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。     

0．8设计系数下天然气管道用焊管关键性能指标

研究了0．8设计系数下天然气管道用焊管满足断裂控制要求的母材和焊缝韧性指标,评估了钢管100％SMYS水压试验的可行性。对于采用0．8设计系数、直径1219mm、设计压力12MPa的天然气管道,为防止钢管启裂,要求焊缝夏比冲击韧性最小平均值为80J;为满足管道止裂要求,要求钢管母材夏比冲击韧性最小平均值为260J。对管径为1219mill的X80钢管批量生产屈服强度数据的统计分析和评估结果表明：X80钢管进行100％SMYS工厂水压试验是可行的,但需要优选板材和钢管性能稳定的供货商,并严格进行水压试验后的钢管几何尺寸检测。（表4,图5,参6）     

试样形状对高强度感应加热弯管拉伸实验的影响

拉伸性能是高钢级管道钢管的重要性能之一。针对高钢级X70和X80感应加热弯管,选取了3种不同规格的试样形状进行拉伸实验,结果表明:试样形状对这两种感应加热弯管的屈服强度、抗拉强度和屈强比均有一定影响。这两种感应加热弯管的横向试样、矩形板状拉伸试样的屈服强度值低于圆棒拉伸试样;X70感应加热弯管的纵向试样、矩形板状拉伸试样的屈服强度值高于圆棒拉伸试样。这两种感应加热弯管不同试样形状的抗拉强度差异不大,横向矩形全壁厚试样的抗拉强度均稍高于圆棒试样。这两种感应加热弯管横向矩形全壁厚试样的屈强比均低于圆棒试样,X70感应加热弯管的纵向矩形全壁厚试样的屈强比则高于圆棒试样。为保障管道钢管的服役安全,建议采用圆棒试样进行实验。     

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.     

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。     

不同温度下两种管材应力应变特性的研究

通过对国产Ｘ６０螺旋埋弧焊管（ＳＳＡＷ）和进口Ｘ５２直缝电阻焊管（ＥＲＷ）的温度拉伸试验,研究了两种钢管母材和焊缝的应力应变特性。试验结果表明,两种焊管的屈服强度和抗拉强度随温度的降低而提高,断后伸长率、最大均匀变形断面收缩率、断后断面收缩率以及屈强比随温度降低而降低;两种焊管母材应力应变曲线特征为连续屈服,而焊缝为非连续屈服,存在明显物理屈服现象;Ｘ６０ＳＳＡＷ焊管母材与焊缝强度基本相当,Ｘ５２     

输气管道中焊缝钢制弯管的试验研究

石油天然气长输管道中的弯管是整个长输管道中的薄弱部分.多年来输气管道中的弯管一直都采用进口的UOE成型直缝钢管来制作,其管材的成本费用较高及进口的时间太长,为了提高输气管道的安全系数,将螺旋埋弧焊钢管作为一种比较经济的管材用于天然气长输管道中的弯管,并进行了试验研究.     

国外X80管道钢管的研究与应用现状

综述了国外在高钢级X80管道钢管方面的开发和应用状况，管材的研究目前正向更高屈服强度、更高韧性和易加工的方向发展，使用高钢级管材是提高管道设计压力的主要途径，同时，在同样的设计压力下使用高强度管材可养活钢材的消耗量。以德国Ruhrags管道为例，介绍了国外高钢级管道钢管X80的实际质量水平，包括管道钢的合金化、控制轧制和控制冷却工艺，并就高钢级管道钢管的部分热点问题如富气输送、高钢级管道钢管的焊接和裂纹扩展止裂等进行了讨论和分析。     

中国X80管线钢和钢管研发应用进展及展望

随着油气管道建设的快速发展,X80管线钢及钢管得到了大规模应用。回顾了中国X80高钢级管线钢及钢管的研发应用历程与主要进展,指出了面临的挑战,提出了发展建议。经过近20年的发展,建成X80油气输送管道约17 000 km,单管输气量达到380×10~8 m~3/a,X80管材生产及管道建设技术进入国际领跑者行列。形成了X80管线钢及钢管组织分析鉴别与评定、强度试验与屈强比控制、断裂与变形控制等关键技术,以及X80系列热轧板卷与大口径厚壁螺旋埋弧焊管制造技术、宽厚板与大口径厚壁直缝埋弧焊管制造技术、大应变管线钢及钢管制造技术、感应加热弯管及管件设计与制造技术。有力支撑了西气东输二线、中俄东线等重大管道工程建设。对于未来发展,提出如下建议:加强对制管用板卷或钢板的可焊性评价与控制,深化现场焊接技术及质量性能控制研究,推进高钢级管线钢及钢管在大输量管道建设中的应用,强化油气管道失效控制、完整性理论与技术的研究及应用。(参69)     

国产X80直缝埋弧焊接钢管力学性能测试

对国产X80直缝埋弧焊接钢管(JCOE工艺)进行了拉伸、夏比冲击、显微硬度和落锤撕裂等力学性能测试,结果表明,该钢管的各项性能均符合API SPEC 5L(43版)的指标要求,说明我国已经具备了生产高强度高韧性X80直缝埋弧焊管的能力.     

直缝埋弧焊钢管的成形方式及选择

直缝埋弧焊钢管由于性能优良,在未来的输送流体管道中将占有很大的比例,长输油气管道用直缝埋弧焊钢管将逐渐代替螺旋埋弧焊管.分析总结了直缝埋弧焊钢管常见的成形方式,以及各种成形方式的优缺点,就实际工程设计中如何选择直缝埋弧焊钢管提出了建议和意见.     

X100干线钢管应用的若干技术问题

1、　屈服强度的评估对于管子力学性能的评估 ,钢的屈服强度是一个基本参数。X10 0管子扁平试样的屈服强度下降 ,而且在评估高强度管子的屈服应力时 ,压扁工艺不适用。可以通过扩径试验 ,即测量由内压产生的屈服应力 ,来评价管子的屈服应力。由于该项试验费时且投入高 ,进行生产性试验不现实 ,因此在工业化基础上不具备扩径试验的可行性。圆棒试样可以消除包申格效应 ,最适于X10 0的试验。但圆棒试样的尺寸太小 ,不能代表整个壁厚。为更好地评价X10 0干线钢管的屈服强度和拉伸强度 ,钢管生产厂和用户应对评价程序进行讨论并达成协议。2、…     

对影响管材屈服强度的包申格效应试验分析

螺旋缝埋弧焊管在拉伸试样的制作时会产生与焊管成型过程中变形相反的塑性变形,从而引发包申格效应.通过对X65钢级板卷以及其制成钢管的同方向拉伸性能试验表明,板卷强度水平对包申格效应有着重要影响,并给出包申格效应值VBE大小的经验关系式,同时还讨论了板卷屈强比对包申格效应的影响.     

我国天然气管道工业发展前景预测

概述了能源结构与环境污染的关系,提出改善空气质量可从两方面入手:节能降耗和改变能源结构,其中改变能源结构是重点。节能降耗的根本是淘汰落后产能,追求绿色GDP。介绍了国内外能源结构现状,我国目前的能源以煤炭为主,石油资源匮乏,探明剩余可采常规天然气资源甚微,现有能源结构相对国际平均水平严重落后,已不能适应时代发展要求。中国页岩气可采储量被认定位居世界前列,鉴于美国对页岩气的成功开发和利用,我国成立了页岩气研究基地,有望为我国能源结构的转变提供助力。为了降低管道建设成本,国内外冶金工作者以热控轧(TMPC)技术优选管材的金相组织,成功研制开发了X100、X120等高钢级管材,我国更在试制X100、X120直缝埋孤焊钢管方面取得成功。因此预言,中国将成为世界上第一个采用X100或X120钢管修建油气管道的国家。     

成形内应力对油气管屈服强度的影响

根据美国石油学会API标准规定,采用管体取样压平试样的屈服强度表征输油管体屈服强度.通过对UOE管与外控成形螺旋焊管弹复应力进行测试表明,由于UOE管弹复应力低,包申格效应使压平试样的屈服强度低于经强力扩径强化的管体屈服强度,因此这种表征是偏于安全的;而对于螺旋焊管(外控成形)管体内有较高的弹复应力存在,管体取样,弹复应力释放,虽然压平的包申格效应使试样屈服强度降低,但弹复应力使管体屈服强度降低更严重,因此这种表征是偏于不安全的.     

中俄东线黑龙江穿越段管材关键性能指标对比与确定

中俄东线天然气管道过境段控制性工程中黑龙江穿越段穿越中国、俄罗斯两国国界,所用直缝埋弧焊钢管和感应加热弯管由俄罗斯供货,但中俄双方会议谈判要求管材关键性能指标执行中俄双方的最严格要求。为了合理确定黑龙江穿越段管材性能指标,保障管道安全,对比分析了中国和俄罗斯管材标准,对直缝埋弧焊钢管和感应加热弯管的关键性能指标进行了分析。与中国标准相比,俄罗斯标准更注重钢管的低屈强比、高断裂延展性以及苛刻的低温韧性,并与施工现场联系密切,比中国标准更严格。结合对比结论、工程实际,最终确定黑龙江穿越段管材性能指标执行俄罗斯标准要求。     

高钢级管道钢DWTT试验的异常断口发生规律研究

针对高钢级管道钢在进行落锤撕裂试验(DWTT)时经常出现异常断口的现象,通过统计分析X65、X70和X80管材系列温度的DWTT试验结果,探讨了异常断口发生规律.研究表明,异常断口概率随管材厚度增加而增加,异常断口出现温度区间与FATT85密切相关,且随着管材厚度的增加有增大的趋势.     

长输管道焊缝的内应力分析

从钢管壁上任意一点的环向应力入手,分析了长输管道焊缝的内应力。该内应力由环向应力和轴向应力构成,据此推导出了焊缝处的合成应力。通过直缝与环缝处的应力比较,得出了直缝承受压力最大、环缝承受压力最小、螺旋焊缝介于二者之间的结论。认为管径和壁厚在所受压力相同的条件下,若管道发生爆裂,其爆裂起点一般不会位于螺旋焊缝处,因而螺旋焊缝管的安全性优于直缝焊接管。计算表明,在上述条件相同的情况下,若采用螺旋焊缝管,其管壁厚度可以相应减薄,能够节省投资,提高经济效益。     

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.     

一种可以防止碳钢管材氢致开裂的新型防腐涂料

随着"西气东输"等长输管道的规划建设，如何防止高压天然气管道的氢致裂纹(HIC)和硫化氢脆(SSC)是目前大家普遍关注的问题。国外大口径高压干线天然气管道一般采用抗HIC的合金管材，钢级达到X70、X80或X90，甚至开始研制X100或X120钢管，而我国的制管技术设备比较落后，还不能制造大口径、适合高压天然气管道使用的X70级合金钢管材。象"西气东输"这样的高压天然气管道，普遍的碳钢管材很难满足设计要求。国内已研制开发的热喷玻璃釉涂料就能很好地解决上述问题。该涂料采用新型无机玻璃物质复合材料，在高温条件下喷涂到钢管的内外表面上，形成玻璃与金属的复合防腐涂层。涂层表面光滑平整，耐蚀性、耐磨性优异，同时可以经受80～100kg/mm2的压力变化，是天然气管道理想的内外壁防腐和内减阻涂层材料。采用该涂料涂敷后的碳钢钢管静态实验中抗HIC性能良好，可大幅度降低天然气管道的工程造价。目前，热喷玻璃釉技术已进入工业化应用阶段。 钱成文提供