用压力容积图进行管道试压方式研究

目前国内外采用的管道试压方式大致有两种,一种是在试压时控制管道环向应力水平;另一种是以管道中试压介质的压力容积图控制试压。以前者作为试压方式虽然简便,但因其将每根管子管材的屈服极限作为非变量,因而用同一应力水平试压极有可能造成管材过分屈服或试压不足,试压应力难以确定。而后者只控制试压过程中压力容积图的线性关系,即在图形出现非线性时停止加压,避免了试压应力难以确定的问题。多项研究和统计表明,试压应力越高,能够发现的管道缺陷也就越多,也就越能保证日后管道的安全运行。为此,对如何在我国采用这种已在国外得到较多采用的压力容积图试压方式、在试压过程中如何选用合理的控制参数,以及试压管段的自然高差和试压时的容积控制等问题进行了研究。

利用压力-容积图进行管道试压的曲线修正

针对油气管道采用压力-容积图(p-V曲线)试压时,管道内残留空气量难以确定,并且空气对p-V曲线产生一定影响的问题,根据埋地管道的受力特点及试压过程中气体的变化,分析了管径、壁厚、压力及含气量对p-V曲线的影响,建立了定量确定空气含量的数学模型,提出了不同含气量时p-V曲线的修正方法。结合某管道进行了计算,与实测数据进行了对比,结果表明该模型计算值与实测值基本吻合。这一研究成果为提高管道p-V曲线试压技术提供了一定的理论支持和重要参考。

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。

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。

基于遗传算法的斯特林驱动式增压泵优化

对自主设计研究的反渗透海水淡化动力装置的驱动装置即β型自由活塞斯特林发动机进行优化。研究发现,影响斯特林发动机功率的因素主要有扫气容积比、温度比、无益容积比和活塞相位角。利用遗传算法全局寻优特点,寻找这四个参数的最佳匹配值,以得到最大功率输出。通过对优化前后的压力-容积图以及数值的对比,发现优化后的斯特林发动机输出功明显提高。

输气管道高强度试压合格标准

为保证国内0.8设计系数天然气管道试验段高强度试压具有足够的安全裕量,从环向应变与试压压力-容积图曲线非线性偏转量关系、现有标准对试压后管道径向膨胀量的允许值,以及压力逆转现象产生原因3个方面开展研究,提出3项高强度试压合格标准:1为避免管道大范围出现屈服,试压时的压力-容积图曲线非线性偏转量一般情况下不能超过0.2%,特殊情况下不能超过0.4%;2为避免管道局部出现较大塑性变形,试压后管道径向膨胀比例不得超过1.7%;3为进一步增加管道可靠度,可对管道进行无损检测,排除超过临界尺寸的管道缺陷。其中前两项为强制性标准,后一项为推荐性标准。(图3,参6)