摘　要：燃氣管道翻轉內襯(CIPP)修復工藝在國內的運用尚處于初級階段，無論是國內自主研發(fā)還是國外引進的技術系統(tǒng)至今都沒有一套成熟、科學的技術論證系統(tǒng)。這個現(xiàn)狀一方面限制了該項技術在國內的進一步推廣運用，另一方面也給燃氣管網(wǎng)公司的工程質量監(jiān)管及驗收帶來了極大的困難。本文結合所在企業(yè)多年在翻轉內襯工藝施工和監(jiān)管經(jīng)驗，嘗試探討該技術在今后施工過程中的質量驗證方法，以供參考。

關鍵詞：翻轉內襯　修復后管道　壓力測試　剝離試驗　爆破試驗

1　前言

管道非開挖修復技術的研究和應用主要是為了應對地處交通繁忙、開挖困難的城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)的腐蝕老化問題。現(xiàn)代城市地下、供排水、通訊等管道系統(tǒng)錯綜復雜，加上城市建設的大規(guī)模推進，管道受到破壞的可能性越來越大，腐蝕老化的問題也越來越嚴重。例如，北京城區(qū)的第一批高壓燃氣管道鋪設于上世紀80年代，管道深埋地下，由于當時防腐技術水平限制，這批在役燃氣輸配主干線腐蝕情況就相當嚴重，已紛紛進入高隱患期，這批高壓燃氣管道的更新修復改造迫在眉睫。但是，在城區(qū)交通繁忙地段采取原有的開挖路面埋設新管的方式已無法滿足新形勢下城市建設的要求，非開挖管道修復技術就成為目前北京高壓管網(wǎng)改造的最佳方案。該技術可大大減輕施工對交通和周圍環(huán)境的影響，使大規(guī)模的管網(wǎng)改造成為可能，并能降低工程施工的實際成本。

非開挖管道修復技術，特別是CIPP翻轉內襯技術目前在國內的應用還處于初步階段，雖然對比傳統(tǒng)開挖路面更換管道優(yōu)勢明顯，但是對該項技術安全性、可靠性及適用性的技術論證系統(tǒng)卻未相應地完全建立起來。一些建設方甚至是施工方都無法對技術進行科學地論證，并在工程中對施工質量進行同步檢測、監(jiān)控。

究其原由，主要是目前運用的成熟翻轉內襯技術都由國外引進，一方面技術運用的時間并不長，技術檢驗的手段沒有同步跟上；另一方面，也是國外技術提供方在材料特性及生產(chǎn)方面嚴格的技術保密工作所致。

在此前提條件之下，如何建立一套科學、完善的技術檢驗論證系統(tǒng)值得探討，該系統(tǒng)的建立勢在必行。這將為該技術以后在國內的推廣運用創(chuàng)造前提。

從上世紀90年代末開始，北京燃氣集團就開始在所屬管網(wǎng)嘗試運用翻轉內襯修復技術，在過程中也相當注重對技術應用進行數(shù)據(jù)記錄并加以總結。2011年還從德國引進了成套的高壓翻轉內襯修復技術及設備進行試驗性運用，期間也開始集中組織專家及技術骨干展開充分的探討，結合國外相關技術標準，逐步建立起一套針對翻轉內襯技術的檢驗論證系統(tǒng)。下文是對該論證系統(tǒng)的初步介紹。

2　翻轉內襯技術檢驗系統(tǒng)概述

翻轉內襯技術的原理是通過特殊加壓設備，將浸漬了特殊粘合劑的內襯軟管翻入待修復管道中，翻轉時內襯軟管浸漬有粘合劑的內層被翻轉到外面與舊管道內壁粘黏，在粘合劑固化后，最終在管道內壁形成具有氣密性防腐防滲功能的內襯層，從而到達管道修復的目的。

在材料檢測上，就需要對內襯軟管及粘合劑的物理及化學屬性進行技術檢測，但由于國外材料提供方的技術壁壘，國內目前仍然無法進行。但由于歐美特別是德國、美國的材料生產(chǎn)商都有一套成熟穩(wěn)定的質量控制體系，加上相關領域的技術規(guī)程完備，第三方檢測機構的公正性、權威性及科學性值得信賴，材料供應方如果能夠出具第三方權威檢測機構根據(jù)相關技術規(guī)程進行的檢測報告，該步驟目前可以不在國內再行實施。

例如，北京燃氣集團所使用的高壓翻轉內襯技術就具備由位于波恩的德國燃氣與水工業(yè)協(xié)會認證機構所頒發(fā)的技術認證證書，該技術通過了該協(xié)會屬下恩格勒—邦特—實驗室根據(jù)德國行業(yè)標準DVGW VP 404《運用編織軟管對壓力范恩4巴至30巴燃氣高壓管遭的修復》所進行的所有檢測，證書明確標明該技術及材料適用于運行壓力ZC3MPa的燃氣管道修復。

在由國外權成技術機構對材料安全可靠性進行背書的前提下，技術使用方則必須自行形成一套科學完整的工程質量技術檢測系統(tǒng)，保證技術在實施過程中的質量受控，保證技術運用后的安全性及可靠性。

參照德國工業(yè)標準DIN 30658-1《埋地燃氣管道的修復密封方法第一部分：用于燃氣管道修復密封的薄膜軟管和編織軟管，安全技術要求和檢驗》以及美國測試和材料協(xié)會標準ASTM F 2207-06《金屬燃氣管道原位固化成型襯管(CIPP)修復體系的技術標準》，在運用翻轉內襯，即原位固化襯管成型修復技術修復后的管道，須抽查樣管進行幾個必要的試驗。

這些試驗全部在修復后管道上進行，或直接在工地現(xiàn)場實施，或截取樣管進行，分別是修復后管道的壓力試驗，有分為強度試驗和嚴密性試驗，以及樣管90°剝離試驗和爆破試驗。通過這幾項試驗，可以全面驗證管道修復的施工質量和修復最終結果，基本可以構成對管道翻轉內襯修復效果和最終結果的完整驗證體系。

3　修復后管道的工程質量技術驗證

3．1　壓力測試

參考國內行業(yè)標準CJJ33—2005《城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范》及上文提到的相關德標及美標，在管道通過翻轉內襯技術修復后、工作坑回填之前必須對管道進行強度試驗和嚴密性試驗。這兩項試驗也是目前國內城鎮(zhèn)燃氣輸配工程驗收的一個必要環(huán)節(jié)，其試驗結果必須體現(xiàn)在驗收竣工資料之中。

試驗之前，應先對各個修復管段之間的焊接進行檢驗，檢驗合格后方可進行壓力試驗。壓力試驗應根據(jù)修復后管道的設計壓力，分段進行，對管道長度具體要求見表1。

其中，嚴密性試驗應在強度試驗之后進行。

3．1．1強度試驗

強度試驗的試驗壓力一般是修復后管道設計壓力的1.5倍，比如修復后管道的設計壓力為1MPa，試驗壓力則為l.5MPa。在壓力達到試驗壓力之前，應用發(fā)泡劑對管道兩端法蘭接頭和不同修復段之間的短管焊接處進行檢查，確認無泄漏后升壓至試驗壓力，穩(wěn)壓時間應小少于lh。觀察壓力表，無壓力降為合格。

3．1．2嚴密性試驗

嚴密性試驗的試驗壓力是修復后管道設計壓力的1.15倍，仍以設計壓力lMPa的管道為例，其試驗壓力為l.15MPa。嚴密性試驗穩(wěn)壓的持續(xù)時間應不少于24h，試驗期間應測量工作坑溫度，試驗期間每小時記錄不應少于l次。

試驗完畢后進行修正壓力降計算，具體計算方式按照CJJ33—2005行業(yè)標準的計算公式12.4.5進行，修正壓力降小于l33pa為合格。

3．2　90°剝離試驗

90°剝離試驗系整個修復質量檢驗系統(tǒng)最重要的一環(huán)，該試驗得出的數(shù)據(jù)結果，可以直接反映從前期管道清理、翻轉內襯到粘合劑固化整個翻轉內襯修復施工過程中的質量。因為從內管壁噴砂清理的結果，翻轉內襯過程中的壓力控制，到固化過程中的保壓情況和時間掌握，其結果都會影響修復后管道內壁上內襯材料的抗剝離強度。

文章還需要特別糾正一個偏差，在國內相關行業(yè)標準也曾經(jīng)對翻轉內襯的抗剝離強度作出過規(guī)定，該行標規(guī)定應對翻轉內襯修復后管道進行軸向剝離試驗并給出指標。在多年經(jīng)驗的基礎上，經(jīng)過論證和試驗研究，可以判斷出該技術標準規(guī)定值得商榷。最重要的原因在于進行軸向180°剝離試驗，無論剝離寬度是多少，通過粘合劑粘接在管道內壁上的內襯材料都存在一定弧度，軸向剝離時剝離點是在一條弧線上，而不在一個直線上，導致測試出來的內襯抗剝離強度值存在嚴重的偏差(測試值會比實際值高)。鑒于此，在相關的德國工業(yè)標準、行業(yè)規(guī)程和美國測試和材料標準里，都明確規(guī)定了材料的抗剝離強度應通過90°剝離試驗來進行測試。該測試過程如下：

(1)取樣：由于翻轉修復時翻轉段末端內襯的抗剝離強度最容易受到諸多施工因素的影響，因此，修復后管道的樣管一般從翻轉段末端截取，截取樣管長度必須在500mm以上。截取樣管后，必須在上面標明樣管截取地點，內襯翻轉段編號以及翻轉日期。

(2)試驗準備：在進行剝離試驗之前，須從樣管的中間段加工出5條寬為管徑1／10的半環(huán)管，即弧度為l80°的環(huán)管，或者在樣管上切割出寬度為1／2管徑的半環(huán)管，之后通過震動切割鋸將環(huán)管內壁的內襯徑向切割成5段寬度為l／10管徑的內襯條。例如，樣管為DN500，則需加工出5條寬度為50mm的半環(huán)狀帶內襯的試樣。

(3)試驗過程：先從半環(huán)管上鑿出不長于50mm的內襯，與剝離儀器的夾具相連。剝離測試勻速進行，剝離速度為10mm／min，過程中記錄內襯的剝離強度。

(4)結果計算：計算每段剝離測試(前10mm及最后l0mm測試值不計算在內)的平均剝離強度值，之后再計算5段剝離測試均值，得出最終內襯抗剝離強度的平均值并作為剝離試驗的最終結果。

參考ASTM美國測試及材料相關標準及DVGW德國行業(yè)規(guī)程，設計壓力至0.5MPa的管道修復后內襯剝離強度必須不低于1kg／cm(10N／cm)，設計壓力0.5MPa以上至2MPa的管道，修復后內襯剝離強度則必須高于等于l.7kg／cm(17N／cm)。

3．3　爆破試驗

爆破試驗的目的在于，一旦金屬管道由于腐蝕在修復前就已穿孔，或者修復后由于管道外壁腐蝕點不斷擴大，甚至由于外力原因發(fā)生輕微破損，管道內襯能否在這些腐蝕、破損處白行承壓并保證管道正常運行。

爆破試驗所用樣管可以在修復后管段的翻轉兩端或中間處截取，樣管必須是待修復舊管道的一部分，長度至少在800mm以上，翻轉前預先在待截取管道中間上半部分鉆出一直徑為50ram的圓孔，圓孔內測邊緣打磨光滑，以免對翻入內襯造成損傷。翻轉修復固化過程完成后，即可用液壓斷管器取出相應長度的試驗用樣管。

取出樣管后，需在兩端進行焊接封堵之前預先剝離出寬度為管徑1／2的內襯，避免焊接產(chǎn)生的熱量引起內襯材料燃燒。例如，DN500的樣管，則需剝離出熱影響區(qū)內寬度25mm的內襯。焊接封堵之前在樣管熱影響區(qū)內開孔焊接壓力表接口及壓力輸入口。也可在樣管上兩端焊接法蘭頭，一端安裝盲板，另一端安裝預留了壓力表接口及壓力輸入口的盲板。

爆破使用自來水作為試驗介質。在封堵后的樣管上連接壓力表后，則可開始通過壓力輸入口對管內加水壓，先將壓力增至1.5MPa，之后降低加壓速度，每20min升壓0.1MPa，壓力升至2.5MPa后停止加壓并穩(wěn)壓lh，開孔處內襯無損壞則視為試驗通過。

4　結語

通過以上幾個試驗，可驗證翻轉內襯修復施工的工程質量，并逐一檢驗該技術的安全性、可靠性、可持續(xù)使用性。從壓力測試到剝離試驗、爆破試驗，基本涵蓋了控制翻轉內襯修復質量的重要技術指數(shù)。隨著技術的繼續(xù)發(fā)展，也不能排除需要完善驗證體系的可能性，控制工程質量的技術指數(shù)也可能需要調整。

從上述試驗來看，目前可驗證的技術指標主要集中在工程質量控制方而，而反映材料物理特性的技術指標也只是間接涉及。隨著應用經(jīng)驗的不斷積累，技術了解的不斷深入，該類技術指標的制定和測試也將相應發(fā)展和完善。

參考文獻

1董薊偉，孫明燁，曹國權等.非開挖翻轉內襯技術在燃氣管道修復的應用.中國燃氣，2011；9

本文作者：董薊偉　張芳　曹國權　劉鴻歡

作者單位：北京市燃氣集團有限責任公司

  北京天環(huán)燃氣有限公司