油气长输管道机械化补口工作站.pdf

长j l 等油 输管道机械化补【 1 T作站 油气长输管道机械化补 口工作站 I 长江 ’ 冯存栋 曾惠林 徐吕学 闩 沾 ’ 金柱 ‘ I 1 ． 中国 石油天 然气管 道科学 研究院； 2 ． 中国 石油天然气 管道局第二工程公司 摘要 为解决油气长输管道传统手工热收缩带防腐补口技术存在的补口质量不可控、人为因素影响大、施工效 率低、污染环境、资源浪费、工人劳动强度大等诸 多问题，研制了油气长输管道机械化防腐补口工作站，主要由环保 型 自动除锈工作站 、中频加热工作站、红外加热工作站组成。其中，环保型 自动除锈工作站用于管口表面处理，中频 加热工作站用于管口预热，红外加热工作站用于热收缩带收缩与回火。机械化补 口工作站在浮动驱动、自动控制、中 频软启动、红外梯度加热等取得重要创新，工程应用证明具备 自动化程度高、性能稳定可靠、环境适应能力强、补 口 质量远超过标准要求、施工效率高、工人劳动强度低、保护环境等优点，切实保证管道运营安全与使用寿命，有效降 低 了管道后期 维修频 次与费 用。 关键 词 油气管道 ；机械化 ；防腐补 口；工作站 热收缩带 ；除锈 ；中频 ；红外 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 2 3 2 x ． 2 t 1 5 ． z l 0 3 8 中图分类号T E 9 7 7 文献标识码A 传统 手 _ I 热收缩 带 防腐补 口方 式粗 放 、过 程 不可 控 、人为因素影响大，致使运行不足 1 0年的西气东输 管线热收缩带防腐层出现大面积进水 、鼓泡 、剥离， 管道表面腐蚀严重 ，极大威胁 了管道运营安全。针对 以上问题，中国石油天然气管道科学研究院成功研发 机械化补口 I 作站，实现了管道防腐补 口方式的突破 及 南手T转向机械化的重大变革。经大量室 内外试验 及中贵线 、广南线现场中试 ，机械化补 口_T作站规模 应用于西气东输j线西段 、鞍大线等管道工程 ，并创 下 日补 口6 6道的辉煌纪录。机械化补口工作站实现了 油气 长输管道防腐补 口机械化的从无到有，取得了浮 动驱动 、自动控制 、中频软启动 、红外梯度加热等重 要创新。目前，机械化补 口T作站处于国内领先 、国 际先进水平 1 结构组成及工作原理 [ 1 - 5 】 机械化补 [ 1 _ lr 作站由环保型 自动除锈工作站 、中 频加热T作站 、红外加热] 作站组成．用于油气长输 管道施 I 现场管V I 防腐。 1 ． 1 环保型 自动除锈 工作 站 发 电 系统 、空气 压缩 机 、喷砂 系统 、自动 除锈执 行 装置及自动控制系统等组成 图 1 。以压缩空气为动 力，将钢砂高速喷射到待处理的管道表面，利用钢砂 本身的硬度、冲击韧性和棱角，将管道表面的各种锈 迹除去。 在压缩气体作用力下 ， 喷砂系统形成一定压力， 推动钢砂作用于补口区管道表面，自动控制 系统控制 除锈装置做横向与轴向运动 ，完成整道管 口的 自动除 锈。同时，钢砂及粉尘经 回收管到达分离 系统，钢砂 进入回收仓以供循环利用，粉尘进入回收箱。1 作一 段m -J I 后 ，滤芯表面会吸附大量粉尘，继而影响滤芯 的过滤效果，需开启反吹系统进行清理。 a自动除锈执行装置 h 喷砂 系统 含 自动控制 系统 环保型 自动除锈T作站主要 由履带1 - 程车 自带 图 1 环保型自动除锈工作站关键组成 基金项目中国石油天然气集团公 司科技攻关项 目 “ 油气管道机械化补 口装备及新型补 口涂料研 究” 编号2 0 1 I B 一 3 f 2。 获专利情况 “ 管道补口密闭 自动除锈机” 专利号Z L 2 I 1 2 0 3 5 2 4 X ．0 获 国家发明专利。 第一作者简介王长江，1 9 8 3 年生，2 0 1 年毕业于西南石油大学机械电子工程专业，获工学硕士学位，工程师，现主要从事 油气管道施工装备研 究工作。电话 0 3 1 6 2 1 7 2 8 4 7 ，E - n L t i l c h a n N i a n g _ w1 2 6 ． c o m 2 0 1 5年增 刊 石油科技 论坛 1 2 7 1 _ 2 中频加热工作站 中频加热1 作站主要 由履带一 [ 程车 自带发电系 统 、中频电源、中频加热线圈组成 图 2。中频加 热 线罔在 中频 电源 的作用 下 产生 交变磁 场 ，继 而在被 加热管道 中产生同频率的感应电流 ，利用感应电流分 布不均的集肤效应 ．使管道表面迅速加热。中频 电源 频率 ‘ 调，并可依靠时间或温度控制启停 ，继而 自动 完成管道表 面预热 。 频加热线 圈 1 1 r 『 1 频 电源 图 2 中频加热工作站 关键组成 1 ． 3红外加热工作站 红外加热1 - 作站主要 由履带工程车 自带发电系 统 、控制系统 、红外加热线圈组成 图 3。红外加 热I ll 作站利用电磁辐射热传原理，以直接方式传热而 达到加热干燥物体的 目的，从而避免加热媒体能量损 失。在触摸屏中设置加热时间、温度等参数，控制系 统 自动控制红外加热线圈以梯度加热方式对热收缩带 进行收缩及 回火 。 a红外加热线圈 b控制 系统 图 3 红外加热工作站 关键组成 2 作用与用途 机械化补 口] 作站主要用 于油气长输管道施 现场热 收缩带管 口防腐补 口．用于解决传 统手T热 收缩带 补 口技术存在 的缺陷与 问题 ，保障管道运 营 安全。其 中，环保型 自动除锈T作站 主要 用于管 口 表面处理 ，除锈均 匀 、质量有保证 、除锈等级高 、 1 2 8 石油科技论坛 2 0 1 5年增刊 作 业效 率高 l 2 l 9 ram管道 每道 口的 除锈时 间 为 7 mi n；中频加热1 - 作站 主要用于底漆涂刷前与涂 刷后 的管 口预热 ，预热温度可调 、各点温差小 、预 热效率高 ；红外加热工作站主要用于热收缩带安装 后 的收缩与 回火 ，收缩 均匀 、回火彻底 、温度 与叫 间可调 、效率高 。 3 技术参数指标 环保型 自动除锈 工作站适用管径为 2 1 9 m m ～ 1 4 2 2 m m；除 锈等级 ≥ S a 2 ． 5级；锚 纹 深度 为 5 0～ 1 0 0 u m；除锈宽度 ≤6 0 0 mm 连续可调 ；控制方式 为 P L C脉冲控制 ；开合方式为液压开合 。 中 频 加 热 丁 作 站 适 用 管 径 为 b 2 1 9 mm ～ 1 4 2 2 mm；加热 宽度 为 6 5 0 mm；电源 功 率 为 8 0～ 2 0 0 k W 可根据加热T件尺寸具体选择 ；开合方式 为液压开合 ；_T作效率温升≥2 0 ℃／ mi n 。 红 外 加 热 T 作 站 适 用 管 径 为 b 2 1 9 mm ～ 1 4 2 2 mm；加 热 宽 度 为 6 5 0 mm； 电 源 功 率 为 8 0 ～ 2 0 0 k W 可根据加热 L 件尺寸具体选择 ；开合 力 ‘ 式 为液压开合 ；加热方式为梯度加热。 4 试验及工程应用效果 自机 械 化 补 口 I 作 站研 制 成功 之 日起 ，即 开 展各种 形式 的室 内测 试 、联 合调 试及 流水 作业 试 验 ，强 化补 口工作 站 的协调 能力及 整 体性 能 ，以 满 足管 道工程 防腐 补 口质量 要求 及高 效化施 作 业 要 求 。 自2 0 l 1 年 9月以来 ，机械化补 口] 作站已在中 贵线 、广南线 、西气 东输三线 、鞍大 线 、黄岩 、洞 洲 、惠州等管道工程中取得。 业化应用，共计施 1 约 2 0 0 k m。 程应用证 明 ，机械化补 口工作站性能稳定 、 施 二 f一 效 率高 ，补 口质量满 足管道 r程防腐 补 口标 准 要 求 ，且在瞬时风速为 1 2 m ／ s 、平均风速 为 l O m ／ s 的极 限 条件下 可正常施 r 。 5结语 经各种试验、T程应用及技术升级，机械化补 口 工作站 已渐趋成熟 ，完全可满足油气长输管道现场防 腐补 口施工 ，且环境适应能力强，可应用于坡度小于 1 5 的山区、丘陵及部分水网地段 的管道施 1 二 。出于 管道途经地 区环境复杂化的考虑 ，下一步将重点研究 机械化补 口装备高寒低温环境的适应性 ，并将其小 化、轻便化 ，以拓展其应用领域及范围，为我国管道 建设事业作出新贡献。 兰 兰 兰 兰 竺 兰 竺 I 【 参考文献 】 ⋯王长江 ， 乐天 ， 尹铁 ， 等 ． 油气管道防腐补 口自动除 锈机 的研 制 U 】 _ 石 油机械 ， 2 0 1 2 ， 4 2 4 7 5 0 ． Wa n g Ch a n g j i a n g ， L e T i a n ， Yi n T i e ， e t a 1 ． De v e l o p me n t o n a u t o ma t i c d e s c a l i n g ma c h i n e u s e d i n a n t i c o r r os i v e c o a t i n g o f o i l a n d g a s p i p e l i n e U ] ． Ch i n a P e t r o l e u m Ma c h i n e r y ，2 0 1 2 ， 4 2 4 7 5 0 ． 【 2 】 王长江 ， 曾惠林 ， 赵 勇强 ， 等 ． 自 动喷砂除锈装置在 西 气东输三 线管道 工程的应用 流体机械 ， 2 0 1 4 ， 4 3 3 5 3 -5 6． Wa n g Ch a n g j i a n g ，Z e n g Hu i l i n ， Zh a o Yo n g q i a n g ， e t a 1 ． Aut o ma t i c s a n d b l a s t i n g e q u i p me nt a p p l i e d t o 3 r d W e s t e a s t Na tur a l Ga s P i p e l i n e P r o j e c t [ J ] ． F l u i d Ma c h i n e r y ， 2 0 1 4 ， 4 3 3 5 3 5 6 ． 【 3 】 叶春艳 ， 张鹏 ， 康景波 ， 等 ． 热收缩带中频加热补 口 施 工技术 石 油工程 建设 ， 2 0 1 2 ， 3 8 5 4 9 5 0 ． Ye Ch u n y a n ， Z h a n g P e n g ， K a n g J i n g b o ， e t a 1 ． Co n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f me d i u m fre q u e n c y h e a t i n g a nd fi l l i n g i n h o t s h r i n k a g e z o e U ] ． P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g C o n s t r u c t i o n ， 2 0 1 2 ， 3 8 5 4 9 5 0 ． [ 4 】 廖煜熘， 王杰 ， 李建军 ， 等 ． 聚乙烯热收缩带补口施工 工艺应 用现状 和发展趋 势 U 】 ． 腐蚀与 防护 ， 2 0 1 4 ， 3 5 6 6 0 2 -6 0 6 ． L i a o Yu z h a o ， Wa n g J i e ， L i J i a n j u n ， e t a 1 ． Ap p l i c a t i o n s t a t u s a n d d e v e l o p me n t t r e n d o f c o n s t r uc t i o n t e c h no l o gy o f p o l y e t h y l e n e h e a t s h r i n k a g e b e l t [J ] ． Co r r o s i o n P r o t e c t i o n ， 2 0 1 4 ， 3 5 6 6 2 6 6 ． [ 5 1 续理 ， g -k - S ， 王成强 ， 等 ． 追踪世界管道／ g _ r _ 发展动 态 努力提 高施工技术水平 卟 石 油科技论坛 ， 2 1 2 ， 3 1 2 2 7 2 9 ． Xu L i ， Ya o S h i h o n g ， W a n g Ch e n g q i a n g ， e t a 1 ． Hi g hl e v e l c o ns t r uc t i on t e c h no l o g y c o m e s f r o m t r a c k i ng wo r l d p i p e fi n e c o n s t ruc t i o n d e v e l o p me n t U ] Oi l F o rum， 2 0 1 2 ， 3 1 2 27-29． 收稿 日期2 0 1 5 - 0 7 0 8 M e c ha ni c a l Re pa i r W o r ks t a t i on f or Lo ng d i s t a nc e Oi l a nd G a s Pi pe l i ne Wa n g C h a n g j i a n g ， F e n g C u n d o n g ， Z e n g Hu i l i n ， Xu C h a n g x u e ， Y a n J i e ， Y u J i n z h u 1 ． Ch i n a P e t r o l e u m P i p e l i n e Re s e a r c h I n s t i t u t e ， L a n g Nn g 0 6 5 0 0 0 ， C h i n a ； 2 ． No ． 2 C o n s t r u c t i o n Co mp a n y o f C h i n a P e t r o l e u m P i p e l i n e Bu r e a u ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 0 ， Ch i n a Abs t r a c t M e c h a n i c a l wo r k s t a t i o n f o r a n t i - c o r r o s i o n a n d r e p a i r o f l o n g -- d i s t a n c e o i l a n d g a s pi p e l i ne i s d e v e l o p e d t o s o l v e a s e r i e s o f t e c h n o l o g i c a l i s s u e s e x i s t i n g i n t r a d i t i o n a l ma n u a l h e a t s h r i n k a b l e t a p e for j o i n t c o a t i n g ， s u c h a s u n c o n t r o l l e d j o i n t c o a t i n g q u a l i t y , s t r o n g i n fl u e n c e o f a r t i fi c i a l f a c t o r s ， l o w c o n s t r u c t i o n e ffic i e n c y , e n v i r o n me n t a l p o l l u t i o n ， w a s t e o f r e s o u r c e s a n d h i g h l a b o r i n t e ns i t y ． Th e wo r k s t a t i o n i s ma i n l y c o mp o s e d o f e n v i r o n me n t a l a u t o ma t i c d e r u s t i n g wo r k s t a t i o n ， i n t e r me d i a t e fre q u e n c y h e a t i n g wo r k s t a t i o n ，a n d i n fra r e d h e a t i n g wo r k s t a t i o n ． Of t ho s e ， e n v i r o n me n t a l a u t o ma t i c d e r u s t i n g wo r k s t a t i o n i s us e d f o r p i pe s u r f a c e t r e a t me n t ， i n t e r me d i a t e fre q u e n c y h e a t i n g wo r k s t a t i o n i s u s e d f o r p i p e e n d p r e he a t i n g ， a n d i n fra r e d h e a t i n g wo r k s t a t i o n i s u s e d for s h r i n ka g e a n d t e mpe r i n g o f h e a t s h r i n k a b l e t a pe ． M e c h a ni c a l r e p a i r wo r k s t a t i o n i s a n i mp o r t a n t c r e a t i o n i n t e r ms o f flo a t i n g d r i ve ，a u t o ma t i c c o n t r ol ，i nt e r me d i a t e fre q u e nc y s o ft s t a r t u p ， a nd i n fra r e d g r a d i e n t h e a t i n g ．En gi n e e r i ng a p p l i c a t i o n i n d i c a t e s a s e r i e s o f a d v a n t a g e s i n c l u di n g h i g h a u t o ma t i o n ，s t a b l e a nd r e l i a b l e p e r f o r ma n c e ， s t r o n g e n v i r o n me n t a l a d a p t a b i l i t y , h i g h e r - t h a n r e q u i r e d q u a l i t y o f j o i n t c o a t i n g ， h i g h c o n s t r u c t i o n e ffic i e n c y , l o w l a b o r i n t e n s i t y a n d e n v i r o n me n t a l fri e n d l i n e s s ． I t e n s u r e s o p e r a t i o n a l s a f e t y a nd s e r vi c e l i f e of p i p e l i n e s a n d e f f e c t i v e l y l o we r s fre q u e n c i e s a n d e x pe ns e s o f p i p e l i n e ma i n t e na n c e i n t he l a t e r p e r i od ． Ke y wo r d s o i l a n d g a s p i p e l i n e s ， me c h a n i c a l ， a n t i c o rr o s i o n a n d j o i n t c o a t i n g ， w o r k s t a t i o n ， h e a t s h r i n k a b l e t a p e ， d e r u s t i n g ， i n t e r me di a t e fre q u e n c y , i n fra r e d 2 0 1 5年增刊 石油科技论坛 1 2 9