荷兰48英寸高压天然气管道水平定向穿越管段防腐涂层的选择和施工.docVIP

荷兰48英寸高压天然气管道 水平定向穿越管段防腐涂层的选择和施工 Coating Aspects in The Dutch North-South Pipeline 作者：荷兰天然气联合公司A. M. Dam 翻译：王向农 摘要： 在荷兰，一条485 km长管径48英寸的高压（8 MPa）天然气管道正在建设中。这条管道很大一部分（ 15%）采用非开挖技术施工，水平定向钻进（HDD）最长穿越距离达到1400 m。这种管道施工方法不仅对施工技术有很高的要求，而且对穿越管段防腐涂层的质量和强度也有很高的要求。为此，选择了专门的工厂预制涂层和现场补口技术，部分选用的是目前管道工业中的必威体育精装版技术。 本文围绕下列几个方面进行了深入的探讨： 采用的不同施工方法对管道涂层的特殊要求； 涂层的选择，包括工厂预制外防腐涂层和现场补口； 相关的质量控制事项； 试验项目和试验结果； 经验、结论和展望。 关键词：涂层、纵贯南北天然气管道、水平定向钻进、质量控制、 涂层选择 一、引言 在荷兰政府雄心勃勃的建设天然气环形管道网战略下，荷兰天然气联合公司Gasunie正在将荷兰建设成西北欧的大型天然气管道枢纽。此计划涉及在德国和荷兰15000 km的高压天然气管道网，其中很大一部分是48英寸的大口径管道。该枢纽不仅接收产自荷兰和德国气田的天然气，还有来自俄罗斯、挪威、中东、亚洲和非洲的进口天然气。然后，天然气通过此管道系统转输给英国、德国、法国、意大利、比利时和其他欧洲国家的消费者。这个环形管道网系统将显著增加天然气的输送能力，有望满足欧洲几十年的能源需求。这个管道网系统最大年输送能力为1250亿m3天然气（每天120亿立方英尺）。整个管道网系统包括18个增压压缩机站和14个天然气外输站，还有数量可观的接入点，以便进行配气和调压操作。这些天然气管道限定的最高运行温度为40℃（104℉），通常，这些管道运行温度与地面温度相当，约为10℃（50℉）。 为了增加荷兰境内管道的输送能力，正在纵贯荷兰南北的管道工程项目（North-South project）下，建设一条485 km长管径48英寸的高压（8 MPa）天然气管道。这条管道很大一部分（ 15%）需要采用非开挖技术施工，因为这条管道需要穿越人口稠密地区的许多公路和铁路，还要穿越环境敏感地区和湿地的许多河流、水道和堤坝。这些穿越管段正在用顶管和水平定向钻进技术施工。部分管段采用新的水平定向钻进技术施工，已经成功完成最长穿越距离1400 m（4600英尺）的48英寸管径天然气管道的施工。这样的水平定向钻进施工方式不仅是施工本身的需要，也是确保所用钢管防腐涂层质量和强度的需要。 二、顶管法和水平定向钻进施工的不同 水平定向钻进与顶管法施工主要的不同在于顶管法施工的管道是笔直穿越的，而水平定向钻进施工的管道穿越时往往呈曲线形状。由于顶管施工可能的转向受到限制，所以，施工管段最长距离一般不超过100 m。顶管作业时，可以采用开放前端顶管机或者封闭前端顶管机。采用开放前端顶管机时，用切割环保护钢管的坡口，如图1 所示，靠人工清除或者用螺旋输送机排出进入管子的土壤。 图1 开放前端 图2 封闭前端 采用封闭前端顶管机时，采用旋转切割刀头，见图2。在荷兰，地下水位比较高而无法采用开放前端顶管机施工时，往往采用封闭前端顶管机。顶管机靠液压设备产生的液压推力，顶着最后一根管子在土壤里向前推进，见图3。开放前端顶管机也可以靠气动设备或者蒸汽产生“夯实效应”，这叫做冲击夯实，见图4。 图3 液压顶管 图4 冲击夯实 常规的水平定向钻进（HDD）作业中，先要进行导向钻孔，随后进行扩孔，再将天然气管段回拖通过钻孔，见图5和图6。钻孔和扩孔过程中，要用膨润土“润滑”并加固扩好的孔。 图5 水平定向钻进中的导向钻孔 图6 水平定向钻进中的扩孔和天然气管段的回拖 上述施工方法中，顶管力或者回拖力都是直接作用在天然气管道钢材上的。采用新的顶管技术后，这些力是直接作用在防腐涂层上，这些外部作用力再传递到管道钢材上。如图7所示，“顶管机”（Pipe Thruster）用配备液压缸和橡胶衬里的夹紧装置夹住管道，靠两个液压缸产生顶管力或者拖管力。 图7 “顶管机”结构示意图 图8 “直接顶管”施工的切割头 在“直接顶管”（Direct Pipe）施工系统中，在图7所示系统上加装一个切割头，焊接在钻进管段的前端，见图8。在水平定向钻进作业时，如图8所示，一次性钻进通过就可以完成，而不需要进行导向钻孔和扩孔。 选择橡胶衬里的面积时，应将作用在防腐涂层上的剪切力视为标准规定的剪切力的一部分。 在纵贯南北天然气管道工程项目中，采用的是48英寸管