对于天然气管道安装技术的简析
来源:用户上传
作者:
摘要：本文首先分析了我国天然气管道的技术现状，在结合实际工作经验的基础上，提出了天然气高压和中压管道施工中的常见问题，并给出了具体的处理措施。
关键词:天然气管道;管道安装;安装技术
1． 我国天然气管道的研究现状
国外天然气管道输送技术发展的一些特点,主要表现为提高输气压力、采用高钢级管材、干线采用大口径管道、输气干线呈网络化发展、采用高压富气输送工艺、高度的自动化遥控和先进的通讯技术、采用先进快速的管道机械化施工技术和装备等方面,这些经验和技术可供国内管道研究和施工人员学习和借鉴。
我国天然气管道的主要技术现状是采用国际上通用的TGNET、SPS、AutoCAD等软件进行工艺计算和特殊工况模拟分析;新建天然气管道设计压力高,并广泛采用了内涂层;主要工艺阀门大都采用气动、气液联动球阀,增压机组有离心式和往复式压缩机,驱动方式有气驱和电驱两种;管道用钢多为高强度、高韧性钢,新建管道普遍选用X70等级管材;生产管理采用SCADA系统进行数据采集、在线检测、监控,通过在线或离线等不同工况模拟进行优化运
行。天然气管道敷设是比较复杂的安装工程,管道埋设在地下,安装与防腐是保证质量的关键,本文结合文献和笔者在天然气管道施工中的经验,探讨安装技术并对施工中常见问题进行分析判断,确保工程以更合理、更科学的方案进行施工。
2． 实际工作中的管道安装技术及注意点：
目前国外主要是通过高钢级管材的开发和应用可以减小壁厚,减轻钢管的自重,并缩短焊接时间,从而大大降低钢材耗量和管道建设成本。此外,采用复合材料增强管道强度的技术也正在开发,即在高钢级钢管外部包敷一层玻璃钢和合成树脂。采用这种管材,可以进一步提高管道的输送压力,降低建设成本,同时可增加管输量以及提高钢管抵抗各种破坏的能力和安全性。
（1）管材选用
主要应考虑管径的大小、管壁厚度、材质及焊接材料的性能。天然气管道管径的大小主要与流量、流速有关,根据介质的压力值、管顶的复土深度及荷载的分布形式确定管材与管壁厚度。焊接材料的选用根据母材的化学成分,机械性能和使用条件综合考虑。当同种钢材焊接时,焊接金属的机械性能和化学成分与母材相当;异种钢材焊接时,焊接材料应按合金含量较低一侧的钢材选用。选用的焊条药皮要均匀、无明显的裂纹、脱皮、表面无孔、焊芯无锈蚀等现象;存放时注意防潮、防雨、防霜及油类侵蚀。例如在西安市天然气高中压管网的设计中,钢管的材质均为Q235,高压管网设计压力PN=1.6MPa,选用DN630×8的螺旋焊缝钢管;中压管网设计压力PN=0.4MPa,管径≥DN325×6时选用螺旋焊缝钢管。
（2）管道及附属设备的安装及注意事项
前苏联掌握了一套先进的施工技术,拥有一整套自动化和机械化程度极高的施工装备,靠高度专业化的流水作业,合理的工程方案和严格的组织管理,具体包括:模块化施工技术。前闪光对接焊工艺;先进的移动式预制厂;先进的机械化施工装备,包括高速焊接机组、系列挖沟机、系列冷弯弯管机、系列吊管机、特重型运管机、履带式沼泽越野运输车等。我们在实际的安装过程中应该注意以下几个方面。
管道敷设布管时注意首尾相接,相邻两管口应呈锯齿错开,组对前应在距管沟边缘1m以外做好支撑,其高度为40～50cm;同时要对管内进行清扫,管内不能有杂物。管道敷设应尽可能在地面进行预制组装,把适当数量的管子和管路附件组合在一起,然后分段进行吊装连接,以减少焊口。根据运输和吊装机具的能力,以及现场的实际情况,保证管段的各组合部分在吊装时的牢固可靠,并使管道的挠度不超过管段长度的1/500。组装时避免强力对口,防止产生附加应力。管端如有轻度变形可用专用工具校正,不能用锤直接敲击管壁;当校正无效时将变形管段切除以保证管口椭圆度偏差在直径1%之内。
对口与焊接对口前应将焊接端的坡口及内外管壁20mm范围内的污垢、铁锈,毛刺清除干净,不能有裂纹及夹层等缺陷。两管的中心线要在一条直线上,管子和管件对口做到内壁平齐;等厚对接焊缝不超过管壁厚度的10%(≤1mm),不等厚对接焊缝不超过薄壁管管壁厚度的20%(≤2mm)。管子对口找正后,先用点焊固定。根据管径大小确定焊点数,每处点焊长度为8-12mm,点焊的高度为管壁厚度的2/3,点焊的操作工艺应与正式焊接相同。管道焊接时要垫牢,不能将管子悬空以避免焊缝在焊接及热处理过程中产生附加应力。
管道多采用多层焊接方式,施焊时层间熔渣应清除干净,并进行外观检查,合格后方可进行下一层焊。每道焊口必须连续焊完,两相邻焊道起点位置应错开20～30mm。露天焊接时,必须采取适当措施以保护焊接处不受风、雨、雪的直接影响。管道弯头的弯曲部分不允许有对接焊缝,焊缝与弯曲起点的距离大于管子外径一般不得小于100mm。钢板卷管对焊时,纵焊应互相错开100mm以上;并且焊缝上不能开孔连接支管。管道变径时宜采用偏心异径管,同时注意焊接时保持管底平齐。焊缝返修不能超过两次,母材上的焊疤,擦伤等缺陷应打磨平滑,深度大于0.5mm的缺陷应修补。凡是可以转动的管子,都应采用转动焊接,应尽量减少焊口及仰焊,保证焊接速度与焊接质量。焊完一道焊缝应在介质上游方向距焊口100mm处标出焊工代号,但高强钢不得打钢印。管道穿墙基时应设置套管,套管口应与墙面相平,套管内径比管道外径大20～30mm,间隙用沥青油麻绳或石棉绳填塞。套管内的主管上不允许有焊缝,套管不能当作支架来支承管子,要保证天然气管能在套管内自由移动。
法兰连接主要用于检修时需要拆卸的部位与带法兰的阀件和设备等,如果过多地用法兰连接,将会增加泄漏的可能并降低管道的弹性。天然气高、中压法兰一般采用平焊法兰,要求法兰表面光滑、无砂眼、裂纹、毛刺等以保证法兰强度和连接的可靠性。法兰与管子焊接时,法兰的密封面应垂直于管子中心线,其偏差度可用角尺和钢尺检查。平焊法兰与管道连接时,法兰的内外两面都要与管子焊接,以防止单面焊接时造成整个连接的突然断裂。法兰与法兰连接时应保持在同一轴线,法兰螺纹部分要求完整,无损伤,其螺孔中心偏差一般不超过孔径的5%,并保证螺栓自由穿入。螺栓紧固后应与法兰紧贴,不得有楔缝,需要加垫圈时,每个螺栓所加垫圈不应超过一个。法兰连接应使用同一规格螺栓,螺栓及螺母的螺纹应完整,无伤痕、毛刺等缺陷,安装方向一致,紧固螺栓应对称均匀,松紧适度,紧固后外露长度不大于2倍螺距。法兰垫片要求质地柔韧、无老化变质、分层及表面无折损,一般采用橡胶石棉板等。法兰不允许直接埋地或装在套管内,一般法兰连接处应设置检查井便于装拆。法兰与管道的焊缝或法兰之间的连接处,应离开支架200mm(个别对接焊缝允许离支架边缘50mm),最好能放在两支架间距的1/4至1/5处以保证最小弯矩。
波形补偿器安装一般在完成气密性及强度试验后才安装补偿器。波纹伸缩节安装时必须注意方向,一定要安装在球阀下方(按气流方向),以便阀门的拆卸和修检;同时根据当时的气温用支撑装置调整拉伸或压缩量,并与支撑装置一起安装在管道上,待管道支架固定好后,再将支撑除去。
(3)焊缝检查工作及形成焊缝缺陷原因
焊完后,对焊缝表面进行外观检测,焊缝表面不得有裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷,形成这些缺陷主要是由于以下技术不当造成的:①未焊透:主要是坡口开得不正确,钝边太厚,对口间隙太小,焊接速度太快,焊接电流太小,焊条熔点低,焊接表面有脏物等;②咬肉:出现咬肉会减小了焊接的基本金属厚度,使应力集中,降低焊件强度;③气孔:由于焊接速度太快或电流太大,焊条潮湿或摆动不对,表面有油脂,铁锈等;④夹渣:在多层焊接时焊渣清理得不干净,熔化金属粘度大;焊条药皮太重,焊条摆动不当而产生的;⑤裂缝:焊缝有硫、磷等杂质,或由于热应力集中,冷却太快形成的。天然气管道焊缝的内部检测要求进行100%的超声波探伤和X射线探伤,对法兰接口处要做磁粉探伤。中压焊缝的X射线探伤数量按15%抽检,高压管按20%抽检,抽查的焊缝中不合格者超过30%则加倍探伤,若仍不合格全部探伤,不合格的部位返修后仍按原规定进行探伤。对穿越道路、铁路、断裂带、桥梁、管件接头等处的管道均做X射线探伤。
(4)管道分段耐压试验
天然气管道用压缩空气作为试验介质,压力表的精度等级不应小于1级,而且压力表不应小于2块,分别装在管道两端。对于地形起伏变化较大处以试验压力以最高点压力为准。吹扫的管道长度不宜超过3km,调压设施不能与管道同时吹扫,吹扫的起点压力为0.1MPa,逐渐提高风速。强度水压试验压力为设计压力的1.5倍,当试验压力为2～3MPa时,分两次升压,在压力为50%试验压力时,稳压半小时,进行观察,若未发现问题便可继续升压直到试验压力。当试验压力大于3MPa时,分3次升压,即在压力分别为30%、60%试验压力。达到试验压力后稳压6h,并检查管道有无断裂、变形、渗漏等现象,压降小于2%试验压力时强度试验为合格[8]。强度试验合格后方可进行气密性试验并要求两种试验分开进行。气密性试验压力为设计压力的1.15倍,压力达到工作压力时,恒压保持24h,当DN≤300mm时,允许压降率为1.5%;若压降率超过上述数值时,应找到漏气处将其消除,然后进行复试直到合格。
3． 结论
国外在天然气管网优化设计和优化运行方面有成熟的技术和应用业绩。在管道设计方面,对管径、壁厚、压缩机站数、位置、站间距、每座压缩机站的运行条件、最大允许工作压力等进行优化,以最大限度地降低管道建设投资和运行费用。目前,我国天然气管道工艺设计还未形成以数据库为基础、工作站为中心、各专业计算机配套的集成网络系统设计环境。本文主要结合实际工作,介绍天然气高压和中压管道施工中选材、安装、防腐、检测技术及常见问题判断与处理措施。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-605789.htm
