海底管道高密度开孔聚氨酯补口新技术.pdf
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1、第 1 8卷第 4期 2 0 0 6年 8月 中 国海 上 油 气 CHI NA ( ) FFSHORE ( ) I L AND GAS Vo1 1 8 No 4 Au g2 00 6 海底管道高密度开孑 L 聚氨酯补 口新技术 刘海超 高国军 ( 中海石油基地集团油 田建设管道分公 司) 摘 要 在 对 国 内外现有 海底 管道补 口技 术进 行调 研 、 对 比的基 础上 , 研制 出 了高密度 开孔聚 氨 酯 补 口新材料 并 开发 了补 口新 工艺 。对 比评 价 结果表 明 , 高 密度 开孔 聚 氨 酯补 口新技 术在技 术性 能 及 经 济性等 方 面均优 于传 统 的沥青玛蹄
2、脂 补 口技 术 。该 项研 究成 果 已申报 国家 实 用新 型 专利 , 并 将 在我 国今 后 的海底 管道补 口作 业 中发挥 重要 作 用 。 关键词 海 底管道 高密度 开孔 聚氨 酯 补 口工 艺 目前 国内海底 管道 接头 补 口主要采 用沥 青玛 蹄 脂补 口技 术 , 但这 种补 口技 术 采 用 的 补 口材 料 和 施 工 工艺对 海上 环境 影 响 很 大 , 因 为 沥 青玛 蹄 脂 含 有 致癌 成分 , 不 符合环 保要 求 , 而且施 工加 热 时存 在 一 定 的危 险 , 有 可能 烫 伤 施 工 人员 和引 起 火 灾 等 。所 以 , 研 发一 种无
3、毒 的 、 符合 环保 要求 的补 口材料 及 施 工工艺是十分必要的。目前国外越来越多的海底管 道铺 管工 程 已不再 采 用 沥青 玛 蹄 脂 补 口技 术 , 取 而 代之 的是 聚氨 酯补 口技术 , 但这 种补 口技 术 ( 尤 其是 补 口材料 的配制 ) 只有 少 数几 家 外 国 公 司 掌握 。在 对 国内外有 关海 底 管 道 补 口技 术 调 研 、 对 比的基 础 上 , 中海石 油基 地集 团油 田建设 管道 分 公 司研 制 出 了新 型高 密度 开孔 聚 氨 酯补 口材 料 , 并 开 发 出 了相 应 的补 口施 工工 艺 。该项研 究 成果填 补 了 国内高
4、密 度开孑 L 聚氨 酯补 口材料 和施 工 工 艺 的 空 白 , 目前 已 申报 国家实 用新 型专 利 。 l 海底管道补 口新材料和新工艺特点 新 型高 密度 开孔 聚氨酯 材料 的主要特 点 : ( 1 )原 材 料 为 双 组 分 , 1 0 0 无 溶剂 , 经 专 用 设 备 混合 后会 快速 反应 固化 , 无 污 染 海 洋 环境 的废 弃 物 , 其制 品对 海洋 环境 也无 污染 , 完全 符合海 洋环 保 要 求 。 ( 2 )强 度 高 ( 2 0 MP a ) 、 密 度 小 ( 1 0 0 0 k g r n , 完全 能够 满足 海底 管道铺 设 施工 的要求
5、 。 ( 3 )采用 饮 用 水 作 为 发 泡剂 , 完 全 取 代破 坏 大 气臭氧层的氟利昂发泡剂 , 既降低了成本 , 又符合大 气 环境 保护 要求 。 新 工艺 主要 特点 : ( 1 )现场使 用方 便 、 操 作 简单 , 既可 采用 机械 发 泡 方式 , 也 可采 用 人工 搅 拌 发 泡 方式 , 操作 时 间短 , 可在 4 5 r n i n内完 成一 个补 口作业 , 可 有效 地 缩 短 海 底管 道铺 设施 工时 间 。 ( 2 )可 以完全 充 满补 口空 间 , 不 会 出现 因管 体 倾 斜而 填不 满补 口空 间 的现 象 , 而 且 聚 氨 酯制 品不
6、 收 缩 , 与混凝 土结 构 粘 接 强 度 高 , 整 体性 好 , 不 会 产 生脱 落现 象 。 ( 3 )现 场施 工 成 本 较 低 , 与 沥青 玛 蹄 脂 的施 工 成本 相 当 。 2 开孔聚氨酯补 口新技 术 2 1 海 底管 道补 口结构 型式 根据 不 同管道 的 技 术要 求 和涂 层 结 构 , 研 究 设计 了可 供 选 择 的两 种 管 道 补 口结 构 型式 ( 图 1 、 2 ) , 其 特征 数 据如表 1 、 表 2所示 。 第一作者简 介 : 刘海超 , 男, 工程师 。 2 0 0 0年毕业于河北工业大学精细 化工专业 。 目前 主要从事生产 技术和
7、质量 管理 以及新工艺 的开发和 研究工作。地址 : 天津 市塘沽 区渤海石油路 6 8 8号( 邮编: 3 0 0 4 5 2 ) 。电话 : 0 2 22 5 8 0 3 2 8 2 。 1 ) 闫嗣伶 等 防腐保温配重管课题研究报告L R 天津 : 中海石油基地 集 团油 田建设管道分公司 2 0 0 2 2 ) 中海石油 ( 中国) 有 限公 司天津分公司 , 海洋石油工程股份有 限公 司 , 中海石油基地集 团油 田建设管道分 公司。 天津大学建工 学院 单重 保温输送 管道研究报告 R 2 0 0 5 3 )闫嗣伶等 涠西南油田群 单层保温 管施工技术研究 R 天津 : 中海 石油
8、基地集 团油田建设管道分公 司。 2 0 0 5 4 )石油大学( 华东) 储运教研室 , 渤海工程设计公 司 海底单层保温管道结构研究报告 R 1 9 9 4 维普资讯 http:/ 2 7 2 中 国 海 上 油 气 图 1 海底 管道 补口结构 型式 1示意图 图 2海底 管道补口结构 型式 2示意图 表 1 海底管道补 口结构型式 1 特征数据 表 2海底管道补 口结构型式 2特征数据 2 2海 底 管道补 口材 料 2 2 1 防 腐层材料 ( 选用) 可用 作 补 口防腐层 的防 腐材料 很 多 , 如环 氧类 、 聚氨酯 类 、 玻 璃鳞 片 、 2 L P E _ 1 、 3
9、L P E 1 。 等 , 各 种防 腐 材料 的性 能差异 很大 。为 保证 防腐层 的使 用效 果 及寿命 , 设计时对防腐材料 的性能一般都有最低要 求 , 但 对使 用材 料 品 种 不作 规 定 。根据 目前 国 内外 海底 管道 防腐材 料使 用情 况 和防腐材 料 在管道 补 口 涂 敷施 工 中的效 果 , 聚 乙 烯 ( 2 I 一 P E) 结 构 的热 收 缩 带 3 防 腐 层 在海 底 管道 补 口上应 用 广 泛 , 而 且在 防 腐 能力 、 运行 环境 、 使用 寿命 以及补 口操作 时间 等方 面均表 现 出 良好性 能 , 故选 用其 作为 防腐层 材料 。
10、 2 2 2保 温层材 料 ( 选 用) 保 温 层材 料 采 用 聚氨 酯 泡沫 , 它 主要 由多异 氰 酸酯和组 合 聚醚 两种 材 料 化 合 反 应 而成 , 可 以提 前 预 制成保 温 半瓦 , 也可 以现 场发泡 浇 铸成 型 ; 材 料 的 主要性 能 指 标 均 应 满 足 AS TM 相 关 标 准 、 S Y T 0 4 1 5 - 9 6标 准 、 C J 1 1 4 2 0 0 0标 准 及 业 主 技 术 规 格 书 的要求 。 2 2 3防 护层材 料 ( 选 用) 防护层 材料也 采用 聚 乙烯 ( 2 I 一 P E) 结 构 的热 收 缩 带 , 可 起
11、到如下 作 用 : 保 护 保 温层 , 使之 不 受 损 坏 ; 防止海 水等 介质进 入保 温层 。 2 2 4 高密度 开孔 聚氨 酯泡 沫层材 料 ( 研 制) 高 密度 开孔 聚氨酯 泡沫 层 的原材 料是 管道 分公 司与原材 料协 作 厂家 天津爱 德化 工有 限公 司共 同研 制 的 , 它 主要 用 于海底 管道 补 口的填 充 , 具 有较 高 的 抗 压 强度 , 满足 环保 、 保 温要 求 , 便 于海 上 使 用 。其 主要技术 指标 和检 验结 果如 表 3和表 4所示 。 表 3 高密度开孔聚氨酯材料试 验室小试 样检测结果 表 4 高密 度开 孔聚氨酯材料 现
12、场试 验检测结果 试验 室检 验 和现 场 试 验 检 测 表 明 , 所 研 制 的高 密 度开孔 聚 氨酸材 料能 够满 足海 底管 道补 口的技 术 要 求 , 可 用 于替代 沥青 玛蹄脂 补 口。 2 3海 底管 道开 孔聚 氨酯 补 口工艺流 程 参 照 国外 海上 补 口作业 经验 并考 虑到我 国海 上 铺 管船 的实 际情况 , 经过 大 量模拟 试 验 , 对 两种补 口 结 构型式 进行 了施 工工 艺流 程设 计 ( 图 3 、 4 ) 。 1 )F L OUR D ANI E l I NC S p e c i f i c a t io n K1 0 0 P A CA
13、L S P 一 9 5 0 1 5 f i e l d j o i n t ma t e r i a l a n d i n s u l a t i o n R B o h a i P h a s e II De v e l o p me n t P r o j e c t AFS P ha s e f o r C0 n 0 c 0 Ph i l I i p s Ch i n a I n c Chi n a Na t i o na l Of f s h o r e Oi l Co r p b y Fl o u r Da n i e l l n c Ame r i c a : Fl o u r
14、Da n i e l I n c , 2 0 0 4 维普资讯 http:/ 第 1 8卷第 4期 刘海超等 : 海 底管道高密度 开孔 聚氨酯补 口新技术 2 7 3 r 1 r 1 j 钢 管 表 面 除 锈 1 原 料 料 温 调 整 I 1 图 3海底管道补 口结构型式 1的接 口工艺流 程 图 4 海 底管道补 口结构型式 2的接 口工 艺流 程 维普资讯 http:/ 2 7 4 中 国 海 上 油 气 2 0 0 6正 3 高密度 开孔 聚氨酯补 口技术与沥青 玛蹄脂补 口技术 的对 比评价 对 高密 度开孔 聚 氨酯补 口技 术 与沥青 玛蹄脂 补 口技术从 技 术性 能 以及
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