热收缩带中频加热补口施工技术

叶春艳，张 鹏， 康景波 ，董 彬，韩钟琴

（1.中国石油天然气管道科学研究院，河北廊坊 065000；2.油气管道输送安全国家工程实验室，河北廊坊 065001；3.中国石油天然气管道局第四工程分公司，河北廊坊 065000）

热收缩带中频加热补口施工技术

叶春艳1，2，张 鹏1，2， 康景波3，董 彬1，2，韩钟琴1，2

（1.中国石油天然气管道科学研究院，河北廊坊 065000；2.油气管道输送安全国家工程实验室，河北廊坊 065001；3.中国石油天然气管道局第四工程分公司，河北廊坊 065000）

针对目前3PE管道补口出现的问题，介绍了一种新型的管道补口施工作业方式，即热收缩带中频加热补口施工技术。中频加热补口试验结果表明，管道补口各项性能指标均能达到相关标准的技术要求，热效率高，可保证热收缩带冬季补口的质量，提高施工效率。该技术可解决手工火焰烘烤不均匀、火焰烘烤二次污染以及冬季施工作业困难等问题。

管道补口；热收缩带；中频加热

国内埋地钢质管道特别是干线大口径管道自陕京一线起开始大规模采用三层结构聚乙烯防腐层，其相应的补口材料均为热收缩带，而热收缩带的安装方式始终采取传统的手工火焰烘烤作业方式。在近年对在役管道的检测中，发现了诸多由于热收缩带补口失效导致的管体腐蚀现象，主要表现为热熔胶未充分熔融或局部未熔融，其主要原因是手工烘烤温度不均匀、操作者的技能及责任心不强等因素的影响，特别是在冬季低温环境下，手工烘烤施工方式更加难以达到热熔胶的熔融温度，使得补口质量得不到保证。为此，中国石油天然气管道科学研究院开展了 “热收缩带补口施工装备及配套技术研究”项目，研制出 “中频感应加热器”，通过大量试验，形成了热收缩带中频加热补口施工作业技术，并在大庆油田建设公司承建的漠河—大庆输油管道工程第12标段上进行了热收缩带中频加热补口安装试验，该技术可广泛应用于3PE管道热收缩带补口施工，尤其适用于冬季施工作业。

1 热收缩带中频加热补口试验

试验管规格为D 813 mm×11 mm，环境温度-5℃以下。试验过程如下：

对管道补口部位喷砂除锈，采用中频加热设备对管道补口部位进行预热，对补口部位金属表面涂刷底漆，对管体防腐层表面进行粗糙化处理，底漆厚度及漏点检验，将热收缩带缠绕在补口处并用固定片连接，手工烘烤热收缩带 （套）使基材收缩至管体且与管体间无缝隙，采用中频加热装置对热收缩带进行加热至热熔胶熔融，驱赶气泡。补口工艺流程见图1。

图1 补口工艺流程

2 试验结果与分析

2.1 中频加热设备测试数据

中频加热设备现场测试数据见表1。由表1可知，现场试验环境温度为-5℃，管体预热至65～75℃比常温下预热到该温度用时稍长，约为4 min。相同环境下，采用手工预热至40～50℃所用时间至少需要5 min。中频加热效率和加热效果明显高于手工烘烤，因中频加热可在管体上产生蓄热效应，有利于热熔胶的充分熔融和界面粘结，避免粘结失效；按照二次涂刷工艺，环氧底漆厚度大于120 μm，且能在二次加热后保证涂膜实干。

表1 中频加热设备测试数据

2.2 环氧底漆及热收缩带安装系统测试数据

环氧底漆及热收缩带安装系统测试数据见表2，剥离试验见图2。由表2和图2可知：中频加热热收缩带安装工艺可以提高底漆的厚度并保证其实干，使得底漆漆膜连续、完整，具备一定的防腐功能；热熔胶与底漆及管体PE粘结密封良好，剥离强度及破坏形式均达到相关标准和工程技术规范要求。

表2 环氧底漆及热收缩带安装系统测试数据

图2 剥离强度测试

2.3 热收缩带中频加热安装工艺工效分析

按照现场试验施工工艺 （不考虑喷砂除锈），中频加热热收缩带安装各工序操作时间与手工烘烤热收缩带安装操作时间的对比见表3。由表3可知，由于中频加热产生的热效应是由管内向外传递的，中频加热停止后其温度可继续上升约10℃，并且有一定的蓄热时间，因此在热收缩带的安装过程中，管体能够为热熔胶的熔融提供足够的界面热量，从而加速热熔胶的熔融速度，减少回火时间，提高施工效率，同时中频加热在保证底漆实干的同时，对底漆的性能不产生影响，并且无二次污染。而手工烘烤的二次加热是用火焰对底漆表面直接加热，火焰直接烘烤易在底漆表面产生缩孔和针孔，破坏底漆的防腐性能，并在底漆表面造成二次污染。

表3 热收缩带两种安装方法操作时间对比/min

3 试验结论

（1）现场测试数据表明，采用中频加热的补口方式，其补口各项性能指标均能达到相关标准的技术要求，可保证热收缩带冬季补口质量。

（2）热收缩带中频加热补口施工解决了热收缩带手工烘烤不均匀、冬季施工困难等问题。

[1]宋祎昕，赵廷荣，姚安林.燃气管道热收缩带补口失效的故障树分析[J].石油工程建设，2010，（5）：10-13.

[2]高云青.管道冬季定向钻穿越补口带施工质量控制 [J].石油工程建设，2006，（1）：77-78.

Construction Technique of Field Joint Applying Heat Shrinkable Tapes by Intermediate Frequency Heating

YE Chun-yan（CNPC Pipeline Research Institute,Langfang 065000， China），ZHANG Peng， KANG Jing-po,et al.

For solving the problem existing in field joint of 3PE pipeline at present,a new field joint construction technique,i.e.applying heat shrinkable tapes by intermediate frequency heating,is tested.The results show that the various specifications of the field joint reach the technical requirements of relevant stan-dard.The field joint quality and construction efficiency are discussed.This technique can solve the problems such as nonuniformity induced by manual firing,secondary contamination induced by flame firing and difficulty in winter construction.

pipeline field joint;heat shrinkable tape;intermediate frequency heating

项目资助： 中国石油天然气管道局科技开发项目 “热收缩带补口施工装备及配套技术研究” （2010）

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.013

叶春艳 （1977-），女，满族，河北唐山人，工程师，2004年毕业于西安石油大学材料加工工程专业，硕士，现主要从事油气管道腐蚀与防护研究。

2011-08-03；

2012-08-15