顧穎波 大慶油田工程有限公司

《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標準》修訂探討

顧穎波 大慶油田工程有限公司

2011年12月1日，現(xiàn)行國家標準《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標準（GB/T 50538—2010）》由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式發(fā)布并實施。為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的節(jié)奏，圍繞工業(yè)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，新材料、新技術(shù)、新工藝應(yīng)用等要求，順應(yīng)國家在環(huán)境保護、資源節(jié)約及節(jié)能減排等方面的要求及新時期油田建設(shè)經(jīng)濟性的要求，進行標準修訂具有重要意義。本次修訂的主要內(nèi)容包括對原有保溫層材料、保護層生產(chǎn)工藝及性能指標的新增要求，增加保溫層種類，規(guī)范保溫層厚度等。

埋地鋼質(zhì)管道；國家標準；防腐；保溫；材料；修訂

1 標準修訂的可行性及必要性

2011年12月1日，國家標準《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標準（GB/T 50538—2010）》由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式發(fā)布并實施。該標準涵蓋了埋地鋼質(zhì)管道在防腐保溫設(shè)計、預(yù)制及施工等方面的技術(shù)要求。為埋地鋼質(zhì)管道的防腐保溫設(shè)計提供了重要的技術(shù)支持。

隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國已經(jīng)成為全球第二大能源消耗國，對石油的需求也不斷增長。中國已建油氣管道長度已突破7×104km。目前形成的管道輸送格局已經(jīng)成為繼鐵路、公路、水路、航空運輸之后的第五大運輸行業(yè)。而管道輸油是高能耗行業(yè)之一，因此提高輸油管道保溫技術(shù)水平，是節(jié)能降耗的重要措施。

近幾年來，在《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標準（GB/T 50538—2010）》執(zhí)行過程中，隨著管道保溫新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對現(xiàn)有標準提出了更高的要求。為順應(yīng)國家在環(huán)境保護、資源節(jié)約及節(jié)能減排等方面的要求，圍繞管道保溫新材料、新技術(shù)、新工藝應(yīng)用，需對現(xiàn)有標準進行進一步的修訂完善。

2 標準修訂的目的及意義

作為油氣田地面工程防腐保溫專業(yè)技術(shù)標準，《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標準》是埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫設(shè)計、生產(chǎn)及施工的主要依據(jù)之一。標準修訂后，將適應(yīng)新時期油田在技術(shù)發(fā)展上的節(jié)奏，以及在環(huán)保、節(jié)能、高效等方面的需要，同時滿足防腐保溫工程對經(jīng)濟性的要求，對埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫工程設(shè)計、預(yù)制及施工水平的提高具有重要意義。

（1）標準的修訂適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的節(jié)奏。隨著科研機構(gòu)對保溫材料研究的不斷深入，新材料、新技術(shù)及新工藝不斷涌現(xiàn)，標準的修訂將對該部分內(nèi)容進行補充和完善，以提高保溫工程的效率。

（2）滿足環(huán)保、節(jié)能的要求。修訂標準將改進保溫材料預(yù)制工藝，在生產(chǎn)過程中將執(zhí)行更加有效的綠色生態(tài)、節(jié)能減排的要求。

（3）滿足油田建設(shè)經(jīng)濟性的要求。新時期油田建設(shè)，不能單純追求新材料、新技術(shù)的要求，更要重視經(jīng)濟效益。修訂標準將在保溫層結(jié)構(gòu)方面進一步優(yōu)化，以保證設(shè)計可靠性與經(jīng)濟性的最佳統(tǒng)一。

3 修訂的主要內(nèi)容

3.1 補充對原有保溫材料生產(chǎn)工藝的要求

聚氨酯泡沫塑料以其導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小、吸水率低等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外埋地管道的保溫，已有30多年的使用歷史。聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)工藝成熟，施工方便易行，在保證保溫結(jié)構(gòu)的完整性和嚴密性的前提下，是埋地保溫管道的首選材料。但發(fā)泡型保溫材料在生產(chǎn)過程中，都會使用到發(fā)泡劑，原標準規(guī)定的141b是F-11的第一替代物，僅作為過渡替代品，141b在大氣中的壽命較短，對臭氧的消耗程度為F-11的1%，但其臭氧潛值（ODP）大于零，對臭氧層有危害。目前發(fā)達國家已禁用。1987年聯(lián)合國環(huán)境計劃署通過了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，1992年經(jīng)修訂的議定書對我國生效。為適應(yīng)油田建設(shè)新時期對環(huán)保的要求，修訂標準將禁止ODP大于零的發(fā)泡劑的使用。推薦環(huán)戊烷或水作為發(fā)泡劑，其中環(huán)戊烷是F-11的第二替代物，在冰箱和直埋式預(yù)制保溫管生產(chǎn)中使用；水作為安全、經(jīng)濟及環(huán)保型發(fā)泡劑目前正在國內(nèi)部分廠家推廣應(yīng)用。

3.2 增加發(fā)泡型保溫材料種類

酚醛改性泡沫塑料耐溫性高、造價低，廣泛應(yīng)用于國外保溫管道。國內(nèi)在吉林油田應(yīng)用比較成熟。生產(chǎn)酚醛泡沫塑料的原料除樹脂外，需要加入發(fā)泡劑、表面活性劑、固化劑和改性劑。由于酚醛泡沫通常選用酸性較強的有機和無機酸作為固化劑，且過分固化時，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致泡沫開裂，同時泡沫殘留酸對金屬表面具有一定的腐蝕性。脆性大和易粉化是酚醛泡沫塑料的兩大弱點，國內(nèi)已有多家企業(yè)及科研單位對改性工藝進行了研究，并取得了很好的效果。經(jīng)過改性的酚醛泡沫塑料，導(dǎo)熱系數(shù)可達0.015～0.033 W/m2·K，通過使用非離子表面活性劑，控制發(fā)泡反應(yīng)速度，閉孔率可達89%，經(jīng)過科研機構(gòu)研究有望成為物美價廉的聚氨酯替代物。

聚異氰脲酸酯泡沫塑料與聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)工藝相當(dāng)，耐熱性好，耐火焰貫穿性強，尺寸變化率小于1%，阻燃性也優(yōu)于聚氨酯，可在150℃下長期使用，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)和建筑行業(yè)。經(jīng)過聚氨酯改性的聚異氰脲酸酯，降低了純聚異氰脲酸酯的脆性，提高了耐熱性，生產(chǎn)工藝成熟，施工方便，價格較聚氨酯低廉。在國外某些保溫場合已經(jīng)替代聚氨酯泡沫塑料的使用。在國家標準《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計規(guī)范》中已作為可選絕熱材料之一。

聚氯乙烯泡沫塑料的耐熱性好，閉孔率高達100%，因此具有良好的防水性能，國外越來越多地應(yīng)用于水下或海底管道。經(jīng)改性的聚氯乙烯泡沫塑料，耐溫性及強度都會有所提高，但導(dǎo)熱系數(shù)較聚氨酯大，且使用時間較短，施工工藝尚不成熟，目前在國內(nèi)還沒有大量投入使用，修訂標準僅作為參考保溫材料以表格形式給出。

3.3 增加聚乙烯外護層低溫指標及冬季施工要求

美國阿拉斯加輸油管道及加拿大北部地區(qū)冷湖輸油管道，其保溫管道均為高密度聚乙烯硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料管，國內(nèi)中俄原油管道漠河—林源段為多年凍土地段，對保溫管道的外護層、補口帶的耐低溫性能以及冬季施工工藝提出了更高的要求。修訂標準將補充對外護層材料耐低溫性能指標的要求，以滿足特殊環(huán)境的使用條件。

3.4 補充不同使用環(huán)境下保溫層厚度推薦表

推行保溫層經(jīng)濟厚度，與控制表面溫度或控制熱流密度的設(shè)計相比，可節(jié)能20%以上。原標準雖然給出了經(jīng)濟計算方法，但經(jīng)濟計算方法可操作性差，標準修訂過程中將考慮根據(jù)不同管徑、不同介質(zhì)溫度、不同保溫材料給出經(jīng)濟厚度推薦值，以滿足保溫工程對經(jīng)濟性的要求，同時便于指導(dǎo)設(shè)計。

（欄目主持 李艷秋）

綜合灰色評價結(jié)果為

對應(yīng)高、顯著、一般和低4個評價等級，E=(4，3，2，1)，最終評價值C=S·ET=3.427 156。

最終的評價值介于3和4之間，該油田油氣勘探開發(fā)項目的風(fēng)險程度歸為顯著，這也符合油氣勘探開發(fā)項目整體上高風(fēng)險性的特點。

3 結(jié)論

針對油氣勘探開發(fā)項目的特點，將其風(fēng)險劃分為地質(zhì)風(fēng)險、經(jīng)濟風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險、管理風(fēng)險和政治風(fēng)險5類。運用多層次灰色評價法構(gòu)建模型，并應(yīng)用于某油田的油氣勘探開發(fā)項目。結(jié)果表明，利用多層次灰色評價法識別的油氣勘探開發(fā)項目風(fēng)險切合實際，具有一定的合理性，這也能夠為油氣勘探開發(fā)項目的風(fēng)險評價工作提供借鑒和參考。

[1]陳黎明，趙暉．大型工程項目管理度的多層次灰色模型探析[J]．統(tǒng)計與決策，2012（1）：73-75.

[2]商梅梅，張寶生，王連杰，等．國際油氣勘探開發(fā)項目風(fēng)險研究—基于變權(quán)理論[J]．技術(shù)經(jīng)濟與管理研究，2011（11）：11-14.

[3]梁繼強，劉尚坤．多層次灰色綜合評價法在港口建設(shè)項目風(fēng)險評價中的應(yīng)用[J]．中國水運，2011，11（8）：223-224，226.

[4]鄭運虎，姜峰．多層次灰色評價法對FPSO船火災(zāi)風(fēng)險的評估[J]．油氣田環(huán)境保護，2014，24（3）：34-37.

[5]王麗茹．油氣資源勘探開發(fā)一體化項目優(yōu)選評價模型[J]．油氣田地面工程，2008，27（11）：27-28.

收稿日期2015-07-28

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.007

2015-04-16