[實用新型]輸油管道在線修復補強結構

有效

• 申請號: 200820080677.0
• 申請日: 2008-05-15
• 公開（公告）號: CN201225491Y
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 潘紅麗;李景昌;滕延平;劉光中;高強
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F16L55/168
• 分類號: F16L55/168;B23K9/02
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 金 杰;任清漢

技術領域

本實用新型是運行多年老管線改造工程的輸油管道在線修復補強結構。涉及焊接和管道系統技術領域。

背景技術

管體缺陷的修復是運行多年老管線改造工程的一項重要工作內容。輸油氣管道管體缺陷的修理方法較多，根據缺陷的類型及管體損傷程度，可以選擇套筒、夾具、補焊、補板或換管及近年來興起的復合材料補強等修復技術。在進行修復技術選擇時，修復技術的有效性、安全性、可否直接應用及經濟性是選擇時應該依次考慮的四大因素。套筒、夾具和復合材料修復雖然有著各自的技術優勢，但套筒和夾具需要訂制，有些國內不能生產還需要國外進口(如環氧套筒、夾具、ClockSpring套筒等)。對于國內管道出現較多的管體腐蝕缺陷(除非是腐蝕比較嚴重且腐蝕區域較集中)，由于套筒、夾具或ClockSpring套筒訂制、運輸周期長，且費用較高，大多數情況下這些修復技術是不經濟適用的。

我國東北管道大多建于20世紀70年代，在長達30余年的運行過程中，目前管道已出現不同程度的老化，已經發現并修補了約3萬處腐蝕缺陷，還有約7萬處腐蝕尚未修理。腐蝕缺陷及開裂事故的逐年增多，預示著東部管道的運行能力在下降，服役功能在逐漸退化。所以，我們面臨著以下急待解決的問題：首先，國內沒有現場施工可依據的管體缺陷修復標準；對管體缺陷(包括焊縫缺陷)的修復，多憑經驗行事，缺乏必要的理論依據和指導，修復的風險和質量難以把握；其次，國際管道行業近年來新型修復材料、修復技術的應用，大大提高了管體修復的質量和水平，這與國內幾十年來沿用至今的老舊修復方法形成鮮明對比。為總體提高國內管體缺陷的修復水平，迫切需要開展新型修復技術的相關研究工作。

經對管道現場和各輸油氣管理處維搶修人員常用修理技術的調研結果表明，多年來對于東部管道如此眾多的腐蝕缺陷，使用最多也是最及時和最有效的修復技術是進行腐蝕坑或面腐蝕的補焊和補板修復。究其原因，最主要還是取材和施工方便。對于補板，可以直接在管道的廢棄管段上取材，而且加工也主要是切割和倒角。焊接材料是現場常備的，焊接工藝采用維搶修人員多年的經驗作法。整個修復過程簡便、易行，所以這些修復技術使用頻率很高。

盡管管體腐蝕坑、面腐蝕補焊技術在國內管道上已使用多年，但對補焊技術的適用范圍、焊接工藝等技術要求，仍停留在現場修理經驗的積累(腐蝕深度介于2.0～2.5mm的腐蝕坑，進行補焊修復。腐蝕深度大于或等于2.5mm的腐蝕坑以及腐蝕深度大于2mm的面腐蝕，采取補板修復)。這些經驗數據是否合理，是否仍有較大的安全裕量，以及采取怎樣的焊接工藝及焊接技術保證焊接的質量和安全，需要進行理論探討和針對東部管道16Mn管材的焊接工藝試驗研究。

對于補板修復腐蝕缺陷，國外進行了較多的理論和試驗研究。美國Edison焊接研究所曾進行了泄漏孔補板的打壓試驗，全部七個試樣均在補板與管體連接的軸向角焊縫上出現破壞。分析結果表明，角焊縫存在較大的內在應力集中，這使得角焊縫承壓不足，而且疲勞壽命變短。理論分析表明，焊接工藝與補板尺寸的不合理均會導致角焊縫出現較大的應力集中。但目前國內外對于現場補板修理，經驗性的最大補板尺寸限制(補板直徑應小于400mm)缺乏理論依據，而且焊接方法也局限于傳統的手工電弧焊方式，沒有可依據的焊接工藝規程。為了減少應力集中對角焊縫強度的影響，需要在應力分析、焊縫力學性能及金相分析等角度綜合研究基礎上，開發出合理的焊接工藝方法及補板的最大及最小尺寸限制。

實用新型內容

本實用新型的目的是設計一種運行多年老管線改造工程焊縫承壓足、疲勞壽命長、合理的輸油管道在線修復補強結構。

本實用新型是在補焊、補板的基礎上，對各種管線材質和運行條件下適用于焊接工藝方法的修復補強結構。

通常的修復補強結構是：

對于腐蝕缺陷直徑介于68～352mm之間且母材剩余壁厚為4.8mm以上或最小剩余壁厚無法測定的面腐蝕，采用補板修復補強結構，補板的材料和壁厚與被焊管道相同；補板覆蓋腐蝕缺陷，在補板邊緣與管道之間用低氫焊條分根焊、填充和蓋帽三層焊連接；后層焊接在前層溫度低于150℃時進行，并在每層焊道間無焊接熔渣。

對于直徑小于68mm且母材最小剩余壁厚為4.8mm以上的面腐蝕或直徑不大于20mm且母材最小剩余壁厚為4.8mm以上的點腐蝕坑直接用低氫焊條分一到三層補焊填補；如果需要多次填補焊接，每次補焊的焊縫金屬溫度在150℃以下，并補焊的焊縫間無焊渣。