油气管道用管件制造存在问题分析及质量提升措施

介绍了油气管道用管件的特点及其在管线系统中的重要作用。运用质量管理5M1E分析法,重点分析国内管件企业制造过程存在的问题,指出当前影响管件产品质量特性的关键因素主要是管件原料、热处理工艺、外购外协、外观尺寸等。通过对管件出现的各类问题进行统计分析,结合5M1E分析结果,针对设计、采购、制造等环节提出提升管件质量的合理化建议,以提高采购方、制造方和第三方对管件生产的全面认识。     

管件和钢管几何尺寸偏差及其对组焊质量影响的分析

对比分析了管件标准对管件几何尺寸极限偏差的规定、管件和相对接的钢管管端几何尺寸极限偏差规定的差异.论述了管件和钢管端部外径/内径和圆度极限偏差对二者对接质量的影响.提出了管件与钢管标准编制中应注意的问题及设计人员在设计中应对对口错边量予以规定的意见.     

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。     

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。     

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。     

再论高压大口径管件的设计计算方法

中国天然气长输管道工程阀室和站场用国产高压大口径管件,由于采用数学分析法导致大壁厚管件质量难于得到保证,而进口管件采用验证试验法计算得到的壁厚较小,不存在管件制造装备和制造工艺上的难题,管件质量和安全性得到了保证。通过工程实例中进口与国产管件的对比,说明应采用验证试验法进行管件设计计算,提出采用验证试验法需依据的标准应以国外标准为宜,并论述了采用管件验证试验法计算壁厚的相关技术问题,包括规范结构型式与尺寸,和规定制造工艺规范。     

管件国标编制中关于其材料等级划分的建议

现行管件国标中将原材料牌号作为管件的材料牌号,由于过多的原材料标准和牌号,导致管件的材料牌号也过多,给设计、制造、原材料采购和存储等带来诸多不便。针对这一问题,借鉴国外相关标准规定,在国标对焊管件标准修订过程中,通过对管件常用原材料的化学成分和力学性能等要求进行综合分析,分类归纳,确定了管件的材料等级,以实现建立管件材料体系,统一管件材料编号的目的,同时也拓展了制造管件所用原材料的范围。     

外镀锌内涂塑钢管耐腐蚀连接管件的开发

外镀锌内涂塑钢管已在建筑行业给水管路中开始应用,但与其配套的管件却用衬(注)塑管件,而衬塑管件的使用寿命仅为涂塑钢管的三分之一,大大降低了涂塑钢管管路的使用寿命。笔者介绍了一种用于螺纹连接的涂塑管件,其质量可靠,使涂塑钢管的螺纹连接方便、实用,管路防腐蚀性能好,使用寿命可达60∽100年。     

站场用管件的设计与制造

论述了站场用管件的材质选择、规格尺寸决定执行的标准和制造中的技术问题，指出我国油气输送站场用管件与国外先进技术相比的差距，站场用管件材质的发展方向，提出了管件技术发展的建议。     

天然气气田及管道设备与管件设计标准体系探讨

本文论述了石油天然气行业标准体系的意义,是在比标准、规范更高层次上把握标准的立项和编制,从而促进整个行业工程质量和技术水平的提高,增强行业的市场竞争力;对现有的天然气气田及管道设备与管件标准体系进行了分析,提出了根据天然气采、集、净化处理、输送的工艺流程及工程类型建立标准体系的原则及对标准体系的修改意见;分析了设备与管件标准、规范的国内现状,并以钢制弯管和管件标准为例,分析了标准存在的不能满足长输管道设计和工程建设的问题,指出应及时新编和修订标准、规范,以保证设计及工程建设质量和技术水平,并可节省投资;对国际和外国先进标准的先进性作了分析,提出了石油工程建设专业标准体系研究的4点建议,特别是对国外先进标准的研究和对标准实行逐年修订制的建议。     

对处理管道中低合金钢材质错用事件的思考

在某大型石油化工工程项目施工中,对进场的一批中低合金钢管道组成件进行了材质核查,按施工质量验收规范要求仅实施5％的核查比例,就发现部分合金钢材质错用为碳钢,为了保证工程质量,最后不得不实施100％的在线合金成分复查。笔者认为对合金钢管道组成件的核查比例应当与对合金钢管的一致（即100％）,才能确保管道工程的整体安全性。建议在以后修订验收规范时能给出更加合理的规定。     

压裂管汇无损检测方法改进

:按照现有无损探伤检验标准检验合格的压裂管汇在压裂作业时出现了管件刺漏、爆裂等情况。分析了压裂管汇中管件结构的特点和现有的无损检测方法的适用性。增加了管件的检测部位,改进了检测方法,并研制出了能检测不同形状和尺寸管件的超声波探头和比对试件。采用改进的无损检测方法,检测出不合格管件数增加44.9%。新增加检测部位后,检测出不合格管件数增加63.7%。目前已应用改进的无损检测方法1 a多,在压裂作业时未出现高压管件刺漏或爆裂情况。     

流体对管件冲蚀的研究和防护

介绍了管件受冲蚀磨损的外观形貌、冲蚀的分类及其作用原理,指出了目前关于管件冲蚀研究存在的问题,通过列表进行优缺点比较说明了有限元分析研究的必要性,并提出了有限元分析研究12个方面的内容,最后还概括了8条有关冲蚀的治理措施。     

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在气井的加砂压裂测试过程中，由于压裂作业遗留在井筒和地层返出的支撑剂，随着高速流动的天然气和压裂液的混合流体进入测试管道，形成高速含砂射流，它对管道及其附件造成非常严重的破坏。通过损坏机理分析，结合现场生产实际，在气井的加砂压裂测试地面流程中，使用耐磨的硬质合金材料和优化油嘴、堵头等管件的结构，改变其冲击角，可减少流体对管件的冲蚀破坏。在节流上游段使用分离沉砂装置，收集井筒和地层返出的支撑剂，减少其在流体中的含量。在放喷出口处采用堵塞三通，消耗砂粒的冲击动能，减少砂粒对管壁的冲蚀破坏。上述技术经在现场使用，分离沉砂装置可收集98％以上的砂粒，大大地减少地面流程中支撑剂的含量。硬质合金的使用和管件结构的优化，增强了其耐磨性。堵塞三通的应用，减少了对管壁的冲蚀破坏。三种技术可将流程安全控制时间延长数十倍以上，且成本被控制在比较合理的水平，从而达到了安全、经济生产的目的。     

N08825镍基合金复合管件加工技术及耐蚀性研究

为了避免高H2S/CO2油气田用管道的电化学腐蚀损伤和应力腐蚀开裂问题,以某天然气净化厂原料气管线拟使用的N08825镍基合金复合管为例,研究了其加工技术及耐蚀性能。研究结果显示,N08825镍基合金复合管力学性能及SCC性能均满足中石化普光气田净化厂原料气管线安全隐患治理工程SEI《焊制复合钢管、管件规格书》要求。结果表明,通过控制大直径镍基合金管件加工工艺并在复合管内表面涂刷防护剂,可确保复合管件成型质量及高H2S/CO2环境下的抗应力腐蚀开裂性能。     

醋酸工业中使用的特殊材料

在醋酸工业中, 醋酸和所使用的催化剂有很强的腐蚀性, 因此, 除选用３１６Ｌ不锈钢外, 不少重要设备和管件选用了耐腐蚀性极强的锆材和哈氏合金。文章介绍了部分锆材和哈氏合金的性能、加工制造锆和哈氏合金设备应注意的问题, 并列举了三台设备的特殊结构。     

深水海底管道的抗压溃屈曲性能试验研究

为了明确深水海底管道的抗深水压溃性能,防止管道发生压溃屈曲及屈曲扩展破坏,采用有限元模拟及实物管件外压测试试验的方法,对开发的X70钢级Φ914 mm×36.5 mm规格深海用厚壁直缝埋弧焊接钢管管件在35 MPa均布外压载荷下的抗深水压溃屈曲性能进行了试验研究。深海高压模拟试验舱外压测试试验表明,管件在不承受内压的条件下,最大外压加载至35 MPa,并保压15 min,管件无失稳、凹陷或压溃现象,管件的变形属于弹性变形。研究结果表明,试验管件的强度能够承受35 MPa的静态外压载荷,具备抵抗相当于3 500 m水深的海底管道的压溃屈曲能力。     

高频电阻焊管弯头破裂原因分析

为了减少油田集输管道用高频电阻焊管及管件的失效事故,找出高频电阻焊管失效的原因,对某油田开裂失效的高频电阻焊管弯头进行了检测和分析,通过弯头外观及壁厚检查、理化检验、宏观观察、电镜金相分析等方法,查找高频电阻焊管弯头破裂泄漏原因。结果表明,弯头所用焊管母材基体质量不高,抗焊接应力能力较差;在焊缝熔合线位置存在偏析和硫化锰夹杂,使得硫化物夹杂和母材基体边界产生应力集中,在挤压变形时,外加应力导致熔合线位置微裂纹萌生;弯头内、外壁防腐层脱落导致壁厚减薄,加快了裂纹开裂速度,引发弯头最终失效。     

面内弯矩下双弯头组合管件的极限载荷研究

针对压力管道中最常见的组合型谱(长径双弯头)构成的组合管件,采用有限元分析法,研究了其在面内弯矩作用下的力学特性,得到了长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩,并给出工程估算式。结果表明,组合管件是一种既安全又方便的新型压力管道元件,现有管件的极限载荷估算公式不适用于组合管件,是偏危险的;通过计算结果拟合出适合于工程应用的长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩的工程估算式精度足够。研究成果对于组合管件的工程设计与安全使用具有重要的参考价值。