闲置油管改造为地面集输工程管的可行性论证报告Word文件下载.docx
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闲置油管+防腐层（纳米）+底胶及胶带+硬质聚氨脂泡沫（保温层）+高密度聚乙烯塑料（保护层），如图一所示。
防腐层（纳米）：
油管内壁进行了纳米防腐防蜡处理，内涂层表面光滑，滞流层变薄，管内液流阻力下降，加快了流体速度，降低能耗。
同时防腐层（纳米）是热的不良导体，导热率为0.15千卡/m.h℃,钢的导热率为70—100千卡/m.h℃，防腐层（纳米）对体系温度的下降和近管壁的温度梯度改善起到了良好作用。
在保证防腐防蜡效果时，由于体系粘度的下降也降低了能耗。
底胶及胶带：
底胶增强了油管外壁与胶带层间的粘力和密封性，有效的防止腐蚀性气体、液体的渗入，充分发挥了胶带良好的防腐蚀性能。
硬质聚氨脂泡沫（保温层）：
硬质聚氨脂泡沫具有突出绝热性能，油管外面包上了保温材料，从而增加了热阻，减少了流体温降。
高密度聚乙烯塑料（保护层）：
由于高密度聚乙烯良好的耐酸、耐碱、耐低温及防渗透性，用高密度聚乙烯管作防水、机械损伤保护层，有效的阻止了保温材料进水和机械破坏。
改造后地面集输工程管具有独特的亲水憎油性能，因此该管适合于作输送含蜡原油、高粘原油及聚合物原油的管道。
同时防腐、防垢效果突出也适合用于输水管线。
三、闲置油管剩余机械性能分析
油管的疲劳断裂，是一个渐变过程。
由局部的塑性变形—>
微裂纹萌生—>
微裂纹扩展—>
宏观裂纹扩展等系列事件组成的损伤累积演变过程。
在裂纹形成期的损伤形式主要表现为位错组态改变，胞状亚结构形成及局部连续性丧失，即微裂纹形成。
裂纹一旦形成后，疲劳损伤便集中于裂纹顶端局部地区，并主要表现为裂纹尺寸增加。
因此，在疲劳过程的不同阶段上，损伤是按不同机理进行的，损伤累积的规律也不相同。
疲劳损伤过程实质上是一种不可逆的耗能过程。
金属中发生的一系列不可逆变化不断地改变着油管材料的状态。
油管材料的状态变化可用状态变量来衡量。
选择合适的状态变量，并研究其变化规律，即可确定油管的机械性能损伤与状态变量的关系。
大庆油田使用油管的主要材质为J55、N80、P110、C90其平均机械性能指标如下：
表一
抗拉强度MPa
屈服强度MPa
延伸率%
断面收缩率%
冲击韧性J
935
628
28．5
45
18．5
而普通地面集输工程用管的管材材料为20#钢，其平均机械性能指标为：
表二
380
240
22
28
14
设油管服役t年时间后，油管材料的机械性能损伤为D（t）；
服役T年时间后材料的剩余有效机械性能为M（t），则按照损伤力学中Rabotnov模型：
D（t）=1-[M（t）/M0]
（1）
M（t）=M0[1-D（t）]
（2）
式中，M0为油管材料的原始机械性能，如，抗拉强度、屈服强度、弹性模量等。
油管材料的机械性能总损伤等于：
疲劳引起的材料机械性能损伤+腐蚀引起的材料机械性能损伤。
油管材料的机械性能总损伤可根据报废油管材料的机械性能试验数据，依据上面公式
（1）、
（2）求得。
它们随时间的变化曲线如图二所示：
图二闲置油管机械性能的衰减曲线
试验表明，闲置油管的机械性能已衰减至原机械性能的70%~80%，经修复处理后油管材料的平均剩余机械性能指标如下：
表三
650
22．6
31．5
14．8
与表二对比可知，闲置油管经漏磁探伤检测等修复处理后的机械性能完全满足埋地地面集输工程管的机械性能要求。
改造后的埋地地面集输工程管具有以下性能：
1、有足够的强度、刚度和弹性以抵抗保温段在预制和铺设过程中的各种载荷
2、有足够高的抗压强度以抵抗土壤或地下水的静压力，保证其不被压破。
3、导热系数低。
4、吸水率低或不吸水。
5、表面粗糙度小等特点（具体数据可参考数据附表及检测参数表）。
四、改造后地面集输工程管的可焊性分析
经焊接专家实践论证，并且通过拉伸强度、屈服强度、及断后伸长率等检测实验证明，闲置油管改造成地面集输工程管施工过程中的连接，只要闲置油管的坡口为300—400角时，采用THJ506碳钢焊条进行焊接，完全可以满足需求。
油管材质为J55、N80、P110、C90，而埋地地面集输工程管的材质一般为20#钢。
考虑两者的可焊性差别较大，为了解决施工中可能存在的各种焊接隐患，我们与哈尔滨焊接研究所共同研制出了油管与20#钢管材的焊接工艺。
该对接过程在车间完成，出厂的地面集输工程管的两端经材质转换后均为20#钢材质，从而解决了改造后地面集输工程管与20#无缝钢管的连接问题。
五、改造闲置油管的经济效益分析
目前73*5.51、88.9*6.45两种外硬质聚氨脂泡沫塑料内缠胶带保温管（含修复纳米坡口管,不含油管主材）,与同型号的内缠胶带硬质聚氨酯泡沫外夹克30mm无缝管20#钢价格相比较,每公里均可节余6万余元,总而言之，油田的判废油管即得到了再利用，又大大节余了采油厂的成本，可见效益十分可观。
同时作为闲置油管改造地面集输工程管材质等诸多因素都优于20#钢无缝管，从而延长了地面集输工程管的使用寿命。
六、修复纳米坡口管可参考数据附表
普通油管部分参数（单位:
mm）
规格型号
壁厚
外径
内径
备注
73*5.51J55N
5.51
73.02
62
88.9*6.45J55N
6.45
88.9
76
纳米涂料防腐后的检验参数（防腐层≥40Чm）
1、纳米防腐性能
序号
检验项目
检验结果
检验单位
1
耐冲击性cm
50
国家涂料质量监督检验中心
2
柔韧性mm
3
附着力（划格间距1mm）级
4
附着力（拉开法）MPa
4.7．A
5
弯曲试验（圆柱轴）mm
6
硬度
133
7
耐磨性（1000g/1000r）g
0.014
2、物理性能
条件
结果
检测单位
平均表面精糙度10Чm
5Чm
自检
气压起泡（10MPa）
无起泡
水压起泡（20MPa）
3、耐蚀性能
条件
700C油田污水浸泡1个月
涂层无变化
胜利油田
海水浸泡1个月
50mg/1H2S溶液中浸泡30d
耐盐雾1000h
涂层为1级
厦门检测站
CaCO3饱合溶液中浸泡30d
4、防垢性能
污垢沉积速率mg/cm2mon
0.0886
鞍山钢铁集团公司
技术中心
污垢系数m2．ｈ．0C/KJ
0.185X10-4
5、耐温性能
3%NaCl溶液中1500C144小时
金属腐蚀与防腐国家重点试验室
6、压力与导热率
名称
计量单位
数值
备注
静水压力
mpa
46
水压试验压力
mpa/5秒
20.7
导热率
千卡/m.h0c
0.15
七、改造后的外硬质聚氨脂泡沫塑料内缠胶带保温管检测参数表：
（保温层:
30mm）
序
号
检测项目
单位
技术指标
检测结果
检测标准
表面密度
kg/m3
4060
53.5
GB/T6343-1995
压缩强度（10%）
0.20
GB/T8813-1988
汲水率（96HhHHHhh）
g/cm3
0.03
0.0282
SY/T0415-96
（附录B）
导热系数
W/（m.K）
0.0286
（附录C）
断裂伸长率
%
600
667
GB/T1040-92
压痕硬度
mm
0.2
0.1
SY/T0413-2002
（附录F）
拉伸
强度
环向
Mpa
20
21
轴向
偏差
15
8
耐
热
性
1000C
96h
尺寸变化
长度
0.29
（附录D）
宽度
0.43
厚度
2.4
重量变化率
1.8
强度增长率
10
11
大庆鑫科油田设备科技开发有限公司技术部
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