长输管道试压封头设计-制作及安装

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1、长输管道试压封头设计制作及安装【摘要】本文简述长输管道试压封头设计、制作、安装的程序以及应注意的事项。　　【关键词】长输管道；压力试验；封头；厚度；计算　　Pipelinepressuretestheaddesign,productionandinstallation　　YangChun-lei　　(JiangsuPetroleumExplorationBureauOilConstructionDepartmentJiangduJiangsu225261)　　【Abstract】Thispaperdes

2、cribesthelong-distancepipelinepressuretestheaddesign,production,installationproceduresandprecautions.　　【KeymX60钢管；设计压力P=9.5MPa，强度试验压力为设计压力的1.25倍；其中某试压段长度18Km，最大高差为339m，其试压封头的设计、制作及安装过程如下：　　2.封头的设计　　2.1封头的选型。　　封头有多种形式，如球型、椭圆型、锥型和平板型等。依据有关标准及以往施工经验，确定采用椭圆形封

3、头。　　2.2封头的选材。　　本段线路的管材是X60钢，依据市场供货情况，难以获得该型号钢板。决定封头的材质选择为16MnR。　　2.3封头壁厚的计算。　　计算封头壁厚需要确定设计温度下封头材料的许用应力，因此，GB150给出16MnR的许用应力，见下表1。　　根据国家标准GB150，标准椭圆形封头的厚度使用公式（1）计算：　　δ=PcDi/(2［σ］tФ-0.5Pc)（1）　　式中：Di代表封头的内直径，mm；在这里，封头外径确定为323.9mm。　　Pc代表计算压力，MPa；在这里，计算压

4、力为管道最低点的压力值，即试验压力与管道液位高差产生的静压力之和，取15.265MPa。　　Ф代表焊接系数，根据焊接形式和无损检测的情况确定。在这里，确保达到相当于双面焊的全焊透对接接头，并进行100%UT和30%RT无损检测，取Ф为0.8。　　［σ］t代表设计温度下封头材料的许用应力，MPa。　　由式（1）知，要确定封头厚度，首先需要确定设计温度下封头材料的许用应力。但是，由表3可知，16MnR钢板在不同温度范围条件或者不同钢板厚度范围情况下，其许用应力不同。因此，我们需要首先假设一个厚度进行试算。　

5、　假设封头厚度为δ，并在16～36mm之间，考虑到封头应用的温度条件，则16MnR（符合GB6654）的许用应力为163MPa。　　将上述参数带入（1）式，计算得：　　δ=15.265×(323.9-2δ)/(2×163×0.8-0.5×15.265)　　整理得：　　δ=17.43mm　　考虑一定的厚度附加量，最终封头的厚度取为20mm，符合封头厚度在16～36mm之间的假设。　　2.4强度校核：依据公式（2）进行强度校核　　σT=PT(Diδe)2δe（2）　　当水压试验时：σT≤0.95Ф

6、σS（3）　　σT——试压时产生的应力，MPa；按公式（3）计算；　　PT——试验压力，MPa；取15.265MPa　　δe——有效厚度，mm；　　Ф——代表焊接系数，取0.8；　　σS——试验温度下封头材质（16MnR）的屈服点，MPa；取345MPa；　　代入计算15.265×(323.9-δe)2δe≤0.95×0.8×345　　得δe≥9.2mm　　综合上述计算结果，基于封头最大承压为15.265MPa、且其工作温度≤20℃，封头材质为16MnR情况，确定椭圆形封头的厚度为20mm

7、。　　3.封头的制作　　3.1封头外形见图1。　　图1封头安装示意图　　3.2封头的技术要求。　　(1)该封头为EHB型标准椭圆形封头；　　(2)制作封头的钢板为16MnR；　　(3)封头的外径323.9mm，封头的不圆度小于0.5mm；　　(4)封头采用热压成形，并进行退火热处理；　　(5)封头坡口及承插台阶由封头制造厂加工成型，坡口角度（单边）为30°；　　(5)封头成型后的壁厚不得小于20mm；封头直边长不少于40mm；　　(6)封头制造检验除了符合上述要求之外，还应符合GB150及JB/T4737

8、的有关要求。　　4.封头的安装　　4.1封头的安装见图1。　　4.2封头与短节组对、焊接及热处理技术要求　　(1)封头组焊按图1执行；组对间隙为2mm；　　(2)按一般线路工艺规定进行焊接、焊缝检验、无损检测；　　4.3短节与主管线的连接，按一般线路工艺规定进行组对、焊接。　　5.问题讨论　　5.1封头与短节的连接形式，在可能的条件下，采用图1承插式，对于口径较大的管道，可以采用内部角焊缝焊接的方式；也可以用封头内壁削薄与短节