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【摘要】中石化金陵石化物料管道穿江工程定向穿越长江，三条管道并行敷设，管道穿越长度各为1861m，输送介质为丙烯、丙烷、液化石油气。本项目穿越地层复杂，除主要地层为砂层外，有部分的卵砾石，防腐层在卵砾石中往往遭受严重的损坏，以至于影响管道的防腐效果。由于输送物料的高危险性和地质的复杂性，本项目采用了新型光固化保护套，管道回拖后防腐层完好无损。本定向钻穿越于2013年1月20日正式开工，4月16日竣工。其穿越的成功，标志着新型光固化保护套在保护防腐层和管道本体方面有了很大的进展。
【关键词】管道 定向钻 光固化 穿越 防腐层
光固化保护套是一种采用树脂并混合特种纤维及添加剂的耐压耐磨擦型复合材料，并在紫外光照射下可固化的。
定向钻穿越河流、公路目前在管道建设中非常普遍，但我们在管道运行管理中经常发现定向钻穿越处的管道阴极保护电位偏低，意味着该段管道防腐层漏点较多，说明管道防腐层在管道回拖中是容易被损坏。施工中也发生过管道回拖出地面后，3PE防腐层全部被划出深痕，有些位置露出环氧粉末底漆，有些位置底漆也被划破，直接露出钢铁本质。由于本项目穿越地层复杂，可能会遇到卵石，砾石等不利地层，对长距离穿越防腐层的破坏将十分严重，在管道防腐层外面有必要再加光固化保护层。
近年来，光固化产品在穿越中逐步应用，在一定程度上保护了定向钻穿越，石方段等特殊区域的防腐层不被破坏。但是，往往由于粘结性能和底层处理的因素，往往造成光固化保护套存在脱落的现象，甚至影响定向钻穿越。同时，由于底层粘结的原因，光固化层本身有很强的绝缘性，造成管道阴极屏蔽的情况时有出现，因此，引进一种既能保护防腐层，又能防止阴极屏蔽的光固化产品，势在必行。
1 材料性能
由南京荣智管道工程有限公司参与施工的光固化保护层，是在FBE防腐层外部用紫外光固化纤维增强复合材料。复合材料固化需要日光或紫外灯。紫外光固化复合材料是工厂预制好的。现场无需混合化学原料或混合添加物，这样能够显地减少现场操作失误的潜在可能性。
以典型的本项目管道穿越材料为例，其材料综合性能如表1。
表1？紫外光固化复合材料性能参数表
2 光固化保护层施工工艺
2.1 表面处理
（1）管道表面和防腐层外表应该检查并且保持清洁、干燥、无尘和污染物。
（2）任何在存储和搬运管道期间产生的粘到FBE表面的碎片，可以在FBE防腐层区域轻轻的使用刮刀刮掉和/或用不低于320-400目的砂纸用手工磨掉，这样能够有助于清除FBE防腐层外残余的顽固污物。任何时候必须注意保护FBE防腐层不受损伤。
（3）检查表面，去除任何松散的颗粒，通过使用压缩空气吹扫和/或用一个软的干净的刷子或布擦扫过整个表面区域。在粘贴复合材料之前重复刷几次，确保当复合材料应用到管道上面时管道表面清洁。
（4）测量和记录管道温度
光固化保护层固化一般不能在管道温度低于5℃时进行。当在这个温度下，管道表面会有很多的残余的水汽，由于露点温度的问题也会影响应用。根据南京地区的外界温度和湿度，确定涂敷纳米胶时，管道温度保持在20℃～60℃，以达到最佳效果。
（5）溶剂擦拭的应用
在对管道状况和灰尘去除情况都满意的时候，应用丙酮溶剂擦拭管道表面一次，这时所有材料都准备就绪。溶剂擦拭只能在管道进入复合材料层贴敷程序时，在粘贴的区域之前使用。
2.2 粘贴紫外光固化材料及步骤
当考虑到管道穿越保护的问题时，在拖拉期间的管道前端数米容易遭受到漂浮，这样导致严重的点载荷和表面磨损。在管道前端数米粘贴双层的复合材料层会比较有效果。对前端5～10m保护层使用双层复合材料层将会提供双重保护。
在管道表面得到令人满意的擦拭之后并确保紫外光保护围挡已经到位之后，进入如下操作程序：
（1）使用软滚轮或刷子涂刷一层湿的紫外光固化Nano Filament纳米粘接涂层底漆/面漆。
（2）将一个纤维增强的的紫外光固化复合材料片材粘贴到湿的管道表面上，确保搭接50mm以上，推荐搭接长度100mm。
（4）移开围挡使复合材料保护在阳光（紫外光辐射）下或者暴露在紫外灯下照射，管道底部应该通过使用反射铝箔来进行固化。所有光引发反应材料固化周期都取决于在现场暴露时可用日光（UV A类型）的持续时间和强度。操作者需要携带一个毫瓦的测试仪，练习实际的测试程序以确保管道底部完全的固化。
（5）光固化保护套安装完成的现场情况见图4。
3 工程实施方案
为保证质量，本项目采用工厂预制与现场补口相结合的施工方法。
3.1 工厂预制
根据管道水平定向钻穿越项目的特点，采用在工厂预制光固化复合材料保护套的办法，这样能够提供更好的质量控制。
一根长度为12m的双层FBE防腐管，在完成FBE防腐层预制完成之后，经电火花检漏，合格之后再缠绕光固化产品。主要工艺如下：
双层环氧防腐管涂覆→防腐厂厂方检测（或第三方检测）→接收方检测（施工单位或其他单位）→防腐管合格后移至光固化涂覆车间→表面清洁→用砂纸处理→丙酮溶剂清洁处理→涂刷Nano Filament纳米粘接涂层底漆/面漆→粘贴光固化复合材料片材抽→真空固化→成品管入库。
在管道两端各留出200mm左右的长度不缠绕光固化材料，其中缠绕光固化材料部分要预留出至少50mm宽度的未固化部分，留作下次搭接使用。应保证施工时温度不低于5℃，尽量创造条件，让施工在23℃以上进行。
经过工厂预制好光固化保护套的管道，现场只需要进行补口作业。
3.2 现场补口
现场补口采用与工厂预制时的工艺类似，现场采用了高功率电热毯均匀加热方式（图7）。
4 现场检验结果
检验分为现场检验和实验室检验（第三方检验）
4.1 现场检验
质量验收包括：外观检查、漏点测试、硬度测试。质量验收应在施工完毕的24小时之后进行。
外观检查：100%检查。要求不空鼓、平滑、无裂纹、边部不翘起。
漏点测试：100%电火花检漏，要求无漏点。
硬度测试：20：1抽检，用巴士硬度计测试3、6、9、12点四个方向上的硬度。4.2 实验室检验（第三方检验）
由产品厂商提供，相同材料，相同工艺生产、相同施工方法施工的光固化产品试验数据（第三方检验）。
由业主在成品管上抽检取样，送第三方检验机构检验，主要检验材料性能指标是否符合产品说明的要求。工厂预制时取样，至少1次。经检验，全部符合设计要求参数。
5 结论
本管道定向钻长距离穿越长江，选择了与钢管和防腐层有良好粘接力的光固化复合材料，有着先进的施工工艺和严格的控制程序的工程公司，确保了项目顺利实施。通过对已有防腐层的有效表面处理，使用与光固化主材有良好结合能力的，固化后有高强度的抗拉和抗拔性能的纳米胶，确保了管道在施工回拖中没有任何的脱落，同时也加强了管道防腐层，将可能存在的漏点全部密封。通过对本项目的实施解决了已有光固化产品的脱落和管道阴极屏蔽问题。
参考文献
[1] GB/T 5210-2006，色漆和清漆拉开法附着力试验
[2] GB/T 8923.1-2011，涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级
[3] ASTM D2583-2007，用巴科尔压痕器测定硬质塑料压痕硬度的试验方法
【关键词】管道 定向钻 光固化 穿越 防腐层
光固化保护套是一种采用树脂并混合特种纤维及添加剂的耐压耐磨擦型复合材料，并在紫外光照射下可固化的。
定向钻穿越河流、公路目前在管道建设中非常普遍，但我们在管道运行管理中经常发现定向钻穿越处的管道阴极保护电位偏低，意味着该段管道防腐层漏点较多，说明管道防腐层在管道回拖中是容易被损坏。施工中也发生过管道回拖出地面后，3PE防腐层全部被划出深痕，有些位置露出环氧粉末底漆，有些位置底漆也被划破，直接露出钢铁本质。由于本项目穿越地层复杂，可能会遇到卵石，砾石等不利地层，对长距离穿越防腐层的破坏将十分严重，在管道防腐层外面有必要再加光固化保护层。
近年来，光固化产品在穿越中逐步应用，在一定程度上保护了定向钻穿越，石方段等特殊区域的防腐层不被破坏。但是，往往由于粘结性能和底层处理的因素，往往造成光固化保护套存在脱落的现象，甚至影响定向钻穿越。同时，由于底层粘结的原因，光固化层本身有很强的绝缘性，造成管道阴极屏蔽的情况时有出现，因此，引进一种既能保护防腐层，又能防止阴极屏蔽的光固化产品，势在必行。
1 材料性能
由南京荣智管道工程有限公司参与施工的光固化保护层，是在FBE防腐层外部用紫外光固化纤维增强复合材料。复合材料固化需要日光或紫外灯。紫外光固化复合材料是工厂预制好的。现场无需混合化学原料或混合添加物，这样能够显地减少现场操作失误的潜在可能性。
以典型的本项目管道穿越材料为例，其材料综合性能如表1。
表1？紫外光固化复合材料性能参数表
2 光固化保护层施工工艺
2.1 表面处理
（1）管道表面和防腐层外表应该检查并且保持清洁、干燥、无尘和污染物。
（2）任何在存储和搬运管道期间产生的粘到FBE表面的碎片，可以在FBE防腐层区域轻轻的使用刮刀刮掉和/或用不低于320-400目的砂纸用手工磨掉，这样能够有助于清除FBE防腐层外残余的顽固污物。任何时候必须注意保护FBE防腐层不受损伤。
（3）检查表面，去除任何松散的颗粒，通过使用压缩空气吹扫和/或用一个软的干净的刷子或布擦扫过整个表面区域。在粘贴复合材料之前重复刷几次，确保当复合材料应用到管道上面时管道表面清洁。
（4）测量和记录管道温度
光固化保护层固化一般不能在管道温度低于5℃时进行。当在这个温度下，管道表面会有很多的残余的水汽，由于露点温度的问题也会影响应用。根据南京地区的外界温度和湿度，确定涂敷纳米胶时，管道温度保持在20℃～60℃，以达到最佳效果。
（5）溶剂擦拭的应用
在对管道状况和灰尘去除情况都满意的时候，应用丙酮溶剂擦拭管道表面一次，这时所有材料都准备就绪。溶剂擦拭只能在管道进入复合材料层贴敷程序时，在粘贴的区域之前使用。
2.2 粘贴紫外光固化材料及步骤
当考虑到管道穿越保护的问题时，在拖拉期间的管道前端数米容易遭受到漂浮，这样导致严重的点载荷和表面磨损。在管道前端数米粘贴双层的复合材料层会比较有效果。对前端5～10m保护层使用双层复合材料层将会提供双重保护。
在管道表面得到令人满意的擦拭之后并确保紫外光保护围挡已经到位之后，进入如下操作程序：
（1）使用软滚轮或刷子涂刷一层湿的紫外光固化Nano Filament纳米粘接涂层底漆/面漆。
（2）将一个纤维增强的的紫外光固化复合材料片材粘贴到湿的管道表面上，确保搭接50mm以上，推荐搭接长度100mm。
（4）移开围挡使复合材料保护在阳光（紫外光辐射）下或者暴露在紫外灯下照射，管道底部应该通过使用反射铝箔来进行固化。所有光引发反应材料固化周期都取决于在现场暴露时可用日光（UV A类型）的持续时间和强度。操作者需要携带一个毫瓦的测试仪，练习实际的测试程序以确保管道底部完全的固化。
（5）光固化保护套安装完成的现场情况见图4。
3 工程实施方案
为保证质量，本项目采用工厂预制与现场补口相结合的施工方法。
3.1 工厂预制
根据管道水平定向钻穿越项目的特点，采用在工厂预制光固化复合材料保护套的办法，这样能够提供更好的质量控制。
一根长度为12m的双层FBE防腐管，在完成FBE防腐层预制完成之后，经电火花检漏，合格之后再缠绕光固化产品。主要工艺如下：
双层环氧防腐管涂覆→防腐厂厂方检测（或第三方检测）→接收方检测（施工单位或其他单位）→防腐管合格后移至光固化涂覆车间→表面清洁→用砂纸处理→丙酮溶剂清洁处理→涂刷Nano Filament纳米粘接涂层底漆/面漆→粘贴光固化复合材料片材抽→真空固化→成品管入库。
在管道两端各留出200mm左右的长度不缠绕光固化材料，其中缠绕光固化材料部分要预留出至少50mm宽度的未固化部分，留作下次搭接使用。应保证施工时温度不低于5℃，尽量创造条件，让施工在23℃以上进行。
经过工厂预制好光固化保护套的管道，现场只需要进行补口作业。
3.2 现场补口
现场补口采用与工厂预制时的工艺类似，现场采用了高功率电热毯均匀加热方式（图7）。
4 现场检验结果
检验分为现场检验和实验室检验（第三方检验）
4.1 现场检验
质量验收包括：外观检查、漏点测试、硬度测试。质量验收应在施工完毕的24小时之后进行。
外观检查：100%检查。要求不空鼓、平滑、无裂纹、边部不翘起。
漏点测试：100%电火花检漏，要求无漏点。
硬度测试：20：1抽检，用巴士硬度计测试3、6、9、12点四个方向上的硬度。4.2 实验室检验（第三方检验）
由产品厂商提供，相同材料，相同工艺生产、相同施工方法施工的光固化产品试验数据（第三方检验）。
由业主在成品管上抽检取样，送第三方检验机构检验，主要检验材料性能指标是否符合产品说明的要求。工厂预制时取样，至少1次。经检验，全部符合设计要求参数。
5 结论
本管道定向钻长距离穿越长江，选择了与钢管和防腐层有良好粘接力的光固化复合材料，有着先进的施工工艺和严格的控制程序的工程公司，确保了项目顺利实施。通过对已有防腐层的有效表面处理，使用与光固化主材有良好结合能力的，固化后有高强度的抗拉和抗拔性能的纳米胶，确保了管道在施工回拖中没有任何的脱落，同时也加强了管道防腐层，将可能存在的漏点全部密封。通过对本项目的实施解决了已有光固化产品的脱落和管道阴极屏蔽问题。
参考文献
[1] GB/T 5210-2006，色漆和清漆拉开法附着力试验
[2] GB/T 8923.1-2011，涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级
[3] ASTM D2583-2007，用巴科尔压痕器测定硬质塑料压痕硬度的试验方法