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油气储运装备新技术(简单修改)

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油气 储运 装备 新技术 简单 修改
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钟功祥 钟功祥2绪论油气储运设备在油田上具有重要的作用,设备技术的先进性和高效直影响到油田的发展和经济效益。为了推进高效技术的发展,有必要对目前国内外的储运设备开展比较全面的调研,调研在总结国内外应用高效油气集输设备和处理设备实际经验的基础上,力求从理论与实践的结合上阐述高效设备的基础依据和应用效果。介绍国外在这方面的新技术、新水平,分析各种新设备的工作原理、技术参数、用途、及对应实体图片、存在的各方面的问题等,以推进这些新技术在各油田的推广应用及做出进一步的研究,并为储运设备的进一步科研提供可靠的理论与技术支撑。 钟功祥 3第一章 述油气的输送、循环和增压都靠泵和压缩机来完成。特别是近年来,石油精致、深冷分离、催化裂化以及化工合成等装置的发展,使压缩机成为不可缺少的设备。如果没有泵和压缩机,装置中物料加热、反应、分离等工艺过程就无法进行。可见泵和压缩机在炼油、化工装置中占有重要的地位。为了确保装置的长周期平稳正常操作,降低生产费用,按计划,高质量的超额完成产品任务,必须使泵和压缩机具备长周期运转的可靠性,高的效率,较低的能耗等性能。一但泵和压缩机发生故障,不仅给设备本身带来影响,而且对生产的影响极大,甚至压缩机是输送流体的一种机械。在炼油、化工装置中原料、回流、中间产品、溶剂等液会造成恶性事故,妨碍生产顺利进行。石油和天然气混合集输省去了计量站、双管变单管,从而大大减少了油气中轻质镏分的损耗,缩短了油田建设的周期,比较经济。另外,边界油井的开发,卫星油田的开发,也需通过油气混输泵加压输送 。井口应用油气混输泵集输,降低了井口的回压(也称背压),积蓄地层能量,心式压缩机常用的气体压缩机有离心式气体压缩机和往复式气体压缩机。多年来,我国压缩机制造业在引进国外技术,消化吸收和自主开发基础上,攻克不少难关,取得重大突破。例如,催化裂化装置用的主风机和富气压缩机、加氢装置用的循环氢压缩机、新氢压缩机,乙烯三大压缩机,化肥四大压缩机组等已大量在石化生产中应用。其中,水平剖分式离心压缩机和轴流式压缩机制造技术已接近或达到国际同类产品先进水平,往复式活塞压缩机达到国际同类产品水平。国内为石化企业提供压缩机的制造厂家有十余家,主要有沈阳鼓风股份有限公司、陕西鼓风机(集团)有限公司、上海鼓风机厂等,其中沈阳鼓风机股份有限公司生产的离心压缩机在国内石化压缩机市场占有率达到 50%以上。 钟功祥4的富气压缩机进口流量达到 81600h,功率达 7166用于 300 万吨/年催化裂化和延迟焦化装置;离心式循环氢压缩机流量达 250000h,功率达1600口压力达 18经用于 120 万吨/年加氢裂化装置;裂解气压缩机流量达 120000h,功率达 18000应用于 3050 万吨/年乙烯裂解装置;大化肥装置的空气压缩机、天然气压缩机、氨压缩机、二氧化碳压缩机已应用于2030 万吨合成氨装置;空分装置的空气压缩机流量达到 220000h,功率达到17580经应用于 40000h 空分装置。陕西鼓风机(集团)有限公司在引进瑞士苏尔寿公司技术基础上,成功设计制造出 170 多台套性能优良的轴流压缩机,其中,60 多台套用于催化裂化装置的主、备风机。为大连石化公司 350 万吨/年催化裂化装置制造的主风机是目前国内石化装置中最大的轴流压缩机,流量厉害到 300000h,功率达到 40000是,我国离心压缩机在高技术、高参数、高质量和特殊产品上还不能满足国内需要,50%左右产品需要进口。另外,在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距。随着石化生产规模不断扩大,我国离心压缩机在大型化方面将面临新的课题。目前,离心式压缩机的国际发展方向是压缩机容量不断增大、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继出现;高压和小流量压缩机产品不断涌现;三元流动理论研究进一步深入,不仅应用到叶轮设计,还发展到叶片扩压器静止元件设计中,机组效率得到提高;采用噪音防护技术,改善操作环境等。复式压缩经过 20 年发展我国已经形成 L、D、、M 型等数十个压缩机系列的数百种产品。目前,国内中小型压缩机已经基本满足国内石化行业需求,但大型往复式压缩机还不能满足需要。沈阳气体压缩机股份有限公司从德国引进了了全套往复式压缩机设计制造技术,在大中型往复式压缩机技术开发方面已取得突破性进展。1990 年,我国研制成功符合现行国际标准的 4大型氢气往复式压缩机组,1996 年推出 6系列氮氢气压缩机组,1998 年研制成功 4系列大型氢气压缩机组。往复式新氢压缩机容积流量达到 34000 h,活塞压力达到 80口压力达到 19率达到 4000用于 200 万吨/年渣油加氢脱硫装置。国内自行设计制造的迷宫式压缩机流量达到 980 h,出口压力达到 经用物 7 万吨/年聚丙烯装置。国外往复式活塞压缩机发展方向为大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可塑性好、排气净化能力强;普遍采用撬装无基础,全罩低噪音设计,大大节约了安装、基础和调试费用; 钟功祥 5阀,使气阀寿命大大提高;在产品设计上,应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等,提高计算准确度,通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数,以提高新产品开发的成功率,压缩机机电一体化得到强化。采用计算机自动控制,自动显示各项运行参数,实现优化节能运行状态,优化联机运行,运行参数异常显示,报警与保护;产品设计重视工业设计和环境保护,压缩机外型美观更加符合环保要求等。与国外往复式压缩机技术水平相比,我国的主要差距为基础理论研究差,产品技术开发能力低,工艺装备和实验手段后,产品技术起点低,规格品种、效率、制造质量可靠性差。另外,技术含量高和特殊要求的产品还满足不了国内需求。型压缩机发展方向大型离心压缩机组属技术密集型、高难度产品,必须拥有先进的专业设计制造技术。由于化工和石油化工装置不断向大型化发展,用户对压缩机组的能耗、可靠性、配套水平等技术指标的要求也越来越高。大型离心压缩机组的改进,需要加强以下方面(1) 三维工程设计 发。采用三维工程设计可以优化设计机组布置,使机组布置美观,且具有自动进行干涉检查的功能,避免设计缺陷。能够自动进行结构分析,提高设计精度和设计效率。主要开发内容有:建立三维实体造型设计模型,建立三维实体设备图库、数据库等。(2) 转子设计过程中,当转子已经制造出来的机组出现振动过大、运行不稳定等情况时,就必须修改原机组的结构参数、物性参数值。但是影响转子改哪一个或几个结构参数最有效,能立竿见影地解决设计和机组稳定运行问题,是建立该专家系统软件的目标。主要研究内容有:各种转子结构、轴承结构参数对转子立智能型专家系统设计计算软件包等。(3) 智能型计算机控制系统开发。目前世界上已广泛采用了微机控制的三重冗余、容错控制器、多功能防喘振、性能调节、安全保护综合控制系统,使离心压缩机控制由传统的模拟仪表控制变为多功能的专家控制系统。主要研究内容有:研制大化肥装置用离心压缩机组专用的、具有防喘振、性能调节、安全保护的数字式微机综合控制系统。 气混输泵(1)我国油气混输泵技术的发展概况我国油气混输泵技术的发展大致可分为三个阶段。①60 年代代为提出及初步试验阶段随着大庆、胜利大油田的开发,油气混输泵技术被提到议事日程。院校以北京石油学院为主,他们首先从石油部得到信息,迅速立题,很快在实验室搞试验。后期与大庆油田合作搞工业试验。油田以大庆油田、胜利油田为主。大庆油田设计院成立了攻关组,抓了几个油气混输泵试验点,并经常开展全油田技术交流。胜利油田采油处负责抓这项工作。到 70 年代中期至 8O 年代初已达到 700 多台螺杆泵混输的规模。后因泵本身的技术不过关,加上油田气量逐渐减少 油气混输研究进行较慢。②80 年代为继续研究阶段在这一期间进行一定的工业性试验,如胜利油田的孤岛油田曾进口一台德国鲍曼公司的螺杆混输泵进行工业性试验,试验结果也很好 另外,有些油田也曾开发过井下油气混输泵和采用国产的技术尚未完全过关的油气混输泵进行工业性试验。③9O 年代初,随海洋油田、新油田的开发,油气混输泵技术重新提出并受到重视。原石油天然气总公司,《九五》规划拨款 万元,对油气混输泵技术进行全面研究和开发,并从二相流动等基础性研究开始 。原生产螺杆泵的天津泵业集团从国外引进全套油气混输泵技术 与德国鲍曼公司合资生产双螺杆泵,今年内可望出产品。大庆油田向国外买了一台油气混输泵,准备自己开发。1995年我院科研处与天津大港油田科技处也有共同开发液环馄输泵的意向 天津大港油田 1997 年买了天津泵业集团生产的螺杆混输泵进行试验,准备自己开发。国内与国外相比,在油气混输技术方面投入的人力、智力、经费等还存在很大的差距,相信这种情况会很快得到改变。(2) 海洋油气田的开发加速了油气混输泵技术的发展80 年代初,随着海洋油气田(如英国的北海油田等)的开发,油气混输泵技术得到快速发展。因为油气难以在海底进行计量,必须把它输送到海面上或岸上,故提出了海底油井油气混输泵技术. 同时对海底油井来说,混输代替分输,其开发费用的减少是非常大的 。(3)油气混输泵技术的复杂性和多变性每个油田的情况千差万别,同一个油田的不同区域也大不一样, 钟功祥 7况复杂,甚至每口油井的情况也不同。例如,我国大庆油田就是含腊量、含硫量、凝固点高的所谓三高油田。新疆克拉玛依油田、辽宁辽河油田、河南南阳油田的原油特别稠.粘度高达(200~2 000)×10“ ^..而新疆吐哈油出有些油井的原油是白色透明原油,层情况发生了很大的变化。有的压力下降很多,有的气量日益减少,有的油气中含水量大增。如我国山东胜利油田.在 7O 年代、80 年代,由于油气压力高、气量大,很适合油气混输的流程,于是当时上了 700 多台油气混输泵作试验。而现在由于油气情况发生了很大的变化,加上我国油气混输泵技术尚不过关.因此对混输的兴趣不大 又如大庆油田,由于采取了早期向油层注水的工艺,井底压力没有下降多少,但油气中含有大量的水,给混输泵提出了必须输送油气水三相的所谓多相泵的技术要求。另外.油田环境恶劣,泵如果装在井口,无人照看,需长期运转 对于海洋油田,情况比陆地上更复杂 如美国 田在水深 165 英尺处设置了海底多相双螺杆泵,法国从 600 m 深的海底油田到 200 海岸直接用多相馄输泵输送¨ ,8o 年代末,英国在北海油田就制订了称谓 赛独的长距离油气混输计划 ,俄罗斯西伯利亚油田建立了长距离的油气混输流程。因此,不能期望用一种类型的混输泵去适应各种不同的油田 这就是油气混输泵技术的复杂性和多变性,需从不同的角度,选择不同的泵的类型进行研究和开发。(4)几个主要国家研究油气混输泵的情况各国选择的泵的类型如表 l 所示,各国对油气混输泵进行研究的主要内容、方向及目的见表 一台油气馄输泵从性能上主要可用三个指标来衡量:一是压力,二是油气比适用范围,三是效率。如果三个指标都高,性能就越好 表 4 列出目前研究的程度及存在的问题。表 I 各国选择的油气温输泵的类型美国 英国 德国 日本 中国 俄罗斯螺杆泵 螺杆泵 螺杆泵 离心泵 螺杆泵 螺杆泵液环泵 轴流泵 旋涡泵 旋涡泵 液环泵 液环泵离心泵 螺杆泵表 2 对油气混输泵进行研究的内容及方向泵的类型 主要研究内容、方向 目的螺杆泵 ①单螺杆泵和双螺杆泵 ①提高混输的油气比②螺杆的形状 ② 钟功祥8③螺杆的受力,发热和因发热引起的密封问题液环泵 ①结构改造,如采用动壳,多级 ①提高压力②泵结构参数优化 ②提高效率③大直径的密封问题离心泵 ①结构改造,如采用串联叶轮,导叶结构 ①关键是提高混输的油气比②改进叶轮的结构和形状表 3 各类混输泵的优缺点泵的优缺点泵的类型 优点 缺点螺杆泵 压力高(5~20 5率高(20%~50%)排量可较大结构简单混输压力随油气比的增大而减小,油气比的范围一般小, ,效率底, 钟功祥 心式压缩机 型这类压缩机一系列共八种型号,操作压力最高可达 100系列叶轮的数字有 2同,外机壳呈简型,常用锻钢制作,用以垂直盖板在每一端封闭,转子隔板套轴向插入机壳,轴承箱与端盖形成一整体,以增强刚性,端部通常用油膜密封,主轴承,推力轴承,叶轮与内部零件与相同。此类压缩机的特点是强度好,独特的设计满足了现代大容量精炼厂催化重整工业装置的需要,这一类型提供了露天各种气候条件下,特别长时期连续及不必维修的运行。当需要中间冷却气体时,这类压缩机具有中间进出口。这时,叶轮背靠背装配成两个组,以使转子的轴向推力最小。在压缩氨气与甲烷合成装置或尿素合成装置的二氧化碳时,我们采用一特高压型号。塞式压缩机(1)产品名称 钟功祥10(2) 、它形式的压缩机(1) 钟功祥 11(2) 意大利 片式压缩机工作原理产品型号: 钟功祥121片机工作原理空气经由一过滤器及一调节比例阀而吸入,该调节阀主要用于调节空气缸、转子,滑片形成的压力腔。转子旋转相对于气缸呈偏心式运转、阀片安装在转子的槽中,通过离心力将滑片推至气缸壁,高效的注油系统能够确保压缩机的冷却及润滑剂的最小损耗量,在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接 触而造成磨损。在压缩过程中,压缩机转子的滑片与气缸之间容积不断减少,压缩后的油气混合气经机械分离和过滤分离,使压缩空气中含油量低于2净化后的压缩空气进入散热器冷却,冷却后所形成凝结水经电子凝结水排泄装置的分离器而排出。 气混输泵恒旭 混输泵(1) 结构简图恒旭泵业生产的 大系列混输泵分别采用了外环流柱塞和双螺杆结构,它们能够输送含气量高达 97%,短时可达 100%的未经处理的油、气、水多相流介质。结 构 简 图(2) 工作原理A. 外环流活塞型混输泵是两个转子通过同步齿轮由主动轴驱动旋转时,泵体与转子所形成的工作腔也随之而改变(增大或减小)进行吸、排工作,当转子连续旋转,泵的吸、排过程就连续不断的进行,从而实现泵的介质输送。同时可以通过改变传动比来调整泵的转速,从而达到调节泵的流量。 钟功祥 13出口阀门的大小来调整。 B. 双螺杆混输泵是通过联轴器带动主动螺杆,经轴端一对同步齿轮,使主、从动螺杆同步啮合转动,此时泵腔两端产生真空,输送介质通过吸入管道吸入泵腔两端,在主、从动螺杆螺旋面推动下将介质推向泵体中部由出口处排出。C. 混输泵均配置本公司特有的混输罐,独特的设计彻底解决了国内外混输泵厂家多相流输送设备中常见且无奈的“气阻 ”现象。 (4) 混输泵的参数及特点● 适用范围广,流量 10m3/h~~1200 m3/h,出口压力最高可达 ● 全气和全液的应付能力 ● 干转可高达半小时以上 ● 每台泵配置润滑站。轴承、齿轮有单独的润滑系统 ● 转动平稳 ● 流量调节区域宽 ● 结构紧凑,占用空间小 ● 高效节能 ● 全方位服务 (4) 混输泵的应用领域● 把油井产出物升压,送进主管线 ● 在海洋油田,它不需油气分离可直接将油井采出物输送至平台或陆地上的处理中心 ● 在低产油田,可明显降低已处于开采后期油井的井口回压,以提高油井产量 ● 在边远油田,可把边远小油田与大区块油田相连,实现边际油田经济而有效的开采 ● 在沙漠油田,用以把沙漠腹地油井采出物直接送至沙漠边缘的集输站 ● 由于减少了繁杂的分离器、空压机以及两套独立的气液输送管线, 钟功祥14了沙漠油田的建设投入和管理费用 ● 在管线集输方面,不需要进行分离即可将油、气、水混合物压送到远处的处理中心或原油加工厂 ● 使得油田生产成本有效下降 (5) 混输泵的经济优势● 降低井口背压,大大提高油井产量 ● 高投资回报率,通常在几个月内即可收回投资成本 ● 无需其它分离调节设备,可大幅度降低油田开发成本 ● 直接输送油井采出物,经济可靠 钟功祥 15第二章 然气发动机概述天然气发动机是一种以天然气或其它混合气体为燃料,靠火花塞点燃的活塞式内燃机。天然气发动机的优点是:可以降低氮氧化物的排放;可以降低颗粒物排放;可以减少烟度 ;全球储量丰富;目前使用成本不高;对集中添加燃料的车队比较容易进行配置和供应。压缩天然气发动机的缺点是:燃料罐笨重,影响运载能力;车辆成本高;加气站需要 特殊的压气设备;存在安全隐患。液化天然气发动机的缺点是:燃料运输系统相对复杂;需要特殊的压力安全阀;在封 闭空间存在泄漏的危险。 90 系列天然气发动机 190 系列天然气发动机是以天然气、液化石油气、煤气、沼气和碳黑尾气等可然性气体为燃料的内燃机,适用于中低速连续运转。其品种型号齐全,每一品种的天然气发动机均有适应不同用途要求的变形机。 190 系列天然气发动机广泛地采用了现代内燃机地新结构、新材料、新工艺和新技术,具有起动迅速、操作容易、工作可靠、使用维护方便等特点,其结构紧凑、技术经济指标先进、能适应各种野外作业的恶劣环境。是广泛用于石油开采(如直接驱动抽油机等)各种泵站(如注水泵、集输泵等) 、电站、工程机械等设备的理想动力装置。 气轮机概述燃气轮机是一种以空气及燃气为工质、靠连续 燃烧燃料做功的旋转式热力发动机,主要结构有三部分:(1)气压缩机) ;(2)3)力涡轮)。其工作原理为:轴流式压气机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料(气体或液体燃料)也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在受控方式下进行定压燃烧。生成的高温高压烟气进入透平膨胀做功,推动动力叶片高速旋转,从而使得转子旋转做功,转子做功的大部分(现时情况下约 2/3 左右)用于驱动压气机,另约 1/3 的功被输出用来驱动机械设备,如发电机、泵、压缩机等等。透平出来的烟气温度很高,通常被排入大气中或再加利用(如利用余热锅炉进行联合循环) 。燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机,轻型燃气轮机为航空发动机的转型,如 气轮机,其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高,主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机,如 燃气轮机,其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高,主要用于联合循环发电、热电联产。燃气轮机动力装置同蒸汽轮机装置和内燃机相比较,具有装置紧凑、轻小,燃料适应性较强(比内燃机) ,公害少,节省水、电、润滑油,启动快,自动化程度高,余热回收后可以得到高的热利用率,维修快、运行可靠等优点。因此,燃气轮机的应用范围几乎遍及各个主要经济部门。我国油(气)田及管道应用燃气轮机才刚刚开始,而且多数用于发电,气轮机(气轮机由加拿大 P&司制造,为三 转子前输出结构。主要由压气机、燃烧室和涡轮部件组成,压气机分为高压压气机和低压压气机。涡轮有高、低燃气涡轮和动力涡轮,分别驱动三根同心高压燃气涡轮为一级轴流式,与高压压气机同轴,位于三轴中的最外;低压燃气涡轮为一级轴流式,与低压压气机同轴,位于三轴中的中间;动力涡轮为两级轴流式,带动最小(也是最里)的轴从燃机前端驱动负载。 钟功祥 17燃机性能:输出功率:4039 气消耗量:h 排气流量:kg/44 ℃ 热效率:33% 压比:高压压气机转速:29549 r/4941 r/动力涡轮工作转速:11500~16000 r/长×宽×高=1700×660×965 重量为 钟功祥18第三章 输油输气管道及其管道泄露、内管道建设的现状自上世纪 70 年代以来,世界管道工业发展十分迅速。我国管道工业随着东部油田的开发与发展,自上世纪 70 年代初期形成了一个发展高潮。中间有若干年的停顿,自上世纪 90 年代以来,我国的管道工业再次兴起,近几年先后建成陕京管线、库鄯管线、鄯乌管线、塔中至轮南的油、气管道以及正在建设中的西气东输管线,到 1996 年底,我国已建成 20000 多公里的管线,其中输气管线占47%,输油管线占 45%,成品油管线占 8%,相信在未来的十年,将形成我国管道工业的第二个发展高潮。我国管道工业第二个发展高潮中的特点(1) 在这一发展高潮中将兴建长距离、大口径国际管道,无论长度及直径均是我国前所未有的;(2) 所建管道,尤其是国际管道,无论在技术上、设备及钢管、运营及管理等诸方面,都将具有当代国际先进水平;(3) 在第一个发展高潮中,所建管线基本上都是输送原油,而在这一高潮中将输送多种介质,除原油外,还将有天然气管道、输煤管道及成品油管道,此外除陆上管道外,还会有相当规模的海底管道;(4) 在第二个管道工业发展高潮中,我国的管道工作者不仅与国外管道公司联合兴建国内大型管道,还将进一步向外拓宽,承包或(和)合营国外管线,并进一步在规程规范、管理方式、运营方式以及施工管理模式等诸方面与国际接轨,使我国的管道公司走出国门,并成为跨国国际管道公司。在许多工业发达国家,管道工业的发展在一定程度上带动了本国冶金工业及制管工业。然而在我国第一个管道工业发展高潮中,由于国内正处于动乱时期(文革期间),故全部管材是由国外引进的,这一情况一直延续到前几年,只有近三、四年才由国内供应了少量管材。我国制管业也相对落后,适合油气管道用的钢管只有螺旋管一种。长输管道用管材及船板是钢材技术含量最高的,在一定程度上代表了一个国家冶金工业的水平。我国粗钢产量占世界第一位,并有雄厚的技术力量,在我国管道工业发展的第二个高潮中,我国的冶金行业及制管行业必定会做出巨大的贡献,与此同时在技术上也会有长足的发展。 钟功祥 来管道建设的发展方向(1)大力发展直缝埋弧焊管自上世纪 70 年代以来直缝埋弧焊管有逐渐代替螺旋埋弧焊管的趋势,以后这一趋势逐渐发展,至 20 世纪 80 年代末,20 世纪 90 年代初国际上许多大石油公司及管道公司已不允许在油气管线上选用螺旋埋弧焊管。以曾与我国合作过的公司为例,如 国)、国)等著名石油管道公司均有以上规定,世界上最大石油公司之一的 油公司还进一步确定油气管道只允许采用直缝埋弧焊管,螺旋埋弧焊管及双缝埋弧焊管禁止使用。螺旋埋弧焊管与直缝埋弧焊管在质量上相比主要有以下不足:1) 螺旋管的制造工艺决定其残余应力较大,据国外有关资料记载,有些甚至接近屈服极限,直缝埋弧焊管因采用扩管工艺,残余应力接近零;2) 螺旋焊缝焊接跟踪及超声波在线检验跟踪均较困难,因而焊缝缺陷超标概率高于直缝埋弧焊管;3) 经多年统计,螺旋焊缝错边量多数在 围内,按国际惯例错边量要小于厚度的 10%,如 t 较小时,错边量难以满足要求,而直缝埋弧焊管无此问题;4) 与直缝埋弧焊管相比,螺旋焊缝流线较差,应力集中现象严重;5) 螺旋埋弧焊管热影响区大于直缝埋弧焊管的热影响区,而热影响区是焊管质量薄弱环节;6) 螺旋埋弧焊管几何尺寸精度差给现场施工,如对口、焊接带来一定困难;7) 同样直径,螺旋焊管可能达到的厚度远小于直缝埋弧焊管。螺旋埋弧焊管也有其优点,这是其早期能得到发展并控制市场的原因:1) 螺旋焊管的焊缝避开了主应力方向、钢管受内压后,主应力为环向应力,而螺旋焊缝大约与轴线成 45°角,故避开了主应力, 钟功祥20于焊缝;2) 钢板顺轧制方向的冲击韧性最高,而垂直轧制方向冲击韧性最低,二者能相差数倍。螺旋焊管韧性的薄弱环节避开了主应力,但直缝管的韧性薄弱环节正好是主应力作用的部位。但近年来由于焊接技术及冶金技术的进步,上述状况已有很大改变。大量的爆破试验表明,爆破点大多数不在焊缝区,因而螺旋管的第一个优势已失去其意义。在钢厂钢板采取顺轧与钢板旋转 90 度轧制交替进行的工艺,使钢板沿长度方向与垂直方向取得的冲击值差距越来越小,也使螺旋管的第二个优势大为减弱。(2)完善及发展我国 管电阻焊具有生产率高、成本低、尺寸精度好、外形美观等诸多优点,但过去由于焊缝可靠性差,故而在使用范围上受到很大限制。但在近十余年来,尤其是近若干年来在以下几个方面技术上有巨大突破:1) 对 管的焊接机理等方面的研究取得可喜成就,并以此理论为指导进行各焊接工艺参数的优化。由于近年来自控技术的进步,对所有优化参数可用自控技术给与保证,使焊缝质量大为提高;2) 在技术上解决了在生产线上连续进行焊缝退火技术。此技术早期曾出现退火部位偏离焊缝区的现象,近若干年又采取了一些精确定位技术,使退火严格在规定部位进行,从而使焊缝质量进一步提高;3) 早期 管焊缝区的韧脆转变温度(比母材高出甚多,最高可差 40~50℃。采用以上技术后情况已大有改善,但仍有相当差值,但近若干年由于冶金技术的进步,焊管母材的值可低至80℃以下,这样即使二者有一定差值,仍能满足用户要求;4) 由于自动化及超声波检测技术的提高,使超声波自动跟踪在线检测得以实现,从而使焊缝由于漏检而形成缺陷的概率进一步减少。(3)研究开发抗氢致裂纹管材氢致裂纹简称 输气管线主要破坏形式。我国的能源结构将逐渐改观,在未来的几十年内,石油、天然气在整个能源结构中所占的份额将急剧增加,二者中尤以天然气为显著。计划中拟建由俄罗斯到中国的大口径输气管道若干条,预计所有这些管道将采用抗 管。为防止 其是在操作压力(P。)较高的情况下,通常由两个方面做工作:a. 在天然气进入管道之前先经过脱 S 设备,且这些设备必须有高度的可靠性及性能的稳定性。但随着 P。的提高,则需要 得很低,如当 钟功祥 21时,则需将 至 下,这是难以做到的,即使做到也要在脱 S 设备上花费很大投资;b. 第二个方面是对管材提出适当的 求在实际工作中,往往采取两个方面互相“牵就” ,最终找到最佳配合,采用优化设计,目标函数为投资费及运营费综合指标最低。(4)大口径直缝焊接钢管的生产和发展大口径焊接钢管的生产工艺基本上可分为二大类,即螺旋焊管和直缝焊接钢管。螺旋焊接钢管是用板卷为原料,用窄的板宽,调整不同的成型角度,生产出大口径焊接钢管,其焊缝是呈螺旋形的。直缝焊接钢管是用钢板为原料,不同管径对应不同的钢板宽度,用多种成型工艺弯曲成钢管。目前,国内生产的大口径焊接钢管主要是螺旋焊管,钢管的材质大部分是 16,相当于 准中的 径最大约为 720前的状况与我国国民经济的发展相差甚远,特别是直缝焊接钢管的开发尚居于空白,有待大力发展。随着国民经济的高速发展,铁路、船舶、汽车已不能满足日益增长的液体、气体的运输任务。目前,世界上工业发达的国家对液体、气体及煤均采用管道运输。在这些不同介质的运输过程中,对管线用钢板特性的要求各有所异,其中最为严格的莫过于天然气管道。因为天然气的开采和运输压力高,气体中含有的 对钢材的腐蚀较严重,因此对钢管用钢板的强度、韧性、耐蚀性和焊接性的要求极高。来长输管道的研究工作(1)长输管道投资风险的分析与研究投资风险与研究是应该在可行性研究阶段完成的任务。随着我国加入 中国石油天然气行业对国外投资者的开放,工程项目的经济可行性和投资风险研究必将也应该引起足够的重视,投资风险与经济性的评价包括:长输管道经济界限的分析与研究;长输管道输送资源的评估与研究;下游市场的开发程度与市场成长的研究。(2) 关于长输管道输送压力的研究长输管道输送压力的提高是受经济利益趋动的,提高输送压力可得到以下经济效益:同样的输量下可使管径减小。实践证明,管材费、施工费、运费等均可减小,即一次投资卞降;当气体密度增加时,在同样输量下流速可以减小,摩阻也将减小, 钟功祥22营费用下降;对于输送气体的管道而言,可以使气体的压缩系数减小。压缩机站所耗的能量减小,亦可使运管费下降;同样输量下;压力提高,管径减小,管道壁厚的增加,使管道的刚性(即壁厚与直径之比增加)和管道抵抗外力破坏的能力提高,从而增加了管道的安全性;但是,当钢材厚度超过某一限度时会走向反面,即厚度增加,材质不均匀性提高,产生缺陷的概率提高(如夹渣、分层、气孔等),受压容器、大型油罐以及钢管壁厚均受到限制,管壁厚通常不大于 25,4 毫米。压力提高而厚度又受到限制,只有走选取较高钢级的道路。(3) 关于长输管道钢材等级提高的研究随着管道输送要求的不断提高和技术水平的上升,长输管道的输送压力也在不断地提高,但是,由于受到焊接工艺等诸多方面的限制,管道的最大壁厚不可能随之大幅度提高。因此,只有通过选用比较高的钢材等级来满足工程的实际需求。例如,在 50 年代,长输管道工程的钢材等级以 56 为主,在 60 年代至 70 年代期间以 主,80 年代和 90 年代中期则以 钢材为长输管道的首选用材。目前, 级的高强度管线钢已逐步唱主角。据国际上粗略统计,在 90 年代,材占 材占 目前,钢在世界范围内尚处于实验阶段,全世界使用 级的管道仅有 400~500 公里。(4) 关于管道内涂层的研究为了提高输送能力,尤其是天然气管道的输送能力,在输气管道干钱内壁采用内涂层技术,以减少摩阻,并延长管道寿命。在管道中加施内涂层后,管道粗糙度可减至 米左右。目前内涂层的应用涂敷技术已在西气东输管道工程中试验性地运用,取得经验后应该在天然气输送管道中推广使用。(5) 关于直缝钢管与螺旋焊缝钢管的研究世界上多数国家不赞同在高压输送管道上选用螺旋钢管
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本文标题:油气储运装备新技术(简单修改)
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