电厂地下管网管内腐蚀渗漏非开挖修复处理工艺应用研究 马东伟 刘克成 王平 桑俊珍 （河北省电力研究院 石家庄市体育南大街238 号 050021） [摘要]近几年来由于发电厂地埋金属管道频繁泄露，该地下管道由于正在运行中，且电厂地面建筑和道路已建成使用， 不适用采取长期停水和开肠破肚的处理方式，因此寻找一种既节约费用，又尽量减少开肠破肚大面积换管的修补方式是必须 的。地下管道非开挖修复处理工艺便是近年来国内兴起的最佳处理模式。这里着重介绍了目前在其它行业广泛应用的“U”型 穿插PE 管非开挖内衬修复工艺。 [关键词]：地下管道非开挖修复 Corrosion of Underground Pipeline Networks in Power Plant Leaks Trenchless Repair Process Application MA DONG-wei, LIU Ke-cheng，WANG Ping, SANG JUN-zhen Hebei Electric Power Research Institute, Shijiazhuang 050021, China ABSTRACT: In recent years due to frequent power plants buried metal pipeline leak, the underground pipes due to running in, and the plant surface buildings and roads have been built to use, does not apply to take a long-term disruption of water supply and open belly gut-breaking approach, so looking for both a cost-saving, but also to minimize the belly open a large area for intestinal broken pipe repair methods is essential. Trenchless pipe repair underground treatment process is the best in recent years, the rise of domestic processing mode. Here focuses on the current widely used in other sectors of the "U"-type interludes PE lined pipe trenchless repair technology. KEY WORDS：buried pipeline; trenchless technology; remediation; 1 问题的提出 河北某发电有限公司公用水系统以及消防水系统的水源大部分采用循环水作为水源，而循环水的化学 水工况是根据机组凝汽器材质进行调整的，由于消防水、公用水系统管路材质均为普通碳钢，且消防水、 公用水管路设计全部为焊接钢管且壁厚较小，管路腐蚀裕度较小，因此近期造成消防水、公用水系统泄漏 频繁，甚至每周均有漏点出现，直接影响电厂的正常生产。为此，根据电厂的实际情况、我们对电厂所送 腐蚀管样及水质的检测分析和腐蚀旋转挂片试验，对其腐蚀原因进行了初步分析后认为；从腐蚀的外在特 征看，可以判断该发电有限公司的碳钢输水管道腐蚀属于典型的局部腐蚀；从现场运行调查和管内腐蚀状 况看，曾经未满管运行致使输水管道中上部潮湿气体的存在是导致管道腐蚀的主要原因。由于是地埋铺设， 每次发生泄漏查找泄漏点较为困难而且处理起来工作量较大，处理难度大。另外，如不批量处理，按目前 腐蚀速度，在今后的生产运行过程中，极大可能甚至必然会在某一个时期出现大面积、多处地下管道渗漏 的情况，安全生产存在极大的隐患。为此必须尽快对消防水母管以及公用水母管进行修复处理。 由于电厂地下管道正在运行中，而且，电厂地面建筑和道路已建成使用，不适用采取长期停水和开肠 破肚的处理方式，再加上采用换管处理费用更高，因此寻找一种既节约费用，又尽量减少开肠破肚大面积 换管的处理方式是必须的。地下管道非开挖修复处理工艺是近年来国内城市地下水网建设和石油天然气行 业引进消化国外技术进行开发而新兴起的最佳修补处理模式，同时还可以防止和减缓管道继续腐蚀。因此 在电力系统发电厂地下管网引入该技术具有开创性应用意义。 2 地下管道非开挖修复的方法 地下管道非开挖修复是指在管道所处环境无法采用开挖更新、修理或开挖管段很不经济的情况下，经 综合经济分析而又不应废弃，或为了提高输送量、延长使用寿命而采取的一种维修方式。方法有三种：插 人套管法、内涂层法、内衬法。 2.1 插入套管法： 即将事先预制好的塑料圆形管或折叠式套管，在现场焊接，牵引就位，固定在旧管线上的一种方法。 2.2 内涂层法 在管道内进行涂层保护的方法，如水泥砂浆衬里、树脂涂层方法等系列工艺技术。 2.3 内衬法 内衬法是采用比原管道直径小或等径的塑料管插入原管道内，在新旧管道之间的环形间隙灌浆，予以 固结，形成一种管中管的管道结构，从而使内衬管道的防腐性能和金属材料的机械性能合二为一，改进管 道的工作性能。传统的内衬法是使用得最早的一种非开挖地下管道修复方法，适用于各种地下管道的修复。 其优点是施工费用低，且仅需开挖工作坑部位的地面，因此该方法目前已经广泛应用于城市管网、长输管 电厂化学2009 学术年会暨中国电厂化学网2009高峰论坛会议论文集 2009.10武汉 56 网、气体管网和液体管网等地下管网，并从小口径扩大到大口径管线。这种方法可用于旧管中无障碍、管 道无明显变形的场合。 管道非开挖修复内衬技术，是在借鉴国外工艺的基础上，结合我国埋地管道存在的管内多焊瘤、毛刺， 旧管接口沉降错位，管壁厚度不均匀，管道内结污垢严重等常见问题，创造出的一整套适合国情的实用技 术。这一技术的原理是利用现有的管道三通、阀门等地面开口，在不开挖地面的基础上，将具有防渗透耐 蚀保护膜的复合纤维增强软管作为载体，浸渍环氧聚合物后，用水或气体作动力，将软管紧贴在旧管内， 固化后在旧管内形成整体性强的光滑的管中管，达到对已遭腐蚀的管道进行修复，延长了管道的使用寿命 的目的。采用这种内衬修复技术，不仅不用大面积开挖地面，不会影响交通，而且明显地提高了管道的承 压、减阻、阻垢、耐蚀等性能，强化了原管道的整体功能，修复后管道寿命可达50 年以上，有着一定的 社会和经济效益，特别是对环境保护也起到了积极作用。 3 “U”型穿插PE 管非开挖内衬修复防护机理 “U”型穿插PE 管修复旧管道，是典型利用旧管道作为穿插通道的非开挖更新技术。衬管选用PE 管， 是因为其有着良好的化学稳定性，使用寿命长；材质内壁光滑，不结垢生锈，超低摩擦阻力便于提高流量； 优异的机械性能，耐磨擦、耐拉伸、抗弯曲，便于施工。衬管与外管紧紧的贴合在一起，形成“管中管”结 构，使得修复后的管道兼备钢管和PE 管的综合性能。国内掌握该 “U”型穿插PE 管非开挖内衬修复技术 的厂家不多，我们在广泛调研的基础上选择了国内较有影响力的3 家工程公司。 河北某电厂本次招标选用的高密度聚乙烯管（HDPE管）内衬管道修复技术适用于电厂广泛使用的 DN100-DN1200 埋地旧钢质管道、铸铁管道等管道的不开挖修复及工程的设计、施工与验收。穿插管采用 径向均匀压缩模式或U-HDPE模式，HDPE管线的外直径与待修管线的内直径应紧密贴合，要求不得出现PE 管打开失败及内衬管塌陷、抽瘪情况，在运行中及停运时不得出现PE管回缩至U形状态及脱离管道内壁的 情况。要求完工后测试压力达到1.25 倍设计值。然后通过专利设备将圆形高密度聚乙烯管压制并通过液压 牵引设备将其拖进要修复的旧管道内。高密度聚乙烯管被完全拖进要修复的旧管道并准确定位后，再对所 修复管段的两端进行翻边处理，并使其与管端法兰相配合。该技术和以前的开挖技术相比有如下特点： 1）施工周期短 由于开挖工艺修复过程中，大量的工作在于开挖沟道和清理地面建筑物，同时需要考虑土方堆放处。 各种非开挖工艺中，开挖土方时间很少，修复更换工序耗时不长，工期长短取决于清洗施工。“U”型穿插 法对清管要求较低，清洗工期为挤涂、贴膜等工艺的一半，从而大大缩短了管道停用时间； 2) 需要对管内表面处理 对旧管道内表面要求低，只要达到内壁光滑无毛刺即可，施工质量容易得到保证； 3) 衬管厚度可根据需要准确调整 根据被修复管线的管径、输送介质、工作压力等因素可任意调整， 以满足不同的需求。 4) 使用寿命长、不需要更换旧管道。 穿插的PE 管为连续均匀的整体，用以抵抗瘸蚀，有效使用旧管道，旧管道用以承担压力，二者性能 互补。理论上修复后的管线使用寿命可达50 年； 5) 适用范围广 可用于各种材质旧管道的修复，一次穿插最长可达1000 m； 6) 对施工场地要求较高。 首端工作坑较长，根据管径和埋深不同，至少要在旧管道延长线方向有3～5 m 的开挖空间和一定的 布管场地，放置对接后尚未穿插的管条； 7) 成本低廉 由于非开挖PE 工艺仅增加内衬PE 管，并且不需要开挖沟道，成本低廉，因此，该工艺相比开挖工艺 节约工期时间达2/3,同时节约成本资金约占1/2 以上。 8) 通常仅用于直管段 非开挖PE 工艺不足之处是该技术通常仅用于直管段，管段上不能有管件，如阀门、三通、凝液缸、 弯头等，不能有明显变形和错口，拐点夹角不能超过5 度。 4 工艺流程 旧管道清洗— PE 管对接— PE 管压“U”缩径—穿插—恢复PE 管径—端口处理与连接一试压、验收。 由于各拐点夹角不到5 度。不影响穿插，所以采用一次性穿插。 （1）旧管道清洗 采用物理清洗法，即以压缩空气为动力源，把皮碗球加钢丝刷球从南端吹送到北端，把杂质清出管道， 确保管道内壁无突出的焊瘤与毛刺。该管线从未使用过，竣工时曾经扫线，但南端阀井被雨水浸过，可能 电厂化学2009 学术年会暨中国电厂化学网2009高峰论坛会议论文集 2009.10武汉 57 存在少量污泥，穿插前用皮碗球加钢丝刷球清扫管线两遍后，用内窥爬行机检查， 已经达到要求。 （2）PE 管对接 用有专用卡具的热熔焊机对衬管进行对接并检查质量，衬管总长度比该段旧管道长3 m，余量用于固 定牵引头和安装压风盲板。对每道焊缝进行编号记录， 以确保焊接质量。 （3 ）PE 管缩径 用专用缩径机进行缩径处理，将衬管截面压成“U”型，并用捆扎带定形。 （4） 穿插 将牵引头固定在完成缩径的“U”型穿插PE 管的首端，接好牵引缆绳，将衬管缓慢拉入旧管道。通常要 用机械牵拉，管段较短，仅靠人力推拉即可。 （5） 恢复管径 在“U”型穿插PE 管尾端安装压风盲板，用压风机向已就位的衬管内鼓风增压，帮助衬管恢复到原来 的直径，紧紧衬贴在旧管道的内壁。 （6） 端口处理与连接 衬管衬贴完毕后，切掉牵引头和压风盲板，在衬管两端焊接PE 法兰， 与旧管道上的钢质法兰形成复 合法兰。为便于以后碰口，在所修复管段两端分别连接了一段钢质短管。 （7） 试压、验收 经内窥爬行机检测合格后，进行试压。为检验PE 管是否漏气，进行充气打压检查，如果打压后发现 放散阀内的肥皂水起泡说明系统有泄露点，应进行查漏补焊处理。严密性试验合格后，方可验收。 5 问题探讨 （1） 管道非开挖修复技术在发电厂应用很少，因此针对电厂地下用水情况水平，需要规范化运作和 建立相关的工程质量标准，特别是应强化专业化分工，使该项技术能得到有序的发展。 （2）让电厂用户进一步了解该技术的先进性和经济性并从中受益，使该项技术更具有普及性。 （3）管道修复技术应能适应大口径螺旋焊缝管内多毛刺和焊瘤的情况；施工过程不能对内衬材料有 划伤；应尽量减少业主因停产造成的损失等。 （4） “U”型穿插PE 管非开挖工艺显示了良好的社会、环保和经济效益。可在密集的管束中实现对 目标管段的更换，不会损伤其他管道。 6 结束语 非开挖内衬管道修复技术是目前国际上施工较为方便和经济的方法，也是国内管道修复工程中应用较 多的修复技术。该方法最小管径为50ram，最大管径为1200ram；该工艺技术可以适用于多旁通管、多弯 头，管内径尺寸变化大和管床塌陷管段错位等复杂的管段；该方法所需的作业坑很小，操作人方便易行； 在确保管道整体严密性能方面，更能发挥其优势；由于内衬后的管内径变化不大，内衬层的表面粗糙度约 5tan，因此管内壁的摩阻系数也大幅度降低。大大简化了维修的种种限制和现场维修工作量，不仅可节约 投资费用和施工工期，同时强化原有管道功能，延长使用寿命故。河北南网大部分电厂出现地下管网腐蚀 漏泄现象，并且大部分电厂采用开挖换管工艺，而河北南网仅有某2×600MW 机组电厂采用了非开挖内衬 管道(HDPE 管)修复技术,效果良好。因此从综合经济效益和社会效益考虑，该工艺应用于错综复杂的发电 厂地下管道的维修，是最佳选择方案，也是值得推广应用的。 作者简介：马东伟 河北省电力研究院，高级工程师，1989年毕业于武汉水利电力学院 ，主要从事火电厂化学水处理方面 研究工作。地址：河北省石家庄市体育南大街238号，邮编：050021，邮箱：hbdyymdw@163.com，公电话：0311-85182228，手机： 13503338357
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