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输油气管道开孔的磨料射流技术
来源: 时间:2022-08-15 浏览:6906
为了实现中缅原油管道(缅甸段)马德首站罐区管道与新增溢油池回注管道的工艺连通,提出了利用磨料射流技术进行开孔连头的方法。基于磨料射流技术,制作了喷嘴夹持装置,在管径为914 mm的原油管道上一次性完成DN 350开孔作业。现场应用表明:磨料射流作为一种冷切割技术可以有效避免作业过程中输油气管道内易燃易爆残留物引发的燃烧爆炸危险,安全环保,且无需考虑输油气管道内可燃介质浓度,省略了可燃气体浓度不间断检测和注氮保护等环节,因而大大提高了开孔效率。通过开展磨料射流技术的现场应用研究,为其在油气田地面工程领域进一


       随着油气田地而工程的建设和发展,在对输油气管道的维抢修和改造过程中,经常需要开孔作业,目前,中国主要以机械刀具开孔和气割开孔为主。机械刀具开孔技术成熟,但存在开孔筒刀寿命短、刀齿磨损率高、作业安全可靠性低等不足气割开孔具有操作简单、效率高等特点,但在气割过程中容易产生燃烧、爆炸等现象,存在较大的安全隐患。

       磨料射流作为一种新型冷切割方法,现广泛应用于机械加工领域的钢板切割,具有切割效率高、环保无污染等优点,其在易燃易爆的环境中使用可以避免由于明火引起的燃烧爆炸危险,尤其适用于输油气管道、炼油厂、化工厂、煤矿井卜等易燃易爆场合曰。针对油气田地而工程领域的磨料射流技术研究和试验成果显著,但尚未在现场广泛应用,故需要进一步开展工程现场的推广应用研究。

1磨料射流技术

       磨料射流是指在水射流中加入金刚砂或石榴石等较硬且细小的固体颗粒,通过高压泵加压、喷嘴加速后冲击材料,实现对材料的冲蚀,同时随着喷嘴的移动实现切割。磨料射流是磨料与高压水相互混合而形成的固液两相介质射流。水是磨料运动的载体,磨料在水的作用卜运动。在高压水中混入一定数量的磨料颗粒,高压水将动能传递给磨料,由于磨料一般都有锋利的棱角,从而极大提高了切割的工作效率川。磨料射流按磨料和水混合方式的不同分为前混合式和后混合式。前混合式磨料射流指磨料首先与水在磨料罐中混合,再加压送至喷嘴。采用这种方式,水与磨料混合均匀,磨料颗粒获得的能量较高,切割所需压力低且作业效果好,是目前应用最广泛的磨料射流技术



       磨料射流作为一种冷切割技术,主要优点有:①切割时无火花,无热变形,在易燃易爆的环境中使用可以避免明火产生的燃烧爆炸危险,安全性高;②效率高,切缝窄且切口平整;③切割用料为水和磨料,成木低且不会对施工现场造成环境污染;④喷嘴与机体通过高压胶管连接,作业范围大,可用手工或专用机构夹持喷嘴作业,操作灵活、使用方便。

2工程应用

      中缅原油管道工程(缅甸段)马德首站位于若开邦西海岸皎漂市马德岛,设有130X104t原油码头,1210 X lO4 m³双浮盘式外浮顶油罐。为了防止发生火灾极端事故时油品污染海洋环境,在首站罐区与海洋之间增设13 X lO4 m³z的溢油防护池,用来收集事故油品。事故油品通过污油泵经回注管道注入码头进罐区的0202#汇管,实现溢油池回注油与罐区管道的工艺连通。溢油池回注管道与原油管道在原油进罐前0202#汇管处采用管道开口补强方式进行连头,该方式可以最大限度地减少二通的使用数量,从而方便施工,节省投资 0202#汇管规格为:管径914 mm}螺旋缝埋弧焊,I_360;溢油池回注管道连头支管规格为:管径355 mm} 20#;补强圈规格为:管径620 mmX70钢。

      0202#汇管全长507 m,连头处位于0202#汇管的低点,连头处及其两侧管道内有原油,且为满管状态。为保障安全,综合考虑现有各项资源,利用la储罐中的水(水联运储备用淡水,液位为17.5  m)自流至0202#汇管,置换汇管中的原油,置换后的油水混合物排放至10“储罐(目前为空罐)。待汇管中充满水之后,利用空压机从0202#汇管上的0277#安全阀处向汇管充入空气,将汇管中的水顶至10#储罐,当汇管连头处液而10 cm时,停止充气并开始开孔连头作业(1)

 

      利用现有的QSM-5-15-B-Y型石油用水切割机进行开孔,辅助切割器为T-S1型手持切割枪,一次性完成管径为914 mm汇管上的DN 350开孔作业,安全无污染。系统工作压力为45 MPa,磨料采用金刚砂。通过自制喷嘴夹持装置,实现喷嘴的圆周切割控制。在切割过程中,通过手动调节喷嘴的轴向运动,尽量控制喷距的恒定,以确保切割效果及切割效率。

       在开孔过程中,磨料射流无需考虑输油气管道内可燃介质浓度,省略了可燃气体浓度不间断检测和注氮保护等环节,有效提高了开孔效率。输油气管道通常是由钢板卷焊而成的圆筒形,为非平而结构,喷距作为磨料射流切割的重要影响因素,控制喷距的恒定对于切割效果及切割效率起着极其重要的作用。由于磨料金刚砂会不可避免地进入输油气管道中,因此,开孔完成后需考虑管道内的排砂作业,避免影响到输油气管道工艺阀门的密封性。

 

3结束语

       磨料射流作为一种冷切割技术,安全性高,可以避免作业过程中输油气管道内易燃易爆残留物引发的燃烧爆炸危险,在工程中的成功应用验证了磨料射流技术应用于输油气管道开孔作业的可行性,其在油气田地而工程领域具有广泛的适用性和良好的发展前景。

 


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