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穿越地中海管道热缩套补口技术 Novel field joint coating solutions for the construction of subsea pipelines 加拿大Canusa-CPS公司D Tailor与E Tacoma24英寸天然气管道的建设中，防腐工程师面临特别的挑战。深水管段增加了管道工程施工的复杂程度，在这里，采用加厚型聚丙烯防腐层的钢管道铺设在水深2000 m的水域。为此，由多个技术领域的专家组成了一个技术攻关小组，用独特的创新技术战胜这些项目中面临的挑战。 本文介绍了该项目的实施概况，重点叙述了在岸上、浅水区和深水区里，如何解决所遇到的许多管道现场补口的技术和施工问题。为了满足项目的要求，开发了多种不同的现场补口设计方案和创新的安装技术。 一、近海项目的背景 过去十年间，高性能三层聚丙烯（3LPP）防腐层系统在近海管道项目的用量已经明显增多了。虽然三层聚丙烯（3LPP）防腐层的使用还不及三层聚乙烯（3LPE）防腐层那么普遍，但是，已经制订相应的技术标准，当管道使用温度高于85℃，或者需要增强海底管道铺管作业过程的机械强度时，或者为了适应特殊使用要求时，都规定要采用三层聚丙烯（3LPP）防腐层。 干线管道的三层聚丙烯（3LPP）防腐层和三层聚乙烯（3LPE）防腐层都是在预制厂里，在良好控制的作业环境中，在高度自动化生产线上完成涂敷的。在海底管道铺管作业中，要在现场半自动生产线上，将防腐管段焊接在一起，然后做好补口防腐层，这要求补口作业保质保量地快速完成。在预制厂里，干线管道的涂敷工艺容忍生产线多少有些停机时间。但是，近海铺管作业与此绝然不同，各项工作时间是安排得非常紧凑的。所以，铺管船上“流水作业线”的所有工序必须严格按照设计时间表高效完成，应最大程度避免发生意外停工的风险。现场补口作业是铺管船上“流水作业线”的关键工序之一，必须保质保量地快速完成，以免延误整条海底管道的铺管施工进度。 从阿尔及利亚到西班牙的24英寸天然气管道全长210 km，包括岸上、浅水区和深水区三部分施工管段。这些施工管段的现场补口都采用三层聚丙烯热缩套。为了满足整条管道铺管施工进度的要求，开发了独特的热缩套安装技术，在规定时间内，确保补口防腐层符合相应的性能标准要求。 图1 从阿尔及利亚到西班牙的210 km穿越地中海的24英寸天然气管道 这条管道的中间管段铺设在极深的水域里。靠近岸边水比较浅，管道铺在水深不足550 m的浅水中，而管道中间管段铺在水深最深达到2160 m的深水里。浅水区与深水区的管段采用不同的设计和施工方法。在浅水区，4.5 mm厚的聚丙烯管道防腐层外面加上混凝土加重层，采用S法铺管技术铺设。混凝土加重层增强了管道的机械保护能力，特别是防止水下管道受到拖网渔船或者铁锚的损伤，并防止管道因浮力而漂浮。深水区管段采用相同的三层聚丙烯管道防腐层（3LPP），但没有混凝土加重层，按照分开的协同承包施工计划，采用四根管子预先焊接成一体的四节管（quadruple joint），在铺管驳船上将这些四节管焊接在一起后，再用J法铺管船铺设。 图2 从阿尔及利亚到西班牙天然气管道水下管段水深的变化 Shallow Water浅水区 Deep Water Section深水区 S法铺管技术一般适合浅水管道铺设。管子成水平方向沿着S法铺管船的流水作业线移动，船上的各种作业包括焊接、焊缝检查、表面清理、安装现场补口和检验。当铺管驳船朝前移动管子时，在铺管船的船尾安装支架与海床的触地点之间的管道形成“S”形状。 J法铺管技术普遍用于深水管道铺设，最深可达到3500 m。在J法铺管船上，焊接-补口-检验等作业均以直立管柱形式完成。管道成“J”形状，因为管子离开驳船时成直立状态，再向下一直触到海床。项目的成功取决于作业过程的生产率，因为租用J法铺管船是非常昂贵的。为提高生产率，供给J法铺管船的管子是预先焊接成一体的四节管。这样，只要在铺管船上将这些四节管焊接起来，再做好每道现场焊缝的防腐补口。 图3 近海管道S法铺管技术（左）与J法铺管技术（右） 二、浅水区管段热缩套技术的进步 浅水区管段的焊缝补口，采用2.5 mm标准厚度的GTS-PP聚丙烯热缩套防腐，然后覆盖一层填充加密层，填满混凝土加重层管端截短部位的空隙。2001年，加拿大Canusa-CPS公司首先推出其享有专利权的聚丙烯热缩套技术。GTS-PP聚丙烯热缩套系列设计采用独特的交联聚丙烯基膜和改性聚丙烯粘接剂。安装到位后，在最高操作温度140℃（284GTS-PP聚丙烯热缩套具有极好的附着力和卓越的防腐性能，按照有关技术标准进行的质量评定试验结果已经证实了这一点。 图4 2002年穿越黑海的Bluestream管道上的GTS-PP聚丙烯热缩套补口 2002