外径1422 mm、X80高钢级输气管道的消磁技术

油气管道组对焊接过程中,管端管口处经常存在着剩磁,当剩磁较大时易发生磁偏吹,有可能影响焊接施工进度和焊接质量。中俄东线天然气管道工程首次采用外径1 422 mm大口径、X80高钢级管道,现有的消磁方法和消磁设备对其适用性难以确定。为此,通过分析管道剩磁产生的机理,探讨了不同消磁技术的原理和优缺点,选取直流消磁技术开展现场试验,分析了国内外典型直流消磁设备的消磁能力,进而开展了磁感应强度对焊接影响、经验判断方法和空间分布规律试验。研究结果表明:①现有的直流消磁设备消磁能力差异较大,试验所选用的A型号直流消磁设备针对外径1 422 mm、X80管道最大消磁能力可达490 mT,并且具有电压补偿功能,消磁能力和稳定性较高,而其余设备的消磁能力则相对较弱,难以满足大口径、高钢级输气管道强磁力情况下的现场消磁需求;②直流焊机以及永磁铁等消磁方法的消磁能力较弱,可以作为在施工现场没有专用消磁设备时的一种备选消磁法,仅适用于磁感应强度较低、局部开展消磁的情况;③为了确保焊接质量,实际作业过程中,当管口剩磁小于5 mT时方可进行焊接作业,此时剩磁对焊接影响可忽略;④剩磁在管端轴向和周向上分布不均匀,现场消磁时需局部调整。结论认为,该研究成果可以为大口径、高钢级输气管道消磁及焊接作业提供支撑。

外径1422mm的X80钢级管材技术条件研究及产品开发

为了满足中俄东线天然气管道工程380×10~8 m^3/a超大输气量的要求,大口径、厚壁、高钢级钢管便成为了主要选择。为此,结合该管道工程用外径为1 422 mm的X80钢管材技术条件的研究制订过程,对国内外管线钢管技术标准进行了对比分析,同时对外径为1 422 mm X80钢管材技术条件中的化学成分和止裂韧性等关键技术指标及制订过程进行了分析探讨,并对外径为1 422 mm X80钢管的开发过程及产品性能进行了介绍。通过生产试制和产品检测,证明现有技术条件合理有效地解决了化学成分控制、断裂控制、产品焊接稳定性等技术问题,不仅满足了工程要求,而且也适应生产情况,可以保障中俄东线天然气管道的本质安全。该研究成果可为中俄东线建设外径为1 422 mm X80钢天然气管道提供技术支撑,同时对于其他天然气管道工程技术条件的制订也具有指导意义。

现行设计系数对中俄东线OD 1422mm管道的适用性

中俄东线天然气管道工程是大口径(OD 1 422 mm)、高压力输气管道,涉及新工艺、新管材的应用,按照目前我国管道设计标准规定的设计系数确定的管道壁厚能否保证管道安全运行,是其设计过程中的技术难题之一。利用我国天然气管道可靠性设计与评价技术研究成果,结合中俄东线OD 1 422 mm管道途经地区等级、管材性能、建设及运行维护参数,依据现行设计系数计算得到中俄东线天然气管道工程的3种管道壁厚分别为21.4 mm、25.7 mm、30.8 mm。基于可靠性方法对管道失效概率进行计算分析,得到极端极限状态下管道失效概率分别为1.27×10^(-7)次/(km·a)、3.66×10^(-10)次/(km·a)、3.53×10^(-15)次/(km·a),均满足中俄东线天然气管道目标可靠度要求,表明按现有设计系数计算得到的管道壁厚对OD 1 422 mm管道设计是适用的,能够保障管道建成后安全平稳运行。

中俄东线天然气管道环焊缝断裂韧性设计

现场环焊缝的断裂韧性是保障管道环焊缝安全的重要因素,中国管道环焊缝的断裂韧性主要参照钢管管体焊缝的韧性指标,缺乏理论计算和技术支撑。基于断裂力学原理,采用英国标准BS7910-2013《金属结构裂纹验收评定方法指南》中基于适用性分析的工程临界评估方法,针对中俄东线天然气管道设计工况,通过环焊缝的应力水平和容许极限缺欠尺寸分析,计算得到能够保证焊缝不开裂的临界断裂韧性指标,并结合现行国内外相关标准的规定值,确定中俄东线天然气管道工程的环焊缝冲击功每组3个试样的平均吸收能应为50 J,单个试样的最小吸收能应为38 J。在保证管道环焊缝安全的前提下,降低了现场施工难度,并为今后类似工程环焊缝冲击功的确定提供了指导和借鉴。

安全自锁(环锁)型快开盲板

大口径、高压力、高钢级是世界天然气管道的发展趋势,并进一步向超大输量方向发展。目前我国正在开展超大输量管道的研究工作。以新疆北天山气候环境、直径1 422 mm、压力12 MPa的天然气管道为基本条件,分析其配套快开盲板因其结构异形复杂、压力高、直径大、温度低和承受冲击载荷大等面临的技术难题。采用有限元分析与应力测试验证的方法,通过整机低温性能试验和结构优化、材料优化、发明缓冲装置等创新设计,研制出OD1422天然气管道配套2台12.6MPa、DN1550安全自锁型快开盲板,通过性能测试与工程应用,验证了产品的可靠性。