采用验证试验法设计高压大口径管件

我国天然气管道工程用管件,特别是三通、弯头,在高压大口径的设计参数下,由于采用数学分析法计算的壁厚越来越厚,导致在目前的装备条件下管件制造工艺难以保证管件质量。为解决这一问题,根据管件标准的规定,应采用验证试验法,验证试验法不仅可以解决上述技术问题,还适用于各种设计参数下的管件计算,可以较大地降低管件壁厚和制造工艺的难度从而减少管件投资,论述了验证试验法不是简单强度爆破试验的理由,介绍了采用该方法应进行的主要工作,提出了相关建议。     

站场钢制管件及设备的设计计算、制造与标准

论述了油气集输和长输管道用无缝钢管标准的区别,三通、弯头壁厚计算的两种方法,指出设计验证试验是一种较数学分析法更为先进的设计计算方法;论述了热弯弯管壁厚附加量取值应考虑的问题,三通应推广采用模压拔制结构形式;指出管件制造中必须首先编制MPS,原材料入厂复验的目的及应注意的问题;论述了现行管件标准存在的不足之处,指出急待修订现行管件标准以确保管件质量和工程的安全可靠性的重要性。     

油气集输与长输管道工程用管件标准分析

油气集输与长输管道及天然气净化工程(下称油气工程)管件的安全运行和使用寿命主要取决于管件标准的内容和标准的正确应用。在油气工程建设中,国内目前常用的管件标准有GB/T 12459-2005《钢制对焊无缝管件》、SY/T 0510-2010《钢制对焊管件规范》、SY/T 0609-2006《优质钢制对焊管件规范》等。在保证管件性能和质量,包括力学性能、冲击韧性、硬度、金相、化学成分和管件的制造工艺规范(MPS)及检验试验等要求上,这些标准均存在不同程度的技术性问题,使管件的安全运行存在潜在的风险。基于此,提出了管件标准在设计与制造方面需要补充的技术要求内容,并对管件标准的修订提出了相关建议。     

石油化工装置中低压大口径管道设计探讨

介绍了石油化工装置中低压大口径管道组成件规格的选取、制造标准、特殊管件的尺寸计算和制造的要求,同时对大口径管子的壁厚计算、支管连接补强和柔性分析中考虑的因素加以阐述,并根据大口径管道的特点,结合具体工程,对大口径管道的布置和施工等进行探讨。     

熔盐冷却器主要制造工艺

某苯酐项目中的核心设备熔盐冷却器结构复杂,其制造工艺重点是保证零件质量、保证设备组装、采用合理焊接规程以及保证合理有效的压力试验和气密性试验,按此制定工艺制造的熔盐冷却器质量满足相关标准和规范的要求,投用后运行良好。     

铬钼合金钢管道焊接工艺研究

根据不同材质及壁厚铬钼合金钢管道及管件,选择了合适的焊接方法、焊接材料、预热温度及焊后热处理工艺。在焊接过程中严格控制工作程序,按照相关规范进行操作。通过在某大型乙烯工程施工中的实际应用,验证了此铬钼合金钢焊接工艺是正确合理的,能够较大程度提高管道焊接质量,减少焊接时各种缺陷的产生。     

管道试压封头的选用及设计

文章以现行压力容器、金属管道设计规范及管件标准为依据,讨论了常用管道试压封头如:椭圆形封头、平盖封头、盲板法兰、法兰盖等封头壁厚的设计选用,并探讨了加强肋平差封头壁厚的计算方法。在长庆气田施工中多次应用验证,用这些计算方法确定的管道试压封头,安全、可靠、经济。     

前苏联大型管道标准在南约洛坦天然气外输工程中的应用

土库曼斯坦国家输气管道的管径为1 420 mm且油气工程建设标准大部分依然沿用前苏联的标准。为此,从管道强度计算、阀室设置、公路和铁路穿越3方面讨论了前苏联标准СНиП 2.05.06-85《大型管道》在中国石油天然气集团公司南约洛坦天然气外输工程的应用,并比较了该标准与中国标准GB 50251-2003《输气管道工程设计规范》在壁厚选择、阀室设置方面的主要差异,得出以下工程建议：①管道壁厚计算取用两个标准强度计算值中的保守值,使管道壁厚既能满足中外规范的要求,又能保证管道安全;②阀室设置按照СНиП 2.05.06-85《大型管道》来进行,符合管道沿线的实际情况;③管道穿越铁路和公路按照СНиП 2.05.06-85《大型管道》执行,符合土库曼斯坦国家习惯性的穿越做法,有利于本工程的设计审查通过与建设;④在使用СНиП 2.05.06-85《大型管道》进行管道强度计算时,内压超载系数的选取很重要,对于计算结果有较大影响;⑤若工程采用俄罗斯标准制造的钢管,其屈服强度可能与API 5L标准有区别,可根据实际钢材的屈服强度进行计算并校核;⑥管型选择与焊缝工艺均对壁厚产生影响;⑦《大型管道》中管段等级与中国相关标准规定的地区等级正好相反,应予以注意。     

单点系泊输油旋转接头结构设计与分析

单点系泊系统中,旋转接头由于设计难度大、制造工艺复杂以及密封性能要求高等特点,一直被国外公司作为核心技术而长期封锁,国内目前还没有自主设计制造的单点系泊旋转接头投产使用。鉴于此,根据单点系泊输油终端的功能需求总结了输油旋转接头的结构设计技术要求,并根据规范设计了一种单通道轴向旋转接头,对该旋转接头的结构型式进行了论证及壁厚计算;通过有限元分析计算了旋转接头结构所受应力及变形,验证了装置的本体结构所受应力小于其许用应力,轴承安装螺栓所受最大应力在其屈服强度范围内,密封间隙的最大变形量在密封件要求的范围内,从而有效地保证了旋转接头装置密封性能的可靠性;最后采用设计的旋转接头台架试验装置对旋转接头原型样机进行了旋转效用试验、静态密封试验和动态密封试验,试验中未出现密封泄漏,进一步验证了旋转接头结构设计的可靠性。该项研究提供了单点系泊旋转接头的设计与验证方法,对旋转接头的国产化应用具有一定的借鉴意义。     

大高差段管道壁厚裕量计算和选取探讨

输油管道选取壁厚时存在三个问题：若选规格壁厚,存在壁厚裕量大的问题,造成钢材的浪费;若选计算壁厚,水压试验时在大高差段管道存在低点不能满足规范要求的问题;若在计算壁厚上加一定的裕量,又存在裕量如何选取的问题。针对这些问题,文章结合水压试验分段提出了解决办法,即根据试验压力、地形高差和分段长度,预先设定合理的分段高差,根据分段高差计算管道壁厚。这样选取的壁厚,既满足了规范要求,又节省钢材,且方便试压分段。     

国产CT80连续管在吐哈油田的应用

截止到2010年,吐哈油田一直使用进口连续管,其价格昂贵,供货周期长。为此,国内研制了CT80钢级连续管。为验证其使用性能,将该连续管在吐哈油田进行试用,并与进口连续管进行对比。结果表明,国产CT80钢级连续管的疲劳寿命和整体性能已达到进口连续管水平,符合施工要求;不仅供货周期短,而且费用是进口连续管的1/2左右;国产连续管壁厚比进口类似规格连续管壁厚稍厚,单位质量稍大,在实际使用中柔性稍差。     

国产超级双相不锈钢换热管在加氢高压换热器上的研制与应用

介绍了典型超级双相不锈钢S32750的特性:超低碳、高钼、高氮和双相。对国产超级双相不锈钢换热管的制造工艺包括炼钢、制管工艺和热处理工艺进行了研究;管坯炼钢采用电炉+AOD(氩氧脱碳法)双联法,制管选用热挤压或斜轧穿孔+冷轧工艺;管坯加热应保证加热温度准确和均匀。通过一系列腐蚀试验,验证了国产钢管制管工艺的合理性;S32750换热管成功应用于某炼厂加氢装置热高分气体与混合氢高压换热器。     

大管径外卡式试压装置的研制

针对国内某甲醇项目超高压大口径进口集合管在定尺长度订货,水压试验后不能改变集合管长度以免影响外部管道连接,集合管管口与地面垂直难以加工U型坡口,集合管管径较大,壁厚较厚,盘管试验压力较高的试压要求下,参照GB 150《压力容器》计算及采用ANSYS有限元分析进行核算、工厂模拟实际试压装置进行验证的方法,研制出了大管径外卡式试压装置,此装置制造简便、易于装拆、试压效率高、可重复使用,解决了工厂及现场超高压大口径管口试压的问题。     

国产不锈钢带极性能研究

对比了国产与进口不锈钢带极性能的优劣,采用相同工艺参数对国产和进口带极进行双层带极堆焊对比试验,焊后检验表明,国产带极的堆焊层力学性能、耐腐蚀性能基本满足标准要求,但国产不锈钢带极的C、P、S质量分数较高,Nb/C较低,影响了堆焊层的耐腐蚀性能。同时,国产带极的尺寸精度、表面粗糙度和硬度不能满足要求,需要进一步改进。     

长输管道全自动焊接技术施工分析及应用建议

管道全位置自动焊接技术在X70管线的工艺试验表明:自动焊接技术效率高,焊接质量好,操作人员劳动强度低,便于操作。本文在总结试验结果的基础上提出了如下建议:尽快规范自动焊焊接施工技术标准;采用坡口机加工坡口以便现场施工;在大口径、大壁厚管道施工中,采用复合型坡口;在自动焊接工艺施工时配备相应的无损检测设备。     

火灾工况厚壁容器减压时间计算

海洋石油工程设计标准APIStandard521 中,要求火灾工况下,对于壁厚等于或大于25.4mm(1in)的碳钢容器,在15min内设备内压力由最初的压力降低到容器设计压力的50%。本论文以某平台上的天然气气体洗涤器(壁厚40mm)为例,分析火灾工况下厚壁容器壁温随时间的变化规律,获得对应时间的破裂应力,并通过计算得到洗涤器在火灾工况下的临界减压时间,以验证规范的有效性,并对今后工艺系统的设计实现优化,实现从设计源头进行降本增效。     

中国和俄罗斯管道壁厚计算方法差异研究

随着我国长输管道跨越式发展,中亚和俄罗斯成为海外油气战略重点地区。由于中俄标准技术水平差异,可能造成管道投资增加的问题。应通过中国和俄罗斯管道设计标准的差异性研究加以解决,特别是管道壁厚计算方法的差异性。中俄管道设计标准分别基于管道屈服强度和抗拉强度计算壁厚,俄罗斯标准能够反映X65钢及以上高钢级钢管材料特性的变化规律,考虑因素更全面,但壁厚计算值略大,二者差值在1.67~3.8 mm之间。中俄管道设计标准的应用建议是:钢管等级高于X65时,宜按照俄罗斯标准计算管道壁厚,以保证管道安全性,按照中国标准应考虑安全裕量;钢管等级低于X65时,宜按照中国标准计算管道壁厚,以节省管道投资成本。     

SPV355N钢制2000m~3液化气球罐设计及制造要求

大庆油田设计院设计的 10台2 0 0 0m3 液化气球罐 ,系采用了日本进口的SPV35 5N钢板及国产 16Mn、 2 0MnMo锻件 ,并按照国内的有关规范及标准进行设计。在设备制造安装完成后 ,经评定 ,并进行探伤检验、水压试验和气密性试验的验证 ,已于1999年 10月全部投入运行 ,到目前为止运行状况良好 ,各项指标均达到设计要求。     

基于壳牌标准的螺旋埋弧焊管超声波探伤设备改造

为了实现大壁厚螺旋埋弧焊管焊缝超声波探伤100%覆盖扫查,对螺旋埋弧焊管自动超声波探伤的几种标准进行了对比,重点分析了壳牌管线钢管标准DEP 31.40.20.37－Gen与其他标准不同之处,以及对螺旋埋弧焊管自动超声波探伤设备的要求,明确了不同壁厚钢管执行壳牌标准时焊缝探架上每个探头的作用和焊缝探伤的区域。针对目前螺旋焊管自动超声波探伤设备执行壳牌标准存在的问题提出了设备改造方案。设备改造后,超声波探伤能力得到了提高,钢管焊缝质量得到了保证。     

外径和壁厚的制造偏差对管道可靠度的影响

管道外径和壁厚是管道设计的重要参数，但由于现有工艺技术的限制，在制作过程中外径和壁厚必然存在一定的制造偏差，对管道可靠度会造成一定影响。为明确外径和壁厚的制造偏差对管道可靠度的影响，首先通过管道几何尺寸测量仪获得了管道的外径与壁厚数据，研究了管道外径和壁厚的分布规律；然后建立计算管道压力的极限状态函数，利用一次二阶矩法推导了考虑管道外径和壁厚制造偏差影响的管道可靠度计算公式；在此基础上，研究了管道外径和壁厚的平均值与标准差对管道失效概率的影响，并分析了管道失效概率对各个影响因素的敏感程度。研究表明，管道外径制造偏差对管道可靠度的影响较小，而壁厚制造偏差对管道可靠度的影响相对较大。因此，在管道加工制作过程中，应严格控制壁厚的制造偏差。