非開(kāi)挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)在燃?xì)夤艿缿?yīng)用的思考

摘 要

摘要：本文介紹了非開(kāi)挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用狀況，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用條件進(jìn)行了分析，并針對(duì)非開(kāi)挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)的問(wèn)題進(jìn)行了思考。關(guān)鍵詞：燃?xì)?；管道；修?fù)；翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯
摘要：本文介紹了非開(kāi)挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用狀況，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用條件進(jìn)行了分析，并針對(duì)非開(kāi)挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)的問(wèn)題進(jìn)行了思考。
關(guān)鍵詞：燃?xì)?；管道；修?fù)；翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯
The Thinking of Application CIPP Trenchless Rehabilitation Technology to Gas Pipeline
Dong Ji-wei1 Sun Ming*ye2 Cao Guo-quan3 Zhai Bo3 Gong Ming2
(1.Beijing Gas Group Co，Ltd High-pressure Pipe System Branch，Beijing 100011，China；2.Beijing Gas and Heating Engineering Design Institute，Beijing 100032，China；3.Beijing Tianhuan Gas Co.，Ltd，Beijing 100025，China；)
Abstract：This paper introduces the application status of CIPP trenchless rehabilitation technology，analyze the characteristics and application condition of this technology. According to existing problems，this paper made some thinking
Key words：gas；pipe；rehabilitation；CIPP
　1、研究背景
　隨著埋地管道使用年限的增長(zhǎng)，由于外防腐層的破壞、陰極保護(hù)的失效以及雜散電流的影響等因素而產(chǎn)生腐蝕，引發(fā)管道失效。采用非開(kāi)挖修復(fù)管道已成為在役管道恢復(fù)輸配能力的主要手段之一，燃?xì)夤艿婪情_(kāi)挖修復(fù)正處于快速發(fā)展的良好時(shí)期。由北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司主編的《城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪情_(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T147-2010已獲批準(zhǔn)并將于201 1年1月1日正式實(shí)施，CJJ/T147覆蓋的修復(fù)技術(shù)涵蓋插入法、折疊管內(nèi)襯法、縮徑內(nèi)襯法、裂管法及翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法[1](Cured-in Place Pipe)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CIPP)，本文主要針對(duì)CIPP進(jìn)行分析討論。
　2、CIPP技術(shù)的國(guó)外應(yīng)用狀況
　根據(jù)相關(guān)資料，國(guó)外輸氣管線(xiàn)大約運(yùn)行40年左右才會(huì)出現(xiàn)較大的腐蝕損害(管道普遍有陰極保護(hù)系統(tǒng))，而國(guó)內(nèi)的埋地燃?xì)夤芫€(xiàn)一般運(yùn)行不超過(guò)20年就進(jìn)入了腐蝕泄漏的事故多發(fā)期。當(dāng)在役管道由于腐蝕泄漏而影響輸送效率或造成安全隱患時(shí)，修復(fù)原有管道或更換新管是解決問(wèn)題常用的兩種選擇。在城市中特別是在北京、上海、廣州等大型城市，全線(xiàn)開(kāi)挖更換新管的施工操作是非常困難的，加之由于局部的受損而廢棄更換整條管線(xiàn)明顯不符合建設(shè)“節(jié)約型”社會(huì)的要求，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家僅不足5%的待修復(fù)管道采用換管更新手段也反映了非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。因此，運(yùn)用非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)來(lái)恢復(fù)管道的輸送能力、消除原管道安全隱患得到來(lái)自國(guó)內(nèi)燃?xì)庑袠I(yè)越來(lái)越多的關(guān)注。
　CIPP技術(shù)是非開(kāi)挖管道修復(fù)技術(shù)中的重要組成部分，最早是由英國(guó)工程師于20世紀(jì)70年代為修復(fù)下水管道_開(kāi)發(fā)而來(lái)，隨著技術(shù)的成熟，逐步擴(kuò)展到包括燃?xì)夤艿涝趦?nèi)的多種地下管道修復(fù)領(lǐng)域，到20世紀(jì)80年代后期，該項(xiàng)技術(shù)已遍及歐洲、美洲、東南亞等40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，在美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展尤其迅速。據(jù)了解，德國(guó)柏林燃?xì)饧瘓F(tuán)在管道修復(fù)手段上只保留CIPP技術(shù)與PE管內(nèi)插技術(shù)。據(jù)其統(tǒng)計(jì)，CIPP技術(shù)修復(fù)管道里程累計(jì)達(dá)到594km，內(nèi)插法修復(fù)管道里程為11km。CIPP占比達(dá)到98%以上。另?yè)?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，德國(guó)某管道修復(fù)企業(yè)從開(kāi)發(fā)到應(yīng)用并不斷改進(jìn)CIPP技術(shù)的20年間，在歐美國(guó)家(包括美國(guó)、德國(guó)、捷克、土耳其等)累計(jì)修復(fù)的燃?xì)夤芫€(xiàn)里程數(shù)約合700km(截止至2009年)；而另一日本公司2002～2007年的管道修復(fù)僅在歐洲的CIPP工程量就達(dá)144km，遍及西班牙、意大利、法國(guó)、德國(guó)、瑞士、奧地利、匈牙利、波蘭等國(guó)。
　3、CIPP技術(shù)的主要工藝特點(diǎn)
　CIPP技術(shù)是將熱凝的環(huán)氧樹(shù)脂膠浸透覆有密封涂層(熱塑性聚氨彈性體)的紡織纖維軟管作為管道的襯里材料，通過(guò)氣壓或水壓將軟管翻轉(zhuǎn)進(jìn)入埋地管道內(nèi)，使浸有熱凝環(huán)氧樹(shù)脂膠的一面粘貼在管道內(nèi)壁，并保持恒定的管內(nèi)壓力使樹(shù)脂膠固化，形成一個(gè)原管道、環(huán)氧樹(shù)脂膠、紡織纖維與密封涂層組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)[2]，從而修復(fù)原管道，恢復(fù)管道的輸配能力、消除原管道安全隱患。
　在埋地燃?xì)夤艿赖男迯?fù)技術(shù)中，CIPP技術(shù)具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)
　(1) 過(guò)彎能力較強(qiáng)：現(xiàn)今的CIPP技術(shù)工藝水平可以達(dá)到一次性無(wú)褶皺通過(guò)2個(gè)大于1.5D的45°彎頭或1個(gè)大于3D的90°彎頭。因過(guò)彎能力強(qiáng)，可減少現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖工作坑數(shù)量，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性。
　(2) 占地面積較?。菏┕H需開(kāi)挖所需工作坑處的場(chǎng)地，與其他修復(fù)技術(shù)相比，CIPP技術(shù)無(wú)需大量占用沿管道方向的拖管場(chǎng)地。
　(3) 適用范圍較廣：現(xiàn)今的CIPP工藝水平可以達(dá)到完全覆蓋管徑從DN20的室內(nèi)管線(xiàn)直至DN1200的燃?xì)夤艿溃c其他修復(fù)技術(shù)相比，CIPP技術(shù)在燃?xì)夤艿佬迯?fù)中適用范圍較廣。
　(4) 輸送能力適應(yīng)能力強(qiáng)：內(nèi)襯材料外涂層的表面光滑連續(xù)，修復(fù)后管道橫截面積幾乎沒(méi)有減小，對(duì)原管道的輸配能力不會(huì)造成任何影響。
　4、關(guān)于CIPP技術(shù)的思考
　(1) CIPP技術(shù)修復(fù)后形成一個(gè)原管道、環(huán)氧樹(shù)脂膠、紡織纖維與密封涂層組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，除局部原管道的點(diǎn)腐蝕區(qū)域管道外，內(nèi)壓仍需要原管道承受，復(fù)合結(jié)構(gòu)的其他部分主要承擔(dān)氣密性修復(fù)的功能。因此，CIPP技術(shù)應(yīng)明確定義為氣密性修復(fù)的范疇，而不能將其視為可獨(dú)立承壓的結(jié)構(gòu)性修復(fù)。作為一種非結(jié)構(gòu)性修復(fù)技術(shù)，修復(fù)后管道的承壓運(yùn)行仍要依托于原管道結(jié)構(gòu)的完整性。除了由于局部腐蝕造成的裂紋泄漏，管壁連續(xù)減薄或強(qiáng)度已不滿(mǎn)足服役需要的焊縫所帶來(lái)的泄漏隱患這些缺陷點(diǎn)外，原管道在預(yù)期的綜合壽命時(shí)間段內(nèi)依然具有承壓能力，這是現(xiàn)階段運(yùn)用好CIPP技術(shù)的重要條件。
　(2) 張淑潔、王瑞、王歡研究了適用于CIPP管道修復(fù)的管狀紡織復(fù)合材料的強(qiáng)度計(jì)算方法，得出管狀紡織復(fù)合材料受內(nèi)壓時(shí)環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的2倍.材料的破壞容易出現(xiàn)在環(huán)向的結(jié)論[3]。但CIPP復(fù)合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算方法仍有待深入研究。
　(3) 作為氣密性修復(fù)工藝，CIPP技術(shù)修復(fù)目的：
　1) 修復(fù)管道的腐蝕泄漏及消除泄漏隱患
　根據(jù)DVGW(德國(guó)燃?xì)馀c水工業(yè)協(xié)會(huì)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)DVGW)翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將50mm的腐蝕孔洞作為內(nèi)襯材料的一個(gè)修復(fù)指標(biāo)[4]。在現(xiàn)有條件下對(duì)在役管道腐蝕程度的評(píng)估仍是個(gè)難題。而且在氣密性修復(fù)的框架內(nèi)，如需要原管道修復(fù)后具有較高的承壓能力，也需要全面評(píng)估在役管道腐蝕程度。
　2) 延長(zhǎng)管道的服役壽命
　完全粘貼在鋼管內(nèi)壁上的內(nèi)襯軟管由于熱塑性聚氫彈性體涂層的化學(xué)穩(wěn)定性完全可以避免或減少內(nèi)部腐蝕損傷。DVGW翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中具體指出了測(cè)試在運(yùn)行壓力下修復(fù)50mm的腐蝕孔洞的內(nèi)襯材料壽命的方法[5]，預(yù)測(cè)的等限分為30年及50年，也就是說(shuō)現(xiàn)在的內(nèi)襯壽命水平已經(jīng)可以達(dá)到在修復(fù)50mm腐蝕孔洞的條件下預(yù)期可安全運(yùn)行至少30年。在歐洲，獲得燃?xì)夤芫€(xiàn)運(yùn)營(yíng)商認(rèn)可的修復(fù)后管線(xiàn)預(yù)測(cè)壽命正是30年。
　在內(nèi)襯材料恢復(fù)了管道的氣密性后，為了防止管道外壁的腐蝕不再原有基礎(chǔ)上持續(xù)惡化，需要在修復(fù)后的原管道上安裝陰極保護(hù)系統(tǒng)。CIPP修復(fù)管道與陰極保護(hù)配合工作，可以說(shuō)襯后管道的服役壽命是襯后管道與陰極保護(hù)系統(tǒng)共同決定的。使用CIPP技術(shù)進(jìn)行修復(fù)的管道更多的是長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用或者未充分使用陰極防腐保護(hù)，因此不斷重復(fù)出現(xiàn)腐蝕損傷的老舊管道，或者是具有有效陰極防腐保護(hù)但出現(xiàn)了技術(shù)問(wèn)題的管道，原則上只要對(duì)這些原老舊管道的腐蝕評(píng)估得當(dāng)，然后通過(guò)CIPP技術(shù)以及加裝陰極保護(hù)的方式進(jìn)行修復(fù)，保持其修復(fù)前的腐蝕狀態(tài)并且因此不再出現(xiàn)新的損傷，修復(fù)后管道擁有至少30年的服役壽命是完全可以預(yù)期的。但用于CIPP的陰極保護(hù)系統(tǒng)與常規(guī)設(shè)計(jì)的差異仍需深入研究，特別是如加大陰極保護(hù)電流對(duì)原管道防腐層的影響。
　5、結(jié)語(yǔ)
　CIPP修復(fù)技術(shù)作為管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的一種，實(shí)現(xiàn)了僅需開(kāi)挖工作坑就可在原位使舊管道得到翻新。隨著CIPP技術(shù)的不斷發(fā)展，德國(guó)已成功解決了0.4MPa以上的次高壓及高壓燃?xì)夤艿赖男迯?fù)問(wèn)題根據(jù)DVGW標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已知的最高修復(fù)壓力達(dá)3.0MPa)。隨著國(guó)內(nèi)燃?xì)夤艿肋\(yùn)行年限的不斷增加，燃?xì)夤艿婪情_(kāi)挖修復(fù)需求將不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用在燃?xì)夤艿郎系姆情_(kāi)挖CIPP技術(shù)魅力及市場(chǎng)潛力將日益凸顯，繼續(xù)深入研究CIPP技術(shù)并使之國(guó)產(chǎn)化，其應(yīng)用前景將無(wú)比廣闊。
參考文獻(xiàn)：
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(本文作者：董薊偉1 孫明燁2 曹?chē)?guó)權(quán)3 翟博3 龔明2 1.北京燃?xì)饧瘓F(tuán)高壓管網(wǎng)分公司 北京 100011；2.北京市煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院有限公司 北京 100032；3.北京天環(huán)燃?xì)庥邢薰?北京 100025)