清管器收发筒设计规范研究

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1、清管器收发筒设计规范研究【摘要】清管设施是海洋石油及陆地油田长输管道系统的常用清管设备，其所处位置往往是不同规范的分界处，以至于该设备的主体结构一一清管器收发筒的设计表述各不相同，甚至有所矛盾，本文通过分析各规范的做法以及所用计算理论，结合示例计算分析，给出了该类装置设计的推荐做法。【关键词】清管器收发筒管道压力容器壁厚计算1引言在海洋石油及陆地石油生产的长输管道系统中，清管设施是用于清管作业必不可少的设备，位于长输管道或者海管的两端，主要用于长输管道清管器的发送和接收。在海洋石油生产中，清管设施安装在石油生产平台、FPSO或者陆地终

2、端上，而在陆地油田的长输管道系统中，该设备一般安装在场站内。清管设施的主体结构是清管器收发筒，其它部分包括管道、阀门、仪表、底座等附属设施。长期以来陆上有关清管设施的设计没有详细的设计规范作指导，而海洋石油行业同样没有明确的相关规定。而不同清管设施的设计差异主要表现在清管器收发筒的设计和制造上，目前，国内外清管设施的收发筒设计标准主要有两类：一类是压力管道设计规范，如ASMEB31.3[1]、GB50316[2]等，另一类是压力容器设计标准GB150[3]、ASMEBPVCVIII[4],下面就清管设施的使用功能，对各种规范的设计理论

3、进行分析，以便明确清管设施的设计方法。2清管器收发筒的结构清管器收发筒的筒体结构通常包含四部分：入口段、过渡段、增大段和快开盲板（见图1）。入口段的内径要求与外输管道的内径等同；增大段的内径通常比外输管道内径大2〜4英寸，以便清管器的顺利装入和取出，增大段的长度一般根据清管器的尺寸来确定；过渡段用于连接入口段和增大段。其它与收发筒相连接的接口和管道附件通常采用标准压力等级的三通和管座来完成，也可以采用开孔加补强的方式完成。3清管器收发筒的设计分析3.1我国规范中的规定在我国陆上油田中，无论输油管道规范GB50253[5]还是输气管道规

4、范GB50251[6]均将清管设施定义为管道附件,而在工业管道规范GB50316和GB/T20801[7]中则没有任何有关清管设施的说明。输油管道规范GB50253中并没有对收发筒的设计做出明确的规定，但由于清管设施通常布置在站内，因而根据GB50253中有关站内设施的规定，管线材料的许用应力按照ASMEB31.3选取，容器材料的许用应力按照GB150选取，这也就间接地表明，站内系统的设计须按照ASMEB31.3和GB150进行。同时，GB50253中明确要求，清管设施与管道一同进行强度试验，试验的压力为设计压力的1.5倍，这也与管道

5、设计规范是一致的，而对于压力容器而言，强度试验压力通常为设计压力的1.25倍。因而按照压力容器设计的清管器收发筒在试压过程中会产生环向应力超过0.9倍屈服强度的现象，从这一方面而言，采用压力管道规范设计清管器收发筒与长输管道规范保持了更好的一致性。而在输气管道规范GB50251中则明确规定收发筒及快开盲板的设计应满足清管设备设计技术规定SY/T0533和快速开关盲板SY/T0556的规定，因而清管器收发筒应按GB150设计和制造，但是对于SY/T0533,2002年国家经贸委就已经下文废止使用，至今没有新的规范对清管设施设计做出规定。

6、但由于清管设施设置在站内，GB50251中对于站内管线水压试验的压力要求为1.5倍设计压力，尽管规范中没有明确提出管线与清管设施一同进行水压试验，但从其功能及GB50253的做法来分析，清管设施的强度试验应与管道一同进行，这就会导致按压力容器规范设计的清管设施在试压过程中同样会产生环向应力超过0.9倍屈服强度的现象。我国目前陆地长输管道的设计中，清管设施的主筒体一般按照GB150进行设计，对于清管设施的设计和制造也按照特种设备安全技术规范的要求执行。3.2美标规范中的规定在美标规范中，涉及到清管设施(scrapertrap)的规范主要

7、是油气长输管道规范，包括ASMEB31.4C8]和ASMEB31.8：9]o这些规范中，既规定了陆上油气输送管线的相关要求，也对海上油气输送管线的设计和制造等进行了规定。对于陆上清管设施的规定，快开盲板(quickopeningclosure)需要按照ASMEVIIIDiv1的要求设置安全连锁装置，其它部分如阀门、管道、管件等均按照相应长输管道规范中的要求进行设计。对于快开盲板的端盖，如果采用标准的焊接管帽(weldcap),只需按照ASMEB16.9和MSSSP75设计和选用，对于其它结构，如球形、锥形、平面等端盖形式，需要按照AS

8、MEBPVCSECTIONVIIIDiv1进行强度设计，但材料的许用应力仍然需按照长输管道规范选取。但美标规范对于海上清管设施的设计并没有明确的规定。按照国际上通行做法，海洋石油生产平台上的管道一般采用ASMEB31.3