油田集输用大口径(≥DN250) 玻璃钢管道现场安装工艺

张伟福，魏军，严长亮，刘波，柴建民，魏亚秋，马丁

(中国石油集团工程材料研究院有限公司，陕西 西安 710077)

0 引言

随着我国油气资源的劣质化、勘探开发的复杂化、油气田深井的增多，以及腐蚀等工况环境更加苛刻，管道腐蚀日益严重。对比不同腐蚀防护技术，非金属管材具有优良的耐蚀性，摩阻系数低、输送能耗低、延缓结蜡结垢，无需内外防腐和阴极保护，运行维护成本低，综合投资少等优势，且非金属管材可设计性强、产品多样，能够满足油田不同介质工况条件下的服役要求。因此，从技术角度而言，非金属管材可有效解决油田地面管道问题，提升油田地面系统管道完整性，推广使用非金属管已成为大势所趋，且其应用潜力巨大。

国内油田目前非金属管中用量比较多的为玻璃钢管，玻璃钢管是由玻璃纤维浸润环氧树脂后并按设计好的铺层一次缠绕成型的管道。玻璃钢管具有耐腐蚀性能优良、耐疲劳性能好、使用寿命长、承压能力高、比重轻、管壁不易结垢结蜡、流动阻力小、导热系数小等优点。玻璃钢管彻底改变了金属管道耐压不耐腐的弊病，对解决地面腐蚀问题起到了重要作用，但其应用主要集中在规格DN250以下。随着集输支干线腐蚀治理需求的日益增多，大口径(DN250以上，下文大口经均指≥DN250以上)高压玻璃钢管应用需求量将急速增大，目前高压玻璃钢管的现场施工主要由制造厂进行技术指导，本文对大口径高压玻璃钢管现场安装工艺进行分析，为大口径高压玻璃钢管的应用提供一定的技术支持。

1 现场存储

大口径高压玻璃钢管不宜直接堆放在地面上[1]，现场应将高压玻璃钢管放置于管架上，管架可用4条50 mm(厚)×100 mm(宽)的木板制成。为降低管子接头受力导致的磨损，高压玻璃钢管摆放时层间应交错排列，每层管的下方垂直于管道轴向至少应均匀摆放4条木板作为支撑条。现场管道储存时，应安装好螺纹保护套以免螺纹受到机械损伤，同时罩上苫布，避免紫外线降解。打包成捆的管道不宜摆放过高，应限制在2个包装的高度，以保证安全和现场检查。

2 现场安装及维修设备

目前大口径高压玻璃钢管采用螺纹连接形式，在安装、维修时需要专用设备。

2.1 带扳手

如图1所示，带扳手主要用于管道安装、螺纹上紧。使用带扳手连接大口径高压玻璃钢管时，均匀施加扭矩，避免过载时破坏螺纹及管壁，对于薄壁厚管道应特别注意。

图1 带扳手

2.2 链钳

链条式管钳，俗称链钳，如图2所示。其包含钳柄和一端与钳柄铰接的链条，钳柄的前段设有与链条啮合的牙。链钳用于大口径高压玻璃钢管安装，作用是固定玻璃钢管上扣、卸扣。

图2 链钳

2.3 毛刷

大口径高压玻璃钢管连接涂抹润滑剂前，如图3所示，用毛刷对螺纹进行清理，除去螺纹内的砂土和污物。

图3 毛刷

2.4 吊环

如图4所示，吊环主要用于连接管子时，降低吊起的管子旋转时的阻力。

图4 吊环

2.5 龙门架

如图5所示，龙门架主要用于管道安装时通过吊葫芦和吊环，吊起管道，减少安装时人力和安装成本，提高安装效率。

图5 龙门架

2.6 锥度磨削机及相应的胀塞

如图6所示，在对管道进行维修时，要先用锥度磨削机和胀塞把管道磨削出适当的锥度，以便安装现场螺纹。

图6 锥度磨削机和胀塞

2.7 现场螺纹

如图7所示，现场螺纹是一个外表面为阳螺纹、内表面为锥面的管件，螺纹长度比管道阳螺纹略长。当玻璃钢管道的阳螺纹损坏或者管道一部分被切除，为使管道能够正常连接，需要在管端上粘接现场螺纹。

图7 现场螺纹

2.8 钢制转换接头

如图8所示，钢制转换接头由一个钢制管箍和一个钢制短节组成，其螺纹同管道螺纹，即把玻璃钢管道的阳螺纹与钢短节的阳螺纹用钢制管箍连接在一起，钢短节与钢管进行焊接。如遇玻璃钢管道阴螺纹与钢制转换接头连接时，应在玻璃钢阴螺纹处加玻璃钢短接。

图8 钢制转换接头

2.9 现场螺纹胶粘剂

如图9所示，现场螺纹粘接剂主要用于现场螺纹与玻璃钢管道之间的粘接。

图9 现场螺纹胶粘剂

3 现场安装

大口径高压玻璃钢管的现场安装质量，关系到管线首次试压是否成功，是后期管线正常运行的关键因素，安装质量的好坏直接影响到管道的运行寿命。所以，大口径高压玻璃钢管的现场安装，必须按照设计要求，进行标准化操作，保证安装质量。

3.1 管道的开沟

管沟在大口径高压玻璃钢管的实际安装过程中，起到相当关键的作用。管沟深度一定要满足要求，否则玻璃钢管容易因外力作用而损坏，在低温地带，管道容易冻堵。如果安装时管沟底部不平整，特别是有尖角石块，管沟回填以后，玻璃钢管管壁与石块接触部位会因长时间的受力，产生应力集中，导致管道泄漏失效。所以管沟的施工，必须严格遵循设计标准和安装手册的要求。

3.2 布管及管的排列方向

大口径高压玻璃钢管现场布管时，搬运人员一定要轻拿轻放，严禁抛摔，防止石头碰伤或管体间相互碰伤；管道应顺着沟底摆放，尽量避免过多的搬动，连接前不得提前拆除保护套；布管时，应注意管子安装方向，管子的阴螺纹端头朝向进油或进水方向，布管时相邻两个管头搭接长度为150 mm。为便于管道排列和连接，管道应尽量放在管沟拐弯的外侧，因此，管沟的土方堆放要事先考虑好。

3.3 管道连接

大口径高压玻璃钢管因连接形式不同，安装连接步骤也不同，本文以螺纹+O型密封圈连接形式举例，安装连接步骤如下。(1)将第一根管子的阴螺纹头用垫木块垫起；(2)将第二根管子的阳螺纹头也用垫木垫起；(3)取下两根管子管端的护堵护帽；(4)点燃烤枪，轻烤管端连接处螺纹及沟槽，直到管端连接处无冰渣和水气，使用烤枪时，应保持好间距，火焰不得直接灼烧管子端面(冬季施工时)；(5)待表面干燥后，使用塑料板刷清理阴、阳螺纹及沟槽底部；(6)用阴螺纹接头检验阳螺纹端，确定安装拧紧的位置，用记号笔画线；(7)从保温箱内拿取一个O型密封圈，将其装入到阳螺纹沟槽内；(8)使用毛刷浸渍润滑油，均匀涂抹在阴阳螺纹上；(9)使用龙门架、吊葫芦、吊环把第二根管子吊起来；(10)用链钳把第一根管子阴螺纹端固定好；(11)把第二根阳螺纹抬起放到阴螺纹里；(12)调整吊葫芦使阴阳螺纹对正对直；(13)用2把带扳手紧固阳螺纹端，旋转紧固到画线位置后，安装合格；(14)安装好的管线，管子下方必须用土垫实，不能有悬空的地方；(15)所有管线安装完成后，管线两端需安装两个玻璃钢法兰或两个钢制转换接头作为转换。

4 现场管道试压

大口径高压玻璃钢管现场安装后，必须进行试压，以检验管体、连接接头的强度和密封性。试压分分段试压和整体试压。试压操作步骤如下：

(1)试压之前，每根管道中部要先用回填土或者沙袋压住，以免试压时管道弯曲变形，导致接头脱落。

(2)试压介质为水(低温地带用防冻水)。试压时从管道低洼处注水，将空气从管道中排出。向管道中缓慢注水，待管道内空气排尽后，进行升压。试压压力应为管道最大设计压力的1.25倍[2]。当达到试压压力时，应停止升压，稳压4 h，并对管道及接头处进行外观检查，不渗漏的为合格。

(3)在积水地带试压时应将管沟内积水排净，以便于检查管道及接头有无渗漏。

(4)对于输送液体介质的玻璃钢管道，不允许使用气体进行试压。

(5)对于大口径高压玻璃钢管安装工程，应在最初的300 m连接完毕后立即进行试压，以确定安装方法是否正确。

5 特殊情况安装

5.1 冬季零度以下安装

(1)玻璃钢管虽然低温下强度变化不大，但冬季零度以下施工时由于环境恶劣，大口径高压玻璃钢管自重大，搬运、下沟及安装时难免磕碰，会直接造成管子损伤且不易发现。

(2)冬季白天和晚上温差大，晚上易出现冷凝霜，导致接头螺纹表面积水，螺纹底端会结冰。螺纹上的结冰用毛刷难清理，如果有杂物也凝结到冰里，用毛刷无法清理。

(3)对于用螺纹+ O型密封圈连接的大口径玻璃钢管线，接头靠O型圈密封。温度的高低对O型圈影响很大，夏季O型圈柔软，安装时容易安装到位，冬季O型圈变硬、变脆，不容易安装到位，因O型圈太硬，如果强行安装会导致O型圈受挤压断裂。鉴于上述原因，为保证玻璃钢管线质量，建议冬季低温下不要施工。

5.2 沙漠地形安装

(1)由于沙漠地质条件复杂，无法开沟，大口径高压玻璃钢管只能在沟上安装，需对管道敷设地面和管沟进行简单平整，避免出现较大的凸起沙包或凹陷，使管道处于同一水平面，不允许管道特别是管端连接处出现较大的悬空现象。

(2)大口径高压玻璃钢管在沟上安装时，建议以每200 m为一个长度单位进行下放管沟，避免因管道过长、重量太重导致管道在下放过程中发生管道阴阳螺纹接口处受重力作用变形而使螺纹牙扣或O型密封圈损伤。

6 结语

小口径高压玻璃钢管已得到大量应用，其现场安装技术日趋成熟，但近几年大口径(DN250以上)高压玻璃钢管的需求量逐渐增多，现场安装技术还不规范，目前无法通过无损检测技术检验安装质量。本文通过对大口径高压玻璃钢管现场安装技术进行探讨，为后续相关技术提供一定的指导。