海底单层保温管节点防水密封试验研究.pdf

第38卷第3期
石b1程设
海底单层保温管节点防水密封试验研究
相政东,吕喜军,赵利,贾振,陆嵋,高相走
(中海油能源发展股份有限公司管道工程分公司,天津300452)
摘要:海底单层保温配重管现场节点的防护与填充是保障海底管道安全运行的关鍵。文章对海
管现场节点的两种补口结构(防水帽+热編带(焊口)+聚氨酯保温半瓦+高强聚魚酯泡沫填充
结构;防水帽+热绵带(焊口)+高强聚魚酯泡沫填充结构)进行了20、40m水深条件下的防水
密封性试验研究,同时开展了其在60m水城内的适用性研究。结果表明,上述两种节点补口结构
可在40m水域内安全运行;热熔胶型防水帽可用于40~60m水深;现有单层保温管的保温层抗
压强度仅为0.2MPa,不适用于60m水深的海底管道。
关键词:单层保温配重管;补口结构;防水密封性;试验研究
doi:10.3969/iSsn.1001-2206.2012.03.002
0引言
海底单层保温管现场节点的防护与填充是保障
热收缩带2防水帽
保温层
高强聚氨酯泡沫层
保温半瓦
FBE防腐层
热收缩带
海底管道安全运行的关键。早期海底管道现场节点
钢管
填充,主要采用沥青玛蹄脂+砂石混合浇注工艺。
施工时需加热到200℃以上,因温度过高,易破
坏管端防腐保温层,影响管道的整体防厲保温效
PE夹克套管
果,难以保证海底管道的安全运行。
管端连接焊缝混凝土配重层
钢丝加固网
在世界各地成功铺设的多条单层保温管道中,
图1防水帽+热缩带(焊口)+聚氨酯保温半瓦?高强聚氬硝
根据管道输送的工艺要求,主要采用两种节点补口
泡沬填充结构
方式,一种为节点防腐保温填充复合结构,另一种
保温层
高强聚氨酯泡沫层防水阳热收缩带
E防腐层
为节点防腐填充结构。填充材料均采用高强聚氨酢
泡沫,其施工工艺简单,操作时间短,占用场地空
来,Fir
间小,有利于船上施工;经化学反应后的制品无毒
性,不污染环境,符合环境保护要求。单层保温管
PE夹克套管
现场节点系统的组成如图1、2所示。
管端连接焊缝
混凝土配重层
我们对上述两种结构分别进行了0.2MPa(水
钢丝加個网
深20m)、0.4MPa(水深40m)、0.6MPa(水深
图2防水帼+热缩带(焊口)+高强聚酯泡沫填充结构
60m)三种不同静水压条件下的防水密封性能试
试件制作
验,以验证单层保温配重管采用该两种节点补口エ1.1试件来源
艺结构在20、40m水深条件下的防水密封性能,同
单层保温管海底防水密封试验用试件,选自渤
时开展了该结构应用于60m水域内的适用性研究。
中(BZ)34-1海管项目生产时剩余的管段。海底
管道规格和防腐保温配重结构见表1。
表1B7Z34-1项目钢管规格及各涂层厚度
钢管规格/mm
钢级( APISL)
FBE厚度/m
PUF厚度/mm“「PUF密度/( kg/m)HDPE厚度/mCWC涂层mm
D168×8,7
X65 SML
0.5~0.6
10
40
6
石bx程
2年6月
1.2试件规格及编号
点补口结构,由三个单层管全比尺试件组合焊接而
节点防水密封试验采用全比尺模型,试件规格成,两端采用盲板焊接封堵,形成4个节点。每个
见图3。图中编号“BZ”表示试验项目代号,节点的材料组合、试件编号以及节点结构形式分别
“XX”代表试件号码,“A、B”分别代表试件的见图4。
两预留管端。
8?8
01A-BZ-01B 02A-BZ-02B I03A-BZ-03B V
A详图
A.钢管;B.FBE防腐层;C.聚氨酯泡沫保温层;D.聚乙烯夹克管
E.混凝土配重层;F管端盲板;1防腐热缩套;2.热缩防水帽;3.闭
XXA-BZ-XXB
孔聚氨酯填充泡沫;4.防水热缩食;5.开孔聚氨酯填充泡沫;6.焊
口;7.聚氨保温半瓦;8.铁皮模具
200L150
图4BZ-01-02-03组合试样结构示意
1100
1502
L.钢管;2.FBE防腐涂层;3.聚氨酯泡沫保温层
试验研究
4.混凝土配重层;5.聚乙烯管
试验共分三组,分别进行海底浸泡试验(水深
3单层保温管试件规格
20m)、0.4MPa以及0.6MPa静水压试验。组合试样
3节点补口材料
的节点补口试验用材料见表2,节点结构见图4。
试验用热缩防水帽、热缩带、保温半瓦和开孔2.1海底浸泡试验
PUF填充料等,与BZ34-1项目海管工程所用材料2.1,1试验方法
相同。为了进行对比,试验时增加了闭孔PUF填
单层保温管节点组合试样制作完成后(试样编
充节点材料试验。节点试验用材料见表2。
号:BZ-03-01-04,BZ-06-05-02),由胜利251
表2节点补口材料
号船运往BZ34-1油田所在海域,将组合试样放入
序号材料名称
规格
备注
BZ34-1CEPA平台导管架下的海底。组合试样所
钢管:D168m×2mmx
处海域的工况和试验条件如下:水深20.6m;海水
热缩防水帽
00 mm
(热熔胶型)HDPE管:D268mmx2.5mm
温度10℃;海底连续浸泡时间196h。
2.1.2试验结果
管端焊口防腐
两组合试样的检测结果见表3、表4
热缩套
D168mm×2.5mmx370mm与BZ34-1
项目工程用2.20.4MPa下静水压试验
3防水热缩套D268mmx2.5mx680mm材料相同
淛西南油田群应用的单层保温管道,海水深度
4/然泡沫
保温半瓦
密度40~60kgm2
为40m左右,而渤海地区平均水深只有20m,为
开孔聚氨酯泡沫
此,设计制作了能模拟不同水深的静水压密封试验
(PUF)填充料
密度160~20kgm
装置,模拟在40m或更大水深条件下的防水密封
闭孔聚氮酯泡沫
(PUF)填充料
度160-220kg/mf
对比试验
2.2.1水压密封试验装置
1.4组合试样制作
水压试验装置分别由密封水压舱、自动加压装
组合试样模拟BZ34-1项目海上施工时海管节置、压力表、温度传感器、开启式水压密封舱封
表3B7-03-01-04组合试样试验结果
V
节点编号
BZ-03A
BZ-03B
BZ-01B
BZ-O1A
BZ-0B
BZ-04A
PUF保温层
保温层干燥,未吸水。
保温层干燥,未吸水
保温层干燥,未吸水。
PUF保温半瓦层
保温层干燥,未吸水。
保温层干燥,未吸水。
开孔PUF填充层无裂缝和空洞与混凝土层粘接牢固,泡孔均匀,无裂缝和空洞。与混凝土层粘接牢固,泡孔均匀,无裂继和空洞。无裂缝和空洞
试验结果保温管末进水」节点防水暗封完好,保温管末进水。」节点防