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管道研究

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高后果区管道缺陷修复工艺比选

来源:《管道保护》2021年第3期 作者:袁晓雄 时间:2021-6-9 阅读:

袁晓雄
国家管网集团(福建)应急维修有限责任公司 


摘要:高后果区安全管理是管道完整性管理的重中之重。分析了高后果区管道缺陷修复现状,对比各种缺陷修复工艺优缺点,结合管道特性进行修复工艺比选,从技术和经济角度推荐最佳缺陷修复工艺,消除管道安全隐患,提高油气输送管道本质安全。

关键词:高后果区;缺陷修复工艺; 腐蚀缺陷;焊缝缺陷;制造缺陷;凹陷

 

据统计,管道高后果区常见安全风险中,管道本体缺陷极易导致泄漏和爆炸事故发生。如人员密集型高后果区输气管道一旦发生泄漏爆炸事故,将会造成较大的人员伤亡和财产损失;湖泊、河流等环境敏感型高后果区输油管道发生泄漏事故,将会造成较大的水土污染和财产损失等。因此,优选管道缺陷修复工艺,及时消除管道本体质量安全隐患,是保障管道安全运行的有效手段。

1  管道缺陷修复依据的标准规范

国际管道研究委员会(PRCI)经对输气管道事故数据统计分析,已发现导致管道事故的21种危害[1],其中管道本体缺陷类危害主要是腐蚀、焊缝异常、制造缺陷和凹陷四种。

管道缺陷修复有关的标准规范繁多,如GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》、GB/T 36701―2018《埋地钢质管道管体缺陷修复指南》、SY/T 6621―2016《输气管道系统完整性管理规范》、SY/T 6648―2016 《输油管道完整性管理规范》、SY/T 6649―2018《油气管道管体缺陷修复技术规范》等,而这些标准对缺陷修复工艺的规定存在一定的差异。例如,对于深度大于0.8 t的外部腐蚀:GB 32167采用B型套筒、螺栓紧固夹具和带压开孔封堵3种修复工艺,而GB/T 36701和SY/T 6649除可采用以上3种修复工艺,还增加了GB 32167中明确规定不适用的补板修复工艺。

如果高后果区管道缺陷修复工艺选择不当,极易造成资源浪费、二次修复或发生修复点泄漏等问题,应统筹兼顾人口稠密、环境敏感、场地狭小、工期紧张、成本较高及修复工艺可靠性等因素,选择最佳修复工艺。

2  常见修复工艺

(1)打磨。即使用专用工具去除缺陷金属,常用在深度小于0.1 t的以消除应力集中的表面腐蚀缺陷,主要目的是阻止缺陷继续发展,可修复缺陷类型受限,施工成本最低且对周边环境影响最小。

(2)B型钢质套筒。即根据管体缺陷处在内压作用下的径向应力增大,利用径向封闭钢质套筒恢复管道缺陷处的承压强度,使其不能因达到塑性变形极限而破裂的一种工艺。B型套筒的末端与管道本体进行环向角焊缝焊接,能同时恢复管道缺陷处的径向和轴向的承压强度,可用于多种管道缺陷(包括可能会发展成泄漏的缺陷)的修复。

(3)复合材料套筒。将高强填料、绝缘黏胶层和纤维增强层(碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维等)在管道缺陷位置复合成补强套筒的一种修复工艺,具有不动焊、时间短、费用低等优点。由于碳纤维具有一定的导电性、玻璃纤维抗老化性较差,预成型套筒的施工适应性较差,故目前应用最广的复合材料套筒为湿缠绕凯夫拉纤维套筒。

(4)环氧填充套筒。采用螺栓紧固的方式连接上下护板形成套筒,并用固化材料在套筒两侧做好端面密封,然后采用抽真空的方法在套筒和管道之间注入环氧树脂,从而利用固化的树脂将缺陷部位的应力传递到外部的钢质套筒上。该工艺具有适用范围广、修复效果好、不动焊的特点,但转配难度较大,费用较高。

(5)换管。换管适用所有管道缺陷的修复,根据施工方法可分为停输换管和不停输换管两种,但所需设备较多,费用高昂,工序复杂,工期较长,特别是停输换管对生产运营的影响较大。

3  缺陷修复工艺比选

(1)比选原则。首先应根据内检测报告,对缺陷类型、缺陷位置、缺陷参数进行复核,然后根据高后果区实际情况,按照修复后安全质量效益、施工场地及周边情况、施工工期要求、施工费用成本的顺序进行修复工艺综合比选,推荐最佳修复工艺。

(2)腐蚀缺陷修复。先确定腐蚀缺陷的位置和相关参数后,再结合高后果区实际情况进行分析和比对。如某管道内部腐蚀缺陷深度大于0.8 t,且处于施工场地狭小的人员密集型高后果区,为保证修复后管道本体质量安全并最大限度减少对管道周边公众的影响,最佳修复工艺推荐B型套筒,详见表 1。




(3)制造缺陷修复。制造缺陷一般都是在制管过程中产生的,稳定性较强。在保证管道安全质量的前提下,优先选择施工成本低、工期短、占地少且对生产和周边影响都最小的修复工艺。制造缺陷修复工艺推荐详见表 2。




(4)焊缝异常缺陷修复。焊缝缺陷风险较大,缺陷修复后的管道安全质量是修复工艺比选的重中之重,可选择换管或B型套袖修复工艺,详见表 3。




(5)凹陷缺陷修复。凹陷缺陷的稳定性介于制造缺陷和焊缝缺陷之间,首先要通过开挖测量和无损检测确定缺陷的位置和相关参数,根据测量和检测结果确定修复工艺,凹陷缺陷修复工艺推荐详见表 4。




4  结语

管道运营企业在高后果区管道缺陷修复治理时,要及时对内检测中出现的腐蚀、焊缝异常、制造缺陷、凹陷四类缺陷进行分析和评价,并按照高后果区且高风险、高后果或高风险、非高后果区且非高风险的顺序进行修复响应,从而提高管道本体安全系数,降低管道发生事故的概率,减少对管道周边公众和环境造成不良影响。

 


作者简介:袁晓雄,1985年生,机械工程师,毕业于中国石油大学(华东),主要从事油气管道抢维修工作。联系方式:1379967152,yuanxiaoxiong309@163.com。

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