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钢管是管道的主要材料。天然气输送钢管是板(带)经过深加工而形成的较特殊的冶金产品。管道钢的组织形态,由于工艺技术的差别,各厂商生产的管道钢存在一定的差异。20世纪60年代,一般采用X52钢级,70年代采用X60、X65钢级,80-90年代以X70钢为主。外国一些国家输气管道已开始采用X80钢。随着管道钢研究的不断发展,加拿大等国已铺设了X100和X120管道钢的试验段。我国在冀宁联络线管道工程中,首次把X80级管道钢用于7.71km的试验段。长达4843km的西气东输二线干线管道全部采用了直径为1219mm的X80钢级管道钢,将输气压力提高到12Mpa。一般来说,X80钢为铁素体和贝氏体双相组织,X100管道钢为贝氏体组织,X120管道钢为超低碳贝氏体和马氏体。对于天然气管道的管材来说,强度、韧性和可焊性是三项基本的质量控制指标 。
1)输气管道系统是个连续密闭输送系统。
2)从输送、储存到用户使用,天然气均处于带压状态。
3)由于输送的天然气比重小,静压头影响远小于液体,设计时高差小于200米时,静压头可忽略不计,线路几乎不受纵向地形限制。
4)不存在液体管道水击危害。
5)发生事故时危害性大,波及范围广。管道一旦破裂,释放能量大,撕裂长度较长,排出的天然气遇有明火,还易酿成火灾。
埋地管道纵向应力分析 由于纵向应变受土壤与管表面之间摩擦力的约束,埋地管道的直管段部分会产生以下三种纵向应力。①泊松效应应力:管子受内压时,其直径涨大而引起纵向收缩。收缩受到约束时,管道纵向即受到拉应力。其值为μσ,其中μ为泊松比(钢管μ值约为0.30);σ为环向应力。②温度应力:管道操作温度高于安装温度时,管子在投产后受热伸长。这一伸长受到约束时,管道纵向承受压应力。其值为ɑEΔT,其中ɑ为管材的热胀系数;E为弹性模量;ΔT为管道操作温度与安装温度的差值。如果操作温度低于安装温度,管道纵向承受拉应力。③内压引起的纵向应力:在管道的弯头或阀门处,由于内压作用产生纵向力。此纵向力传到管壁上,产生拉应力,其值为0.5σ。对于埋地管道,此纵向力随着离远弯头或阀门而逐渐被土壤的摩擦力所平衡。
埋地管道纵向应力如下图。 A处有一清管器收发筒,管道经弯头入土,在弯头处破坏了土壤与管表面之间摩擦力的连续性,形成自由端。管道在B点受到土壤反力的约束。由B向C,土壤与管表面间的摩擦力逐渐积累,约束力逐渐增加,到C点时管子的纵向位移完全被约束住,即纵向位移为零。C点以后称为嵌固段;纵向应变不受约束的管段称为自由段;自由段和嵌固段之间称为过渡段,即图中BC部分。 管道在嵌固段所受纵向应力σL大,可按下式计算:式中负号表示压应力。一般对σL不必单独校核,但对σL和σ的组合应力,应按强度理论进行校核。
为了排除凝结水,蒸汽和其他含水的气体管道应有一定的坡度,一般不小于千分之二。对于利用重力流动的地下排水管道,坡度不小于千分之五。蒸汽或其他含水的气体管道在低点设置排水管或疏水阀,某些气体管道还设有气水分离器,以便及时排去水液,防止管内产生水击和阻碍气体流动。给水或其他液体管道在高点设有排气装置,排除积存在管道内的空气或其他气体,以防止气阻造成运行失常。
补偿问题:管道如不能自由地伸缩,就会产生巨大的附加应力。因此,在温度变化较大的管道和需要有自由位移的常温管道上,需要设置膨胀节,使管道的伸缩得到补偿而消除附加应力的影响。
保温和加热
对于蒸汽管道、高温管道、低温管道以及有防烫、防冻要求的管道,需要用保温材料包覆在管道外面,防止管内热(冷)量的损失或产生冻结。对于某些高凝固点的液体管道,为防止液体太粘或凝固而影响输送,还需要加热和保温。常用的保温材料有水泥珍珠岩、玻璃棉、岩棉和石棉硅藻土等。
输油管道系统,即用于运送石油及石油产品的管道系统,主要由输油管线、输油站及其他辅助相关设备组成,是石油储运行业的主要设备之一,也是原油和石油产品主要的输送设备,与同属于陆上运输方式的铁路和公路输油相比,管道输油具有运量大、密闭性好、成本低和安全系数高等特点。
输油管道的管材一般为钢管,使用焊接和法兰等连接装置连接成长距离管道,并使用阀门进行开闭控制和流量调节。输油管道主要有等温输送、加热输送和顺序输送等输送工艺。管道的腐蚀和如何防腐是管道养护的重要环节之一。目前输油管道已经成为石油的主要输送工具之一,且在未来依旧具有相当的发展潜力。
按距离分
1、企业内部的输油管道
企业内部输油管道主要是指油田内部连接油井与计量站、联合站的集输管道,炼油厂及油库内部的管道等,其长度一般较短,不是独立的经营系统。
2、长距离输油管道
长距离输送原油或成品油的管道。输送距离可达
长输原油管道
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