一种输送管道用管材适用性测试装置及测试判断方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种输送管道用管材适用性测试装置及测试判断方法，从输送管道的典型管材管体特征位置切取试验管环，将若干段试验管环依次密封连接得到试验管段，再加上堵头形成密闭的试验管环系统，本发明专利技术能够在密闭的试验管环系统中输入实际的输送介质并适当加压，通过设置在试验管环系统内的集成传感器来监测试验管环系统内介质的主要参数，并通过集成仪表及控制装置实时调整试验管环系统内介质的主要参数，从而能够准确模拟管线运行参数及真实服役环境，最终结合实验设计对试验管环的管体、焊缝等特征位置进行取样分析，能够对输送管道用管材适用性进行全面、准确评估，有效减少因管材适用性问题导致的输送管道失效事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种输送管道用管材适用性测试装置及测试判断方法
本专利技术属于石油天然气行业管道
，涉及一种输送管道用管材适用性测试装置及测试判断方法。
技术介绍
全球范围内对能源需求的日益增加极大的促进了高压输送管线的建设步伐。随着油气资源需求量的大幅度增加，世界各国均加大油气资源开采量以满足市场需要。许多油田的油气资源中都含有H2S等酸性腐蚀介质，虽然长距离管道输送之前，油田会对油气进行净化处理，但酸性服役环境导致的应力腐蚀和氢致开裂事故仍时有出现。此外，随着我国环境污染问题日趋严重，煤等化石能源的清洁利用迫在眉睫。煤制气技术可行性在美国大平原煤制气工厂经过了30年的验证。煤制气项目集中在新疆、内蒙古等主要煤炭产区建设。但这些地区距离天然气主要消费市场遥远，管道输送将成为煤制气最经济可行的运输方式。煤制气的气质组分中通常含有较高的H2和CO2，这些气质组分的存在给天然气管道用管材的适用性带来新的挑战。因此，无论是酸性油气田，还是煤制气管道输送，都需要对输送管道用管材的适用性进行测试。在酸性环境用管线钢耐腐蚀性能的表征以及测试方法，主要厂家通常按照NACETM0177标准中规定的方法对管线钢的抗SSC性能进行测试。NACETM0177(GB/T4157)“金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验”规定了含硫化氢的酸性水溶液中受拉伸应力的金属抗开裂破坏性能试验。其中包含的四种试验方法分别为：拉伸试验，弯梁试验，C环形试验，双悬臂梁试验。除了这些标准规定方法之外，为了深入研究管线钢SSC的机理，一些SSC实验室测试技术也得到了快速发展，主要包括慢应变速率拉伸试验方法(SSRT)、锥形试样拉伸测试方法(TTT)、弯曲试样的悬臂梁测试方法等。这些方法有一个共同的特点就是需要从钢管管体或焊缝典型位置将小型试样切取出来，试样所处的应力状态与钢管所处的应力状态会发生较大改变，由于结构因素也是影响管线钢抗腐蚀性能的主要因素之一，因此这些方法所得到测试结果在真实服役状态下的适用性有待考量。此外，随着管线钢开发技术的快速发展，大应变管线钢，X90、X100等超高钢级管线钢在管线建设中将得到广泛应用，这就意味着每条油气输送管道在不同地区采用的管材从化学成分、组织、性能等方面都将存在较大差异，从而给管材在真实服役状态下的适用性考量带来较大的技术难度，目前尚未有装置可以集成解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种输送管道用管材适用性测试装置及测试判断方法，能够对输送管道用管材适用性进行全面、准确评估，有效减少因管材适用性问题导致的输送管道失效事故的发生。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种输送管道用管材适用性测试装置，包括由若干段试验管环依次密封连接而成的试验管段，试验管段的一端顶部设有进气口，底部设有进液口，试验管段的另一端顶部设有出气口，出气口上设有溢出阀，试验管段的两端面分别与堵头密封连接，试验管段的外部设置有集成仪表及控制装置，试验管段的内部设置有集成传感器，集成仪表及控制装置的连线通过出气口伸入试验管段内部与集成传感器相连。所述的若干段试验管环之间，以及试验管段与堵头、进气口、进液口、出气口之间均采用焊接密封连接。所述的集成仪表及控制装置包括测温装置和测压装置，集成传感器包括温度传感器和压力传感器。所述的试验管环的个数为1～30个，每个试验管环的长度为0.2～1m。所述的若干段试验管环的外径相同。一种输送管道用管材适用性测试判断方法，包括以下步骤：1)根据管线建设的实际管材使用环境及管材的特征参数确定若干典型管材(典型管材选取时主要考察生产厂家、化学成分、组织特征等因素，应能够代表该批次管材的普遍水平)，从典型管材的管体特征位置切取试验管环(特征位置一般选取管材中心位置以确定其代表性)，得到若干试验管环；2)将得到的若干试验管环依次密封连接形成试验管段，在试验管段的一端顶部设置进气口，底部设置进液口，试验管段的另一端顶部设置出气口，在出气口上设置溢出阀，并用堵头将试验管段的两端面密封，形成密闭的试验测试系统；3)将集成传感器安装在试验管段内，将集成仪表及控制装置设置在试验管段的外部，并将集成仪表及控制装置的连线一部分通过出气口伸入试验管段内部与集成传感器相连，另一部分与向进气口和/或进液口充入输送介质的控制阀门相连；4)通过进气口和/或进液口向密闭的试验测试系统中输入管材实际使用情况下的输送介质并加压，通过集成传感器检测以及集成仪表及控制装置调控试验测试系统中输送介质的运行参数，以模拟管材的真实服役环境，待输送介质的运行参数达到预设要求时停止充入输送介质，封闭试验测试系统，开始进行试验测试，试验过程中对试验测试系统内的输送介质参数进行监测和实时调节，达到预定的测试时间和周期后停止试验，通过出气口对试验测试系统中的输送介质进行泄压；5)在试验管环的管体及密封连接处取样，对样品进行分析，并与试验前的管材性能进行比较，从而对输送管道用管材的适用性进行判断评估。所述的步骤1)中在切取试验管环之前先对典型管材进行内表面处理，内表面处理的具体操作为对典型管材内表面的损伤进行修磨处理，使处理面与典型管材内表面之间为圆滑过渡。所述的步骤2)在进行之前，先在每个试验管环的两侧加工坡口，再将若干段试验管环依次通过焊接密封相连。所述的坡口形式及焊接工艺按照管材的现场实际环焊作业的工艺参数进行。所述的步骤5)中对样品进行分析是对试验管环进行力学性能试验和/或组织分析。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的输送管道用管材适用性测试装置，将若干段试验管环依次密封连接而成的试验管段，再加上堵头形成密闭的试验管环系统，能够在密闭的试验管环系统中输入实际的输送介质并适当加压，通过集成传感器来监测密闭的试验管环系统内输送介质的主要参数，并通过集成仪表及控制装置实时调整密闭的试验管环系统内输送介质的主要参数，从而能够准确模拟管线运行参数(温度、压力)以及真实服役环境，最终结合实验设计对试验管环的管体、焊缝等特征位置进行取样分析，能够对输送管道用管材适用性进行全面、准确评估，有效减少因管材适用性问题导致的输送管道失效事故的发生。每条油气输送管道在不同地区采用的管材从化学成分、组织、性能等方面都存在较大差异，从而给管材在真实服役状态下的适用性考量带来较大的技术难度，本专利技术提供的输送管道用管材适用性测试判断方法可以集成解决这一问题。本专利技术提供的输送管道用管材适用性测试判断方法不需要从钢管管体或焊缝典型位置将小型试样切取出来，而是从输送管道的若干典型管材的管体特征位置直接切取较大体积的试验管环，因此试验管环所处的应力状态与钢管所处的应力状态不会发生较大改变，消除了结构因素对管线钢适用性测试的影响，将切取的若干试验管环密封连接后向其中充入实际的输送介质，从而模拟管材的真实服役情况对试验管环进行测试，得到测试结果可以准确反映管材在真实服役状态下的适用性，通过本专利技术提供的输送管道用管材适用性测试判断方法得到的试验结果可以对输送管道用管材适用性进行全面、准确评估，有效减少因管材适用性问题导致的输送管道失效事故的发生。进一步的，由于本专利技术提供的输送管道用管材适用性测试判断方法在测试过程中对典型管材以及特征位置的选取做了明确要求，并且要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输送管道用管材适用性测试装置，其特征在于：包括由若干段试验管环依次密封连接而成的试验管段，试验管段的一端顶部设有进气口(8)，底部设有进液口(7)，试验管段的另一端顶部设有出气口(9)，出气口(9)上设有溢出阀，试验管段的两端面分别与堵头(1)密封连接，试验管段的外部设置有集成仪表及控制装置(10)，试验管段的内部设置有集成传感器，集成仪表及控制装置(10)的连线通过出气口(9)伸入试验管段内部与集成传感器相连。

【技术特征摘要】
1.一种输送管道用管材适用性测试装置，其特征在于：包括由若干段试验管环依次密封连接而成的试验管段，试验管段的一端顶部设有进气口(8)，底部设有进液口(7)，试验管段的另一端顶部设有出气口(9)，出气口(9)上设有溢出阀，试验管段的两端面分别与堵头(1)密封连接，试验管段的外部设置有集成仪表及控制装置(10)，试验管段的内部设置有集成传感器，集成仪表及控制装置(10)的连线通过出气口(9)伸入试验管段内部与集成传感器相连。2.根据权利要求1所述的输送管道用管材适用性测试装置，其特征在于：所述的若干段试验管环之间，以及试验管段与堵头(1)、进气口(8)、进液口(7)、出气口(9)之间均采用焊接密封连接。3.根据权利要求1所述的输送管道用管材适用性测试装置，其特征在于：所述的集成仪表及控制装置(10)包括测温装置和测压装置，集成传感器包括温度传感器和压力传感器。4.根据权利要求1所述的输送管道用管材适用性测试装置，其特征在于：所述的试验管环的个数≤30个，每个试验管环的长度为0.2～1m。5.根据权利要求1所述的输送管道用管材适用性测试装置，其特征在于：所述的若干段试验管环的外径相同。6.一种输送管道用管材适用性测试判断方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据管线建设的实际管材使用环境及管材的特征参数确定若干典型管材，从典型管材的管体特征位置切取试验管环，得到若干试验管环；2)将得到的若干试验管环依次密封连接形成试验管段，在试验管段的一端顶部设置进气口(8)，底部设置进液口(7)，试验管段的另一端顶部设置出气口(9)，在出气口(9)上设置溢出阀，并用堵头(1)将试验管段的两端面密封，形成密闭的试验测试系统；3)将集成传感器安装在试验管段内，将集...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炎华，吉玲康，罗金恒，池强，熊庆人，杨放，胡美娟，张继明，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11