管道全壓設(shè)計(jì)分析研究

王瑞英

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 概述

針對(duì)東海某平臺(tái)采用全壓設(shè)計(jì)，其中部分主工藝管線和化學(xué)注入管線涉及超高壓等級(jí)。本文從管線等級(jí)選擇、閥門連接選擇等方面進(jìn)行了分析并提出了選材建議方案。

2 管線等級(jí)選擇分析

2.1 選擇依據(jù)

本項(xiàng)目涉及到的高壓管線參數(shù)如表1。

表1 管線參數(shù)

2.2 確定等級(jí)

根據(jù)平臺(tái)的防腐推薦最低管材選材S31803，采用ASME B16.5核定材料的壓力-溫度額定值，如圖1。

圖1中表明，CL2500等級(jí)下的額定壓力值不能滿足設(shè)計(jì)要求。因此選用更高的壓力等級(jí)API 10000psi來滿足設(shè)計(jì)要求。圖2是API 6A中常用的壓力等級(jí)額定值：

因此，推薦設(shè)計(jì)壓力/溫度64.15 MPa/110℃和65.25MPa/50℃的管道壓力等級(jí)為10000psi。

2.3 管壁厚計(jì)算分析

根據(jù)ASME B31.3 IX章節(jié)高壓管道設(shè)計(jì)要求，僅針對(duì)內(nèi)壓直管進(jìn)行壁厚計(jì)算。計(jì)算過程和結(jié)果如表2。

圖1 材料壓力-溫度額定值

圖2 API 6A壓力等級(jí)

表2 壁厚計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表2的計(jì)算結(jié)果結(jié)合管線長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)，對(duì)國內(nèi)外S31803無縫管、焊管廠家分別進(jìn)行了郵件咨詢，根據(jù)久立、曼內(nèi)斯曼的回復(fù)結(jié)果來看，可以滿足生產(chǎn)供貨[1-3]。因此，管道選材可選為S31803 10000psi等級(jí)。

2.4 管線選擇方案

綜上，最終管線等級(jí)選擇的推薦選材方案匯總?cè)绫?。

表3 管線等級(jí)選擇方案

3 管道連接形式分析

3.1 閥門現(xiàn)狀

針對(duì)API 10000psi壓力等級(jí)的管道閥門進(jìn)行了分析，其中從采油樹出口管線到生產(chǎn)/測(cè)試管匯上的閥門主要為雙閥+低點(diǎn)泄放的閥組形式來連接。

推薦使用整體組合閥（可實(shí)現(xiàn)DBB功能，簡(jiǎn)稱DBB閥門）替代單閥：1）DBB閥門的泄放閥一般采用的是更為安全可靠的DDB閥；2）DBB閥門能夠減少泄漏點(diǎn)，降低高壓油氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)；3） 價(jià)格方面，通過國外廠家報(bào)價(jià)來看，DBB閥門單價(jià)低于單閥連接的閥組價(jià)格之和。

為了更好的比較分析，將所有單閥連接改為整體組合閥連接之后，API 10000psi壓力等級(jí)的管道閥門變化如表4。

表4 替代前后閥門數(shù)量變化

表4表明，將所有單閥連接改為DBB閥門之后，閥門總數(shù)由664臺(tái)減少到325臺(tái)（包含替代后的整體組合閥數(shù)量），對(duì)于閥門不論采用法蘭還是對(duì)焊連接，都可以很大程度上減少安裝、檢驗(yàn)工作量；減少管道重量，節(jié)省空間；減少泄漏點(diǎn)，降低泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 閥門連接方案

綜上，最終的推薦閥門連接方案匯總?cè)绫?。

表5 閥門連接方案

4 結(jié)語

1）管線、管件、閥門的選型可以實(shí)現(xiàn)全壓設(shè)計(jì)的系統(tǒng)連接；2）對(duì)于雙閥加低點(diǎn)排放的連接形式采用組合一體式DBB閥門；設(shè)備接口采用API 6A法蘭連接；3） 儀表接口采用一體式DDB閥門，與儀表連接形式為API 6A法蘭或NPT。