管道阻火器性能测试方法研究

管道阻火器是可燃油气输送管线及生产装置的重要安全部件，对外界明火引发的爆炸后火焰沿局部管道向整个管网的传播起阻断作用。与国外相比，国内管道阻火器基础理论研究和性能测试方法研究存在相关标准产品滞后、测试技术体系不完善和不配套等问题。针对国内管道阻火器测试法规及标准，管道阻火器性能测试方法中的阻火单元结构尺寸检验、爆轰阻火器遭遇爆燃情况、非稳定爆轰与稳定爆轰过程进行探讨，指出开展阻火单元的结构尺寸检验、在阻爆轰试验后再考核阻爆燃试验以及开展非稳定阻爆轰测试的必要性。     

氢气-空气预混气体火焰在管道阻火器内传播特性试验研究

通过建立试验装置，对氢气-空气预混气体火焰在不同管径波纹管道阻火器中的传播特性进行了试验研究。试验结果显示，氢气-空气预混气体在管道阻火器内的爆炸过程分为等压燃烧、压力快速上升和压力振荡3个阶段。爆炸过程中压力剧烈波动，随着管径的增大压力波动愈发明显，而火焰传播速度没有明显的变化规律。管径15 mm管道阻火器内压力上升速率急剧增大，升压持续时间仅0.5 ms。随着长径比的增大，阻火速度呈近似线性增大趋势。长径比为30时，阻火单元能使火焰淬熄，长径比增大到40时部分阻火器阻火失败。在相同的氢气体积分数下，火焰传播速度沿管道长度方向基本呈递增趋势，最大火焰传播速度发生在氢气体积分数为30%时。当阻火单元厚度增大到原阻火单元厚度的2倍时，虽然爆炸压力略有增大，但火焰传播速度呈现递减趋势，阻火器的阻火能力明显提高，双层阻火单元下的火焰淬熄效果明显优于单层阻火单元。     

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对预混可燃气体在圆形管道内的爆炸过程进行了实验研究，根据实验结果将超压的变化过程分为4个阶段，将气体燃烧的变化过程分为3个阶段。得出了计算火焰传播速度的经验公式。随着火焰的传播，火焰传播速度不断加快，且测点处的火焰传播速度越快、测点距点火处越远，燃烧时间就越短。对前驱冲击波与火焰面的相对时间及相对位置关系进行了分析。对爆燃转爆轰过程（DDT）进行了初步研究，观察到此过程中前驱冲击波阵面仍然行进在火焰面的前方，但二者的间距在减小。火焰面紧跟在激波前缘的后面，二者同速传播，超压峰值的位置与火焰面重合。     

天然气处理厂火炬放空阻火设施的设置

为了防止火炬放空时发生回火,引发火灾、爆炸等事故,有必要对火炬放空系统阻火设施的设置进行研究。通过分析火炬放空过程中发生回火的工况,以及防止火炬回火和爆炸所采取的措施,调研了中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司设计的几个天然气处理厂及炼油厂的火炬放空系统阻火设施的设计、使用情况,对国内外相关标准中关于阻火设施的设置规定进行了分析对比。列举了国内阻火设施发生故障的案例。天然气处理厂火炬放空系统中阻火设施的设置是极其重要的。火炬头应选择带有吹扫气的阻火设施,放空系统设置阻火器需慎重。     

高压加氢站氢气放空系统工艺设计若干问题探讨

从放空系统配置、工艺设计及安装布置等角度对高压加氢站放空系统开展研究。对安全阀选型、管路系统及放空总管的工艺设计进行了论述。针对安全阀泄放量及阻火器设置对整个管路系统和放空总管的影响进行了论证，对不同阻火方式的选择提出了建议，总结了放空系统的安装布置要求。经论证，安全阀选型冗余和阻火器盲目使用会提高氢气放空管路系统和放空总管的设计要求。设计上建议在满足泄放要求下，合理选用安全阀，根据应用场景选用阻火方式，对管路系统和放空总管规格进行整体核算。安装布置时，在满足规范规定的防火间距基础上，充分考虑管道柔性、接地和防雷要求，保证氢气能够安全通畅排放。     

天然气放空管地面爆燃点火装置点火特性研究

针对目前对天然气放空管地面爆燃点火装置点火机理认识的不足,导致其一次点火成功率较低的问题,采用FLACS分析了典型地面爆燃点火装置传火管传火动态过程,探讨了传火管内可燃气体体积分数、可燃气体充装率以及传火管长度对其点火性能的影响。结果表明:传火管内的平均火焰传播速度为155 m/s,为爆燃过程;传火过程中传火管内的最大超压峰值高达2.5×10⁵ Pa,须确保传火管具有足够的承压能力,且应固定牢靠;地面爆燃点火装置应在可燃气体和压缩空气进口管路分别增设流量计量仪表,使传火管内充装体积分数接近于9.5%的可燃气体,并确保充装率在40%以上;传火管的点火性能随其长度的增大而变差,尤其在传火管长度大于35 m后将快速变差。研究成果为天然气放空管地面爆燃点火装置的优化设计、安装固定与点火操作提供了理论支撑。      

DN100气体超声流量计管道配置对计量性能影响研究

随着气体超声流量计技术水平日趋成熟,国内外相关标准对管道配置的要求经历了数次变化.由于现场可能存在阻流件干扰,为研究不同管道配置对小口径超声流量计的计量性能影响,考察了不同直管段长度在复杂工艺条件下对不同型号超声流量计的适用性,开展了D N 100超声流量计与标准装置的测试实验.结果表明,安装流动调整器后,在前直管段为...     

管道内预混气体爆燃过程的实验研究

对预混气体在圆形管道内的爆燃过程进行了实验研究 ,根据实验结果将超压的变化过程分为前驱冲击波、升压、降压、余压四个阶段 ,将气体燃烧的变化过程分为未燃、燃烧、已燃三个阶段 ,并对各阶段中超压和火焰传播状况进行了分析。通过实验结果得到了燃烧时间与火焰传播速度之间成直线关系 ,以及实验中反应区的宽度要远大于湍流燃烧理论中的反应区宽度的结论。对二次反冲的研究也为管道内爆炸的预防提供了参考     

径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式

为研究井眼内径及压裂施工参数对径向井压裂摩阻影响规律和确定井眼内压裂液摩阻大小,使用中国石油大学（华东）研制的压裂液摩阻测试系统（主要由摩阻测试控制中心、压裂液调配釜、可调速螺杆泵、变径管道、高灵敏度压力测量仪、电子流量计组成）,模拟径向井中压裂液的流动状态,并对压裂液摩阻进行准确测量,分析了影响压裂液摩阻的主要因素。实验结果表明,对径向井摩阻影响由大到小的因素依次为:井眼内径、排量、黏度、支撑剂粒径和砂比,且影响规律各有不同。采用降阻比原理,通过对322组实验数据进行回归拟合,建立了考虑井眼内径、排量、压裂液黏度、支撑剂粒径及砂比的径向井瓜胶压裂液摩阻损失计算关系式。利用相关系数检验法计算标准估计误差为0.140,拟合回归方程有效。实验发现,瓜胶压裂液黏度对摩阻有双重影响:一方面会增加流体内部以及流体与管壁间的剪切应力,导致摩阻损失增大;另一方面,随着黏度增加,聚合物溶液产生转捩延迟效应,同时对支撑剂控制能力增强,促使压裂液摩阻损失减小。      

滑溜水用减阻剂室内性能测试与现场摩阻预测

经验预估滑溜水压裂现场的减阻效果具有差异较大的不足,而以往的减阻剂减阻性能评价实验多侧重于相关产品的对比优选,对其测试结果如何应用于现场实际的说明并不多见。针对以上问题,搭建了室内环路摩阻测试系统,依据Prandtl-Karman定律,通过清水湍流率定出测试用的3条直管管径分别为10.46,7.59和5.86 mm。对不同管径,在一定泵送排量梯度下对5种不同浓度的DR-800减阻剂溶液的摩阻压降进行了测定。对于0.07%和0.10%浓度的减阻剂溶液,将测试压降换算成摩阻系数,与考虑黏度项计算出的雷诺数相对应,可以很好地拟合于Virk渐近线,证明了DR-800减阻剂的优良减阻性能。在定量测试减阻性能后,采用摩阻放大法中的阻力速度法,将室内实验测得的降阻比与阻力速度进行回归得出表达式,确定出各阻力速度所对应的具体减阻率大小。运用该式,通过迭代计算,可以得到每种工况下相对确定的减阻率,比起经验预测,精度明显提高。因此,上述的室内研究方法对减阻剂的现场应用具有指导意义。      

超高强度管线钢管研发新进展

介绍了国内外管线钢的发展趋势和超高强度管线钢早期的开发情况,以及早期建设的2个X100/X120管道试验段——西部回路和戈丁湖环路管道的力学性能和焊接工艺情况。重点阐述了包括X100大应变管线钢和X100螺旋焊管在内的超高强度管线钢及钢管研发的新进展,并以斯提兹维尔试验段为例,对X100管线钢管的化学成分、力学性能和管道环焊缝的各项性能进行了分析,分析认为:目前X100钢管的开发已从单纯试制几根钢管发展到5 km以上的试验段,且环焊缝焊接工艺也已基本解决,超高强度管线钢管的开发可能在X100级别取得重大突破性进展。最后,对我国超高强度管线钢的开发提出了建议。     

阴极保护对高强度埋地管道应力腐蚀影响的研究进展

通过对国内外相关文献的梳理,综述了阴极保护对高强度埋地管道应力腐蚀影响的研究现状。基于对相关文献SCC试验数据的统计分析,从涂层剥离、裂纹萌生、裂纹扩展速率等方面,探讨了阴极保护对高强度埋地管道应力腐蚀的影响。分析结果表明:过负的阴极电位和过高的强制电流会大幅增加涂层剥离;在裂纹萌生阶段,阴极保护有利于抑制X80和X100在近中性环境下的裂纹萌生,随着阴极电位的负移,裂纹萌生的数量增加,但裂纹深度降低,在相同试验条件下,X100的裂纹深度较X80更深;在阴极保护对SCC裂纹稳定扩展阶段的影响还有待进一步研究;在裂纹快速扩展阶段,随着阴极电位的负移,管线钢的SCC敏感性增加,强度越高越敏感,在近中性pH环境下,     

石油输送管道减阻技术浅议

简要介绍了减阻技术及其在国内外的应用情况,指出了在新线设计和现有运营管道中应用减阻技术的合理性和必要性,阐明了减阻技术是我国管道技改中的一项行之有效的技术措施。     

国内外几种GMAW焊丝强韧性对比试验研究

为了掌握油气管道环焊缝用熔化极气体保护焊(GMAW)焊丝的性能,为现场焊接焊材选用提供指导,对国内外几种气保实心焊丝形成的管道环焊缝的强度、韧性进行了试验研究。试验采用50%Ar+50%CO₂混合气体的GMAW方法,在31.8 mm厚的L485管线钢板上进行。试验结果表明,国产的GMAW焊丝在合适的工艺条件下,具有较高的强度和韧性,可用于高强度管线钢管道环缝的焊接。     

减阻型涂料在天然气管道中的应用

在输气管道内壁涂敷减阻涂层不仅可以减少内腐蚀，而且可以降低管道内壁粗糙度，起到减少输送阻力，提高输气效率的作用。详细介绍了减阻型涂料在国内外的应用现状，并对我国研制的AW－01天然气管道减阻涂料所带来的减阻效果和经济性进行了分析和评估，认为与国外相比减阻增输效果非常明显，如能在“西气东输”工程中使用，将可以带来巨大的经济效益和社会效益。     

管道安全对焊管制造技术的新挑战

改革开放以来,我国的油气需求急剧增长,推动了油气管道建设飞速发展,陆续建设了一系列油气长输管道。截至2018年底,我国累计建设油气长输管道里程数为13.6万km,其中,天然气管道累计达到7.9万km,加上正在建设的中俄东线、鄂安沧和新气南段,我国天然气管道里程将接近9万km。随着我国油气长输管道网络的初步建成,油气管道遍布全国,管道安全问题也日益突出,近年来由于高钢级管道断裂而引发的爆炸事故,对焊管制造技术提出了新的挑战。通过对国内外管道失效事故的回顾,总结了我国管道制造技术面临的挑战,并提出了应对措施和研究方向的建议。     

输煤管道工程用管材的研究与开发

简述了国内外输煤管道的发展状况、特点以及输煤管道及其他矿浆输送管道管材的选用现状。介绍了针对输煤管道工程开发的WJ65管线钢的化学成分和力学特性以及焊接性试验及耐磨性试验情况,并与X65管线钢的化学成分、力学性能以及耐磨性等方面进行了比较。结果显示,WJ65管线钢的强度、韧性和可焊性相当于或优于X65管线钢,并具有更好的耐磨性。该管线钢的开发为输煤管道工程管材的选择提供了新途径。     

海洋腐蚀环境及船用不锈钢管选材备考(上)

从海水的成分和海水腐蚀因素对海洋腐蚀环境进行了分析,根据海洋船舶不锈钢管材标准,分析并评估了海洋石油石化用不锈钢管在不同用途和环境下的选材思路,列举并分析了国内外海洋用不锈钢管的应用案例,最后对船舶用耐蚀合金的发展趋势进行了讨论。研究结果表明,Cl-孔蚀和缝隙腐蚀是海洋环境腐蚀危害的根本原因,304L钢不具备耐海洋腐蚀的性能,316L钢只能在一定环境和温度下在脱氧后的海水中使用;在自然海水中应用不锈钢管必须采用阴极保护措施;采油平台等油气生产作业船舶中各类管道的选材应先考虑其内部的油气介质成分及其腐蚀特征。     

海洋腐蚀环境及船用不锈钢管选材备考(下)

从海水的成分和海水腐蚀因素对海洋腐蚀环境进行了分析,根据海洋船舶不锈钢管材的标准,分析并评估了海洋石油石化用不锈钢管在不同用途和环境下的选材思路,列举并分析了国内外海洋用不锈钢管的应用案例,最后对船舶用耐蚀合金的发展趋势进行了讨论。研究结果表明,Cl-孔蚀和缝隙腐蚀是海洋环境腐蚀危害的根本原因,304L钢不具备耐海洋腐蚀的性能,316L钢只能在一定环境和温度下在脱氧后的海水中使用;在自然海水中应用不锈钢管必须采用阴极保护措施;采油平台等油气生产作业船舶中各类管道的选材应先考虑其内部的油气介质成分及其腐蚀特征。