只有外购，而钢管的长度不是同一尺寸，对灌注量，留头长短，灌注孔的位置等，每根都不一样，需要重新确定。
3、焊口保温补口不能采用现场模具灌注发泡的方式，因为在立管和角度较大的管段模具的下端，泡沫的密度较大，而上部则密度较小。只有才用先在模具把泡沫制成块，在现场粘接的工艺。
4、由于山区的热煨弯头很多（一公里达4-50个）因此采用现场模具灌注发泡的方式难度非常大，我们通过多次试验，采用的施工方案是：在模具里按大度数先把泡沫制成块，在现场再根据弯头度数的大小下料，然后粘接的工艺。
5、川渝两地地势险峭，地层结构复杂，对运管、布管需采取特殊的保护措施，另对损伤的防护层、保温层需及时修补，所以制定了针对性的堆放、运输、补伤的工艺方案。
五、结束语
山区钢制埋地保温管道是四川油气田开发首次采用，因此从设计到施工都无经验可询。以上施工工艺是我们根据北方油田的施工经验，再结合川渝两地的地形复杂，弯头数量多；岩石层多，防护层厚；焊口的位置不确定，补口难度大等特点，研究出了从管道保温到焊口补口、弯头保温、补伤、堆放、运输等一整套的山区钢制埋地保温管道施工工艺。现正在龙岗气田试采地面工程中推广应用，在运用过程中不可避免会出现这样或那样的问题，我们会将问题收集，梳理制定出改进措施，以便在下阶段要施工的罗家寨、滚子坪高酸性气田中更好的应用推广。
参考文献：
[1]《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T0415.
[2]《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》GB/T 23257.
[3]《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管技术标准》CJ/T114.
【关键词】管道保温；一步法；管中管；保温层；外护管；弯头保温；补口
一、概述
钢制管道聚氨酯硬质泡沫塑料防腐保温技术在我国北方地区的输油管道上的应用，是从上世纪七十年代末开始的。已形成了一整套较为成熟的施工工艺。但是在川渝两地随着高酸性气田的开发此技术也被采用在气田集输管道上。由于川渝两地地势高差非常大，且地层结构多为石岩，施工条件比较复杂和恶劣，从设计到施工工艺都需针对山区的特点而有所改进。
以龙岗气田试采地面工程为例，设计要求如下：
（一）线路防腐保温部分
Φ168.3-Φ273.1 “一次成型”， 3PE普通级防腐层（≥2.0mm）+硬质聚氨酯泡沫塑料保温层（35±5mm）+聚乙烯外保护层（2.0±0.2mm）；
Φ323.9-Φ406.4 “管中管”法，结构：3PE普通级防腐层（≥2.2mm）+硬质聚氨酯泡沫塑料保温层（35±5mm）+聚乙烯外保护层（7.8±0.2mm）；
（二）补口防腐保温要求
防腐层端头预留：610±10mm；保温层预留：710±10mm。
防腐保温结构为：3个550mm宽聚乙烯热收缩带+硬质聚氨酯泡沫塑料（厚度≥30mm）+3个600mm宽聚乙烯热收缩带。热收缩带对聚乙烯防腐层搭边≥100mm，热收缩带之间搭边≥50mm。
（三 ）热煨弯管防腐保温要求
结构：550mm和300mm宽聚乙烯热收缩带+聚氨酯泡沫塑料（厚度≥30mm）+600mm和300mm宽聚乙烯热收缩带。热收缩带对聚乙烯防腐层搭边≥100mm，热收缩带搭接长度外弧应为50～70mm，每个弯管只允许有一个搭接长度>70mm（加热收缩后的长度）。
（四）施工技术标准
1、《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T 0415
2、《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》GB/T 23257
3、《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管技术标准》CJ/T114
从上面设计采用的标准和技术要求来看，都有别于北方油田管道，其主要有：
1、采用标准增加了CJ/T114，其主要是针对“管中管”法中的外护管的一些要求；
2、防腐层采用三层PE，而北方的防腐层大多采用单层环氧粉末涂层；
3、不论是“一次成型”法还是“管中管”法所要求的外护管厚度都比SY/T0415规定的要厚些。
4、保温层厚度一般为30毫米，而北方的保温层厚度大多在40毫米以上。
二、工艺简述
（一）“一步法”生产工艺
其生产工艺与北方的一致，即在一条连续成型的作业线上，防腐管外面的聚氨酯泡沫保温层和聚乙烯保护层通过发泡成型和挤出成型等设备在一起同步完成包覆成型的工艺技术。
对φ273以下的管道采用“一步法”进行保温生产。因为φ273以上的管道外护管的厚度要求要达到3mm以上不适合在“一步法”作业线上生产。
（二）“管中管”法生产工艺
其生产工艺也与北方的一致，即先根据防腐管直径和保温层厚度生产出塑料管，将塑料管套在钢管上，再在防腐管与塑料管形成的环形空间内灌注聚氨酯泡沫塑料制成保温管的成型工艺技术。
Φ273以上的管道采用“管中管”法进行保温生产。从龙岗气田试采地面工程的设计要求来看，Φ323.9--Φ406.4的外护管厚度达到了7.8±0.2mm，比在北方油田采用的外护管厚度要厚得多。
（三）保温补口工艺
焊口保温补口采取现场防腐、保温的方式进行，即对焊口先组装、焊接完后再防腐、保温。
焊口防腐保温结构为：
热收缩带防腐+保温模块层+热收缩带
焊口防腐保温管补口结构示意图
工艺流程
模具示意图如下：
（四）弯头保温
对弯头保温采取现场保温的方式进行，即对弯头先在工厂内除锈后防腐再运到现场保温。
弯头防腐保温结构：
热收缩带（或三层PE）防腐+弯头保温模块层+热收缩带防护
弯头保温结构示意图
工艺流程：
模具制作
弯头模具采用钢质弯头制作，曲率半径为被保温的弯头的5DN，模具的内径=（管径+2×防腐层厚度+2×保温层厚度）。例如：φ168mm弯头保温模具的内径为φ234mm，曲率半径为5×150=750mm。
模具示意图见下图：
（五）补伤工艺要求
1、防护层有破口，漏点和深度大于0.5mm的划伤等缺陷时，按下列要求补伤：
（1）取出补伤处的泥土、水分、油污等杂物，用木挫将补伤处的防护层修平、打毛；
（2）补口带剪成需要的长度，并大于破口或划伤处100mm；
（3）补伤后，接口周围应有少量胶均匀溢出。
2、保温层的修补
（1）保温层损伤直径小于30mm且深度小于10mm时，将损伤处修整平齐，然后浇注聚氨酯泡沫自然发泡，再经修正后安装补伤片。
（2）保温层损伤直径大于30mm且深度小于10mm时，将损伤处修整平齐，按补口的要求修补好保温层。
（3）保温层损伤深度大于10mm时，将损伤处修整平齐，按补口的要求修补好保温层。
（六）储存和运输 储存
1、防腐保温管吊装时应采用宽度为150-200mm的尼龙带或胶皮带，严禁用钢丝绳缠绕防护保温层吊装。
2、防腐保温管的堆放场地应符合下列规定：
（1）地面平整、无碎石、铁块等坚硬杂物；
（2）地面有足够的承载力，保证对方后不会发生塌陷和倾倒；
（3）场地内有排水沟，场地不能积水；
（4）堆放场地应设置埂道，埂道的堆放有效高度应高于地面150mm。底层的管长应一致，防腐保温管留头部分放置于埂道上，以保证保温层不与地面接触。
3、防腐保温管应按管径、壁厚、材质、批号、防腐保温类型等信息分类堆放，严禁混堆。
4、防腐保温管堆放高度不得大于2m。
5、防腐保温管堆放处悬挂铭牌，写明管径、厚度、数量、防腐保温层厚度。
6、防腐保温管不得长期受阳光照射及雨淋，堆放处远离火源和热源，露天存放时间不应超过3个月。
运输
1、防腐保温管拉运时，应采用宽度为150-200mm的尼龙带或胶皮带固定，严禁使用钢丝绳或其他绳类捆扎。
2、防腐保温管拉运时，若直接放置于车厢内，车厢应平铺胶皮或软垫；若将防腐保温管的管端留头部分放置与管托上，应保证管托高度大于保温层厚度。
3，装运高度不得大于2m。
4、车厢两侧板均需加软垫层防护。防腐保温管装卸时，必须轻拿轻放，严禁摔打、拖拉。
三、质量检验
（一）保温管
3PE防腐层：在三种原材料采购时应提交第三方的符合技术规格书相关技术指标要求的检测报告；到货后应对原材料进行抽检，其指标应符合要求；预制前进行材料适应性试验和涂覆工艺参数确定；预制中加强过程质量监督控制；涂覆完成后按标准进行出厂检验。
保温层：2种原材料采购时应提交第三方的符合SY/T0415相关技术指标要求的检测报告；到货后应对原材料进行抽检，其指标应符合要求；厚度30±5mm，外观，表观密度50-60kg/m3，抗压强度≥0.2MPa，导热系数≤0.03W/m·℃，吸水率≤0.03 g/cm3。
防护层：
采用“一次成型”工艺的聚乙烯防护层的原材料符合标准SY/T 0415表3.3.1的要求，原材料在采购前后应对技术指标进行验证和抽检。防护层性能指标应符合表3.3.2的要求。每连续生产5000m抽检一根，不足5000m按抽检1根计。如抽检不合格，应加倍抽检，仍不合格，则全部不合格。
采用“管中管”成型工艺的聚乙烯防护层的原材料及防护层性能应符合标准CJ/T 114第4.2节的要求。“管中管”抽检频率为2%。
防护层测试密度、拉伸强度、断裂伸长率及维卡软化点四项指标。
（二）补口
底层热收缩带检验执行护-2237第4.2节的要求。对每一处外层热收缩带都应进行外观检验，表面应平滑、无皱折、无气泡、无烧焦碳化、翘边等现象，补口带周围应有少量胶溢出。
按照SY/T0415《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》中第7.2节的要求，还应对补口处进行破坏性检验，抽查率为0.2%，且不少于1处，如抽检不合格，应加倍抽检，仍不合格，则全批为不合格。
补口带与防水帽、补口带与补口带的搭接长度不应小于50mm，其剥离强度不应小于50N/cm，保温层厚度偏差不大于4mm，并观察补口处泡沫的发泡情况，应无空洞、发酥、软缩、泡孔不均、烧芯等缺陷。抽检项目和内容应符合SY/T0415的要求。检查合格后应按本说明书第4.3节修补抽检处。
（三）热煨弯管
热煨弯管外防腐保温层质量检验应参照《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》（SY/T0415）第5.2节执行。每100个热收缩带抽查一个，不足100个也抽查1个，如不合格，应加倍抽查，若加倍抽查全不合格，则所有弯头防腐全部重新进行防腐保温。检查合格后应对被破坏的防腐保温层按护-2237第5.3节进行修补。
四、总结
综上所述：山区埋地保温管道从设计到施工都有别于平原地区，其施工工艺要求更为特殊，总结起来有如下特点：
1、一步法的外护管厚度比标准厚度要求更厚，因此加大了生产难度，特别是透光性差，对观察聚氨酯液面及发泡效果影响很大，只适宜生产φ273以下的保温管道。
2、管中管的外护管执行标准为CJ/T114其质量要求高，只有外购，而钢管的长度不是同一尺寸，对灌注量，留头长短，灌注孔的位置等，每根都不一样，需要重新确定。
3、焊口保温补口不能采用现场模具灌注发泡的方式，因为在立管和角度较大的管段模具的下端，泡沫的密度较大，而上部则密度较小。只有才用先在模具把泡沫制成块，在现场粘接的工艺。
4、由于山区的热煨弯头很多（一公里达4-50个）因此采用现场模具灌注发泡的方式难度非常大，我们通过多次试验，采用的施工方案是：在模具里按大度数先把泡沫制成块，在现场再根据弯头度数的大小下料，然后粘接的工艺。
5、川渝两地地势险峭，地层结构复杂，对运管、布管需采取特殊的保护措施，另对损伤的防护层、保温层需及时修补，所以制定了针对性的堆放、运输、补伤的工艺方案。
五、结束语
山区钢制埋地保温管道是四川油气田开发首次采用，因此从设计到施工都无经验可询。以上施工工艺是我们根据北方油田的施工经验，再结合川渝两地的地形复杂，弯头数量多；岩石层多，防护层厚；焊口的位置不确定，补口难度大等特点，研究出了从管道保温到焊口补口、弯头保温、补伤、堆放、运输等一整套的山区钢制埋地保温管道施工工艺。现正在龙岗气田试采地面工程中推广应用，在运用过程中不可避免会出现这样或那样的问题，我们会将问题收集，梳理制定出改进措施，以便在下阶段要施工的罗家寨、滚子坪高酸性气田中更好的应用推广。
参考文献：
[1]《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T0415.
[2]《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》GB/T 23257.
[3]《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管技术标准》CJ/T114.