CFRP用于钢质管道管体缺陷修复的适用性评价

近年来油气管道修复技术领域的新材料、新工艺在国内生产现场大规模应用,其使用的安全性和适应性成为不可忽视的重要问题。通过大量的室内和现场应用试验,研究了CFRP材料的耐久性,以及CFRP用于钢质管道管体缺陷修复的电偶腐蚀风险、修复的匹配性和可靠性,结果表明:CFRP材料具有优异的耐酸碱老化、耐湿热老化及耐候性能,是传统维修方法无法比拟的,为工程应用的设计、选材、成型、维护、检验检测提供了参考。然而,CFRP与钢管发生电偶腐蚀会严重影响修复质量,造成严重的安全隐患,必须采取措施进行防护。     

输气管道不停输封堵技术在鄯乌线上的应用

为了保证城市工业与民用的燃气供应,提高管道的运行安全性,鄯乌输气管道实施了不停输封堵作业,以提高站场设备的承压能力,平抑管道下游的压力波动.论述了输气管道不停输封堵工艺,介绍了该项目的施工程序和步骤.     

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。     

PE管道在天然气工业中的应用与研究进展

对聚乙烯（ＰＥ）管道的综合性能、使用及快速开裂的研究进行了评述，阐明了修复钢制管道中穿插ＰＥ管的管径选择方案，确定了承压能力以及套管流量参数，并就ＰＥ管道的断裂机理进行了分析。结果表明，ＰＥ管道的快速开裂承压能力阻碍了其在长输管道领域的应用，研制具有较高承压能力的ＰＥ复合结构材料是促进ＰＥ管道替代钢制管道的唯一途径。     

X80管道环焊缝缺陷钢质环氧套筒补强试验

为验证钢质环氧套筒在X80管道环焊缝缺陷补强方面的适用性,选取管径1 016 mm的X80管件,人工焊接制作两道含同样规格缺陷的环焊缝,其中一道不做补强处理,另一道采取钢质环氧套筒补强处理。通过内压、波动压力、内压与弯矩耦合作用的力学试验方法,对上述未补强及补强后的两道含缺陷环焊缝分别进行全尺寸力学测试,并对比分析其破坏特征、承载力及变形性能。试验结果表明:在工作压力下,钢质环氧套筒补强可降低环焊缝缺陷环向及轴向应力,套筒对内压的分担比例达47%;在循环波动压力下,钢质环氧套筒补强后的环焊缝缺陷应力值基本保持不变,表明套筒修复环焊缝缺陷的应力水平作用稳定,不随压力波动变化;在内压与弯矩耦合作用下,未补强管件破坏模式为焊缝截面整体断裂,补强后的管件则为受拉区钢材屈服后受压区局部失稳破坏,表明钢质环氧套筒可增强管道抗弯承载力,降低弯曲挠度。研究成果可为钢质环氧套筒补强X80管道含缺陷环焊缝的工程应用提供参考。(图16,参24)     

某河底穿越管道环焊缝缺陷的安全评价

某长输原油管道河底穿越段通过三轴漏磁和惯性测绘内检测发现存在环焊缝缺陷并伴有弯曲应变,需要对其安全性进行评价。采用英国标准BS 7910-2005中的结构完整性评价方法,对内压和弯曲应力复合载荷作用下该环焊缝缺陷的可接受性进行了评价。同时,对评价中涉及的弯曲应力、断裂韧性、缺陷深度、残余应力、缺陷长度和内压等参数进行了敏感性分析,讨论了各参数对评价结果的影响程度。结果表明:在当前工况下,该缺陷是可以接受的,暂时无需修复。基于完整性评价和敏感性分析的结果,对该管道的生产运行和监控提出了合理的建议。该评价方法和结论可作为解决其他类似工程问题的参考。     

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)     

采用翻转内衬技术修复管道

介绍了翻转内衬技术修复城市燃气埋地管道的特点和施工过程。与其他修复技术相比，这种具有不开挖路面，适应复杂条件下施工和工效高等特点。对这种技术的液压法和气压法两种内衬翻转工艺进行了经济性对比。结果表明，气压法在内衬质量，降低施工成本和保护环境等方面优于液压法。     

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.     

原油管道螺旋焊缝开裂原因分析

某原油管道在运行期间发生了螺旋焊缝开裂事故,通过对管道开裂处进行宏观检查、断口微观形貌分析、能谱分析、显微组织分析、硬度测试和材料性能拉伸试验,结果表明,螺旋焊缝中存在焊接缺陷,使得管道的承载能力降低,在积水的作用下发生了螺旋焊缝开裂。     

海底长输管道修复RTP管穿插牵引力计算模型

针对海底长输油气管道走向曲折多变,弯头多且曲率大,同时受平台作业空间和动力供应等限制,修复工程成本和技术风险迅速攀升的问题,研制了抗拉型RTP管,其是在具有高柔特性的芳纶增强热塑料复合管（RTP管）的基础上,增设了芳纶抗拉复合层,从而具有弯曲刚度小、径向刚度大、抗拉能力强、质量轻、耐磨损、承压高、安全可靠等优点。以抗拉型RTP管穿插海底长输油气管道为研究对象,通过理论推导和试验验证,提出了RTP管穿插海底长输油气管道牵引力计算模型,该模型运用于马来西亚石油公司海洋油气田17km长输管道穿插修复工程,获得了令人满意的效果。（图6,表2,参6）     

油气长输管道维抢修预警分级响应体系

为增强管道区域化保驾和应急响应能力,做到快速响应、有效控制和妥善尽处理管道事故,针对油气长输管道维抢修预警响应体系进行了研究。按照管道事件的严重性和紧急程度,将管道事件的预警信号分为3级,依次为黄色、橙色和红色,制定了相应的响应要求。提出了从维抢修资源准备,到预警发布、分级响应的体系方法,并通过油气管道气象与地质灾害预警分级响应案例,验证了该体系方法的可行性和实用性。     

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。     

中俄东线天然气管道工程SCADA系统的设计与实现

长输油气管道的自动化控制水平直接关系着其生产运行安全与效率,中俄东线天然气管道工程通过创新实践开启了中国长输油气管道自动化控制技术的新篇章。以自动化控制系统的技术特点为主线,以具有代表性的油气长输管道控制系统为依托,回顾了中国长输油气管道控制系统关键技术的发展历程,介绍了长输油气管道自动化控制技术发展现状,并结合智慧化管道建设,展望了长输油气管道自动化控制技术的发展前景。中俄东线天然气管道工程北段各项设计指标均处于全球领先水平,从SCADA系统组成、结构、功能等的创新成果来看,其自动化控制系统代表了目前中国长输油气管道自动化控制技术的最高水平。     

超声波检测对管道焊接缺陷类别的判断与分析

长输管道焊缝的焊接缺陷是影响管道安全性的主要因素之一,其危害的大小不仅与缺陷的大小和位置有关,还取决于缺陷的类别。因此,在管道焊缝缺陷检测中对缺陷类别进行判定,是提升检测结果准确率的有效途径。利用超声波技术对试样管道焊接部位缺陷扫查,根据静态和动态反射回波图对比出各类焊接缺陷基本特征图,对于管道监测、有效维护和维修具有重要的意义。     

管道径向压力分布的磁弹噪讯一致性数据融合

在磁弹波法检测管道内压力的基础上,针对长距离输气管道压力的评估提出了一种新方法.该方法将先得到沿输气管道径向分布的一系列巴克豪森传感器测得的压力值与按入口压力换算得到的理论压力值的比值,然后使用三种一致性多传感器数据融合方法对这一系列比值数据进行融合,分别得出结果,并将不同方法的结果进行对比.数据模拟计算结果表明,该方法可以有效用于长距离输气管道压力的评估.     

三层聚丙烯管道防腐层的性能及其应用

通过对常用油气管道防腐层以及三层聚丙烯防腐层性能进行分析,指出三层聚丙烯防腐层具有耐高温、耐腐蚀性能好,不易发生环境应力开裂等特点。三层聚丙烯防腐层适用于环境温度较高的输油管道、城市供热管网及化工管道等设施的防腐,但这种防腐材料也存在一些缺点,不适合在严寒地区应用,其补口、补伤应采用专用材料和技术。     

油气管道内焊机打底+激光-电弧复合根焊工艺

为提高长输油气管道施工质量和效率、降低施工成本,开展了应用内焊机打底+激光-电弧复合根焊工艺的高效焊接方法研究。内焊机具有根焊焊接质量高、速度快的特点,激光-电弧复合焊具有熔深比大、变形小、高速的优势,结合两种设备的优点进行焊接试验。结果表明:采用内焊机+激光-电弧复合焊工艺能够有效控制焊缝背面成型缺陷,尤其对于5:00-6:00方向,使焊缝背面内凹得到有效解决;对焊后的焊缝进行射线检测和力学性能试验,满足现有标准的要求;金相观察发现,在顶点位置焊缝钝边根部有未熔缺陷,其他位置焊缝区组织没有发现焊接缺陷。研究结果为后续激光-电弧复合焊应用于管道施工现场奠定了技术基础。     

直径1422mmX80管道环焊接头应变能力数值模拟方法

鉴于高钢级管材的组织特征及焊缝失效对于管道安全的重要影响,管道环焊缝承载能力成为当前管道行业的研究热点,以中俄东线全自动焊口为研究对象,准确考虑环焊接头根焊、热影响区、母材、填充焊4个区域材料本构关系的差异性,基于有限元方法建立了分析管道环焊接头应变能力的数值仿真模型。定量分析了母材屈强比、运行内压、载荷类型等组合工况下焊缝强度匹配系数等对管道环焊缝裂纹扩展驱动力的影响。采用静裂纹起裂的失效判定方法,以表观断裂韧性值为临界准则,结合中俄东线管材及环焊接头材料特性参数实际变化范围,计算了在设计工况范围内最不利条件下中俄东线环焊接头的应变能力。结果表明:提高焊缝区强度匹配能够有效减小接头的裂纹扩展驱动力,增加管道内压或提高母材屈强比会使相同强度匹配条件下的裂纹扩展驱动力更大,拉伸载荷下的裂纹扩展驱动力要大于弯曲载荷下的裂纹扩展驱动力。该方法既可以用于根据焊接接头性能要求指导焊接参数的确定,也可以用于在役管道含缺陷焊接接头的适用性评价。