[發明專利]一種煤制氣輸送管全尺寸試驗評價方法

有效

• 申請號: 201510617356.4
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN105277480B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 畢宗岳;張君;王勇;田小江;宋紅兵;李博鋒;劉濤;焦煒;王一岑;劉新成;侯永利;劉亞明;符利兵;苑清英;馬佼佼;趙西岐;王濤;任永峰;施宜君
• 申請（專利權）人: 寶雞石油鋼管有限責任公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發明屬于油氣管材工程試驗領域，涉及油氣輸送管全尺寸鋼管試驗工藝，尤其是一種高鋼級煤制天然氣輸送管全尺寸試驗評價方法。

背景技術：

煤制天然氣管道輸送壓力一般在12MPa及以上，其氣體介質中CO₂和H₂的含量之和約為3％—5％，其中H₂的含量約2％—3％，氫分壓高達到0.36MPa。由于氫氣是一種較常見腐蝕性介質，在有游離水或凝析水的環境下，氫氣可分解析出氫原子，氫原子可對金屬材料構成氫損傷。同時，實際工程上使用的鋼材都存在著缺陷，如面缺陷(晶界、相界等)、位錯、三維應力區等，這些缺陷與氫的結合能強，可將氫捕捉陷住，便成為氫的富集區，當氫原子在金屬內部陷阱中富集到一定程度，便會在鋼材中析出氫氣，促使鋼材脆化，局部區域發生塑性變形，萌生裂紋最后導致開裂。由于氫損傷通常是瞬間出現失效，是一種危害性比較大的腐蝕形式，另外輸送介質中含有一定量的CO₂，需要考察二氧化碳和氫氣共存情況下對管線耐蝕性能的影響。因此，煤制天然氣管道輸送過程在如此高的氫分壓和二氧化碳氣體在輸送過程中是否會產生鋼管的氫滲透，從而導致管材與焊縫性能的惡化以及斷裂行為是工程應用最關鍵問題之一。

目前，在實驗室采用管材或焊縫的局部試樣進行電解充氫和真空抽氫的試驗方法，研究氫含量與管材及焊縫性能的變化進行管道實際服役過程的評價，其不能模擬實際管道壓力和管體應力分布狀態下CO₂與H₂共存情況對管材蝕性的影響以氫的滲透情況。采用全尺寸鋼管進行試驗，由于管道氣體壓力較高(一般在12MPa及以上壓力)，試驗周期長，并在氫介質的情況下，試樣過程安全隱患較大，現國內外未見一種有效試驗評價方法。故國內外針對高壓輸氣用高鋼級(X80及以上)管線鋼管在H₂環境下的腐蝕破壞研究仍處于空白狀態，對于管線鋼在H₂環境下的腐蝕機理和形式還不清楚，實際的工程應用更是罕見。本發明通過一種高鋼級(X80及以上)全尺寸鋼管模擬煤制天然氣管道服役的實際壓力、工況及H₂與CO₂介質含量進行試驗的評價方法，研究各種介質、組分及不同條件下對管材組織及力學性能的影響與變化規律，為實際管道工程建設提供可靠的數據支撐。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種高鋼級煤制氣輸送管全尺寸試驗評價方法，克服了采用局部試樣試驗進行煤制氣輸送管道實際服役過程評價的局限性。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

本發明的煤制氣輸送管全尺寸試驗評價方法為：首先將鋼管切割成約2米的管段，每節管段按照管線建設實際施工對接的方法進行環焊縫焊接制成全尺寸焊管，并在全尺寸焊管兩端對稱位置分別加工一個充/放氣孔和一個壓力檢測孔，并將充/放氣孔與焊管右端的中空式內螺紋高壓接頭連接，壓力檢測孔與焊管左端的中空式內螺紋高壓接頭連接，同時將全尺寸焊管兩端用管端高壓封頭封焊，在左端的中空式內螺紋高壓接頭上安裝氣體壓力表，右端的中空式內螺紋高壓接頭與充/放氣導氣紫銅管的一端連接，充/放氣導氣紫銅管的另一端與氣體匯流排的充氣閥門接頭連接，并在全尺寸焊管兩端安裝管體溫/濕度計，四周安裝無線視頻監視器，溫/濕度計的正面朝向無線視頻監視器；最后采用遠距離分步式進行充氣，試驗前首先通過氣體匯流排給鋼管內充入高純N₂置換鋼管內的空氣，然后先后通過氣體匯流排給鋼管內充入與煤質天然氣介質組分中等同含量的CO₂和H₂，最后通過匯流排給鋼管內充入高純N₂增壓，直到管內壓力達到煤質天然氣管線設計或實際運行壓力，充壓完成后進行保壓周期與泄壓，并記錄充壓、保壓、泄壓時氣體壓力表、管頭溫/濕度計及管尾溫/濕度計的數據，最后對管體母材、焊縫進行氫含量與理化性能檢測。

上述的全尺寸焊管為X80及以上高鋼級直縫埋弧焊管(焊接為縱縫焊接)或螺旋焊縫焊管。

上述的全尺寸焊管的管長為4米至6米。

上述充/放氣導氣紫銅管的長度≥20米。