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管道研究

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洋口港大橋輸氣管道補償彎設計與施工探討

來(lái)源:《管道保護》2023年第6期 作者:丁峰 張峰 沈風(fēng)林 時(shí)間:2023-12-14 閱讀:

丁峰 張峰 沈風(fēng)林

江蘇省沿海輸氣管道有限公司

 

摘要:江蘇沿海輸氣管道洋口港大橋輸氣管線(xiàn)全長(cháng)11 km,需設置多處補償彎減小管道應力,防止管道變形和受熱膨脹。補償彎及附近直管段采用Φ1219×33mm,X80焊接鋼管,設計壓力10 MPa,安裝如此壁厚的補償彎在國內沒(méi)有先例,也沒(méi)有相關(guān)經(jīng)驗可借鑒。經(jīng)對多種設計施工方案進(jìn)行認證比較,最終選用立式補償彎和自動(dòng)化焊接技術(shù)進(jìn)行安裝。安裝過(guò)程中還定制了專(zhuān)用S彎運管車(chē)和不對稱(chēng)焊接棚等機具,順利完成補償彎的安裝施工。

關(guān)鍵詞:管線(xiàn)橋;立式補償彎;自動(dòng)焊

 

江蘇沿海輸氣管道洋口港大橋輸氣管線(xiàn)全長(cháng)11 km,根據應力計算需設多座補償彎。管線(xiàn)橋上原有三條管道(中石油DN 1000輸氣管道、桐昆DN 300化工管道、DN 400供水管道)已占用管線(xiàn)橋大部分空間和載荷?臻g的不足給輸氣管道設計和施工帶來(lái)較大的困難。項目小組從2019年下半年起就與國內行業(yè)領(lǐng)先的管研院、設計院、管材廠(chǎng)、彎管廠(chǎng)進(jìn)行了多次技術(shù)交流。先后對三類(lèi)十多種補償方案進(jìn)行比較論證,順利完成28座Φ1219 mm×33 mm補償彎的設計與施工,本文對補償彎的設計和施工的一些做法進(jìn)行介紹。

1  設計方面

(1)45度斜立式補償設計。針對天然氣管道管徑大、壓力高、超長(cháng)距離、補償空間受限、多條油氣及化工管道架空并行敷設等特點(diǎn),設計院開(kāi)展了水平補償、豎向補償和斜立式補償等多種補償方案的技術(shù)經(jīng)濟比選論證,并采用CAESARⅡ軟件對補償設置數量及距離、補償彎管角度、補償彎管曲率半徑、補償彎管壁厚及材質(zhì)開(kāi)展了多種工況的管道應力分析和論證。補償彎管設計由水平90度改為45度斜立式(圖 1),成功解決了管道補償彎空間和載荷不足的問(wèn)題,避免新建補償平臺和用海審批,不僅保證了管道本質(zhì)安全,也降低了施工安全風(fēng)險和工程投資。


1 45度立式補償彎

(2)管道支座設計。為滿(mǎn)足管道在施工、運行、維檢修等作業(yè)工況下變形的需要,保證管線(xiàn)橋結構和管道安全,根據管道支座的受力,對管線(xiàn)橋開(kāi)展了上部結構和下部結構受力驗算(圖 2),設計固定支座、滑動(dòng)支座、管道支墩、補償滑動(dòng)支座和固定墩五種類(lèi)型的管道支座,對管道變形進(jìn)行合理限制,進(jìn)而減少管道補償彎受力對管線(xiàn)橋的影響。


2 管線(xiàn)橋上部結構模型

(3)提出針對性施工技術(shù)要求。針對管道焊接、焊縫檢驗、管道和鋼結構防腐、管道支座施工、補償彎管安裝、管道測徑和試壓、在役管道保護等提出了針對性的要求,從設計源頭上保證管道本質(zhì)安全。

2  施工方面

(1)自動(dòng)焊工藝。如此壁厚的高鋼級、大口徑補償彎采用自動(dòng)焊接在國內尚屬首次,沒(méi)有類(lèi)似焊接經(jīng)驗借鑒。項目小組與國家焊接試驗室、自動(dòng)焊廠(chǎng)商等單位多次交流和反復試焊,分析焊接缺陷發(fā)生位置、性質(zhì),克服由壁厚差導致的錯邊、CTOD難以達到要求、自動(dòng)焊軌道較難滿(mǎn)足焊縫端面垂直度要求、焊道層間未熔合等缺陷問(wèn)題,通過(guò)焊接工藝評定,形成符合要求的焊接工藝規程。自動(dòng)焊的應用不僅保證焊接質(zhì)量也大幅提高了焊接效率(圖 3)。


3 補償彎自動(dòng)焊接

(2)補償彎的吊裝。為保證補償彎在海上能夠順利安裝,施工單位在預制場(chǎng)搭建異形工作平臺進(jìn)行補償器S彎預制,施工前在試驗場(chǎng)模擬立式補償彎組件吊裝(圖 4)。經(jīng)過(guò)試吊形成吊裝作業(yè)規程,項目組因地制宜在立式補償彎支撐架內搭設腳手架作業(yè)平臺,順利完成了2個(gè)重達16噸S彎在6.8米高空中組對焊接。


4 補償彎海上安裝

(3)定制施工機具。為解決焊接棚難以安置,空間狹小困難,項目組根據現場(chǎng)空間定制了不對稱(chēng)焊接棚,將尺寸較大的自動(dòng)焊接機設置在焊接棚較寬的一側,焊工操作所需空間得以滿(mǎn)足。項目組還聯(lián)合徐工集團專(zhuān)門(mén)研制出特制運管車(chē)(圖 5),滿(mǎn)足了S彎的運輸需要,并獲得了實(shí)用新型專(zhuān)利。


5 定制運管車(chē)

3  結語(yǔ)

洋口港大橋輸氣管道補償彎設計和施工的順利完成,為長(cháng)輸管道在海上管線(xiàn)橋施工提供了新的解決方案,經(jīng)參建各單位密切合作,僅用7個(gè)月時(shí)間完成管線(xiàn)橋段28個(gè)補償彎和管道施工,節約工期1個(gè)月,順利完成項目建設任務(wù)并積累了相關(guān)經(jīng)驗。


作者簡(jiǎn)介:丁峰,1984年生,本科,高級工程師,工程管理部經(jīng)理,主要從事管道項目管理工作,聯(lián)系方式:13675110870,dingfeng@jscgpc.com。


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