基于周向SH导波的钢制环氧套筒胶结缺陷检测方法研究

钢制环氧套筒目前已在油气管道损伤修复领域得到广泛应用,其树脂层的胶结质量对管道修复后的补强效果至关重要。对此,本文提出了基于电磁超声周向SH导波的钢制环氧套筒胶结缺陷检测方法。首先,通过建立有限元模型研究了周向SH0模态导波在钢制环氧套筒结构中的传播特性;其次,采用有限元仿真与实验研究相结合的方式探究了周向SH0模态导波检测钢制环氧套筒胶结层内预制的阶梯型贯穿空腔缺陷的可行性。仿真和实验结果均表明,SH0模态直达波幅值与空腔宽度基本呈线性正相关,说明该方法可实现对胶结层中贯穿型空腔缺陷的检测,并且可区分空腔大小,验证了所提方法用于检测钢制环氧套筒胶结缺陷的可行性。

钢制环氧套筒修复环焊缝缺陷管道影响因素研究

为研究钢制环氧套筒不同结构参数对X80管道环焊缝缺陷修复补强效果的影响,基于ANSYS有限元软件建立钢制环氧套筒修复含环焊缝缺陷X80管道的有限元模型,在内压与弯矩荷载联合作用下进行有限元模拟,并验证该模型的有效性及准确性。研究结果表明:随着钢制环氧套筒厚度(H)和长度(L)的增加,修复补强效果逐渐加强;当厚度(H)和长度(L)达到一定值后,修复补强效果不再改变;随着环氧树脂厚度(δ)的增加,修复补强效果逐渐变差;采用环氧树脂厚度为15 mm且钢制环氧套筒厚度和长度分别为27,1800 mm时,对直径为1016 mm且壁厚为15.3 mm的含环焊缝缺陷X80管道的修复效果达到最优。

钢制环氧套筒修复油气长输管道缺陷相关标准对比分析

钢制环氧套筒因其具有施工难度低、适用范围广的特点,在国内油气长输管道缺陷修复补强中被广泛应用。国内多项涉及管道缺陷修复补强的标准均对缺陷类型和相应的修复补强方法做出规定,但对采用钢制环氧套筒修复管道缺陷的规定不一致。对国内常用的5项油气管道完整性管理及修复标准进行对比,分析了各项标准中关于钢制环氧套筒修复管道缺陷的方法,并针对不同缺陷类型给出了修复建议,为现场管道缺陷修复工作提供参考。

钢质环氧套筒修复技术在长输管道工程应用探讨

由于环境、施工和第三方施工,管道产生腐蚀、机械损伤和焊接缺陷,导致管道泄漏失效事故。管道行业应用补板、堆焊、B型套筒等焊接类修复技术,存在风险等级高、现场焊接缺陷、工程成本高和修复质量不稳定问题。钢质环氧套筒技术特点在一定程度上克服上述问题。随着高钢级大口径天然气管道工程建设,对管道修复质量、时效性以及环焊缝缺陷修复提出更高要求。结合管道修复技术优劣性分析,阐述了环氧钢套筒修复技术工程应用情况和研究进展,梳理总结关键技术要点、瓶颈问题以及研究方向,有助于管道企业科学、高效开展管道管理和应急抢修工作。

钢质环氧套筒对环焊缝缺陷修复补强效果研究

为获得钢质环氧套筒对X80管道环焊缝缺陷的修复补强效果,采用ANSYS软件建立了含环焊缝缺陷X80管道及钢质环氧套筒补强管道的非线性有限元模型,并将模拟结果与试验结果对比,验证了模型的准确性和适用性。有限元分析结果表明:仅内压单独作用钢质环氧套筒对环焊缝缺陷X80管道具有明显的补强作用;仅弯矩单独作用时,钢质环氧套筒对环焊缝缺陷X80管道同一截面不同位置具有不同的补强作用;内压和弯矩组合作用时,内压作用使得钢质环氧套筒与管道能够更加紧密地协调工作,套筒对环向和轴向应力的补强作用明显高于弯矩单独作用;钢质环氧套筒对含环焊缝缺陷X80管道在不同外载荷及其组合作用下对不同应力具有不同的补强作用。研究结果可为钢质环氧套筒对内压、弯矩单独和组合作用下含环焊缝缺陷X80管道的修复补强提供参考。

钢质环氧套筒修复补强管道在内压作用下的环向应力计算

为了得到钢质环氧套筒修复补强管道在内压作用下的环向应力计算公式,根据内压作用下钢质环氧套筒修复补强管道的受力特点,建立了对应的力学分析模型,基于厚壁圆筒的应力解法和变形协调关系得到了内压作用下管道、环氧树脂胶层和钢套筒的环向应力理论公式,并通过试验对理论公式进行验证。结果表明,在不同内压作用下理论值与试验值的误差均在20%以内。该结果可以为内压作用下钢质环氧套筒修复补强管道的设计分析提供参考。

环氧套筒用于环焊缝缺陷修复适用性研究

结合我国现有的油气管道环焊缝缺陷补强修复技术,本文选取了环氧套筒作为环焊缝缺陷的修复方式,通过静水压测试、循环压力测试并结合应力数据分析验证环氧套筒修复效果,测试可知,修复未熔合缺陷后,未熔合缺陷轴向应力下降38.86%,模拟运行波动压力下钢质环氧套筒对未熔合缺陷环向应力具有一定抑制效果,为环焊缝缺陷修复提供参考。

钢质环氧套筒轴向修复效果研究

为了研究钢质环氧套筒对于含缺陷油气管道的轴向修复效果,对X52钢级Φ508 mm×9.5 mm含缺陷螺旋埋弧焊管的钢质环氧套筒修复结构开展了全尺寸轴向拉伸试验,通过应变监测及理论计算分析钢质套筒与管体的应力分布情况。结果显示,修复后的管体最大轴向拉力为3 854 kN,约为无缺陷钢管理论轴向承载力的50%;失效位置位于缺陷最深处,失效时,管体无缺陷处尚未进入屈服阶段;在纯拉伸作用下,钢质套筒承担的轴向载荷仅占总载荷24.5%。研究结果表明,钢质环氧套筒对于管道轴向应力修复效果有限,不建议采用钢质环氧套筒作为环焊缝或管体环向缺陷的修复手段。

基于钢制环氧套筒的环焊缝缺陷轴向修复效果分析

环焊缝缺陷是影响长输天然气管道安全平稳运行的重要因素之一,目前主要采取钢制环氧套筒进行不动火的临时修复或永久修复,并用其环向承载能力进行修复效果评估,而较少关注其轴向抗拉能力。利用钢制环氧套筒对Φ508 mm钢管环焊缝上的人工制造缺陷进行修复,并对修复后的钢管进行全尺寸拉伸试验,试验结果表明钢制环氧套筒的填充树脂与钢材的剪切强度仅为0.92 MPa,钢制环氧套筒的轴向补强能力非常有限。

大口径干线管道环焊缝缺陷环氧套筒修复效果验证技术探讨

通过使用管道拉伸试验机,设计了环焊缝外表面缺陷,并对人工缺陷进行了有限元仿真模拟,采用大口径输送管,利用封闭实物管道内压+轴向载荷,详细考虑测点布点方案,在缺陷位置、缺陷周边区域和完好管道位置以及钢质环氧套筒上都进行应力应变情况测试,加载方式及载荷量要求修复前后一致,利用载荷值和管道伸长量对比反映补强前后效果。

环氧套筒修复管道在轴力作用下的轴向应力计算

【目的】据调研,钢制环氧套筒修复补强管道在轴力作用下轴向应力解算公式尚不明确。【方法】根据轴力作用下钢制环氧套筒修复管道的受力特点,通过简化,建立力学模型。基于应力解法与变形协调关系,推导提出轴力作用下管道层与套筒层的轴向应力理论求解公式,随后通过ANSYS软件建立有/无法兰套筒修复管道模型,对轴向应力公式进行数值模拟验证,并对直径分别为219 mm、660 mm、1 219 mm的管道进行计算,基于数值解对轴向应力理论解对比验证,并在此基础上,通过文献算例试验所测结果对所建立的计算公式进行验证。【结果】经过力学简化所得到的模型具有合理性,所得结果趋于保守;在轴力作用下,有/无法兰套筒修复模型管道层与套筒层内外壁轴向应力理论解与数值解的误差均保持在5%以内;3种不同直径管道的轴向应力理论解与数值解误差不超过5%;在1 500 kN轴力作用下,轴向应力承载力占比理论值与钢质环氧套筒修复缺陷钢管的全尺寸拉伸试验实测值误差小于5%。【结论】通过理论解与数值解、实测值的对比,验证了轴向应力理论公式的合理性与适用性,依据该公式进行整体结构的校核较为安全,研究结果可为轴力作用下钢制环氧套筒修复补强管道的设计和评价提供参考。(图7,表4,参20)

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1016 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)

卤水管道焊台泄漏环氧异形套筒修复适用性探讨

卤水管道由于输送介质具有强腐蚀性,碰死口焊台焊缝处易发生内腐蚀穿孔,若使用传统的补焊修复方法,焊接高温会破坏管道内涂层结构,可能导致更严重的腐蚀穿孔。本文针对卤水管道碰死口焊台特点,采用静水压爆破试验的方法验证了钢质环氧异形套筒补强修复方法的可行性。

钢质环氧套筒修复技术综述

本文讲述了环氧套筒修复技术基本原理,详细描述了环氧套筒修复技术的施工工艺流程,分析环氧套筒的技术优势和应用场景,并从实际应用进行工程分析。建议开展工程应用的全尺寸实物评价来支撑该法修复能力的可靠性。

环氧树脂真空填充过程的数值模拟

环氧钢套筒是油气管道修复补强的一个重要手段,研究环氧树脂在套筒与管壁间填充的完整性,对管道补强修复具有重要意义。基于FLUENT软件中的VOF方法,模拟了环氧树脂在真空条件下的填充过程,分析了套筒的进出胶口位置和真空度对环氧树脂最终填充率的影响。研究结果表明:(1)环氧套筒进胶口和出胶口相距越远,环氧树脂填充率越高。在进胶口和出胶口分别位于套筒上下两端时填充效果最好,在真空度为80 k Pa时,填充率为99.90%;(2)出胶口真空度对环氧树脂的填充完整性影响较小,在真空度为50 k Pa时,填充率为99.79%。在真空度为80 k Pa时,填充率为99.90%,填充率仅增加了0.11%。

改进的螺栓紧固夹具在输气管道缺陷修复中的应用

根据管道内检测与完整性评价报告,某输气管道存在6处本体缺陷需进行修复。为满足不停输修复的要求,在分析钢质环氧套筒、螺栓紧固夹具等常见管道缺陷修复方式特点的基础上,对螺栓紧固夹修复技术提出改进,实现了不停输状态下的管道本体缺陷的修复。结合改进后螺栓紧固夹具的现场实际应用,进一步研究了该修复方式的优缺点,对管道本体缺陷修复技术选择与应用具有参考意义。

强度不合格在役大口径三通修复方法研究

天然气站场大口径三通制造过程中热处理工艺不合格易造成三通强度不合格。针对强度不合格的在役三通,提出了异形环氧钢套筒修复技术。将三通本体强度不合格和三通环焊缝缺陷问题结合处理,提出了分级修复方法。为确定最优的异形环氧钢套筒修复尺寸并揭示其对修复效果的影响规律,对两种不同支管管径的大口径三通分别进行了6种异形环氧钢套筒修复方式的有限元模拟分析。研究发现:异形环氧钢套筒盖住三通环焊缝的修复方式优于未盖住三通环焊缝的修复方式,盖住环焊缝200 mm的修复方式为异形环氧钢套筒的最优修复尺寸。