输油管道超设计压力运行的几个关键问题

为保证输油管道超设计压力运行的安全,针对钢管力学性能、管道临界缺陷尺寸、环焊缝质量验证3个影响管道承压的重要因素,在管道沿程压力计算基础上,开展了管材小试样屈服强度统计与试验、钢管实物屈服强度与小试样屈服强度差异性分析、管道临界缺陷尺寸计算与内检测精度分析、环焊缝性能验证方案的研究。研究表明:钢管实物屈服强度与管材最小要求屈服强度之比即为最大运行压力与设计压力之比;由于压力升高,管道运行时允许的缺陷尺寸减小,其中大于临界尺寸的缺陷应保证被现有管道内检测器发现,否则应降低运行压力从而增大临界缺陷尺寸值;超设计压力运行前,应进行一次相应强度的现场试压,排除环焊缝异常。     

关于输油管道静水压试验的强度试验压力问题

通过对国外部分测试资料的分析,对我国《原油长输管道线路设计规范》(SYJ14-85)中强度试验压力问题做了说明,认为该规范规定的强度试验压力是偏低的,是管道试压的最低要求。为了提高我国输油管道建设的水平与质量,建议将强度试验压力提高到管子实际屈服值。     

克乌成品油管道复线试压爆管的原因

介绍了克乌成品油管道复线的工程概况和投产试压过程中发生的2次爆管事故.从管材强度和管体缺陷、高频焊接制管工艺、制管流程的质量控制等方面分析了管道投产试压爆管的影响因素.对可能导致克乌成品油管道复线投产爆管的原因进行排查,认为该管道投产试压过程中不存在水压试验压力超过钢管本身的屈服极限,以及环境温度和水温过低的问题.焊缝质量不合格,疏于生产过程控制环节的质量检测,钢管本身力学性能要求存在问题,以及钢管经过工厂环节试压和强度试压导致内部缺欠扩展开裂,可能是试压爆管的主要原因.     

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...     

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。     

基于屈服强度的X80钢管100％SMYS试压的可行性

高强度试压是国内外管道试压的普遍趋势.为研究我国X80钢管100％SMYS(最小屈服强度)试压的可行性,以西气东输二线西段为例,应用概率统计方法,分析了X80直缝钢管和螺旋缝钢管管材试样屈服强度的分布特征,并研究了实物屈服强度和管材试样屈服强度的差异.结果表明:X80直缝钢管和螺旋缝钢管试样的屈服强度分布均符合正态分布,X80直缝钢管屈服强度性能优于螺旋缝钢管,钢管实物屈服强度比管材小试样屈服强度高10％～15％.以100％SMYS试压导致母材屈服概率小于1％为目标,根据管材试样屈服强度概率分布特征及试样与实物屈服强度的差异,得出X80钢管可进行100％SMYS试压的结论.     

我国油(气)管道应进行屈服试验

文章综述了管道屈服试验发展的经过、试验目的与意义;在屈服试验中排除缺陷的机理;讨论了此试验对管道变形、管材机械性能及消除焊接残余应力的影响,介绍了其技术经济效益。最后对在国内采用屈服试验及许用工作应力的确定提出了建议。     

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。     

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.     

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。     

径向载荷作用下的管道挤压变形模型

针对长输管道泄漏抢修的特点,利用管道局部挤压的方法,能够在短时间内最大限度地减少或防止油品泄漏危害。基于管道塑性变形理论和能量守恒原理,结合"Bow-tie"管道塑性变形计算模型,建立了管道径向载荷作用下的挤压变形模型,对管道挤压和管内泄漏余压作用下的塑性变形进行分析计算。得到了不同管径管道挤压所需载荷量,利用非线性拟合得到了挤压载荷的分布数据。分析表明:管道挤压载荷随管径、屈服应力的变化,呈现S形递增。该模型可以确定不同管道的挤压变形载荷,为管道挤压抢修提供理论和实践依据。     

输油管道强度试压最高应力研究

管道试压后残存裂纹的疲劳扩展是影响管道正常使用寿命的主要因素之一。从管道缺陷的断裂特性入手，分析了试压应力对管道残存裂纹扩展寿命的影响，管道试压高应力过载峰对试压后裂纹扩展速率产生明显的延缓作用，过载峰愈高，延缓作用愈大；同时过载峰又增大了裂纹尺寸，造成管道承压能力逆转，加速裂纹扩展速率。定量分析表明，当表面裂纹的长度与深度的比值较小时，承压能力逆转量较小，对裂纹扩展速率影响不大；而裂纹尺寸较大的     

起伏地段干线管道的试压要求

管道干线试压是管道建设中一项非常重要的工作,尤其是起伏地段的管道干线试压,由于位差发生变化,在试压强度取值等方面不能照搬普通管道的要救亡 去进行。介绍了库鄯管道干线试压按照三项要求所进行的工作：①按管道截断阀间距划分试压段落,而不是采取站间和整体试压;②各分段之间的环焊缝采用１００％Ｘ射线探伤,提高安全性;③以水作为试压介质,及时发现环焊缝的针孔等缺陷。     

滩海埋地管道变形相似试验与抗漂浮数值计算

研究滩海天然气管道的变形规律和抗漂浮问题,可为该方面设计和计算提供参考依据,对保障管道安全运行有着重要意义。设计了滩海埋地天然气管道变形相似试验,模拟了在预定工况下滩海管道的变形过程,并采用有限元软件ANSYS计算了相同工况下的管道与土体的受力变形结果,与试验结果进行了对比,从而提出了一套关于滩海管道抗漂浮计算的有限元计算方法。采用ANSYS对实际工程管道的抗漂浮计算结果表明：在管道模型两端约束区,局部应力集中现象比较严重;远离约束区的管道各截面变形趋于一致,属于平面应变问题;随着管道埋深的减小,受浮力作用段管道的y向位移加速增大。（图13,表3,参12）     

普光气田高含硫腐蚀缺陷输气管道安全评价

普光气田是中国特大型高含硫酸性气田,随着气田不断开采,集输工艺管道腐蚀问题日益突出。对普光气田高含硫输气管道所用L360管线钢开展应力-应变参数测试试验,采用Solid186单元对含缺陷腐蚀管道进行建模,基于非线性有限元隐式积分算法与塑性失效准则,分析了腐蚀缺陷参数对高含硫输气管道极限承载能力的影响规律,并通过静水压爆破试验,验证了模型的准确性。结果表明:腐蚀缺陷对高含硫输气管道强度的影响主要表现为局部应力集中;缺陷深度系数对高含硫输气管道极限承载能力影响最大,缺陷长度系数影响次之,缺陷宽度系数影响最小。研究成果为普光气田高含硫输气管道剩余强度评价提供了理论依据。     

用压力容积图进行管道试压方式研究

目前国内外采用的管道试压方式大致有两种，一种是在试压时控制管道环向应力水平；另一种是以管道中试压介质的压力容积图控制试压，以前者作为试压方式虽然简便，但因其将每根管子管材的屈服极限作为非变量，因而用同一应力水平试压极有可能造成管材过分屈服或试压不足，试压应力难以确定。而后者只控制试压过程中压力容积图的线性关系，即在图形出现非线性时停止加压，避免了试压应力骓以确定的问题，多项研究和统计表明，试压应力     

热含蜡原油管道停输再启动压力研究

在室内环道上进行了胶凝原油再启动过程的试验,在试验分析的基础上解决了以下几个问题：首先,试验证实管内凝油屈服过程存在三个阶段,以弹性变形理论分析初始屈服段,用有时效的流变方程描述屈服值裂降段,用无时效的流变方程描述残余屈服段;其次,证实压力在管内凝油中传递与声波传播机理不同,压缩管内凝油系统“孔隙”是影响再启动凝油管道压力传递速度的关键因素,多“孔隙”凝油的阻尼作用和管内凝油屈服的径向滞后是两个重     

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.     

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.     

冻土区坡体蠕滑作用下管道应力数值计算

长输油气管道在一般地段埋地敷设,当经过季节性斜坡冻土区时,由于冻融引起的坡体蠕滑作用导致管道产生附加应力。通过安装管道轴向应变传感器可监测坡体蠕滑作用导致的管道轴向应力变化,但开展管道强度评价时,需要明确管道应变监测初始应力,由于应力检测技术多在实验室环境下使用,工程上并不成熟,目前行业内一般通过有限元建模计算方法获取管道应变监测初始应力。以涩宁兰一线某穿越斜坡季节性冻土地貌埋地管道为例,介绍了位于季节性冻土区的管道当前面临的主要风险、土体位移分布形式与位移的确定,以及季节性冻土区斜坡体位移作用下管道的受力和变形情况。采用向量式有限元方法,利用空间梁单元和非线性土弹簧模型对灾害点管道进行了数值模拟,并得到管道现状应力分布,为确定管道本体应变监测截面位置、估计管道现状应力分布及管道安全评价提供依据。