压力管道壁厚局部减薄评级辅助计算_艾海提·吐尔洪.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 1 期 182 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 压力管道壁厚局部减薄评级辅助计算压力管道壁厚局部减薄评级辅助计算 艾海提吐尔洪，刘建兵，阿不都沙拉木赛买提（阿克苏地区特种设备检验检测所，新疆 阿克苏 843000）摘摘 要要：本文介绍了一个用于压力管道局部减薄安全评级计算的简易计算机应用程序，借以代替烦琐的手工计算，方便、快捷、准确地计算出结果，可有效避免检验人员对规范相关条款的理解有误导致的误判。实践证明，程序满足 TSG D7005-2018压力管道定期检验规则工业管道3.2.4 的要求，本方法提高了计算准确性与效率，可以用来替代手工计算，对日后的压力管道定期检验工作的顺利开展有一定的借鉴意义。关键词：关键词：压力管道；壁厚减薄；安全评级；计算；程序 前前 言言 压力管道是一种输送流体或气体介质的设备，随着我国国民经济的不断发展和能源结构的转变，压力管道在国民生活中发挥了日益重要的作用。而作为一种主要的承压设备，压力管道广泛应用于石油、化工、机械、冶金、电力等行业生产及城市燃气和供热系统等公众生活之中。压力管道在生产、生活中发挥着重要作用。随着工业的发展和人民生活的需要，压力管道的分布越来越广泛，输送介质也复杂，这种恶劣的使用环境，使用过程中因存在缺陷而导致的事故层出不穷，这显得压力管道检验工作尤为重要1。在压力管道使用过程中，因介质对管道产生冲刷蚀和介质对管道材质有腐蚀而导致的壁厚减薄。由于压力管道的使用环境恶劣，这类损伤在压力管道使用过程中无法避免。压力管道壁厚减薄安全评定计算过程烦琐、计算过程中的计算和逻辑关系的掌握对该过程不太熟悉的检验人员来说有一定的难度，再加上压力管道检验检测从业人多面广，故准确贯彻和执行规程与标准，其难度可想而知。目前工作人员的技术水平参差不齐，且手工评定过程烦琐、效率低，同时由于评定人员的主观因素，可能导致评定结果不够准确，甚至有可能得出错误的结论。如果存在缺陷的管段，按压力管道标准规范评定，该管段本不需要更换或补焊，而检验员主观判断或计算错误，得出需要更换或者补焊的结论，不必要的补焊返修或更换管段不仅造成大量人、财、物的浪费，尤其是给不允许动明火的现场工作带来相当大的难度，甚至影响整套设备的按期投用，造成更大损失。还因现场焊接质量、局部热处理等条件的限制，可能产生严重的焊接缺陷；或者按标准规范，该管段本应更换或补焊，而得出不做处理亦可安全使用的结论，会留下非常大的安全隐患，甚至危及财产安全和生命安全。对压力管道出现的缺陷需要从安全性、经济性和有效性角度进行统筹考虑。在压力管道定期检验过程中对发现的缺陷，经常需要进行安全评级计算，最终结果需要经过几次试算才能准确定。由于计算公式烦琐，所需参数多，手工计算往往费时费力而且容易出错。电子计算机以其巨大的信息储存和告诉运算能力，已广泛应用于现代社会的各个领域，成为促进技术进步、科技发展和提高社会生产力的积极因素。在压力管道检验检测工作中牵涉到的数据量较大，人的大脑是没有办法快速进行大量的数据处理，计算机软件技术高速发展的今天，它已经渗透了科研与生产的每一个角落2。计算机软件越来越智能化，功能也越来越强大，用途也越来越广泛，将其利用到压力管道检验检测工作当中，可以大大减少人工重复劳动，很大程度上可以避免人为因素造成的误差甚至错误。由于该计算机辅助评定软件采用规范化的程序设计语言编制，具有统一的界面、操作方式、输入/输出及高速的计算能力3，这对压力管道缺陷的评定极为有利。首先，它消除了对标准的理解过程中可能产生的歧义性；其次，它避免了在标准的执行过程中发生的错误并简化了压力管道的安全评定工作；此外，它提高了安全评定的效率和准确性，减少了评定工作中投入的人力物力；同时，它能广泛面向不同层次的技术人员，并能适应安全评定技术的改进与提高。因此，开发了一个简易应用程序。程序基于 Visual Basic 6.0，所引用的计算公式全部按 TSG D7005-2018压力管道定期检验规则工业管道 的要求4。程序采用菜单式输入界面，便于数据输入，并对运算结果进行保存。1 1 程序介绍程序介绍 1.1 程序的适用范围 应用环境：Microsoft Windows 程序适用对象：GC1、GC2、GC3 级工业管道 计算类型：压力管道局部减薄安全评级 1.2 计算方法 按照 TSG D7005-2018压力管道定期检验规则工业DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.054 艾海提吐尔洪：压力管道壁厚局部减薄评级辅助计算 183 管道3.2.4 的要求进行计算。根据所输入的管道外径实测值 D、局部减薄部位附近壁厚的实测值减去下一检验周期腐蚀量 t、缺陷环向长度实测最大值 B、管道最大工作压力 P、管道材料的屈服强度 s、至下一检验周期局部减薄深度扩展量的估计值 C。首先根据公式(1)计算极限内压 PL0。PL0sln （1）对于 GC2 或 GC3 管道，通过逻辑运算判断极限内压 PL0与管道最大工作压力P的关系。再判断B/兀D与0.25、0.75、1.0 三个值的关系，然后根据表 1 的评定规则得出缺陷的级别。表表 1 1 GC2GC2 或或 GC3GC3 管道所允许的局部减薄深度的最大值（管道所允许的局部减薄深度的最大值（mmmm）P0.3PL0 0.3PL0P0.5 PL0 2 级 3 级 2 级 3 级 B/兀 D0.25 0.33t-C 0.40t-C 0.20t-C 0.25t-C 0.25B/兀 D0.75 0.25t-C 0.33t-C 0.15t-C 0.15t-C 0.20t-C 0.20t-C 0.75B/兀 D1.0 0.20t-C 0.25t-C 对于 GC1 管道，根据表 2 的判断关系，同 GC2 或 GC3级管道的计算判断方法一样，得出缺陷的级别。表表 2 GC12 GC1 管道所允许的局部减薄深度的最大值（管道所允许的局部减薄深度的最大值（mmmm）P0.3PL0 0.3PL0P0.5 PL0 2 级 3 级 2 级 3 级 B/兀 D0.25 0.30t-C 0.35t-C 0.15t-C 0.20t-C 0.25B/兀 D0.75 0.20t-C 0.30t-C 0.10t-C 0.10t-C 0.15t-C 0.15t-C 0.75B/兀 D1.0 0.15t-C 0.20t-C 考虑到计算过程中需要查询管道材料屈服强度的具体值，本软件插入了管道材料强度查找表，点击“查看材料屈服强度”按钮即可弹出表格，不用单独查阅管道材料标准。对管道材料的屈服强度，按压力管道规范 工业管道 第2 部分：材料5表 A1 选取；程序运行界面涉及符号及含义均与 TSG D7005-2018压力管道定期检验规则工业管道3.2.4 条款一致。2 2 程序应用程序应用 2.1 程序运行 程序运行后的主界面如图 1 所示。按照 TSG D7005-2018 3.2.4 条款的要求，选择管道级别 GC1 或 GC2、GC3，将所需参数输入齐全即可点击“计算按钮”进行计算。2.2 程序运算示例 例：某条 GC1 级压力管道，外径 D=219mm，有效厚度te=7mm，缺陷环向长度实测值为 B=20mm，管道最大工作压力P=5MPa，至下一检验周期局部减薄深度扩展量的估算值C=1mm，管道材料的屈服强度 Rel=245MPa（如果现场无压力管道规范 工业管道 第 2 部分：材料这本标准，点击“查看材料屈服强度”，可查看常用管道材料的参数），检测发现的局部减薄的最大值 1.3mm。然后点击“计算按钮”，计算该缺陷尺寸的安全等级。程序运行后显示如下信息：B/D 0.25、P 与 PL0 倍数关系：P0.3*PL0、管道安全级别 3 级，结果同手工计算完全一致。图图 1 1 软件界面软件界面 （下转第（下转第 143143 页）页）朱锦峰：抽油机井卡泵的原因分析 143 3 3 卡泵井预防和治理卡泵井预防和治理 3.1 预防（1）压裂措施施工时延长固砂时间，使压裂支撑砂不会随井底液进入井筒。对于易出砂的井在作业时下入防砂锚，使井底出砂有效分离。加强作业监督，确保冲砂施工时冲砂合格，管杆清理干净。（2）确定合理的生产参数，避免生产压差大造成井底出砂，并使井底液得到有效沉降。从而达到控制地层出砂，保护活塞不被拉伤。（3）针对受聚合物、三元复合驱油影响较大，区域特性较明显的问题。在其区域的注水井所对应上游注水站或污水处理站，加入阻垢剂和缓蚀剂或采用水质改性技术等。降低地层水结垢和腐蚀的程度，减小对井下设施的影响。对于结垢严重的井采取酸化处理的方法。（4）确定合理的洗井周期，防止由于洗井不及时造成的蜡堵。严格执行洗井制度，防止由于洗井方法不当造成洗堆蜡。（5）确保井下工具质量 3.2 治理 3.2.1 洗井（1）延时洗井：针对抽油机井出现杆不同步或功图图形变下大肚子，一般采取延时洗井已解决因为结蜡引起的上述现象。（2）提杆洗井：通过延时洗井没有取得效果，一般会采取提杆洗井的方法处理，其目的是把活塞提出泵筒以提高洗井液通过量，加强洗井质量。（3）热洗车洗井：罐车洗井是利用热洗车产生高温高压的热洗液来处理，由于结蜡严重致使采用常规洗井方法洗不通的油井。3.2.2 碰泵 碰泵处理分为两种方式，一种是抽油机井功图图形变下大肚子，但杆没有出现杆不同步的现象。针对这种井我们采取先洗井，在洗井洗通后在调整光杆防冲距碰泵十五分钟左右。一种是抽油杆已经出现不同步的现象，此类井在洗井时抽油杆会卡住不动。因此只有在洗井后，用吊车进行反复碰泵。碰泵处理是利用机械碰撞、冲击的原理使积结在固定凡尔和凡尔座上的杂物剥离。以此来解决，由于杂物卡在固定凡尔和凡尔座上造成的功图图形变下大肚子问题。3.2.3 泡沫处理 泡沫处理是首先用热洗车对油井进行预洗井，然后将泡沫液混入热洗水中用热洗车打入井筒内。再经过 2 到 3 天的浸泡，将井筒内结的蜡溶化。3.2.4 降低参数（调小冲次）通过调小冲次的方法并不能解决抽油机井杆不同步的问题，它只是在采取上面几种处理方法无效后，为了维持油井生产所采取的措施。并且该措施只能维持 3 个月左右，最终也只能采取检泵作业。4 4 结论和认识结论和认识 本文针对抽油机井卡泵的问题，根据油田开发的实际情况和生产技术特点，分析了抽油机井卡泵的原因，油井措施、三次采油、结蜡、井下工具都会造成抽油机井卡泵，它们的作用又会相互叠加加大影响。通过对抽油机井卡泵的分析和总结，结合现场实际的情况。找出了预防和处理抽油机卡泵的方法。（上接第（上接第 183183 页）页）_ 3 3 结结 语语 实践证明，程序满足 TSG D7005-2018压力管道定期检验规则工业管道 的要求。将程序计算和手工计算对比后发现，利用程序确实减少了计算工作量，提高了工作效率及准确度。对计算过程不熟悉的用户，使用该程序也是一个替代手工计算的解决之道。不足之处是，对管道最大工作压力 P 超过管道极限内压 PL0 的 0.5 倍不适用。参考文献参考文献 1 李华萍.压力管道检验的相关问题分析J.科技资讯,2011(24).2 刘炳文.Visual Basic 程序设计教程M.第 4 版.北京:清华大学出版社,2009.3 罗朝盛.Visual Basic 6.0 程序设计教程M.第 4版.北京:人民邮电出版社,2013.4 压力管道定期检验规则工业管道：TSG D7005-2018 S.5 压力管道规范 工业管道 第 2 部分:材料：GB/T 20801.2-2020S.