基于影响比对的氢气管道流速探讨

近年来,氢能高效利用是世界各国的关注重点和研究热点,也是新能源的重要发展方向之一。大规模运输氢气时,管道运输更加高效、安全,采用氢气管道输送是推进氢能大规模利用的有效途径。相比天然气,氢气的单位体积热值较低,分子量较小,在管道输送中对提高氢气管道流速的需求较大,为提升管道输送效率,氢气流速提高后对管道系统的潜在影响值得探讨。基于氢气、天然气物理特性,开展了氢气、天然气的流速影响场景分析,提出了氢气管道流速选择的关注要点;剖析了基于冲蚀的氢气、天然气管道流速评价方法,对含固体杂质工况下氢气、天然气的冲蚀尺度进行了比对;探讨了氢气、天然气的管道流动噪声问题,开展了定量分析。研究表明,相比于露空管道系统,埋地管道系统更应关注流速问题;氢气管道允许的冲蚀流速更大,管道系统具备提速潜力,但应对气体夹带杂质的问题进行持续关注;在相同的能量输送场景下,氢气管道内流动噪声声压值稍大于天然气管道噪声声压值,可参考常规噪声控制手段应对。研究成果可为氢气管道设计提供借鉴。

基于频谱分析的地震带输气管道应力分析方法

地震是输气管道失效的重要原因之一,强烈的地壳运动带动土壤错动,载荷作用于输气管道上极易引起管道变形,而目前国内外对地震带输气管道的动态应力分析研究较少。为此,基于地震频谱分析方法,采用CAESAR II软件对XX地震带输气管道进行了动态应力分析,并校核了在强震作用下输气管道的位移、应力是否符合规范。结果表明:①轴向、横向、纵向及综合地震作用对输气管道的横向位移影响最大,且最大横向位移明显高于最大轴向及纵向位移;②地震作用下最大纵向位移和横向位移均产生在坡顶,设计时需重点对坡顶输气管道的位移量进行校核;③综合地震作用较任一单方向地震作用所产生的管道位移、应力更高,综合地震载荷对输气管道的破坏最大。据此提出建议:地震带输气管道设计过程中,可通过极限设计的方法提高输气管道的抗震能力且应重点对输气管道的横向位移进行监测,可通过改变管道敷设线路或减小土壤压实度的方法来控制输气管道的位移。

爆炸地震波作用下埋地油气管道动力响应研究

针对炸药库发生意外爆炸后地震波的传播及埋地油气管道动力响应振动过程进行了三维动态数值模拟计算分析,获得了管道的振动速度响应特性。考虑不同炸药库当量、场地介质特性、埋地管道材料及尺寸等影响因素,根据大量不同工况下的计算结果,结合振动安全判据量化分析,得到了各工况条件下埋地管道安全距离。该研究成果对于保证管道的安全可靠运行具有理论指导意义和工程应用价值。

聚氨酯环氧煤焦沥青漆在埋地金属储罐外防腐中的应用研究

针对四川省自贡市及其附近地区土壤潮湿 ,地下水位高 ,氯离子和硫酸根离子浓度高 ,微生物多 ,植被丰富 ,根茎多等特点 ,对该地区内新旧埋地储罐的外壁防腐涂料选用进行了大量试验研究工作 ,开发了埋地管线 ,油罐残留沥青处理涂料和配套漆。使用表明 ,用作埋地金属储罐外壁防腐 ,具有附着力好 ,抗水和化学介质、微生物腐蚀能力强 ,施工方便等优点 ,是理想的外壁防腐涂料。

国内油气管道设计中小口径支管连接处理方式及发展趋势

介绍了油气管道工程设计中常用的几种支管连接方式,根据设计中常用的标准规范对支管连接的具体要求,结合近年来大型管道建设的重要性和复杂性,参照国外成套设备作法,提出了石油天然气管道工程设计中,在主管道上开口连接支管宜采用支管台,以从细节上确保管道系统安全平稳运行。

超临界CO_(2)管道破裂泄漏影响探讨

近年来,随着碳捕集与封存的需求不断提高,CO_(2)输送管道成为关键支撑,大规模发展趋势明显。相比气态输送,长距离CO_(2)输送管道采用超临界输送模式经济性更好,但具有泄漏后压力台阶较高、管道止裂韧性要求较高、泄漏后果与油气介质不同等显著特点。尤其对于超临界CO_(2)管道泄漏问题,受CO_(2)密度大于空气、具有窒息性等特性影响,泄漏后果分析日益受到关注,值得深入研究。目前,国内外已经发布了相关CO_(2)管道输送技术规范,但未见对泄漏后果定量分析方法与临界阙值指标的明确要求,对工程设计的详细指导尚显不足,且鲜有与实验测试结果分析比对的探讨。基于CO_(2)相态特点,结合超临界CO_(2)输送特点,探讨了超临界CO_(2)泄漏后果的安全阙值选取问题,开展了国外超临界CO_(2)管道破裂实验的深度调研,比对性地开展了超临界泄漏后果模拟分析。研究表明,推荐选择摩尔浓度4%作为CO_(2)线路管道破裂影响范围评价浓度值;国外大规模CO_(2)全尺寸破裂实验的泄漏影响范围大于同等规模天然气管道潜在影响半径;CO_(2)管道破裂泄漏扩散范围受管道长度、管道外径影响较大,对管道压力影响敏感性较低。研究成果可为超临界CO_(2)管道设计提供相关参考。

含氢天然气管道工程设计中有关间距问题探讨

近年来,氢能综合利用已成为世界各国研究的热点,也是世界新能源的重要发展方向之一。大规模运输氢气时,管道运输更加高效、安全。国外已建成氢气管道约6000 km,一些国家将氢气掺入天然气管道中实现氢气长距离运输和利用,并形成了部分相关的管道标准。中国尚无氢气、混氢天然气长输管道相关标准规范,由于设计理念差异,在站场布置间距问题上无法参考国外标准规范;同时对于不同氢气/天然气浓度的混合体系,国外相关标准规范规定的管道潜在影响半径、防爆区域范围等是否合理尚待考证。基于氢气、混氢天然气的物性特点,结合天然气管道、站场相关间距的本质原则,定量比对了氢气、混氢天然气、天然气的影响范围,探讨了含氢管道工程设计若干间距参照依据。研究表明:含氢天然气站场的防火间距可参照天然气站场相关规定;含氢天然气管道潜在影响半径参考纯氢气管道潜在影响半径的计算方法具有较大风险,可采用提出的基于浓度修正的定量计算方法;含氢天然气管道站场防爆区域应综合执行相关氢气、天然气站场标准要求。研究成果可为含氢天然气管道工程设计提供借鉴。

集输管道绝缘接头强度评价方法研究

绝缘接头作为阴极保护系统的关键组件,其安全性与可靠性的研究在不断深入。由于集输系统高温、高压的特点,绝缘接头必然承受由于内压和热胀等导致的弯矩,加之其结构特点,可能会引起泄漏。为此,有必要综合考虑工况条件,研究绝缘接头可承受的安全弯矩值,并形成基于强度的评价方法。根据规范要求,结合管道强度理论,推导了绝缘接头承受弯矩范围的计算公式,提出了对应的绝缘接头强度校核与设计弯矩值选取方法;研究成果为绝缘接头安全设计与强度校核提供了参考与借鉴。

宁陕段线路设计应关注的问题

西气东输管道和西气东输二线管道并行段的路由基本形成了我国西气东输管道的重要管廊带,而中卫站也将成为西气东输的重要枢纽站。结合西气东输二线西段宁陕段线路工程设计和施工的工程实践,总结了工程建设中涉及的主要问题,其难点主要体现在黄河西岸段约23 km范围内多次穿越活动断层、黄河东岸段约6 km地形复杂路由困难、中卫站至中宁古城子段存在大量液化土段。线路工程中其他应关注的问题主要是风蚀沙埋危害、管道穿越引黄灌渠和古长城等。相应的路由建议可为规划设计中的西三线、西四线等新建管道在该地区的设计提供参考。

高钢级山地管道设计及安全性评估的再认识

永久性地面变形(permanent ground deformation,PGD)是造成山地管道屈曲断裂泄露并导致重大生命、财产损失的主要原因之一。现有PGD区山地管道“基于应变”的设计及安全性评估方法和技术标准对在役高钢级管道安全性评估偏于危险,亟待对其进行进一步的研究。针对山地复杂PDG工况下的“许用应变”及“计算应变”,从山地管道的主要失效模式着手,对山地管道管–土相互作用的应变计算方法(解析法、数值分析法及试验法)及安全性评估方法的技术现状及存在问题进行了分析,并结合我国山地管道未来的发展趋势及生产需要,提出了考虑在役管道的实际工况,进行基于管–土相互作用规律的设计及安全性评估方法的研究路径和内容。

天然气掺氢对管输工艺安全影响的探讨

天然气管道中掺入氢气输送是推进氢能大规模利用的有效途径,而氢气掺入天然气后的运行安全是不可回避的问题。近年来,国内外开展了天然气管道掺氢输送的前期理论研究、输送工艺影响分析、末端适应性与低压先导试验,但尚未完全结合长输管道系统特点对掺入氢气后管道系统的技术安全相关适应性进行深入研究。基于氢气、天然气的物理特性,开展了天然气掺氢管道工程设计关键参数确定方法的讨论,结合工程设计关注场景进行了天然气掺氢对管道输送关键工艺安全影响的探讨,提出了工程设计的相关建议。研究表明,天然气掺氢后,混合介质的最小点火能、爆炸下限、焦耳—汤姆逊效应等降低,泄漏趋势升高;掺氢天然气泄漏后热辐射范围、潜在影响半径等随氢气掺混比例升高而减小或降低,绝热泄放后温度、泄漏体积流量、冲蚀指数、泄漏扩散范围、可燃气体检测指标等随氢气掺混比例升高而增大或提高,工程实施时应予以甄别与重视。研究成果可为后续天然气掺氢管道工程提供借鉴。

海底输气管道在位稳定性设计要点探讨

海底管道的在位稳定性设计是保证海底管道安全运行的关键。管道配重可显著提高海底管道在位稳定性。合理的在位稳定性设计应兼具功能性与经济性,避免过度保守,也利于对后续管道安装提供便利。目前,针对海底管道在位稳定性的研究报道,虽然较为深入地进行了基本原理、计算方法对比等方面研究,但鲜有对在位稳定性设计要点的提炼以及基于施工角度考虑的优化方法的思考。因此,有必要进一步对上述问题进行探讨和分析。基于DNVGL体系对海底管道在位稳定性分析的基本要求,结合在位稳定性控制的基本原理,详细探究了海底输气管道在位稳定性设计要点,并结合施工特点,探讨了海底管道在位稳定性设计优化思路。研究表明:海底管道配重优化可从多方面开展,通过分段调整配重参数,可在保障在位稳定的情况下,减少自由悬跨和铺管中的附加工程量。可为浅海海底输气管道设计提供相关参考和借鉴。

西三线一级地区设计系数的选择

中石油正在规划建设的西气东输三线工程的中卫以西段基本与西气东输二线并行敷设,管道经过一级地区总长约2 160 km。参照欧美标准将一级一类地区的管道设计系数,从目前国家标准规定的0.72提高到0.8以节省钢材和投资,成为业界关注的问题。中石油管道建设项目经理部对提高一级地区管道的设计系数进行了专题研究,将为国家标准修订中增加相关内容提供支持。对西气东输三线一级一类地区采用0.8设计系数从制管、施工、运行管理等方面进行了探讨,提出了建议。

气态乙烷管道停输特性探讨

随着国内天然气处理厂轻烃回收工艺的发展,近年来的乙烯生产原料缺口有望得到弥补,乙烷输送管道亟待快速发展。鉴于乙烷产品的物理性质,气态和液态输送均具有相对可行性。其中,气态输送管道相比液态输送管道,操作压力较低,在中、短距离输送中具有一定优势。停输工况下,受环境影响,可能引起气态乙烷液化,其相变规律和特性对确定管道正常输送工况、管道管径、停输再启动方案具有一定影响,有必要进行深入认识与探讨。研究表明,系统压力对气态乙烷管道的管径选择影响较大;停输过程中系统的最低压力出现在对应环境温度的露点处。基于乙烷产品的物理特性,结合气态输送技术要求,阐述了系统压力对管道设计的影响,定性讨论了气态乙烷管道冬季停输的液化条件,并借助软件进行了相关模拟。露点压力附近,保持系统压力稳定是避免再启动过程中管道过度低温的关键。研究成果可为气态乙烷管道的设计提供相关借鉴。

浅析山区油气长输管道的本质安全设计

山区油气长输管道线路大部分处于崇山峻岭之中,山高谷深,多为高陡长坡及深切冲沟,地势险峻;管道所经地区多为石方区,岩石较为破碎,地质情况极为复杂,不同程度伴有次生地质灾害;管道沿线可依托的道路较少,交通条件差,天气情况恶劣。管道在施工建设过程后期及运营过程中,均易受到地质条件、天气情况、管道本体、施工等因素影响而造成安全隐患。针对山区油气长输管道在建设及运营中面临的诸多挑战,从前期选定线、管材性能指标确定、变壁厚焊接、软硬地层交替的处理、山区布管、稳管措施以及运营中的后续监测等方面,论述了保证山区油气长输管道本质安全的对应措施。

浅析适应山区管道全自动焊的线路设计研究

随着我国焊接技术的发展,在大口径高钢级的长输管道提高焊接效率和保障焊接质量方面,全自动焊技术是目前强力推行的长输管道焊接方式。但受限于设计理念、焊接装备能力、配套施工设备及工法等因素,国内还未在山区管道中应用全自动焊技术。国家管网集团西南管道公司组织设计单位、内焊机厂家、施工单位开展《山区管道全位置自动焊适应性研究》科研课题,着力提升山区管道的全自动焊技术。根据《山区管道全位置自动焊适应性研究》科研课题开题报告审查意见及计划任务书相关要求,为提高山区管道实施自动焊的比例,需从工程建设的源头设计进行优化,主要从设计工具升级后的精细化设计、限坡设计的选定线原则、施工断点优化、采取两段设计进行典型横面及纵断面设计、管材性能及几何尺寸优化设计、热煨弯管曲率半径优化等方面进行适应山区管道全自动焊的线路设计研究,为后续类似山区管道自动焊的线路设计提供借鉴。

浅析油气长输管道报废处置技术要求

油气长输管道的特点为线性工程,涉及面较广,途经农田、林地、环境敏感点、人员活动频繁区域、河流等,随着国内大量油气长输管道的停运废弃,长输管道的报废处置需求日渐强烈,但国内暂无相关系统科学的处置体系及标准规范。以西南地区某油气管道工程报废处置为对象,对油气长输管道报废处置技术措施及要求进行浅析。油气长输管道的报废处置技术要求主要涉及管道清洗、管道拆除、管道封存等方面,管道清洗主要包含物理清理、化学清洗及残留物浓度评估等方面;管道拆除主要考虑有科研利用价值的局部管段,包括管段需求、切割要求、运输及存放要求等方面;管道封存主要为防止管道腐蚀穿孔后雨水进入管道形成径流,破坏生态平衡或污染环境,从而采取管道注浆封存后就地废弃的处置方式。通过结合西南地区某油气管道工程报废处置方案的具体实践,为后续类似报废油气长输管道实施提供参考。

东部地区站场设计经验浅谈

结合西气东输管道工程在苏浙沪地区站场建设的经验,阐述了在经济发达地区进行天然气场站建设存在的问题和解决措施,为该地区的天然气工程建设程序提供了建议。

输气站场低温工况设计要点

合理确定最低设计温度和选材是输气站场运行安全性和建设经济性的重要保证。为合理确定输气站场承压管道、设备的最低设计温度和选材,从最低设计温度和低温低应力工况的定义入手,结合输气站场可能产生低温的典型工况,阐述了输气站场最低设计温度的确定方法,介绍了输气站场管道、管件选材及其低温韧性试验温度与性能指标确定的原则和要点,为输气站承压管道和设备最低设计温度的合理确定和选材提供参考。该研究为输气站场的本质安全设计提供了借鉴。

线性参考在油气管道选定线中的应用研究

线性参考是针对线性要素进行显示和分析的一种重要模型,它可以解决线性要素动态显示及分析问题。利用油气管道选定线平台中使用里程属性来替代传统X,Y坐标描述位置的方法,解决桩与管道选定线空间位置、野外踏勘的标识及分析问题。