楊文

中國石油長(cháng)慶油田分公司第一采氣廠(chǎng)

背景

天然氣儲氣庫具有季節調峰、應急保供、戰略?xún)�備及市�?chǎng)調節四大功能，是保障天然氣安全平穩供給的“地下糧倉”，高壓注采、壓力交變、大氣量強注強采是儲氣庫運行的突出特點(diǎn)。某儲氣庫是一座含硫儲氣庫，其集注站內管道材質(zhì)為L(cháng)360QS，最小屈服強度為360 MPa，于2014年11月投運，運行分為注氣階段和采氣階段，其中注氣階段需要大功率壓縮機對天然氣進(jìn)行增壓。壓縮機運行時(shí)造成與之相連的管道振動(dòng)，可能導致管道出現應力增大情況。為保障管道安全運行，防患于未然，有必要對管道應力進(jìn)行檢測，判斷其是否在安全范圍內。同時(shí)開(kāi)展管道應力實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，掌握管道應力變化情況。

做法

（1）結合儲氣庫運行特點(diǎn)，采用超聲波法對注氣初期、注氣中期、注氣末期三個(gè)階段的管道應力進(jìn)行檢測，其中初期和末期單臺壓縮機運行，中期兩臺壓縮機運行。檢測位置為振動(dòng)較大的部位，包括壓縮機進(jìn)出口管道、除油器進(jìn)出口管道。每條管道檢測2～4處管環(huán)，每處管環(huán)檢測4個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)檢測8次，去除粗大誤差2次，剩余6次求平均得出最終值。

（2）根據應力檢測數據并結合管線(xiàn)振動(dòng)情況，選取10個(gè)點(diǎn)開(kāi)展在線(xiàn)應力監測。應力監測系統由前端傳感器、采集器、控制器和軟件構成（圖 1），每個(gè)采集器支持4路信號輸入，采集器與采集器、采集器與控制器之間均采用RS485總線(xiàn)通訊，每臺控制器支持4路總線(xiàn)信號輸入，每一路總線(xiàn)最多支持8個(gè)采集器。傳感器選用DH1250（K）表面應變計，它是一種高精度電阻應變計。傳感器的應變檢測數據通過(guò)采集器、控制器傳輸至監控電腦，由監測軟件進(jìn)行數據儲存、處理、分析、預警，實(shí)現應力的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、異常預警（圖 2）。

圖 1 應力監測系統

圖 2 應力實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測

（3）壓縮機除油器進(jìn)出口管道注氣初期測得應力值為68.82 MPa～238.76 MPa，平均168 MPa；注氣中期測得應力值為93.24 MPa～177.6 MPa，平均117 MPa；注氣末期測得應力值87.69 MPa～ 223.11 MPa，平均143 MPa。壓縮機進(jìn)出口管道測得應力值為23.31 MPa～97.12 MPa，總體應力水平很低。檢測數據表明壓縮機進(jìn)出口管道和除油器進(jìn)出口管道應力值均小于0.7倍管道最小屈服強度，處于安全范圍內。除油器進(jìn)出口管道應力值大于壓縮機進(jìn)出口管道應力值，且注氣初期管道應力值最大，其次是注氣末期，注氣中期管道應力值最小，表明兩臺壓縮機運行時(shí)比單臺壓縮機運行時(shí)管道應力小。

自2023年3月起，該儲氣庫管道應力在線(xiàn)監測系統投入運行，近一年的監測結果表明重點(diǎn)管道各點(diǎn)應力值波動(dòng)范圍均較小，且小于0.7倍管道最小屈服強度，管道應力始終處于安全范圍內。

啟示

（1）超聲波法是一種無(wú)損應力檢測方法，檢測時(shí)不影響管線(xiàn)正常運行，且有較佳的空間分辨率和較大范圍的檢測深度，現場(chǎng)檢測方便快捷，具有較好的應用前景。應力在線(xiàn)監測系統利用應力與應變關(guān)系來(lái)實(shí)時(shí)、在線(xiàn)、長(cháng)期監測管道應力，可進(jìn)行應力變化規律的研究。

（2）新儲氣庫建設時(shí)，管道焊接過(guò)程中應嚴格避免強力組對造成應力集中，在保障焊接質(zhì)量、滿(mǎn)足焊接規程的前提下可降低施焊溫度以減小焊接殘余應力；在安裝管卡、支撐時(shí)松緊程度盡量一致，避免造成管道應力突變。

（3）新儲氣庫在建設期即可配套安裝應力在線(xiàn)監測系統，實(shí)時(shí)監控重點(diǎn)管道應力，掌握儲氣庫管道全周期應力變化情況。

作者簡(jiǎn)介：楊文，1990年生，本科，工程師，從事管道和站場(chǎng)完整性管理工作。聯(lián)系方式：17791240024，yangw2_cq@petrochina.com.cn。