温度对0.8设计系数下油气管道强度试压过程的影响

提高管道设计系数给管道试压带来严峻的挑战.针对0.8设计系数管道试压安全性问题,通过数学公式的推导,建立弹塑性范围内油气管道试压过程中压力和管径随温度的变化关系,分析了设计系数和管内气体残存量对管道强度试压的影响,提出0.8设计系数下施工的注意事项,指出0.8设计系数下管道试压试验应严格控制管道温度的升高,防止管道扩径事故的发生.研究结论对0.8设计系数下的管道施工具有重要的指导意义.     

较高设计系数管道高强度试压方案的设计与应用

为了提高管道输送效率,在西气东输三线西段一级地区的天然气管道上首次采用了0.8设计系数。按照设计要求,较高设计系数管道强度试压产生的环向应力应不小于100%SMYS,对于如此高的试压强度,国内尚无经验可循,为了保障高强度水压试验的顺利进行,参考国内外规范,并结合0.8设计系数管道的特点,编制了高强度水压试验方案并制定了试压流程,试压过程中首次采用p-V曲线、应力应变监测、智能变形检测等手段全方位监测试压过程中管道的膨胀变形情况。试验结果证明,试压方案科学合理。高强度水压试验的成功,为较高设计系数天然气管道的高强度水压试验积累了宝贵经验,为在一级地区推广采用0.8设计系数奠定了良好的实践基础。     

GB 50251与ASME B31.8中输气管道试压规定的对比

管道试压是检验输气管道工程质量和保证管道安全的重要手段。GB 50251-1994《输气管道工程设计规范》对输气管道试压作了详细规定,是指导我国输气管道试压的最基础规范,该标准于2003年、2015年进行了修订。针对地区等级划分与设计系数选取、强度试验要求、严密性试验要求等管道试压关键问题,对GB 50251-2003、GB 50251-2015与ASME B31.8-2012《输气与配气管道系统》相关规定的差异进行了对比分析。结果表明:与采用0.8设计系数的ASME B31.8-2012相比,GB 50251-2015首次在一级一类地区采用0.8设计系数;在各地区等级沿线居民户数和(或)建筑物的密集程度的要求上,ASME B31.8-2012较GB 50251-2015更严格;在强度试验与严密性试验方面,GB 50251-2015对GB 50251-2003进行了补充和修改,降低了其保守性,但与ASME B31.8-2012相比仍然存在不全面之处。     

西三线0.8设计系数段环焊缝容许缺陷尺寸

为减少管材用量、降低工程造价,西三线27#阀室一烟墩压气站间300 km管道采用了0.8设计系数,相比以往的0.72设计系数,管道的安全设计系数由1.39降为1.25,管道环向应力水平相比提高11.5％.针对0.8设计系数的上述特点,在介绍目前国内外管道环焊缝焊接缺陷确定方法的基础上,重点对相关方法和检测标准进行对比和差异分析.基于西三线0.8设计系数段的实际工况,采用API 1104-2005标准中推荐的工程临界评估（ECA）方法,计算分析了管道环焊缝的容许缺陷尺寸,认为西二线无损检测规范规定的容许缺陷尺寸可以适用于西三线0.8设计系数段.     

输气管道一级地区采用0.8设计系数的可行性

介绍了国外输气管道一级地区设计系数应用现状.分析了提高设计系数对天然气管道可靠性的影响,结果表明:尽管提高设计系数会导致管道失效概率和运行风险的提高,但仍在可接受的范围内.统计了西气东输二线用X80钢管性能情况,结果表明我国管材质量已经达到国际先进水平,为一级地区提高管道设计系数提供了前提条件.通过研究提出了0.8设计系数管材关键性能指标及质量控制要求.依托西气东输三线工程,加快开展0.8设计系数示范工程的建设及GB50251-2003《输气管道工程设计规范》的修订工作,为今后天然气管道采用0.8设计系数的全面工程化应用奠定基础.     

西三线0．8设计系数试验段管道试压问题

结合西三线0．8设计系数试验段的现场高试验压力要求,系统地对管道试压水平与存留缺陷关系、管道试压下的屈服变形判定条件、累积塑性应变量计算以及压力-容积控制方法中的p—V曲线等进行了分析,结果表明：高试验压力可以显著减少管道存留缺陷;管道试验压力和管材实际屈服强度为影响管道屈服的主要影响因素,试压管节的实际屈服强度若低于93％SYMS,则会发生屈服变形,升压至最高试验压力时,管节的累积塑性应变量与其实际强度有关;管道注满水后的含气率和管道中的低强度钢管对p—V曲线的形状影响较大。     

国内外油气管道试压标准差异分析

基于管道试压在管道工程建设和运行中的重要意义,梳理了国内外的主要试压标准,国外标准主要有美国联邦宪章、协会标准、ISO标准、英国标准和加拿大标准;国内标准分为3个层次:国家标准、行业标准和企业标准.管道试压的关键技术问题包括:地区等级划分、管道(强度)设计系数、试压管段划分、试压介质、强度试验压力、严密性试验压力和稳压...     

管径1422mm、X80管道的风险水平北大核心

为了研究管径增大对天然气管道安全可靠性的影响,分析管径1 422 mm、X80管道方案的可行性,基于管道风险评估理论,从止裂韧性、潜在危害影响范围、临界缺陷尺寸、刺穿抗力、失效概率、个体风险及运行风险等方面,对比分析了0.72设计系数下管径1 422 mm、X80管道与0.72和0.8设计系数下的1 219 mm、X80管道的风险水平。结果表明:在同等运行条件下,与设计系数为0.8和0.72、管径1 219 mm、X80管道相比,设计系数为0.72、管径1 422 mm、X80管道临界缺陷尺寸和刺穿抗力有所提高,外腐蚀和设备撞击引起的管道失效概率有所下降,潜在危害影响区域半径增大,对应的失效后果可能增加,总体风险水平相应提高,但相差不大。研究结果可为大输量管道方案优选提供决策依据,为管径1 422 mm、X80管道工程设计与建设提供技术支撑。     

管径1422mm、X80管道的风险水平

为了研究管径增大对天然气管道安全可靠性的影响,分析管径1 422 mm、X80管道方案的可行性,基于管道风险评估理论,从止裂韧性、潜在危害影响范围、临界缺陷尺寸、刺穿抗力、失效概率、个体风险及运行风险等方面,对比分析了0.72设计系数下管径1 422 mm、X80管道与0.72和0.8设计系数下的1 219 mm、X80管道的风险水平。结果表明:在同等运行条件下,与设计系数为0.8和0.72、管径1 219 mm、X80管道相比,设计系数为0.72、管径1 422 mm、X80管道临界缺陷尺寸和刺穿抗力有所提高,外腐蚀和设备撞击引起的管道失效概率有所下降,潜在危害影响区域半径增大,对应的失效后果可能增加,总体风险水平相应提高,但相差不大。研究结果可为大输量管道方案优选提供决策依据,为管径1 422 mm、X80管道工程设计与建设提供技术支撑。     

澳大利亚管道试压技术标准的先进性

试压是新建管道工程建设的关键环节,对于保证管道安全运行具有重要意义。通过评价国内外管道试压技术水平和研究现状,对美国、加拿大、英国、俄罗斯的试压标准与国内标准的差异进行研究,提出了借鉴澳大利亚管道技术标准改进国内标准的方法。介绍了澳大利亚管道概况和技术标准体系,以澳大利亚管道试压技术标准AS 2885.5-2012为例,深入研究了该标准与国内标准的差异,该标准的先进性体现在液体石油试压技术要求、气体试压安全管理研究、基于管段类型确定强度试验等级、强度试验合格评定准则、压力表量程精度、温度计检定周期,以及基于风险评估和降低试压强度的隔离区准入条件等方面。最后,提出了借鉴澳大利亚管道试压标准改进国内标准的建议。(参10)     

现行设计系数对中俄东线OD 1422mm管道的适用性

中俄东线天然气管道工程是大口径(OD 1 422 mm)、高压力输气管道,涉及新工艺、新管材的应用,按照目前我国管道设计标准规定的设计系数确定的管道壁厚能否保证管道安全运行,是其设计过程中的技术难题之一。利用我国天然气管道可靠性设计与评价技术研究成果,结合中俄东线OD 1 422 mm管道途经地区等级、管材性能、建设及运行维护参数,依据现行设计系数计算得到中俄东线天然气管道工程的3种管道壁厚分别为21.4 mm、25.7 mm、30.8 mm。基于可靠性方法对管道失效概率进行计算分析,得到极端极限状态下管道失效概率分别为1.27×10~(-7)次/(km·a)、3.66×10~(-10)次/(km·a)、3.53×10~(-15)次/(km·a),均满足中俄东线天然气管道目标可靠度要求,表明按现有设计系数计算得到的管道壁厚对OD 1 422 mm管道设计是适用的,能够保障管道建成后安全平稳运行。     

小型离心泵在定向钻穿越管道试压中的应用

对定向钻穿越管道试压时采用大型泥浆泵和小型试压泵两种试压方法的优缺点进行了比较,分析了采用小型试压泵时间过长的原因,提出了采用小型离心泵上水推球排气再利用小型试压泵试压的方法,将该试压方法与前两种试压方法进行了对比,结果表明,该试压方法既缩短了管道试压时间,又减少了试压费用,可为中短距离管道试压提供参考。     

油气管道试压水排放试验系统

介绍了自主新建油气管道现场试压排水工艺的原理,设计和建造了国内首套油气管道试压水排放试验系统。该系统可用于模拟新建油气管道水试压后的排水过程,能够选用不同缓冲罐储气压力、流量、试压水含气量、排水管口径进行试验,从而为研究试压排水过程中相关参数对排水压力的影响提供了试验手段。为了确保试验的准确性,对整个试验系统包括试验管道和相关设备进行调试,然后再进行试压排水试验。该试验系统的观测段采用高速摄像记录管内流体的流动状态及清管器的运动情况。试验结果表明:在进行注气推球排水的两相清管试验时,管道末端会出现压力脉冲现象。     

涩宁兰输气管道清管试压技术

针对涩宁兰输气管道投前前的清管试压工作，分别从试压方案的制定、试压设备与材料的使用要求、清管器的选择与应用、试压段落的划分和山区大落差对气压试验压力数值的影响等方面，论述了在管道清管与试压过程中技术难题的解决方法。根据国内管道试压工作的实际情况，提出了相应的建议。     

茂名石化海底管道试压压降的分析方法北大核心

海底管道试压作为管道投产前的关键验收环节,是业主与施工方的关注焦点。南海深水表层水温与海底温差较大,管内介质与管道周围环境完成热量交换才能进入标准规范要求的保压状态,试压时间很长,对工程成本和投产日期影响较大,有必要研究一种既能证明管道的安全、稳定,又能在规定时间内满足投产条件的分析方法。以茂名石化海底管道项目为例,详细分析现场数据,对压降进行工艺模拟计算,总结了一种快速验收方法。应用结果表明:该方法可以保证海底管道试压压降波动的合理性和安全可靠性,缩短了试压时间,确保了项目按时投产。同时分析了试压压降产生波动的原因,对深海海底管道试压具有一定的借鉴意义。     

腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法选择及应用

基于可靠性的设计与评价方法是天然气管道评价技术的发展方向,对管道剩余强度评价方法进行适用性分析具有重要意义。介绍了ASME B31G准则、修正的ASME B31G/RSTRENG 0.85Ld法、C-Fer法、DNV-RP-F101规范、美国Battle实验室开发的PCORRC法等腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法,并利用收集的管道试验数据对5种方法进行适应性分析。基于Monte Carlo模拟方法,计算得出多个参数的影响规律,并利用实际检测数据对在役腐蚀缺陷集输管道进行可靠性评价和剩余寿命的预测。研究表明:在评价对象一致的情况下,5种方法均具有一定的保守性,但在对中低级钢缺陷管道的剩余强度评价中,使用DNV-RP-F101规范更为准确,其操作方便、可靠性高,具有较高的工程应用价值。     

钢质输油气管道试压标准分析

介绍了国内外长输油气管道压力试验的历史背景及现行的钢质输送管道试压标准,阐述和分析了国内新建管道现行两套钢质输送管道试压标准的采用情况,给出了不同试压方式的适用范围和管道试验压力的确定标准.     

中俄管道试压标准差异分析

为保障国内长输管道通过高寒冻土区的运行安全,梳理了中俄两国的管道试压标准。从试压管段划分、试压介质、强度试验压力、密封性试验压力和稳压时间、输油气站工艺管道试压、管道试压渗漏检查方法、零度以下试压技术、强制性试压(重新试压和周期性试压)、试压监测管段、试压安全措施和环境保护等方面研究了中俄标准的相关规定,分析了不同标准之间的差异。介绍了俄罗斯标准关于高寒地区强度试压的特殊要求,以及试压环境保护等方面的先进理念,针对我国管道试压标准完善和制修订提出了建议。     

中哈原油管道自动取样系统可靠性验证试验

采用注水试验方法,对中哈原油管道自动取样系统的可靠性进行了验证.试验结果表明:中哈原油管道阿拉山口计量站的自动取样系统具有值得信赖的可靠性和代表性.该试验工作为管道输送取样系统可信度的评价提供了一种新的方法.     

茂名石化海底管道试压压降的分析方法

海底管道试压作为管道投产前的关键验收环节,是业主与施工方的关注焦点。南海深水表层水温与海底温差较大,管内介质与管道周围环境完成热量交换才能进入标准规范要求的保压状态,试压时间很长,对工程成本和投产日期影响较大,有必要研究一种既能证明管道的安全、稳定,又能在规定时间内满足投产条件的分析方法。以茂名石化海底管道项目为例,详细分析现场数据,对压降进行工艺模拟计算,总结了一种快速验收方法。应用结果表明:该方法可以保证海底管道试压压降波动的合理性和安全可靠性,缩短了试压时间,确保了项目按时投产。同时分析了试压压降产生波动的原因,对深海海底管道试压具有一定的借鉴意义。(图6,表1,参22)