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    油气集输及长输管道工程用管件标准

    摘要:我国油气工程仍停留于长期建设及大规模发展阶段,大量油气管件投入建设使用,管件质量及管件性能与工程运行安全性及使用年限存在着密切联系。为了保证油气工程用管件质量及管件性能,技术人员正确应用管件标准及管件标准内容。然而,我国管件标准仍存在不同程度的亟待解决的技术问题。本文以油气集输及长输管道工程用管件标准内容为切入点,就提出的具体修订内容进行深入探究。

    关键词:油气集输;长输管道;管件标准

    天然气净化工程中长输管道及油气集输管件运行安全性及使用年限与管件标准内容及管件标准应用要点存在着密切联系。我国油气工程建设常用管件标准较为复杂,例如:SY/T0609-2006《优质钢制对焊管件规范》、SY/T0510-2010《钢制对焊管件规范》及GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》等,管件标准以确保管件质量及性能为前提条件纳入检验试验、制造工艺、化学成分、金相、硬度、冲击韧性及力学性能等指标,而上述指标均存在不同程度的技术性问题,客观上加剧了安全运行潜在风险。其中,管件指管道系统中发挥支撑、密封、分流、变向、控制及连接等作用的零部件统称。鉴于此,本文针对油气集输及长输管道工程管件标准的研究具有重要意义。

    1油气集输与长输管道工程用管件标准内容

    一般说来,油气工程所用管件可分为管帽、异径接头、弯头及三通,而弯头及三通的规格最为复杂且应用范围最为广泛,纳入尺寸规格、制造工艺、力学性能及受理状态等指标进行制作,尤其是模压拔制三通制作要求最为严格。管件运行安全性及运行稳定性不止是管件设计、管件制造及管件安装的核心要求,更是符合管件生产标准的首要条件。由此可见,管件标准明确规定管件性能及管件质量,纳入化学成分、组织晶粒度、硬度、冲击韧性及力学性能等指标。其中,化学成分是保证制造原材料符合管件制造热加工及热处理要求的基本条件。组织晶粒度是保证管件质量符合性能要求的主要条件。硬度指含二氧化碳、水及硫化物等腐蚀性介质作用条件下管件具备较低氢致裂纹及应力腐蚀概率。冲击韧性主要评估管件材料冶金缺陷、脆性倾向及缺口敏感性确保其处于低温条件或外荷载条件下具有足够韧性不易出现低温脆裂或低温断裂等问题。力学性能指温度及介质内压作用条件下管件具备足够刚度及强度。同时,伴随油气工程大型化趋势,管件逐步向大壁厚、高钢级、大尺寸及高压等方向发展。现阶段西气东输三线及二线工程设计压力为10MPa且管道外径为1219mm,管件材质屈服强度不低于555MPa等同于X80钢级钢板或钢管。在新形势下,管件制造工艺以多次模压拔制、多次加热及高温挤压弯制为主要工艺。管件原材料钢板或钢管普遍采取控轧控冷工艺进行高纲级钢板或钢管生产,经长时间多次高温加热或短时间高温加热再经水急冷处理后,其晶粒度及金组织发生剧烈改变,促使其原有性能尤其是力学性能大幅下降??杉?,为了保证管件与原材料性能相似,技术人员对于成型后管件实行热处理技术。同时,管件尺寸及管件结构与管件制造工艺存在着密切联系,而管件制造工艺与管件性能及管件质量直接挂钩,管件性能及管件质量直接决定油气工程所用管件运行稳定性及运行安全性。由于管件制造工艺(包含热处理技术)与管件性能直接挂钩,管件材质不同或规格不同管件制造工艺也不尽相同。针对规格尺寸及制造材质相同的管件,制造工艺不同管件性能也不尽相同。为了保证管件性能,技术人员明确规定了不同管件的制造工艺及制造流程,例如:高压大直径弯头及大厚壁模压拔制、高钢级及应力分布复杂三通等,并且焊接工程中金属焊接头无法于焊接后进行破坏性取样试验,一旦进行试验则焊接头丧失其原有作用,技术人员检测评定试验其拟定焊接工艺规范焊接工艺流程确保焊接接头质量及性能不受其影响[5]。为了落实焊接工艺流程及焊接工艺评定流程,国际制定相应的行业标准或国家标准,例如:以我国为例制定NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》等行业标准。同时,为了规范管件制造工艺流程,技术人员以管件制造工艺规定为主,提出细化程序性要求促使管件制造及试验评估等流程有章可循有规可依,要求购买方书面认可管件制造工艺充分发挥其监督职能确认制造商是否执行管件制造工艺规范,以达到保证管件质量及管件性能的目标。管件制造成品试验检验作为保证管件质量及管件性能的最终环节,管件试验检验纳入晶粒度、金相组织、硬度、冲击试验、力学性能、化学成分、表面质量、无损检验及几何偏差要求等指标,而弯头及三通等特殊位置必须详细规定取样位置。此外,上述检验项目必须规定相对应的检验方法,尤其是尺寸偏差检验必须规定其方法、工具及仪器。

    2油气集输与长输管道工程用管件标准现存问题

    现阶段我国油气工程所用管件标准较为复杂,以SY/T0609-2006《优质钢制对焊管件规范》、SY/T0510-2010《钢制对焊管件规范》及GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》为典型代表,甚至存在企业标准或技术规格证书及SH管件标准等文件,明确规定管件性能及制造要求,例如:以GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》为例中提出“针对09Mn2VDR及16MnDR等低温用钢以符合GB150要求为前提条件进行低温冲击试验”,但是上述技术规格尚不存在统一标准,技术性问题较为复杂亟待解决,例如:力学性能问题、冲击韧性问题、管件硬度问题及金相问题等。其中,GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》中补充内容列出管件力学性能且多数工程合同要求列入明确合格标准后再予以检验,不止能威胁管件运行安全性及稳定性,更直接影响管件使用年限,并且SY/T0510-2010《钢制对焊管件规范》中明确规定管件力学性能必须符合相关技术文件及标准要求存在自相矛盾问题。GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》中明确规定低温指标忽略要求设计温度超过零下20℃的非低温钢,其他要求补充列入合同且明确合同中合格标准,而SY/T0510-2010《钢制对焊管件规范》中尚未明确规定管件冲击试验的合格标准。SY/T0609-2006《优质钢制对焊管件规范》中尚未明确规定管件硬度,无法抵抗含有硫等腐蚀性油气介质的侵蚀,必须补充规定列入设计规范,否则无法适用于天然气净化装置及酸性环境内部集输。SY/T0609-2006《优质钢制对焊管件规范》、SY/T0510-2010《钢制对焊管件规范》及GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》中正式条文均未明确规定管件金相,而GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》补充检验项目中说明金相指标,以购买方要求为主列入合同条例,针对模压拔制、多次高温加热及高钢级高压大直径三通管件已纳入晶粒度及金相检验指标且列出检验结果。由此可见,工程设计文件选择GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》等管件标准时及时补充管件性能要求指标不断完善技术协议列入正式合同文件,明确规定其技术参数,以保证管件性能及管件强度为前提条件,结合其工程性质补充其他技术要求。以现有的管件标准粗略规定管件成型制造工艺及制造方法,即便管件成型方法难以产生安全性威胁,但是对于管件制造工艺尚不存在确切的程序化及规范化的规定,尚未明确管件是否遵循管件制造工艺规范。一旦管件标准执行力难以确保管件制造工艺符合其性能要求,将加大管件运行中的安全风险。此外,GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》中对于热处理技术要求较为模糊,仅要求冷碳钢成型、不锈钢热加工成型及CrMo钢成型与冷加工成型等最终温度低于750℃制作工艺制作管件进行热处理,而对于钢材制造工艺(内含成形温度)加工管件尚未明确要求应用热处理。

    3结语

    通过本文探究,认识到油气工程常用管件标准明确规定试验检验、制造工艺、使用年限及性能质量,以保证管件符合工程运行安全性及使用年限要求为前提条件,而实践结果证明常用管件标准均存在不同程度的技术性问题亟待解决,直接影响管件设计及管件使用的安全性,以GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》为例中试验检验、制造工艺、冲击韧性及管件强度等指标均存在严重技术性问题。因此,技术人员以常用管件标准为切入点加大研究重视程度,不断补充技术要求完善设计文件,例如:管件水压试验、管件规格尺寸、管件制造工艺及管件力学性能等。

    参考文献:

    [1]席治国.双金属复合管及管件在油气工程中的应用[J].油气田地面工程,2017,36(06):32~35.

    [2]李军.大庆油田Ⅲ类井钻井井控装备配套的设计与应用[J].西部探矿工程,2017,29(05):46~47.

    [3]张成斌,李自力,李扬,祁明华,翁浩铭,李慕珂.深海管道保温性能试验装置的设计研究[J].石油机械,2017,45(01):53~57.

    作者:李帅 单位:大庆油田工程建设公司管道工程公司

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