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上翘管线工艺检测流程详解

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构筑管沟填沙法先将地下易发生冻胀上翘的天然气管线完全开挖,使其自然释放下降;待管线、设备及汇管恢复水平后,埋地管线周边砌筑管沟,管沟底部打30?cm三七灰土,灰土上方砌筑20?cm混凝土垫层,并在管道底部浇筑水泥基础墩安装不锈钢可调支撑,管沟内回填细砂、顶部安装水泥盖板。此法可将地下管道周边水分隔离,同时因细砂与土壤的冻胀系数不同,对管道影响基本可以忽略,从而起到消除管道冻胀风险的目的。

  

  2.2  工艺流程优化法(1)间歇性输气法。在用支路出现冻胀现象时,通过工艺流程切换、备用支路输气或暂停供气等方式,消除地下天然气管道冻胀影响。此法不足之处在于,冻胀主要以调压管线出口地下管线为主,该处管线与出站管道相连,如发生管道冻胀,启用备用支路仍要经过出站管线,易加剧冻胀管道影响,如暂停供气对下游用户影响较大。因此,该输气方向有备用支路,或下游用户有多气源,才能采取该方法。

  

  (2)介质加热法。通过加热介质或管道外部,提高天然气管道温度,在调压节流时,不至于下降至0?℃以下,避免形成冻胀条件。介质加热可采用水套炉加热方式。管道外部加热可通过管道加装电伴热及聚氨酯保温泡沫,此措施因安装检修不便,适用于地上天然气管道。

  

  2.3  装置改造降低压差法如果用户设备硬件及需求满足提高分输压力工况,可通过沟通、协商提高调压出口压力,减小压降,以降低调压节流影响,防止地下管道冻胀。如果下游用户及站内设备需要改造才能降低压差,则需进行装置改造。

  

  3  冻胀管线应力检测测量设备:管线应力超声无损测试设备。

  

  测量地点:西沙屯站调压区及出站区。

  

  测点分布:根据上翘管线的初步受力分析,选择3个危险点(A、B、C)作为测点,如图?1所示。

  

  图?1??上翘管线测点分布示意图检测流程:①打磨处理被测区域,粗糙度小于1?μm。②在被测区域涂抹耦合剂,耦合超声收发换能探头,等待5~10?min直至达到稳定耦合状态。③设置管线在线应力超声测量装置参数,选择被测管线材料,设置测量模式,打开“温度补偿”功能,选择测量频率。

  

  现场测试如图?2所示。检测结果如表?1所示。

  

  图2 现场测试测点A和B位于冻胀管线的地面外出段,分别受﹣244.3?MPa和﹣208.6?MPa的压应力,与理论分析结果一致。由于管线温度很低,形成以管线为核心的一个近似冰冻圆柱体,管线随冰冻体的增加出现上浮。冰冻体包围的管线不仅承受挤压力,同时也被拉长。管线伸长的同时上浮,地面外出段管线在地表管线和阀座的阻挡下,承受压力。测点C由于离冻胀管线较远,仍受拉应力。

  

  管线材质为L360钢,屈服强度为360?MPa。研究表明压应力引发疲劳裂纹或断裂,其门槛值比拉应力高3~4倍[4]。所以测点A、B、C均处在安全状态。

  4  结论应力测试结果表明西沙屯站地下冻胀管线处在安全状态下。但地下管道冰冻体体积在地下温度不变或降低的情况下,随时间延长,体积不断增大,管线上翘还会继续加重,必须采取消除或控制措施。处置管道冻胀的构筑管沟填沙法、工艺流程优化法、装置改造降低压差法,经陕京管道琉璃河站、石景山站、西沙屯站现场实际应用取得了很好的效果,解决了地下天然气管道冻胀上翘问题,为已建和新建的天然气管道提供了参考。



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