高钢级管道环焊缝缺陷修复技术探讨

近年来因环焊缝开裂引起的高钢级管道失效事故频发,因此,高钢级管道环焊缝质量及缺陷修复问题备受关注。基于高钢级管道环焊缝缺陷类型,介绍了国内外高钢级管道修复标准对于环焊缝缺陷的推荐处理方法,系统梳理了现有焊接与非焊接修复技术的阶段性研究成果。在焊接修复技术方面,B型套筒是修复高钢级管道环焊缝缺陷的首选修复技术,目前针对开式三通、护板及B型套筒的水平直焊缝及环向角焊缝的全自动焊接技术已基本具备推广应用条件,将大幅提高焊接效率及焊接质量。非焊接修复技术主要有复合材料、环氧套筒及钢制内衬复合材料修复技术3类,国外针对复合材料与钢制内衬复合材料修复X42级管道环焊缝缺陷(50%未熔合)开展了系列验证试验,相比复合材料,钢制内衬复合材料修复效果更好;国内则针对经检测评价确定无需修复但存在缺陷的环焊缝采用钢质环氧套筒进行补强,并结合复合材料及环氧套筒修复技术,开发了复合钢制内衬修复技术。最后,针对高钢级管道环焊缝缺陷修复问题提出了解决思路及重点研究方向,以期为中俄东线天然气管道及类似高钢级管道环焊缝缺陷修复提供技术参考。(图2,表8,参22)     

ClockSpring材料在管道缺陷修复中的应用

介绍了ClockSpring复合修复材料的发展状况、主要技术指标和安装作业过程,给出了ClockSpring复合修复材料的应用条件,提出了应用ClockSpring复合修复材料前应注意的事项。指出ClockSpring复合修复技术具有施工便捷、省时、无需管道停输、降压等优点,是一种永久性的修复技术。     

CFRP修复城市燃气管道焊缝缺陷的可行性

焊缝缺陷是城市燃气管道一种常见的缺陷类型,严重降低管道的承压能力,进而影响管道的安全运行.管道缺陷CFRP修复技术作为一种新型免焊管体修复技术,具有施工方法简单、无需动火、修复效果优异等特点.分析了CFRP修复城市燃气管道焊缝缺陷的可行性:依据力学理论计算结果,要抵抗焊缝完全开裂时管道断裂产生的轴向剪切力,焊缝的CFRP的单边铺设长度不小于287 mm;全尺寸爆破试验、压力波动试验以及模拟管道带压弯曲应力试验结果表明,修复后的管道可完全恢复承压能力,并具有优异的耐压力波动性能和抗弯曲应力性能.应用研究表明,CFRP修复技术存在局限性,无法修复缺陷程度超过80％及泄漏型的管道缺陷.     

海底管道腐蚀缺陷修复评估方案的确定

海底管道主要修复技术包括水上干式维修、水下干式高压焊接维修、机械连接器维修、法兰对接维修、不停产开孔维修、外卡维修等6种,对比分析了各种技术方法的适用情况、所需特种设备和人员、检测要求、对生产的影响、维修时间、维修费用.给出了海底腐蚀管道的评估流程和方法,包括基于分项安全因数的方法和基于许用应力设计的方法,介绍了这两种方法所需的原始数据和计算过程,并结合不同方案的技术经济分析,确定管道腐蚀缺陷的最优修复方案.     

国外油气管道修复技术

叙述了对国外特别是北美和俄罗斯等国的管道大修施工技术水平、修复方法、材料和设备进行的系统调研情况,认为调研结果对我国引进国外先进的修复技术、机械化修复设备和产品,提高我国油气管道的修复技术水平、施工质量和进度,具有重要的指导性作用,尤其是对我国东部管网进行全面改造,实现东部原油管网再安全运行20年的目标具有参考价值.     

碳纤维复合材料修补缺陷管道的应用实践

介绍了碳纤维复合材料维修补强技术及其补强原理.根据鄯善输气站站内天然气管道管体腐蚀的特点,引入了有限元数值模拟辅助设计方法,对含缺陷管道进行了碳纤维修复补强方案设计和可行性论证.修复结果表明,碳纤维复合材料修复补强缺陷管道具有带压运行修复和免焊、不动火的优点,可有效降低管道维修的风险.     

液态树脂在管道修复中的应用

介绍了液态树脂修复材料的特性,以及管道修复程序,包括去除旧涂层,采用高压水冲洗技术设备对管道进行必要的维修或更换、表面处理准备等工作程序,并结合液态树脂修复材料在美国和哈萨克斯坦等国的应用实例,说明了该涂料的显著特点.     

含体积型缺陷管道剩余强度的计算与试验

分别用一级评价、三维有限元和全尺寸实物爆破试验三种方法对含体积型缺陷管道的剩余强度进行了计算和试验,并对这三种方法进行了分析、比较.结果表明,有限元计算结果略低于全尺寸实物爆破试验结果,而一级评价结果又低于有限元计算结果,尤其对球面蚀坑和平底蚀坑这样的缺陷更加明显.     

B型全封闭钢质套简修复技术改进

我国东部管网老化严重,大量螺旋焊缝和环焊缝缺陷需要采用套筒修复.传统B型套筒修复技术,由于焊缝余高的存在,套筒与管壁的安装贴合度差,同时对焊缝顶部产生的集中作用力,促使裂纹继续扩展,使修复质量大打折扣.基于软件模拟和力学分析研制了新型凸式B型套筒,在筒壁预留焊缝凹槽,安装时通过凹槽过渡焊缝,解决了传统B型套筒与缺陷管体结合贴合度低、焊接难度高、修复质量差等问题.新型凸式B型套筒修复管件的爆破压力达到14 MPa,远高于管体的实际运行压力和屈服压力.     

东北管道内检测缺陷的开挖定位

三轴高清漏磁智能内检测结果显示,东北管道管体存在大量螺旋焊缝缺陷,对其进行完整性评价后,需根据缺陷的严重程度开展有计划的修复工作.首先利用PipeImage软件分析管道内检测信号,对管体缺陷进行完整性评价,制作开挖单;然后在管道沿线找到参考桩,开挖后对缺陷进行确认;最后实施修复,再防腐、回填.讨论了制作开挖单的技巧和注意事项,介绍了现场误开挖时的处理流程,给出了在现场勘测中实用性较强的两个数值,即螺旋焊缝时钟位置变化1 h的轴向距离和环焊缝时钟位置变化1 h的环向长度的计算公式.     

胍胶隔离技术在海底输油管道上的应用

针对海底输油管道修复作业,开发了应用胍胶隔离技术进行管道油水置换隔离.通过现场调研、试验室配方筛选、理论计算与分析,确定了胍胶隔离技术方案.现场应用结果表明,该技术不仅可以有效防止海底管道修复作业原油泄漏对环境的污染,而且还具有安全稳定、可靠便捷,费用低廉的优良特性.     

一种用于站外管道维抢修的工艺改造方法

针对沧临输油管道在停输状态下,管道泄漏实时监测系统无法正常使用的问题,提出了增设增压泵及将增压泵改为抽油泵等措施,对站内输油工艺进行了改造,指出,改造后的输油工艺能够保证管道停输后维持一定的压力,提高了管道泄漏实时监测系统的灵敏度,并缩短了管道的泄压时间.     

碳纤维发热装置控制系统的设计

设计了一种碳纤维发射装置的控制系统。系统包括主机、中继器和终端。中继器和终端采用了STM32作为CPU,并运行FreeRTOS。为了增强系统的可靠性,在通信端口上设计了必要的保护电路。     

玉米秸秆制备活性炭的吸附性能研究

[目的]研究玉米秸秆制备活性炭的吸附性能。[方法]以玉米秸秆制备的粒状活性炭为研究对象,搭建了吸附性能模拟试验装置,采用静态重量法测试制备的活性炭对甲醇的吸附能力,并研究吸附床结构、吸附床内盛装粒径不同炭粒、活性炭中添加不同量的石墨粉以及改性活性炭等对系统吸附性能的影响。[结果]床内盛装同种试样炭料在同一吸附温度下,新型吸附床A(内置膜片式刺孔吸附质管)的吸附性能明显优于未进行结构改进的吸附床B,达到相同吸附量0.22 g/g时,A床吸附提前5 min;床内盛装不同粒径与同一粒径活性炭的对比试验,在同一吸附温度下,其吸附性能明显优于盛装同一粒径的,达到同一吸附量0.22 g/g时,吸附提前16 min;床内活性炭添加适量石墨粉可增强导热、强化吸附性能,最佳添加量为活性炭总量的20%;改性活性炭试验中,相比对照组经弱酸性溶液浸泡后活性炭可增强吸附性能,达到平衡吸附量87.1%时,吸附提前了3 min。[结论]该研究可为优化吸附床的结构设计和吸附式制冷系统提供参考。     

临濮输油管道添加减阻剂运行现场试验

介绍了在临濮管道添加减阻剂运行现场试验的情况,考察了增输后添加减阻剂运行的可行性,找出减阻剂的注入量与输量(雷诺数)、减阻率与增输率的关系.试验结果表明,管道添加不同浓度的减阻剂后,管道运行压力大幅降低,管道运营的安全性得到了提高,为临濮输油管道添加减阻剂的应用提供了技术依据.     

出疆原油加降凝剂输送评价试验

为满足出疆原油管道设计的需求,对北疆原油和吐哈原油分别进行了添加降凝剂的评价试验。在快速降温试验的基础上,进行了设计管输工况下添加降凝剂输送和罐内储存的模拟试验,并确定了北疆原油和吐哈原油适用的降凝剂、理想的热处理温度、加剂浓度及加剂站点,论证了两种原油通过一站加剂热处理之后实现常温输送和储存的技术可行性。提出了应用新型高浓缩降凝剂的设想并作了技术经济分析。     

管道全位置自动焊接技术

介绍了管道全位置自动焊接装置的组成和结构,分析了常用于管道焊接的自动焊接工艺和气体保护工艺的特点及存在的问题,提出了对焊过程中焊接小车的行走速度,送丝速度及焊枪左右振动频率的控制方法。     

管道螺旋焊缝缺陷的初级失效评估

阐述了焊缝缺陷的评估原理和分级方法,参考英国标准BS 7910的1A级断裂评估准则,提出了螺旋焊缝缺陷失效的初级评价方法,并针对庆铁老线林源至新庙段管道的超声检测数据进行了应用性计算.对螺旋焊缝缺陷的断裂失效和塑性破坏失效的评估结果表明,部分缺陷在内压大于4.5 MPa下不安全.研究认为,在实现较高级评估之前,初级失效评价结果可以为螺旋焊缝的检测、完整性评价和缺陷修复等完整性决策提供参考和指导.     

钢质管道FBE防腐层抗划伤性能试验

针对环氧粉末防腐层施工中经常被划伤的现象,对其耐划伤性能进行了试验,分析了影响环氧粉末防腐层耐划伤性能的主要因素,并根据试验结果,计算得出了目前常用环氧粉末防腐层耐划伤性能的可靠厚度和使用可靠度,提出了环氧粉末覆盖层的理论厚度值和研发方向.