一種輸送管道用管材適用性測試裝置及測試判斷方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種輸送管道用管材適用性測試裝置及測試判斷方法，從輸送管道的典型管材管體特征位置切取試驗管環，將若干段試驗管環依次密封連接得到試驗管段，再加上堵頭形成密閉的試驗管環系統，本發明專利技術能夠在密閉的試驗管環系統中輸入實際的輸送介質并適當加壓，通過設置在試驗管環系統內的集成傳感器來監測試驗管環系統內介質的主要參數，并通過集成儀表及控制裝置實時調整試驗管環系統內介質的主要參數，從而能夠準確模擬管線運行參數及真實服役環境，最終結合實驗設計對試驗管環的管體、焊縫等特征位置進行取樣分析，能夠對輸送管道用管材適用性進行全面、準確評估，有效減少因管材適用性問題導致的輸送管道失效事故的發生。

【技術實現步驟摘要】
一種輸送管道用管材適用性測試裝置及測試判斷方法
本專利技術屬于石油天然氣行業管道
，涉及一種輸送管道用管材適用性測試裝置及測試判斷方法。
技術介紹
全球范圍內對能源需求的日益增加極大的促進了高壓輸送管線的建設步伐。隨著油氣資源需求量的大幅度增加，世界各國均加大油氣資源開采量以滿足市場需要。許多油田的油氣資源中都含有H2S等酸性腐蝕介質，雖然長距離管道輸送之前，油田會對油氣進行凈化處理，但酸性服役環境導致的應力腐蝕和氫致開裂事故仍時有出現。此外，隨著我國環境污染問題日趨嚴重，煤等化石能源的清潔利用迫在眉睫。煤制氣技術可行性在美國大平原煤制氣工廠經過了30年的驗證。煤制氣項目集中在新疆、內蒙古等主要煤炭產區建設。但這些地區距離天然氣主要消費市場遙遠，管道輸送將成為煤制氣最經濟可行的運輸方式。煤制氣的氣質組分中通常含有較高的H2和CO2，這些氣質組分的存在給天然氣管道用管材的適用性帶來新的挑戰。因此，無論是酸性油氣田，還是煤制氣管道輸送，都需要對輸送管道用管材的適用性進行測試。在酸性環境用管線鋼耐腐蝕性能的表征以及測試方法，主要廠家通常按照NACETM0177標準中規定的方法對管線鋼的抗SSC性能進行測試。NACETM0177(GB/T4157)“金屬在硫化氫環境中抗特殊形式環境開裂實驗室試驗”規定了含硫化氫的酸性水溶液中受拉伸應力的金屬抗開裂破壞性能試驗。其中包含的四種試驗方法分別為：拉伸試驗，彎梁試驗，C環形試驗，雙懸臂梁試驗。除了這些標準規定方法之外，為了深入研究管線鋼SSC的機理，一些SSC實驗室測試技術也得到了快速發展，主要包括慢應變速率拉伸試驗方法(SSRT)、錐形試樣拉伸測試方法(TTT)、彎曲試樣的懸臂梁測試方法等。這些方法有一個共同的特點就是需要從鋼管管體或焊縫典型位置將小型試樣切取出來，試樣所處的應力狀態與鋼管所處的應力狀態會發生較大改變，由于結構因素也是影響管線鋼抗腐蝕性能的主要因素之一，因此這些方法所得到測試結果在真實服役狀態下的適用性有待考量。此外，隨著管線鋼開發技術的快速發展，大應變管線鋼，X90、X100等超高鋼級管線鋼在管線建設中將得到廣泛應用，這就意味著每條油氣輸送管道在不同地區采用的管材從化學成分、組織、性能等方面都將存在較大差異，從而給管材在真實服役狀態下的適用性考量帶來較大的技術難度，目前尚未有裝置可以集成解決這一問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種輸送管道用管材適用性測試裝置及測試判斷方法，能夠對輸送管道用管材適用性進行全面、準確評估，有效減少因管材適用性問題導致的輸送管道失效事故的發生。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種輸送管道用管材適用性測試裝置，包括由若干段試驗管環依次密封連接而成的試驗管段，試驗管段的一端頂部設有進氣口，底部設有進液口，試驗管段的另一端頂部設有出氣口，出氣口上設有溢出閥，試驗管段的兩端面分別與堵頭密封連接，試驗管段的外部設置有集成儀表及控制裝置，試驗管段的內部設置有集成傳感器，集成儀表及控制裝置的連線通過出氣口伸入試驗管段內部與集成傳感器相連。所述的若干段試驗管環之間，以及試驗管段與堵頭、進氣口、進液口、出氣口之間均采用焊接密封連接。所述的集成儀表及控制裝置包括測溫裝置和測壓裝置，集成傳感器包括溫度傳感器和壓力傳感器。所述的試驗管環的個數為1～30個，每個試驗管環的長度為0.2～1m。所述的若干段試驗管環的外徑相同。一種輸送管道用管材適用性測試判斷方法，包括以下步驟：1)根據管線建設的實際管材使用環境及管材的特征參數確定若干典型管材(典型管材選取時主要考察生產廠家、化學成分、組織特征等因素，應能夠代表該批次管材的普遍水平)，從典型管材的管體特征位置切取試驗管環(特征位置一般選取管材中心位置以確定其代表性)，得到若干試驗管環；2)將得到的若干試驗管環依次密封連接形成試驗管段，在試驗管段的一端頂部設置進氣口，底部設置進液口，試驗管段的另一端頂部設置出氣口，在出氣口上設置溢出閥，并用堵頭將試驗管段的兩端面密封，形成密閉的試驗測試系統；3)將集成傳感器安裝在試驗管段內，將集成儀表及控制裝置設置在試驗管段的外部，并將集成儀表及控制裝置的連線一部分通過出氣口伸入試驗管段內部與集成傳感器相連，另一部分與向進氣口和/或進液口充入輸送介質的控制閥門相連；4)通過進氣口和/或進液口向密閉的試驗測試系統中輸入管材實際使用情況下的輸送介質并加壓，通過集成傳感器檢測以及集成儀表及控制裝置調控試驗測試系統中輸送介質的運行參數，以模擬管材的真實服役環境，待輸送介質的運行參數達到預設要求時停止充入輸送介質，封閉試驗測試系統，開始進行試驗測試，試驗過程中對試驗測試系統內的輸送介質參數進行監測和實時調節，達到預定的測試時間和周期后停止試驗，通過出氣口對試驗測試系統中的輸送介質進行泄壓；5)在試驗管環的管體及密封連接處取樣，對樣品進行分析，并與試驗前的管材性能進行比較，從而對輸送管道用管材的適用性進行判斷評估。所述的步驟1)中在切取試驗管環之前先對典型管材進行內表面處理，內表面處理的具體操作為對典型管材內表面的損傷進行修磨處理，使處理面與典型管材內表面之間為圓滑過渡。所述的步驟2)在進行之前，先在每個試驗管環的兩側加工坡口，再將若干段試驗管環依次通過焊接密封相連。所述的坡口形式及焊接工藝按照管材的現場實際環焊作業的工藝參數進行。所述的步驟5)中對樣品進行分析是對試驗管環進行力學性能試驗和/或組織分析。相對于現有技術，本專利技術的有益效果為：本專利技術提供的輸送管道用管材適用性測試裝置，將若干段試驗管環依次密封連接而成的試驗管段，再加上堵頭形成密閉的試驗管環系統，能夠在密閉的試驗管環系統中輸入實際的輸送介質并適當加壓，通過集成傳感器來監測密閉的試驗管環系統內輸送介質的主要參數，并通過集成儀表及控制裝置實時調整密閉的試驗管環系統內輸送介質的主要參數，從而能夠準確模擬管線運行參數(溫度、壓力)以及真實服役環境，最終結合實驗設計對試驗管環的管體、焊縫等特征位置進行取樣分析，能夠對輸送管道用管材適用性進行全面、準確評估，有效減少因管材適用性問題導致的輸送管道失效事故的發生。每條油氣輸送管道在不同地區采用的管材從化學成分、組織、性能等方面都存在較大差異，從而給管材在真實服役狀態下的適用性考量帶來較大的技術難度，本專利技術提供的輸送管道用管材適用性測試判斷方法可以集成解決這一問題。本專利技術提供的輸送管道用管材適用性測試判斷方法不需要從鋼管管體或焊縫典型位置將小型試樣切取出來，而是從輸送管道的若干典型管材的管體特征位置直接切取較大體積的試驗管環，因此試驗管環所處的應力狀態與鋼管所處的應力狀態不會發生較大改變，消除了結構因素對管線鋼適用性測試的影響，將切取的若干試驗管環密封連接后向其中充入實際的輸送介質，從而模擬管材的真實服役情況對試驗管環進行測試，得到測試結果可以準確反映管材在真實服役狀態下的適用性，通過本專利技術提供的輸送管道用管材適用性測試判斷方法得到的試驗結果可以對輸送管道用管材適用性進行全面、準確評估，有效減少因管材適用性問題導致的輸送管道失效事故的發生。進一步的，由于本專利技術提供的輸送管道用管材適用性測試判斷方法在測試過程中對典型管材以及特征位置的選取做了明確要求，并且要求本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輸送管道用管材適用性測試裝置，其特征在于：包括由若干段試驗管環依次密封連接而成的試驗管段，試驗管段的一端頂部設有進氣口(8)，底部設有進液口(7)，試驗管段的另一端頂部設有出氣口(9)，出氣口(9)上設有溢出閥，試驗管段的兩端面分別與堵頭(1)密封連接，試驗管段的外部設置有集成儀表及控制裝置(10)，試驗管段的內部設置有集成傳感器，集成儀表及控制裝置(10)的連線通過出氣口(9)伸入試驗管段內部與集成傳感器相連。

【技術特征摘要】
1.一種輸送管道用管材適用性測試裝置，其特征在于：包括由若干段試驗管環依次密封連接而成的試驗管段，試驗管段的一端頂部設有進氣口(8)，底部設有進液口(7)，試驗管段的另一端頂部設有出氣口(9)，出氣口(9)上設有溢出閥，試驗管段的兩端面分別與堵頭(1)密封連接，試驗管段的外部設置有集成儀表及控制裝置(10)，試驗管段的內部設置有集成傳感器，集成儀表及控制裝置(10)的連線通過出氣口(9)伸入試驗管段內部與集成傳感器相連。2.根據權利要求1所述的輸送管道用管材適用性測試裝置，其特征在于：所述的若干段試驗管環之間，以及試驗管段與堵頭(1)、進氣口(8)、進液口(7)、出氣口(9)之間均采用焊接密封連接。3.根據權利要求1所述的輸送管道用管材適用性測試裝置，其特征在于：所述的集成儀表及控制裝置(10)包括測溫裝置和測壓裝置，集成傳感器包括溫度傳感器和壓力傳感器。4.根據權利要求1所述的輸送管道用管材適用性測試裝置，其特征在于：所述的試驗管環的個數≤30個，每個試驗管環的長度為0.2～1m。5.根據權利要求1所述的輸送管道用管材適用性測試裝置，其特征在于：所述的若干段試驗管環的外徑相同。6.一種輸送管道用管材適用性測試判斷方法，其特征在于，包括以下步驟：1)根據管線建設的實際管材使用環境及管材的特征參數確定若干典型管材，從典型管材的管體特征位置切取試驗管環，得到若干試驗管環；2)將得到的若干試驗管環依次密封連接形成試驗管段，在試驗管段的一端頂部設置進氣口(8)，底部設置進液口(7)，試驗管段的另一端頂部設置出氣口(9)，在出氣口(9)上設置溢出閥，并用堵頭(1)將試驗管段的兩端面密封，形成密閉的試驗測試系統；3)將集成傳感器安裝在試驗管段內，將集...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李炎華，吉玲康，羅金恒，池強，熊慶人，楊放，胡美娟，張繼明，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團公司，中國石油天然氣集團公司管材研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11