起伏管道液气置换过程的压降预测

起伏管道在投产过程中极易出现气阻现象,影响管道安全。为保障新建管道的顺利投产,提出了一种新的压降预测方法:将处于液气置换过程中的管道分为积气段、气泡段及转弯段3部分,分别针对每一部分提出了相应的压降计算方法。将该预测方法应用于中国某原油管道的投产过程中,对管道沿线的压降进行预测,结果表明该方法的计算结果与现场实际数据较为吻合,可为同类管道投产时的压降预测提供理论指导。(图4,表3,参25)     

管道漏磁内检测失效数据处理方法

管道漏磁内检测数据的有效性对缺陷检测的准确性影响极大,为了尽可能避免失效数据的影响,通过分析漏磁失效信号的特征,设计了漏磁失效数据的处理方法:针对过限失效、尖峰失效、连续过平滑失效、单通道数据漂移失效、传感器抖动失效5类失效数据,采用阈值超限法、邻域差分阈值法、信号区域面积、局部过零率等完成失效数据的检测与剔除;利用近邻搜索算法(K-Nearest Neighbor,KNN),并通过支持向量回归算法(Support Vector Regression,SVR)降低训练集的冗余性,设计了一种将KNN与SVR相结合的漏磁缺失数据插补方法,对缺失数据进行插补。结果表明:对于不同程度的数据缺失情况,管道漏磁失效数据处理方法可以实现对漏磁缺失数据的精确插补,对实际工程中出现的失效数据处理具有借鉴作用。(图4,表2,参24)     

含单纯凹陷的X70管道承压能力评价

为评价含单纯凹陷的高钢级管道极限承压能力,通过有限元模拟分析了凹陷形成过程及水压试验中钢管的变形情况,并开展了含单纯凹陷管道全尺寸水压爆破试验及应变测试。基于全尺寸试验结果,从含单纯凹陷管道的爆破压力、回弹量及应变变化等方面对有限元分析结果进行了验证。结果表明:高钢级管道凹陷形成过程及水压试验过程的有限元分析与试验结果趋势一致,且误差小于10%,说明对含单纯凹陷管道的模拟是准确的。深度为15.9%D(D为管道外径)的凹陷管道爆破压力为38 MPa,高于理论计算的无缺陷钢管爆破压力(31.2 MPa),说明试验单纯凹陷对管道承压能力未产生不利影响。研究成果为高钢级含凹陷管道的理论分析提供了技术支持。(图12,表1,参22)     

基于EEMD滤波和时延估计的次声波法管道泄漏定位

针对天然气管道次声波法泄漏检测噪声干扰大、定位误差大的问题,提出一种泄漏检测定位方法。该方法在经验模态分解算法(Empirical Mode Decomposition,EMD)的基础上,运用集合平均经验模态分解算法(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)改进了模态混叠现象,并基于相关性分析建立了信号滤波方法。在广义互相关算法的基础上,运用二次相关时延估计算法,提高了泄漏定位精度。利用现场数据对滤波结果和定位精度进行了测试验证,结果表明:该方法能够有效滤除噪声,提高信号的信噪比,定位精度满足工程需要。(图8,表4,参24)     

LNG接收站工程中外输首站的设计及优化

中国的LNG接收站工程中外输首站在工艺流程、设计压力、材质选择等方面存在诸多差异。通过SPS软件对LNG接收站下游外输管道切断阀关闭工况进行模拟,指出了已建首站对低设计压力管道超压保护设计的有效性和局限性。结果表明:(1)当设计压力分界点设置在接收站出站ESD阀,即首站设计压力与外输管道设计压力一致时,接收站外输PAHH联锁关闭出站ESD阀无法保证首站本质安全,应使首站的设计压力大于关断工况下的最大压力或等于接收站外输系统设计压力;(2)通过合理地设置接收站与阀室的间距及相应的接收站外输PAHH联锁,首站下游管道可以避免切断阀关断工况下的运行超压;(3)优化后的首站工艺流程中,发球筒应设置充氮口,取消安全阀及排污口,站内手动放空宜依托接收站的火炬系统,不应用于下游线路管道放空。研究成果可指导LNG接收站工程外输管道超压保护和首站流程的设计。(图6,表1,参26)     

不同长径比的狭长管道油气爆炸实验

为了研究油料储运工程中较大长径比狭长受限空间内油气爆炸超压和火焰传播规律,搭建了不同长径比狭长管道油气爆炸实验系统。采集爆炸超压值、火焰传播速度、火焰强度等参数数值并进行整理分析,结果表明:长距离管道对爆炸超压和火焰传播有显著强化作用,长径比超过一定数值时可发展为爆轰;开口管道发生爆轰的时间早于闭口管道;火焰传播速度由管道中部开始急剧加快,且开口管道增大速率大于闭口管道;火焰强度在闭口管道中由管道中部到后部呈上升趋势,而在开口管道中呈下降趋势。实验数据可为油料储运安全及防护设计提供参考。(图6,表2,参22)     

基于首轮内检测数据的成品油管道内腐蚀分析及对策

为了做好在役成品油管道内腐蚀的监测和防控,通过进一步挖掘首轮内检测数据的价值,提出了分析思路:通过差异分析水线区域内的内腐蚀绝对深度的离散情况,结合内腐蚀与焊缝、弯头等管道附件的相对位置以及管道工艺运行情况等数据信息,半定量定位内腐蚀敏感区。以某成品油管道为例,对两条管段内的腐蚀情况进行分析,发现管内的腐蚀集聚是由于管道施工建设期产生的内腐蚀逐渐发展形成的。定位了以管节为基本单元的腐蚀敏感管段,建议将管道内检测数据作为工程建设质量评估的关键数据,新建管道尽早开展以实施内检测为目标的管道清管作业,增加清管频次,尽快将管内铁锈清除干净,随后开展常规清管作业,从而有效减缓内腐蚀的发展。(图2,表4,参20)     

天然气长输管道清管器运行速度预测

为保障天然气长输管道安全生产,提升输气效率,需要定期对管道开展清管作业,其中清管器运行速度预测是清管作业中的重要技术。针对目前清管器运行速度预测方法精度低、适用性差等问题,在调研国内多家管道运营企业清管作业流程及成功经验的基础上,总结出预测清管器运行速度的3种方法:理论估算法、模拟仿真法及经验数值法。深入分析了经验数值法中影响清管器运行速度的主要因素,提出了经验数值优化方法。通过对比3种清管器运行速度预测方法的优缺点,提出了一套完整的清管流程及清管器速度预测方法。最后以某天然气管道清管作业为例,计算了3种预测方法的相对误差,验证了经验数值优化方法的准确性及可行性。研究成果可有效指导管道运营企业开展清管工作,提高作业效率及安全性,降低投资费用。(图2,表3,参22)     

基于永磁扰动原理的管道支管专项内检测器研制与应用

长输油气管道打孔盗油现象日益严重,一旦发生管道失效,会给生产经营和人身、财产安全带来巨大风险。针对传统漏磁内检测存在费用高、检测周期长等缺点,研制了一种基于永磁扰动原理的低成本支管快速检测设备。阐述了管道支管检测技术的基本原理及特性,重点介绍了内检测器的机械结构与电子系统。现场应用表明:管道支管专项内检测器可以有效检测出典型金属缺失、直径5 mm以上的盗油支管及内部管体变形等缺陷,对保障管道安全运行有积极作用,可以推广应用。(图10,表1,参22)     

X65+Inconel 625复合管道焊接接头断裂韧性评定

针对复合管道焊接接头的断裂失效现象,采用单边缺口三点弯曲断裂韧性试验,对X65+Inconel625复合管道焊接接头不同区域(焊缝区、熔合区及热影响区)在0℃下的断裂韧性进行测试。通过在焊接接头不同区域预制表面型裂纹和贯穿厚度型裂纹,对比焊接接头不同区域CTOD值的变化趋势,结果显示组织不均匀性对CTOD值分散性的影响较大。研究表明:复合管焊接接头不同区域的断裂韧性不同,其中热影响区的应变时效区CTOD值较高,焊缝区CTOD值较低但分散性不大,而焊缝熔合区和复合层熔合区不但CTOD值较低,且分散性很大,因此熔合区和复合熔合区是X65+Inconel 625复合管道焊接接头的薄弱环节。(图4,表3,参20)