20世纪80年代以前,钢质管道防腐保温泡沫黄夹克一步法成型工艺技术因具有显著的技术经济价值成为国内各油田的重要科研课题,由钢管塑料包覆、特殊薄管成型、聚氨酯硬质泡沫成型这三项尖端技术集成,使普通的黄夹克作业线实现了一线两用,一次成型,既能生产黄夹克防腐管,又能生产泡沫黄夹克防腐管,一举解决了困扰我国石油行业多年的管道腐蚀和保温难题。该属国际首创,先后转让到全国24家油地企业,创造了巨大的经济与社会价值。1985年通过石油工业部技术鉴定,同年获国家发明专利、国家科技进步二等、首届专利技术十佳项目和全国施工新技术优秀项目,1990年获第二届国际专利新技术新产品展览会金,被国务院列为国家重点新技术推广项目。
该科研课题由胜利油田胜利油建公司(原油田建设第一指挥部)与化工部化工机械研究院合作完成。研究工作主要集中在钢管塑料包覆技术、特殊薄管成型技术等领域,包括作业线上的泡沫黄夹克成型生产及所有设备的攻关试验、安装调试和配套完善。历经近600次攻关试验和技术积累,数十次重大改进,攻克了一次成型、自动纠偏等一系列工艺,建成国内第一条泡沫黄夹克防腐保温一步法管道生产作业线,填补了国内和国际空白。
在国内各个油田勘探开发初期,我国油气管线的防腐技术处于落后状态,大多采用管道外壁浇注沥青包覆玻璃布的原始手工操作技术,不仅工效低、污染,而且防腐性、抗冲击性较差。异物穿透防腐层造成管线穿孔事件时有发生,严重制约了原油生产。20世纪80年代初,油田建设第一指挥部成立了机具研究所、攻关沥青作业线设计组和黄夹克作业线年沥青和黄夹克作业线相继建成投产,油气管线落后的防腐工艺由手工操作一跃发展成为机械化流水作业。
然而石油采出后,只有在热状态、低粘度条件下,才能顺利通过输油管线流向集油站。管道若不保温,热量就要散失,尤其冬季粘度增大,摩阻增加,流动受影响。为了保温,每口油井都有水套炉,而且沿管线米左右便设一中继加热炉,对输送的石油加热。据统计,加热所需的油气损耗和集输自耗气量相当可观。经测算,生产1吨原油需消耗输送量2.8-3.5%的原油热值。当时,我国长输管线加热输送每年需消耗燃油价值3000万元以上。1983年1月21日,油建一部机具研究所与化工部化工机械研究院,正式签定了联合研究一步法泡沫黄夹克成型工艺技术合同。
钢质管道防腐保温一步法工艺是用于生产各种油、气、水管道外包覆防腐保温层的一种先进生产技术。该工艺的技术关键为复式机头。它将聚乙烯的加工成型工艺和泡沫塑料的喷涂工艺集成化,使防腐保温层在机头中一次成型。同时,定压筒的内压、送进机的送进速度、挤出机的挤出量、泡沫的喷灌量等指标之间的同步匹配成为成型工艺中的重要参数。经过多次试验,攻关人员首先研制出第一台直径89毫米的泡沫黄夹克复合机头。这个复合机头主要由机头、定径套、稳压套及喷枪4部分组成。塑料挤出机通过水冷内压定径套定径,制出薄壁塑料管。钢管由作业线推进机匀速推进,穿过横机头中心孔,并对挤出的塑料管起牵引作用,与此同时,在钢管与塑料管之间密封的环形空间内喷灌泡沫料,并在不足1米的运行距离中、十几秒的短暂时间内,形成同时具有钢管外泡沫保温层及塑料夹克层的泡沫黄夹克防腐保温管。
这项工艺技术要求在生产作业的瞬间同时输入复合机头6种物质,包括:HDPE及其助剂、PAPI组合聚醚、水、电、气;需要同时控制8个参数,包括钢管运行速度、泡沫喷出量、水温、气压等。整个工艺的实施过程,实质上就是对多个参数的摸索控制过程。试验过程中的改进、完善、调试、参数确定及辅助设备的设计安装工作,倾注了科研人员的大量心血。试验的每一步都会出现意料不到的难题,仅仅在泡沫注入技术的研究中,每个参数都是科研人员和工人们用汗水浸泡出来的。刚开始采用浇注法,机头常常被泡沫堵塞,技术人员就一点一点往外抠。后来改用喷灌法,先把经高速混合机搅拌的聚氨脂泡沫液体打入泡沫罐,再用喷枪喷灌到夹克护管与钢管的环形空间内发泡。最初难以掌握气压参数,压力小了,泡沫注入量太少,造成保温层空洞影响质量;压力过大,夹克皮会因承压过大而炸裂,滚烫的泡沫四处飞溅,浓烈的化学气味使人呼吸困难。最终熬过了80多个日日夜夜,经历了成百上千次的试验,针对各种原料性能条件,摸索出了一套理想的工艺参数。
作业线建成初期,保温的泡沫层经常因偏离同心层而失去保温作用,工人们只好用手推移钢管或聚乙烯外管纠偏来维持生产,废品率高达20-30%,导致生产成本居高不下。1983年7月,油田科委初步鉴定后提出进一步减少保温层偏心问题的。科研人员顶住压力,继续优化设计纠偏机械执行系统装置,他们晚上查资料,白天蹲现场,很快就拿出了机电一体化自动纠偏的方案。整个纠偏系统由电子控制机构和机械执行机构两部分组成。电子控制的关键在于测偏传感器探头,它像一只电子眼睛,当保温层偏向一边时它就立即发出信号来。当传感器把纠偏信号通过控制线传递出来时,机械执行机构必须立即运行前后、左右、上下三度的动作纠偏。设计要求灵敏度高,误差小,方便操作和维修,并易于制造。经过科研人员的不懈努力,终于实现了导柱结构、螺旋、链条传动,完成基座、中板、上板3层成一体的纠偏小车设计。失败一次,研究一次,改进一次。先后配置了纠偏限位开关,发泡仪,最终使纠偏机达到了最佳区域纠偏。1984年6月15日,自动纠偏系统试验成功,泡沫保温层的偏心度控制在了正负3-5毫米之内,满足了各项技术要求。1984年7月4日,该项技术通过了油田科委组织的技术完善验收。
此后,科研人员把全部精力继续投入到作业线的完善、配套和系列化生产上。1984年11月,适合黄夹克和泡沫黄夹克的两次送进机、压缩机研制试验成功,解决了作业线传运送进部分的稳定性,除锈机经改装后也用到作业线上,了钢管除锈质量达到近白级。研制了复合机头气气动调压阀,使气畅通无阻。光照设备装置试制及应用,也达到了发泡动态的可见性,使产品应用于作业线后,大管、小管、焊口管、螺纹管均能稳定送进。与此同时,为满足胜利油田开发建设各种口径管线的需要,还设计加工了不同大小的机头。泡沫黄夹克一步成型工艺日趋成熟,作业线各个环节日趋合理,生产能力稳步提高。
钢质管道防腐保温一步法工艺技术的研发成功,为我国的钢质管道防腐保温采用世界先进的泡沫黄夹克防腐保温层结构开掘了一条新,从此我国油气管线落后的防腐保温工艺一举跃入国际先进行列。经一步法工艺生产的管道产品,其保温用的聚氨酯泡沫具有良好的机械性能和绝热性能,通常情况下可耐温120℃,通过改性或与其它隔热材料组合可耐温180℃。
一步法防腐保温管较之传统的各类保温管材具有十分突出的优点:保温性能好,长期运行可节约大量能源,显著降低能源成本;具有很强的防水和耐腐蚀能力,不需附设管沟,可直接埋入地下或水中,施工简便迅速,综合造价低;使用寿命可达30-50年,正确的安装和使用可使管网维修费用极低。在当时,一条年100公里作业线生产的管道应用于输送系统后,每年节省的加热耗能价值即在200万元以上,其成本仅为此前所用胶带泡沫保温层的三分之二。
这项工艺技术一经问世,即在国内引起巨大轰动,并以其技术的可靠性、先进性、新颖性和独创性被列为国家863推广计划。经过近28年的改进提高,目前在胜利油建公司已形成作业管线km的年生产能力,截至2010年底,仅该公司在东营和两地建成的作业线,就累计生产各种管径泡沫黄夹克管线亿元以上,应用后实现节能价值数十亿元以上。
以来,国内钢管道泡沫黄夹克一步法工艺技术市场从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级,逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的工程施工市场。截至1994年,一步法成型工艺技术先后被转让到、新疆等石油行业内外的21家单位,建成近30条生产作业线,取得了极大的经济效益和社会效益。随着市场经济的发展和专利权时效的消失,这项工艺技术被更加广泛地扩散到国内各行各业,广泛应用于油田陆上油气集输管道、城市小区供热管网和海底油气管道,建成生产线数以百计。尤其在目前方兴未艾的国内各大中城市住宅小区供热管网建设市场,更加展示出其朝阳产业愈来愈广阔的应用前景。
在市场经济条件下,在祖国油、气、水、液体化工等多介质管道运输产业迅猛发展的今天,当年胜利油建人经过两年零四个月团结奋斗研制成功的这株属于胜利人的科研奇葩,越来越绽放出夺目的异彩。
1、凡本网注明“来源：中青在线或中国青年报”或在视频窗口中有“中青在线LOGO”标识的所有作品，版权均属于中青在线或中国青年，未经本网授权，不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。
2、本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并按双方协议注明作品来源。违反上述声明者，中青在线将追究其相关法律责任。
推荐：
网友评论 ()条 查看