西气东输三线0.8设计系数试验段水压试压方法及其应用

强度设计系数从0.72提高到0.8,一方面若保持壁厚不变,可提高管道运行压力,从而有效地增加管道输量和输送效率;另一方面如果保持管道设计压力不变,可有效降低管道壁厚要求,这将显著节约管道建设成本。在工程应用中,0.8设计系数管道需要进行高强度水压试验以验证管道的承压能力和系统可靠性,而我国目前设计和施工标准对高强度水压试验方法及控制措施还没有明确规定。为此,根据管道屈服强度的样本统计数据,利用概率方法,结合管道埋地时的双轴应力状态,并根据试压段高差,确定管道可接受的最高强度试压压力。采用压力-容积曲线实时监控试压进程,保证试压过程中压力-容积曲线不出现超过0.2%管容的非线性进水量,并开发出相应的压力-进水量曲线信号采集系统。在管道弹性变形的基础上,提出了考虑空气含量和水压缩性的压力-容积曲线理论表达式。在西气东输三线试压工程实践中,根据上述方法确定的管道试压强度为试压段高点不低于100.5%SMYS,实际监测所得的压力-容积曲线与理论曲线吻合较好,管道未发生泄漏。该方法可作为国内0.8设计系数管道试压的参考方案。     

输气管道高强度试压方法及其在X80管道上的实践

根据管道屈服强度的样本统计数据,利用概率方法,结合管道埋地时的双轴应力状态,并根据试压段高差,确定管道可接受的最高强度试压压力。基于管道弹性变形,提出考虑空气含量和水压缩性的压力-容积曲线理论表达式。在工程实践中,采用压力-容积曲线实时监控试压进程,应用霍尔元件记录泵冲程数确定管道进水量,以此获得实际压力-容积曲线。在伊宁-霍尔果斯管道工程中,根据该方法确定管道试压强度为试压段高点不低于96% SMYS,实际监测所得的压力-容积曲线与理论曲线吻合较好,管道未发生泄漏。     

管道水压试验的新概念

油气输送管道现场水压试验,以往都使管材的环向应力低于给定的最小屈服应力(SMYS),近些年某些国家和公司则允许并推荐现场水压试验压力使管材实际上发生屈服,认为屈服试压可提高管线的承载能力和管线强度的安全储备,这项措施的经济效益是巨大的。本文对屈服试压的依据、方法、效果等作了介绍和论述。     

螺旋缝埋弧焊管的水压和稳压试验及残余应力

对外径 660mm、壁厚 7 1mm国产内胀成形X60钢级螺旋缝埋弧焊管的未水压、水压后和稳压后 3种管段样品 ,用机械切割应力释放法进行了内外表面残余应力的测试。试验结果分析表明 ,油气输送管出厂前的水压试验以及油气管道施工完毕后的稳压试验均会使螺旋缝埋弧焊管内外表面总体残余应力分布趋于均匀 ,并且明显降低内表面残余应力 ,特别是对呈残余拉应力的焊缝区域作用更大。研究分析认为 ,把我国螺旋缝埋弧焊管水压试验压力从 0 9SMYS提高到1 0SMYS ,甚至接近焊管屈服强度 ,可消除或降低螺旋缝埋弧焊管有害的残余拉应力。     

长输天然气管道提高设计系数可行性探讨

"十四·五"期间,大口径、高钢级、高压力输气管道仍将处于快速发展阶段。随着X80管线钢管冶金技术、制管质量和施工技术提升,提高天然气管道设计系数符合技术发展需求。根据0.8设计系数在国外管道行业的应用情况,研究了提高设计系数对管材断裂韧性、管道风险等级及事故失效概率的影响,认为我国长输天然气管道具备应用0.8设计系数的工程基础和技术条件。为此,提出了管材、设计、施工和运行等方面配套措施和建议,包括进行100%管材最小屈服强度水压试验、监测钢管断裂韧性、施工过程预防机械损伤、实施完整性管理程序,以及定期评估管道腐蚀状况和承压能力等。研究成果对于新建天然气管道设计和在役管道安全运行具有指导意义。     

基于0.8管道设计系数的X80焊管性能研究

介绍了我国管道0.72与0.8设计系数用埋弧焊管技术条件的差异,并对两种设计系数所生产的螺旋埋弧焊管性能进行了对比研究。结果表明,0.8和0.72设计系数用板卷组织均以粒状贝氏体为主,含有不同量的多边形铁素体,其中0.8设计系数板卷头、中、尾3个位置多边形铁素体含量少,晶粒尺寸小,组织更加均匀一致,力学性能差异较小,头、中、尾屈服强度最大差值为14 MPa,比0.72设计系数用卷板减小约50 MPa,同时冲击韧性与0.72设计系数板卷相比提高25%。水压检验结果表明,采用0.8设计系数的焊管在100%屈服强度下进行静水压试验均未发生管体变形和泄露。目前国内冶金制管水平可完全满足0.8设计系数用焊管技术要求。     

我国山地管道设计建设投产技术标准现状研究

我国管道行业处于重要的战略发展时期,建设运营了兰成渝管道、西部管道、中缅管道等大型山地管道工程。保证新建山地管道工程的建设质量和已建山地管道的安全运行,是急需解决的重要问题。调研分析了国内山地管道在设计、施工、试压投产等阶段存在的问题,例如管道下沟和回填质量有待改进,还未广泛应用高强度水压试验技术,投产延迟管道管理维护还属空白,山区管道线路管理工作需要加强等。研究了国外山地管道的先进技术和经验做法,包括施工过程中钢管缺陷检查和返厂修复要求,高寒冻土区山地管沟分层回填要求,基于管道设计系数0.8的管道强度设计和接近管道屈服强度的压力试验技术等。最后提出了国内山地管道标准体系的制修订建议。     

输气管道高强度试压全尺寸爆破实验

针对国际上输气管道普遍采用高强度试压的趋势,通过含缺陷管道全尺寸爆破实验及大量统计数据,分析了高强度试压对管道塑性变形及管道承压能力逆转的影响。研究结果表明,对于新建管道,当管道试压产生的环向应力为100％～110％SMYS（规定的最小屈服强度）时,管道不会产生较大的塑性变形,高强度试压引起管道的承压能力逆转量不大。该研究成果可为我国适当提高管道试压压力提供一定的实验数据支持。     

基于可靠性的油气管道设计系数研究

以往的油气管道强度设计中,设计系数的确定常常以经验为依据,比较保守。国内外大多数研究均是从理论上论证了提高油气管道设计系数的可行性,并没有给出基于可靠性的设计系数的计算方法。将应力-强度干涉理论引入油气管道设计系数的研究中,以西气东输一线及二线为例,定量计算了0.72和0.8两种设计系数下无缺陷管道和含体积型缺陷管道的可靠度,并提出了切实可行的措施,为油气管道降低壁厚,提高输送压力,节约管道成本提供了理论支持。     

长输管道水压试验中应注意的问题

在长距离输油管道建设中,正确应用科学方法对管道进行竣工水压试验是十分重要的。为了进一步完善管道水压试验工作,对管道现场水压试验提出下列两点建议。 1 注意水温对试验压力的影响水压试验中,试压介质水的温度变化将对管内压力产生较大影响,因此,应在试压管道上安装温度计,对水温的变化进行测量。我国输油管道水压试验中,忽略了试压管段上温度计的安装,故对水温引起的压力变化无法计量。据苏联有关计算表明:温度变化±1℃时,液体管内的压力变化为0.182MPa。对于热水试压管道,水温的影响更为明显。如抚顺至鞍山的φ426mm管道用热水试压,当水温为40℃左右时,每下降0.5℃,引起管压下降0.293MPa。美国横穿阿拉斯加的一段管线,     

山区段水压试验难点分析

长输管道山区段沿途地形较为复杂,管道的高差大,在管道试压时必须考虑到地形高差所带来的影响,合理划分试压段,减少试压管道内残余空气可提高试压效率。文章结合西气东输第18标段水压试验,阐述了山区段水压试验的难点、管道试压分段方式及减少试压段内空气残余量的方法。     

高强度油气输送管道三通验证试验研究

选用不同厚度的三通专用板材,利用爆破验证试验方法,进行了DN1 200 Te555强度级别三通的极限承载能力测试和爆破断口分析,结果指出,厚壁三通在高应力状态下的爆破断口均属于脆性断口。基于试验测试结果,提出了优化的管道工程用Te555三通,该三通极限承载能力大于准1 219 mm管道12 MPa设计工作压力的3.5倍,具有较大的管道承压安全裕度,大幅度降低了三通热加工技术难度,并为今后管道工程用大直径三通的制造提供了设计依据。     

FZ28-105闸板防喷器承压件在装配体下的应力计算

闸板防喷器关键承压件三维模型有限元分析目前存在一定的局限性。为此,利用Cosmosworks有限元分析软件开展了FZ28 105闸板防喷器的壳体及侧门等关键承压件的力学分析。在装配体下先定义防喷器计算的约束边界、载荷及其有限元网格等条件,把装配体中的壳体与侧门在载荷的冲击下作为整体分析,然后分别在额定工作压力（157.5 MPa）和静水压力（105 MPa）试验条件下进行应力分析计算。结果表明：最大应力都发生在壳体垂直通孔与长圆形通孔相贯的上壁,为减少其应力的过度集中,在设计中应将该处作倒角处理;静水压试验压力载荷状态的上壁应力值达到591.2 MPa,额定工作压力状态的上壁最大等效应力值为391.2 MPa,均小于屈服极限值785 MPa,壳体处于弹性状态,壳体、侧门设计强度符合API规范,说明该设计是安全的。该成果为成功试制FZ28 105闸板防喷器提供了关键的支持数据。     

两层压裂井下管柱力学分析及其应用

不动管柱两层压裂技术是环保施工、提高劳动效率的新型工艺。为保证该工艺的科学有效实施,对井下管柱及各种压裂工具进行了屈曲分析、变形分析、轴向受力分析、应力与强度分析,确定管串的危险截面为井口和封隔器上截面,并编制了应用软件。通过输入油井的井眼轨迹、井身结构、油管柱组成、摩擦系数、油管内流体性能、温度、注入方式、井口油管内压力、锚定状态等各项参数,给出了井口与井下封隔器处的内外压、轴力、应力强度、安全系数及轴向变形情况。在实际井上进行了应用,有效地指导了压裂管柱设计及工具的选型,从而保证了压裂施工的顺利进行。     

静水压力作用下海底单层保温管道压溃屈曲分析

基于弹性力学理论,根据单层保温管道的结构特点、力的层间传递特性和管体变形协调条件,建立了静水压力作用下海底单层保温管道各层受力分析模型,探讨了静水压力作用下海底单层保温管道各层应力分布计算和临界屈曲荷载分析方法,并对南海某油田海底单层保温管道进行了压溃屈曲分析计算,其结果已用于该工程项目设计,并通过了第三方检验机构的检查。     

国内外输气管道试压技术现状综述

对国内外输气管道试压技术现状和发展趋势进行了论述,总结了国内外几种常用规范中对试压介质和试压强度的规定,统计分析了高强度试压对管道安全运行的保障作用,提出采用压力—容积曲线法控制试验压力的方法,该方法既可以达到较高的试压强度,又不会造成管道永久变形,技术合理。指出了目前我国管道试压水平与国外的差距及今后的发展方向。     

复合材料增强管线钢管压力设计新方法

复合材料增强管线钢管（CRLP）是一种具有高承压能力的新型管道,其应用日趋广泛,但相应的管道压力设计方法尚不完善。对现有规范的分析表明,现有压力设计模式已不适合组合型管道。通过以CRLP平均环向应变作为设计的显式失效判据,并区别不同工况下的失效模式,确定相应的安全系数。基于组合薄壁圆筒模型,分别导出了是/否进行预应力处理的压力设计公式。压力设计公式考虑了CRLP几何尺寸、管线钢和复合材料力学性能对设计压力的影响。算例分析表明,对于未经过预应力处理而直接投用的CRLP,主要的失效模式是试压过程中产生过量残余变形;而对于进行过预应力处理的CRLP,主要失效模式转变为工作压力下的蠕变破坏。预应力处理可以一定程度上提高CRLP的设计压力,并有助于充分利用复合材料的承载能力。