油气集输与长输管道工程用管件标准分析-.pdf

8 0 l I2 0 14 年 2 月 油气集输与长输管道工程用管件标准分析 张有渝傅贺平 熊 皓 宋清安 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 ，四川 成都 6 1 0 0 4 1 摘 要油气集输与长输管道及天然气净化工程 下称油气工程 管件的安全运行和使用寿 命主要取决于管件标准的内容和标准的正确应用。在油气工程建设中，国内目前常用的管件标准 有 G B f F 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊无缝管件、S Y ／ T 0 5 1 0 2 0 1 0 钢制对焊管件规范、s Y 厂 r 0 6 0 9 2 0 0 6 优质钢制对焊管件规范等。在保证管件性能和质量，包括力学性能、冲击韧性、硬度、 金相、化学成分和管件的制造工艺规范 MP S及检验试验等要求上，这些标准均存在不同程度 的技术性问题，使管件的安全运行存在潜在的风险。基于此，提出了管件标准在设计与制造方面 需要补充的技术要求内容，并对管件标准的修订提出了相关建议。 关键词油气工程；管件；标准；分析 D 0 1 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 5 5 3 9 ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 2 1 0 前言 我国油气工程正处于大规模发展与建设阶段 ，大量 的油气管件投入应用。管件的质量和性能直接影响到工 程的安全运行和使用寿命 ，保证管件质量和性能的关 键 ，主要取决于管件标准的内容和标准的正确应用。目 前，我国管件标准不同程度地存在诸多值得商榷的技术 问题，为此，有必要对现有的标准进行分析、研究和修 订，以制定相应的对策，保证管道设施的安全运行。 1管件标准涵盖 内容 油气工程使用的管件包括三通、弯头、异径接头和 管帽， 其中三通、弯头规格最多， 应用范围最广。按受力 状态 、 力学性能、制造工艺和尺寸条件等方面的要求， 三通特别是模压拔制三通要求最为严格。 1 ． 1 管件的性能 管件长期安全与稳定运行是管件设计、制造和安装 的根本要求 ，而管件标准则是达到这一根本要求的基本 保证 ，管件标准必须对管件质量、性能予以明确规定 ， 至少应包括以下内容 a 力学性能在介质 内压和温度作用下 ，管件必 须具有足够的强度和刚度。 b 冲击韧性 判定材料的缺 口敏感性和脆性倾 向 或冶金缺陷， 保证管件在外荷载或低温下有足够的韧性， 不出现断裂和低温脆裂 ⋯ 。 c 硬度在含 H S或硫化物、水 、C O 等具有腐 蚀性的介质作用下，管件具有较低的应力腐蚀或氢致裂 纹概率 。 d 金相组织和晶粒度保证管件应符合性能要求。 e 化学成分保证原材料满足管件在制造特别是 热加工和热处理后的性能要求的基本条件。 1 _ 2 管件的制造工艺 随着油气工程的大型化，管件向着高压 、大尺寸、 高钢级 、大壁厚方向发展。目前，西气东输二线 、三线 工程设计压力 1 0 M P a ，管道外径 1 2 1 9 m m，管件的材 质屈服强度最低值 5 5 5 M P a ，相当于 X 8 0钢级的钢管 ／ 钢板。在管件原材料为高钢级、大直径、大壁厚的条件 下，其制造技术必须采用多次加热、多次模压拔制或高 温挤压弯制的工艺 ， 特别是高压大直径的三通和弯头 J 。 收稿日期2 0 1 3 1 0 2 5 作者简介 张有渝 1 9 4 1 ～ ， 男 ， 江苏连云港人， 教授级高工 ， 主要从事石油化工压力容器和石油天然气压力管道设备及管件 、 油罐设计 、审核、审定及标准编制工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 l I 2 0 1 4 年 2 月 非常不恰当；S Y ／ T 0 5 1 0 2 0 1 0 钢制对焊无缝管件规范 规定管件力学性能 “ 应满足相应标准和技术文件的要 求”， 而其本身就是管件标准，为何还要满足相应标准。 b 管件冲击韧性 在 G B f I 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊 无缝管件 中只对低温作了规定， 对设计温度高于一 2 0 ％ 非低温钢则无要求 ，如果有要求 ，也要在合 同中予以 补充 ，并在合同中对 “ 合格标准”进行明确 ；而 S Y f r 0 5 1 0 2 0 1 0 钢制对焊无缝管件 对管件的冲击试验的 “ 合格标准”未进行明确。 c 管件硬度 s Y 厂 I ’ 0 6 0 9 2 0 0 6 优质钢制对焊管件 对此无规定，因此 ，如果油气介质具有腐蚀性特别是含 s 时 ，必须在设计中予以补充规定 ，否则不能用于酸性 环境的内部集输和天然气净化装置。 d 金相G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊无缝管件 、 S Y ／ T 0 5 1 0 2 0 1 0钢制 对 焊管 件 规 范 、S Y ／ T 0 6 0 9 2 0 0 6 优质钢制对焊管件规范 正式条文中均未规定， G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊无缝管件仅在补充检验 项 目中进行了规定 ，即 “ 当购方有要求时，在合同中予 以明确”。对于采用高钢级的高压大直径管件，特别是 三通，在多次高温加热 、模压拔制时，对管件的金相组 织和晶粒度应给予检验 ，并在报告中列出检验结果。 综上所述，设计文件采用管件标准时，特别是采用 G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊无缝管件 时，必须对管 件的性能要求予以补充 ，写出技术协议并作为合同的正 式文件予以规定 ，以保证管件的强度和其他性能。对其 他标准，也应根据工程的性质补充相应的技术要求。 2 ． 2对管件制造工艺的要求 现行管件标准仅对管件成形的制造工艺方法作 了粗 略的规定 ，即管件的成形方法不产生有害缺陷，但对管 件的制造工艺未作规范化和程序化的规定，也未明确 管件按制造工艺规范 MP S进行制造。因此 ，从标准 执行上难以保证管件制造工艺满足管件的性能要求，以 致运行中管件可能有潜在安全风险。对管件的热处理， G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊无缝管件只要求冷加工 成形和 C r Mo 钢、不锈钢热加工成形及碳钢最终成形温 度低于 7 5 0 ％的三种工艺情况进行管件热处理，而对其 它钢材和制造工艺 包括成形温度 加工的管件均不要 求热处理。这种规定 ，将难以保证管件的性能和质量以 及消除管件制造中产生的残余应力。 2 ． 3对管件试验与检验的要求 管件的试验与检验应包含试验与检验的项 目、试验 与检验的频次和方法及合格评定的标准。G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊无缝管件 仅对管件硬度的检验作了规 定，要求每批管件抽检 3 ％且不少于 2件，对合金钢管 件应逐件进行检验，而对碳钢管件硬度检验组批含义也 未作规定。这种规定的 “ 伸缩性”很大 ，易使供需双方 产生矛盾。其他性能则无明确的检验规定 ，均应列入补 充检验条款。 当购方提出要求时， 应在合同中予以规定 ， 包括检验项目、检验方法和合格判定标准。 管件试验与检验的频次是管件标准中的重要内容 ， 不仅包含了管件组批的要求 ，也包含了每批管件试验与 检验的数量， 反映了试验与检验的结果是否具有代表性 ， 是否能真实反映被检的各批次管件的性能和质量。 因此， 在标准中不仅要提出频次的规定，而且还要列出检验频 次的依据，这是制定标准必须慎重考虑的问题 。 2 ． 4 其他 问题 2 ． 4 ． 1管件标准名称不准确 管件标准名称应与其内容相一致 ，让使用者一 目了 然。 S Y ／ T 0 5 1 0 2 0 1 0 钢制对焊管件规范在名称上规 定的是对焊管件，但实际上在规范性引用文件中列入了 6 个无缝钢管标准，如 G B 3 0 8 7 、G B 5 3 1 0 、G B 6 4 7 9等， 在管件尺寸表中又列入了不同规格的小直径管件 ，例如 D N 1 5 ～ 1 0 0的长半径弯头、三通和四通等 ，显然，这些 管件是用无缝钢管制作的无缝管件 ，不属于对焊管件。 因此，管件标准中的名称必须准确，并与内容相一致。 2 - 4 ．2 管件规格不全 我国油气工程经过多年来的快速发展，管件设计制 造技术水平有了很大的提高，满足了我国油气工程建设 的需要。管件标准列入了大量的管件的规格 、尺寸等方 面的信息 ，但对油气工程上常用的一些管件规格，特别 是异径三通中大直径主管小直径支管的三通规格信息则 较缺乏。实际上 ，国内许多管件制造厂都能生产这类管 件，因此 ，管件标准应对这类信息进行补充，以方便管 件制造厂与工程设计人员参阅与使用。 2 ． 4 ． 3管件水压试验责任不明确 管件在制造厂一般不要求作水压试验，而是在油气 工程的投产前随工程一起进行水压试验，若出现质量问 题，制造方应承担相应的责任 ，这一点应在管件标准中 予以明确规定 ，以避免供需双方的分歧和矛盾，但现行 标准对此责任均未明确规定。G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制 对焊无缝管件 对水压试验的压力规定不严谨所有管 件应能经受住与管件材料、公称尺寸及壁厚等级相同的 无缝钢管 ，按适用的管道规范所要求的水压试验压力而 无泄漏或无损于使用性能的缺陷。很明显，以无缝钢管 的试验强度作为与之同材料、同公称尺寸及壁厚等级的 对焊管件压力试验的计算试验压力值是不严谨的规定。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 结论与建议 油气工程常用的管件标准在管件性能和质量、管件 制造工艺规范及试验与检验等方面应有明确的规定 ，保 证管件满足设计需求和安全运行。分析结果表明，常用 标准或多或少地存在技术性问题 ，影响了管件设计和使 用的安全可靠性 ，特别是 G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊 无缝管件在管件的强度 、冲击韧性、制造工艺规范和 检验项 目、方法及合格评定标准上均存在较严重的技术 问题 ，需要认真思考和研究。因此 ，建议如下 a 在油气工程设计和生产运行选用管件标准时， 对常用管件标准必须作认真的研究 ，补充必要的技术 要求作为设计文件 的组成部分 ，以保证管件使用 的安 全性 。 b 对正式颁布使用近 8年且在设计制造上已广泛 应用的 G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 钢制对焊无缝管件 应尽快 进行修订与完善。修订时应补充 内容 管件材料的入 厂复验；管件性能和质量 的明确要求 ，特别是管件 的 力学性能和冲击韧性要求，而不是将其作为补充检验 项 目；管件制造工艺规范 MP S的规定和确认程序； 管件 的试验与检验项 目、方法和合格评定标准，特别 是检验频次 的要求 ；管件的规格 、尺寸；管件水压试 验的责任划分。 第3 2 卷 第 1 期 l l M A C H I N E R Y A N D E Q U I P M E N T I ilil] N i t l 8 3 参考文献 [ 1 ] 刘瑞堂，刘文博，刘锦云 ． 工程材料力学性能 [ M ]． 哈尔滨哈尔滨工业大学出版社 ，2 0 0 1 ， 6 3 6 4 ． L i u Ru i t a n g ，L i u W e n b o ，L i u J i n y u n ． Me c h a n i c s P e r f o r ma n c e o f E n g i n e e r i n g Ma t e r i a l s l M ]． Ha r b i n Ha i n I n dus t r i a l Uni ve r s i t y Pr e s s ， 20 01 ．6 3 6 4． [ 2] 张有渝，成一宇 ． 站场用管件设计与制造 [ J]． 天然气 与石 油，2 0 0 5 ， 2 3 4 4 4 4 6 ． Zha ng Youy u，Che ng Yi yu．D e s i g n a nd M a nu f a c t ur e o f F i t t i n g s Us e d i n S t a t i o n s[ J]． Na t u r a l G a s a n d Oi l ， 2 0 0 5 ， 2 3 4 4 4 4 6 ． [ 3 ] N B ／ T 4 7 0 1 4 2 0 1 1 ，承压设备焊接工艺评定 [ s ] ． NB／ T 4 7 0 1 4 2 0 1 1 ． W e l d i n g P r o c e d u r e Qu a l i fi c a t i o n f o r P r e s s u r e E q u i p me n t s【 s J． [ 4 ] G B ／ T 1 2 4 5 9 2 0 0 5 ，钢制对焊无缝管件 [ S]． GB／ T 1 2 45 92 0 05 ，S t e e l Bu t t W e l d i ng Se a ml e s s Fi t t i n gs [ S ]． [ 5 ] s Y／ T 0 5 1 0 2 0 1 0 ，钢制对焊管件规范 [ S ]． S Y／ T O 51 02 01 0．S pe c i fic a t i o n f or S t e e l But t W e l di ng F i t t i n g s[ s]． [ 6 ] S Y ／ T 0 6 0 9 2 0 0 6 ，优质钢制对焊管件规范 [ s ]． S Y／ T 0 6 0 9 2 0 0 6 ．S pe c i fi c a t i o n for Hi g h Qu a l i t y S t e e l B u t t We l d i n g F i t t i n gs [ s]． 中国石油 2 0 1 3年油气产量创历史新高 中国石油在 2 0 1 3 年多项经济指标创历史新高。 其 中， 国内外油气产量当量达到3 0 6 5 5 1 0 t ， 同比增长 1 0 ． 2％， 实现税 费4 0 2 41 0 元，相当于每天为国家贡献 1 1 x 1 0 元。中国石油 2 0 1 3 年的另一大亮点来自上游勘探 ，不仅 油气新增探 明储量连续 7年超过 1 0 1 0 。 t 当量，而且在四川盆地探 明目前国内最大的单体整装气藏，其中有十几 口试验 井获 日产百万立方米 以上 的高产气流。 2 0 1 3年是中国石油极具挑战、极不寻常的一年，面对错综复杂的内外形势，中国石油新一届领导班子认真贯彻 党中央、国务院的决策部署，团结带领 1 6 0万员工迎难而上、顽强拼搏，确保 了主要生产指标稳定增长、效益指标 稳定向好。除了上述指标外，中国石油在海外油气业务、管道建设等多方面都创历史新高。在海外，新项目开发取 得重大进展， 油气产量稳定增长。 如与壳牌、中海油等公司联合中标全球最大海上盐下油田巴西里贝拉油田项目， 成功入股伊拉克西古尔奈一1巨型项 目。2 0 1 3 年在海外实现油气作业产量 1 ． 2 3 x 1 0 t 、权益产量 5 9 2 0 x 1 0 t ，同比 分别增长 1 8 ． 1 ％和 1 2 ． 9％。此外，重点管道建设也稳步推进 ，全年建成管道约 7 4 0 0 k m，投运 6 0 8 2 k m，两项均 创 出历 史最好水平。 周舟 摘 自国际能源 网 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m