[發明專利]油氣輸送管道用熱擠壓三通驗證試驗評價方法

在審

• 申請號: 201710823000.5
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107806986A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 劉迎來;許彥;聶向暉;豐振軍;王高峰;李亮;王長安
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司管材研究所;北京隆盛泰科石油管科技有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發明涉及一種油氣輸送管道用熱擠壓三通驗證試驗評價方法。

背景技術

三通是油氣輸送管道的重要組成部分，能夠改變管道輸送方向，進行管道分支、實現特殊連接等作用，三通的合理性設計和完整性是保證管道安全不可缺少的內容。目前國內、外標準中三通的設計多采用等面積補強方法，即是由于三通的大開孔結構，存在幾何形狀不連續因素，在相貫線的拐角處會形成極大的應力集中，管道開孔丟失的材料指定面積需要依靠補強材料的指定面積進行替代補強。然而大量的工程實踐表明，按照面積補強方法所確定的三通幾何尺寸十分保守，尤其是針對大口徑高強度三通設計時，其設計要求已接近現有材料熱加工臨界壁厚，不僅使得三通制造技術難度倍增，且質量穩定性大大降低，風險控制水平陡增。

極限載荷直接反映了實際構件的承載能力，是衡量結構設計合理性和可靠性的一個重要參量，在壓力容器及受壓部件的分析設計和完整性評定中具有重要意義。實際工程中常用爆破驗證試驗方法進行三通設計，即采用靜水壓注法在密閉的試樣上持續加壓，使管件發生變形直至爆破，獲得三通的極限承載能力。該方法直接有效，但是，針對三通這一結構件，當其設計壓力一定時，選用多大的承壓能力作為門檻值，以考核指標爆破驗證試驗的有效，此類研究成果的報道非常少，還沒有成熟的理論依據可供參考。ASMEⅧ規定了內壓容器液壓試驗時任一點的壓力至少要取最大設計壓力的1.3倍，氣壓試驗壓力不超過1.1倍。GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規范》規定了輸氣管線強度試驗壓力應符合：一般地區的線路管段水壓試驗壓力不應小于設計壓力的1.25倍，而采用空氣進行強度試驗時，試驗壓力應為設計壓力的1.25倍；嚴苛地區的線路管段水壓試驗壓力不應小于設計壓力的1.5倍；輸氣站和閥室內的工藝管道強度試驗壓力不應小于設計壓力的1.5倍。以上評價參數適用于管線鋼管和常規壓力容器的試驗評價，而不能完全適用于三通管件，主要是因為三通的制造特點。按照制造方式不同，三通可分為擠壓三通、焊制三通、鍛造三通和鑄造三通。目前我國使用的大口徑高強度油氣輸送管道用三通通常采用熱擠壓成形工藝方法制造，主要是因為焊接三通的高應力區正好位于焊縫上，容易留下事故隱患；大口徑高強度鍛造三通受制于工業能力，難以制造；鑄造三通的質量不易保證，內部容易出現缺陷。熱擠壓成型方式能夠克服以上問題，還可以改善三通肩部的應力集中，特別適合于大口徑高強度油氣輸送管道用三通的生產，得到了廣泛的應用。區別于管線鋼管和常規壓力容器，熱擠壓三通的承壓能力受制于結構復雜，結構參量甚多(主管直徑及壁厚，主管最小肩部壁厚，支管高度、直徑及壁厚，曲率半徑等)，載荷也相當復雜(內壓、面外彎矩、面內彎矩、扭矩及軸向力等)。

從以上信息可知，熱擠壓三通適合于大口徑高強度油氣輸送管道應用，但是大開孔接管設計仍然是工程界的一大難題，沒有可靠的設計計算公式，并且其結構復雜，結構參量很多，載荷也相當復雜。工程實踐中經常采用的爆破驗證試驗方法雖能獲得三通的極限承載能力，但是在三通設計時需要明確給出三通的最小承壓能力，尤其是在設計壓力已知情況下選用多大的承壓能力作為門檻值，這些問題不再是常規壓力容器、管線鋼的壓力試驗和傳統的三通爆破驗證試驗方法所能解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種油氣輸送管道用熱擠壓三通驗證試驗評價方法，解決了背景技術中存在的上述技術問題。

本發明的技術解決方案是：一種油氣輸送管道用熱擠壓三通驗證試驗評價方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)對熱擠壓三通試樣進行初步檢驗；

2)對初步檢驗合格的熱擠壓三通試樣進行爆破驗證試驗；

3)對熱擠壓三通試樣進行承壓能力評價。

進一步地，步驟1)的實現方式是：對熱擠壓三通試樣進行外觀檢測、尺寸檢測、無損檢測和工藝性能試驗。

進一步地，步驟2)的實現方式是：利用靜水壓爆破試驗對熱擠壓三通試樣進行極限承載能力測試，獲得熱擠壓三通試樣的極限承載能力。

進一步地，上述靜水壓爆破試驗是采用靜水壓注法在密閉的熱擠壓三通試樣上持續加壓，使熱擠壓三通試樣發生變形直至爆破。

進一步地，步驟3)的實現方式是：結合熱擠壓三通承壓系統的等強度連接分析，以設計壓力的3倍作為熱擠壓三通承壓能力的門檻值進行承壓能力評價；如果熱擠壓三通試樣的極限承載能力高于所述設計壓力的三倍，則熱擠壓三通適合在所述設計壓力下使用；如果熱擠壓三通試樣的極限承載能力低于或等于所述設計壓力的三倍，則熱擠壓三通不適合在所述設計壓力下使用。