埋地钢制管道辐射交联聚乙烯热收缩套（带）防腐补口常见问题分析及解决对策 周良川
(上海市安装工程集团有限公司上海200080)
摘要：本文结合金虹航油管道工程，介绍了辐射交联聚乙烯热收缩套防腐补口施工工艺流程及搭接形 式，分析了本工程管道焊缝处辐射交联聚乙烯热收缩套朴口施工中遇到的问题.质量缺陷产生的原因并提出 解决措施及优化对策，保证了钢制埋地管道的防腐层质量。 关键词：防腐补口 辐射交联聚乙烯热收缩套质量控制
中图分类号：TE832文献标识码：B文章编号：1002-3607 (2021) 05-0044-04
浪潮财务共享1工程槪况
金虹航油管道工程主要用于从上海石化厂区的航油储罐取油，向虹 桥机场油库输送航空煤油，管线全长 73.7km。因为航油管道采用埋地敷设，管道一旦埋入地下后，若检测出防腐层出现质量缺陷，则需要将管道重新挖出
以估霣的影响。另一方面，金虹航油管
道将承担整个虹桥机场的输油任务，
若因为防腐质量问题造成管道运行过
程中的任何质置事故，将对整个机场造
成不可估量的损失和严重的社会影响。
管道本身的3PE防腐层是由工厂预制，
并附有质量证明书，所以其质量可以得
到保证。因此现场对于防腐质量的控制
主要针对焊缝处的辐射交联聚乙烯热
收缩套补口施工。
时，可采用半圆瓦片拼接方式修补。外套管对接段防腐应在外套管对接完 成，且外套管气压试验合格后进行。对接部分防腐等级、防腐材料与外套 管相同。外套管对接段防腐完成后，采用电火花检漏仪检测，耐击穿电压 满足要求。外套管对接段防腐时，同时检查外套管及附件的防腐，如发现 有损伤部分，及时修补。
4.5管道附件的安装
直埋保温管管道敷设时的坡度为 3%。，在汽水管最高点设放气阀，最低 点设疏水阀和放水阀。波纹管截止阀 与管道连接采用带颈对焊W N突面RF 法兰连接，垫片采用增强柔性金属石墨 垫片（RSB)，耐高温85C TC。WGB钢套钢直埋保温管外套管设置排潮管，排
潮管设置于专门的排潮井内。排潮井
有流畅的排水设施。
疏水装置附近0.5m设置固定支
架，避免管道伸缩时破坏疏水装置。
疏水阀及关断阀设置在疏水井内，疏
水管排水连接至就近排水井。
4.6管道土方回填
管道回填前应清理槽底杂物，管道
下方垫200mm厚细沙，回填用细沙覆
盖超过管顶200mm，两侧回填宽度距
管中心大于700m m，回填土密实度应
符合《城镇供热管网工程施工及验收
规范》（CJJ28-2014)相关要求[4]。上
部按照要求采用素土分层回填，管顶铺
设警示带，警示带距管顶大于300mm。
S结语
钢套保护蒸汽直埋成品保温管具
有保温性能好、施工便捷等优点，相
关配套产业链基本成熟，经过工程实
践施工质量可靠，运行效果良好，可
广泛应用于厂区蒸汽管道施工。
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2014[S],
44
f容器与冑it
2辐射交联聚乙燦热收缩套补口
施工
本工程所采用的管材为中石化公 司指定用于长输油管的L3TOM管线，该长输管道防腐层由工厂预制的管道 本体防腐层（3PE防腐层 > 及施工现 场完成的管道与管道、管道与管件连接 焊缝处的热收缩套补口组成。管道本体 防腐层因在工厂制作完成，制作工艺成 熟，制作环境稳定，因此防腐层的涂装 质量可靠。但施工现场进行的热收缩 套补口因受室外作业环境、施工工艺、材料特性、人为因素等影响，可能造成 热收缩套与管道金属层无法牢固黏贴、热缩套搭接部位空鼓、固定片无法压实 热收缩套搭接处等质量缺陷。若补口质 量不达标，管道埋入地下后，热收缩套 失去密封性，容易造成
质量事故。因此 在热收缩套施工过程中，必须根据产品 特性，采取相应的施工措施，保证热收 缩套的补口质量。
2.1防腐补口施工流程
防腐补口施工流程见图1。
2.2热收缩套补口的搭接形式
热收缩套补口施工有两种搭接形 式，一种是开口式热收缩套闭环处的搭 接关系，另一种是固定片与热收缩套本 体搭接处之间的搭接关系（见图2)。热 收缩套补口的主要缺陷存在于搭接处，因此在热收缩套施工过程中，需要重点
对两搭接处进行质量控制。
图2热收缩套补口搭接
3辐射交联聚乙烯热收缩套防腐
补口质量缺陷分析及优化对策
3.1热收缩套搭接处存在空鼓现象
3.1.1问题描述
项目部在对热收缩套补口进行
质量检查的过程中，发现部分防腐口
热收缩套的搭接处存在空鼓的现象，
对其进行剥离试验后发现存在空鼓的
搭接处未与管道进行很好的粘合，故
剥离试验不合格。空鼓现象对热收缩
套的质量存在较大的危害，当管道埋
入地下后，空鼓处容易在外力的作用
(冲击、剪切、腐蚀等）下遭到破
坏，地下水可以从损坏处渗透并延展
到未破坏处，大大提升了水与漏点接
触的概率。当空鼓
处的聚乙烯层覆盖
的漏点与地下水发
生接触时，聚乙烯
层所形成的屏蔽作
用会使阴极保护系
统失效，无法发挥
防腐作用，导致质
量事故的产生。
3.1.2问题产生的原因
(1 )本工程除锈工艺要求喷砂
除绣，且表面质量达到Sa2.5级并保
证锚纹深度为5〇4〇1~9〇4阳。若管
材表面锚纹深度不够或有锈斑等表面
缺陷，则环氧涂料形成的干膜无法牢
固粘贴在管道金属表面，容易脱落，
导致底漆与管表面之间产生空鼓。
(2)焊工在焊接完成后，若未
及时对焊缝进行打磨，导致焊缝成型
较差，热收缩套在进行补口过程中会
造成局部区域无法黏贴牢固，冷却后
局部脱落，形成空鼓。
(3)施工人员未严格按照生产
厂家提供的安装说明书进行施工，其
不合理的碾压手法及施工工艺也会造
成热收缩套补口过程中的空鼓缺陷。
(4)上海地区气候相对潮湿且多
雨，该工程热收缩套的补口施工期避
免不了梅雨季节，因此空气湿度高，
若热收缩套在管道表面回潮的情况下
进行烘烤施工，湿气难以通过间隙排
除，从而产生空鼓。若在夏季施工，
太阳直射会导致液态胶体流动，也会
导致空鼓现象的产生。
(5)热收缩套在进行烘烤受热
的过程中，向管道中心线方向进行收
缩，在停止对收缩套加热使其冷却至
环境温度的过程中，热收缩套仍然会
沿管道外壁进行滑动收缩，其长度会
继续减少2mm~ 3m m，在热收缩套
进行滑动收缩的过程中，会对搭接处
进行拉扯，从而拉动搭接处的空气缝
隙，使得体积增大，形成空鼓现象。
3.1.3应对措施
(1 )现场严格按照设计要求使用
1.2mm的石英砂进行防腐喷砂，使管
道焊缝处表面质量达到Sa2.5近白级，
并确保锚纹深度为50 m m~ 90 m m,
在喷砂时，喷砂管要对准光管口形成
70° ~90°上下环向均匀喷砂，若
角度过于倾斜，导致除锈的锚纹深度
不够，容易破坏3PE防腐层。在喷砂
结束后，用干抹布清除补口处防腐层
200mm内的灰尘、污物等，保证表面
图1防腐补口施工流程图
45
容器与管道
灰尘度达到3级以上，若灰尘清除不彻 底，则影响热收缩套的粘接力，导致 空鼓缺陷的形成。在喷砂结束后，需 要关注6点钟方向的防腐是否合格。
(2 )在除锈工序验收合格后，及时进行底层涂料的涂刷工作，需 防腐的焊缝口不得暴露过长时间，按 照规范要求，若在除锈完成的12h内不进行后续工序，则需要重新做除锈。在除锈前必须按要求对喷砂焊缝处进行预热，预热的温度控制在601~75力，并使用红外线测温仪测 量。若预热温度过低，环氧底漆的涂 刷工作不流畅；若预热温度过高，则 破坏底漆的特性。当达到规定的预热 温度后，应立即将环氧底漆均匀地涂 刷在光管处。
(3 >针对焊缝成型较差的问题，在热收缩套补口施工前，项目部技术 人员对焊缝及过渡边进行100%的检 查，若过渡边和管道的夹角较小，在 补口施工前需对焊缝处进行打磨，使 焊缝余高等在规定范围内，保证其圆 滑过渡m。
(4 )在烘烤热收缩套时，使用专 用的辊轮辊压平整，若施工过程中出 现空鼓，可使用辊轮由中间向两端滚 压，将气泡压出后再进行回火。如果 空鼓的面积过大，烘烤后导致热收缩 套表面出现破损，则该收缩套作废，必须使用新的热收缩套重新进行补口 施工。另外，为避免热收缩套在烘烤 过程中因受热不均匀而产生热变形等 质量缺陷，防腐套的烘烤需两名工人 在管道两侧同时进行，需从焊缝中间 的位置开始环向均匀加热，使热收缩 套中心位置的焊缝处优先进行受热，再按照由上往下、由里往外的顺序进 行均匀移动加热。
(5)在防腐补口施工的同时，需
要对施工环境进行监测。在下雨天或
空气湿度高于85%导致管道表面出现
回潮现象以及风力达到5级以上的情况
下，必须通过烘烤预热、搭设临时防护
棚等相关措施保证施工环境达到规范
要求。夏季气温高时，尽量安排在早晚
施工，避免热收缩套在烈曰下暴晒，或
者采取搭设遮阳棚等措施进行保护。
(6)在冷却过程中因滑动收缩形
成的空鼓现象，可在热收缩套的搭接
位置下安放片状热熔胶条（见图3),
在对热收缩套进行烘烤加热的时候，由
于搭接部位的底部有厚的热熔胶条，通
过加热和辊压便可使得热熔胶融化并
将搭接处的空气缝隙填充完整。
3.2 固定片裂开无法压实热收缩套
搭接处
3.2.1问题描述
在热收缩套补口烘烤过程中，固
定片内部热熔胶受热发生脱落，无法
将固定片与热收缩套搭接位置进行牢
固压实.导致热收缩套搭接处发生开
裂（见图4)。
3.2.2质量缺陷原因分析
(1 )目前，防腐补口作业较多
的仍是采取手工烘烤的方式，该方法
因施工人员主观因素等原因，较难控
制热收缩套补口施工的理想温度，难
以确保热收缩套在最优的条件下收缩
成型。热收缩套及固定片的热熔胶在
遇热后会有两种变化：第一种为物理
变化，即热熔胶发生软化和熔融；第
二种为化学变化，即热熔胶的热分解
和热氧化分解。如果烘烤温度过高，
超过热熔胶转变温度时，热熔胶则可
能发生脱落，导致黏着无效。
(2)本工程采用的管道规格为
0457x7.9及0457x9.5，管径较
大，管壁较厚，在热收缩套防腐补口
烘烤过程中，管道本体的热损失较
快。若热收缩套补口仅一人进行施
工，当烘烤管道一侧的时候，另一侧
为冷却状态，故此施工会导致热收缩
套受热不均匀、烘烤加热不到位，尤
其是管道6点钟难以操作的位置更容
易被忽略，最终因受热不均匀导致固
定片失效。
(3 >对于辐射交联聚乙烯热收
缩套本身及相应的固定片，热熔胶是
其核心的组成部分。涂刷了环氧底漆
的管道焊缝处与热收缩套的黏合、热
收缩套与固定片的黏合均是通过热熔
胶进行有效黏着，三者依次组合成为
一个可抵挡地下腐蚀介质侵蚀和机械
损伤的保护层。因此固定片内热熔胶
fuliweb的脱落也可能是因为材料本身的原因
导致。若热收缩套和其固定片的材质忻州师范学院学报
完全相同，其热熔胶的性能也应该是
石家庄岳村相同的，若两者材料存在差异，热熔
胶的弹性模量会有差别，在受热的情
况下，其应变差异较大。应力的产生
主要是在外力的作用下形成，热收缩
陕西林业科技套及固定片搭接处的应力主要有拉伸
应力、剪切应力及剥离应力等，这些
应力若超过热熔胶所能承受的应力极
限时，黏附效果就会发生失效，搭接
处便会裂开。
(4)如果胶层过薄，容易在烘烤
过程中产生缺胶的现象；胶层过厚，
胶黏剂固化后收缩而产生的收缩应力
增加，降低黏贴强度。在对固定片和
46
热收缩套进行材料对比时发现，因两 者的胶层厚度不同，其熔融的温度也 不同，如果在烘烤过程中无法到两 者温度的平衡点，容易造成缺陷。若 温度过低，则较厚的热熔胶无法充分 熔融导致黏合不牢固；若温度过高，较薄的热溶胶会被烤坏失效。
(5 )疲劳强度是指交变应力在 反复循环的作用下，黏着的强度逐渐 下降导致最后失效的现象。当交变应 力作用于胶层时，外力做的功一部分 将造成热熔胶内部结构的变化[2]；另一部分则由热熔胶内摩擦所消耗，这 种内摩擦使得热熔胶温度局部升高，造成内部应力集中，发生激烈的结构 变化，使黏着强度不断下降，导致胶 层脱落。
(6)蠕变是指材料在应力的作 用下，其形变随着时间变化而发生变 化的现象。搭接的接头在持续应力的 作用下，会发生塑性流动，一定时间 后接头便发生破坏。对于热熔胶层，其应力主要集中在搭接的端部位置，端部的蠕变程度要大于中间部位。蠕 变通常是与其交联密度和模量有关，若固定片和热收缩套两者材料特性不 同，其交联密度和模量也不同，蠕变 程度也会产生差异。在材质特性不同 的情况下，很难掌握烘烤的温度。因此当温度过高时，交联密度会对蠕变 产生强烈的影响，破坏搭接处的黏着 力，使固定片压实作用失效。
3.2.3分析试验及解决对策
针对施工工艺及材料因素所可能 造成的缺陷现象，对收缩热进行补口 试验，逐一排查导致固定片压实失效 的原因。
本工程在开始进行防腐补口时，仅一名防腐工进行烘烤，导致受热不均匀、加热不到位使得固定片压实失
效，造成热收缩套搭接部位的开裂。
后续项目安排两名技术较为成熟的
防腐工人在管道两侧同时进行烘烤加
热，且严格按照厂家提供的安装说明
书进行施工，在烘烤过程中，使用红
外线测温仪实时对管道温度进行监
控，保证管道表面温度不超过技术文
件中温度的规定，并严格检查管道6点
方位除锈、预热、刷漆及烘烤情况。
但是试验结果显示，仍然产生固定片
无法压实热收缩套，使热收缩套搭接
部位开裂现象。
第一次试验失败后，结合材料的原
因再次对此缺陷进行分析。导致缺陷产
生的本质，都是因为烘烤温度对于热熔
胶状态的影响。因热收缩套和固定片的
厚度存在明显的差异，安排防腐工使用
两种温度进行防腐补口。首先使用高于
技术文件规定温度5T的温度进行烘
烤，然后再使用低于技术文件1〇t的温
度对另一管道焊缝口进行防腐补口，并
对两个防腐口进行对比。试验结果显示
当使用较低的温度进行施工时，固定片
可以很好地压实住收缩套，但在进行剥
离试验时，发现热收缩套未融合在管道
表面，因此剥离试验不合格；当使用较
高的温度进行施工时，热收缩套牢固
黏贴于管道表面，剥离试验合格，但是
固定片会发生胶层脱落，无法压实。故
得出以下结论：热收缩套和固定片材质
或厚度的差异，使热熔胶层的功能性受
烘烤温度的影响，若热收缩套牢固附着
于管道表面，必须达到一定的温度，但
会使得固定片的热熔胶层无法正常熔
融于热收缩套的搭接处，发生脱落，因
此无法将热缩套的搭接处压实。但是若
温度较低，则无法满足热收缩套内热熔
胶层达到熔融状态，使得热收缩套本身
f容器与g itt
无法与管道黏贴牢固。
根据试验结果，在后续的试验
中，安排工人在烘烤的时候，用一条
湿毛巾覆盖在固定片上，避免高温直
接烘烤固定片，待热收缩套烘烤牢固
勒夫波后，再适当调低温度，取下湿毛巾，
均匀对固定片进行烘烤。固定片能够
很好地压实住热收缩套开口，不再发
生脱落，且热收缩套本身剥离试验合
格（见图5 )。
图5实验结果
4结语
钢制埋地管道的防腐层质量是
决定管道运营的安全性及使用寿命的
重要因素之一。因此在管道埋地回填
之前，需要特别关注防腐层补口的质
量。施工单位在进行热收缩套防腐补
口施工前，需要对补口的工人进行全
面的技术交底和质量、安全教育，并
全程监督、指导工人按照规定的施工
工艺进行补口施工，建立环境监测措
施，保证补口施工在良好的环境下
进行。
参考文献：
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豫公网安备41160202000603
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