高壓大口徑輸氣管道用管件設(shè)計(jì)制造技術(shù)分析

張有渝 陳 鳳 韓霈霆 張 勇 劉 俊 何 焱

1. 中國石油工程建設(shè)有限公司西南分公司,四川 成都 610041;2. 四川長寧天然氣開發(fā)有限責(zé)任公司,四川 成都 610051

0 前言

20世紀(jì)90年代,陜京管道工程開始設(shè)計(jì)、施工直至建成投產(chǎn)歷經(jīng)7年,開啟了中國輸氣管道工程現(xiàn)代化建設(shè)的篇章。輸氣管道工程朝著高壓大口徑、長距離、大輸量的方向發(fā)展,管道用管件也要求高壓大口徑,對管件鋼材則要求高強(qiáng)度,且在厚壁條件下具有良好的韌性和可焊性,以及制造工藝上具有良好的熱加工塑性。管件包括彎頭、三通(含清管三通)、異徑接頭、管帽(管封頭),從管件應(yīng)力分析和設(shè)計(jì)制造工藝的復(fù)雜性以及應(yīng)用數(shù)量上比較,主要為彎頭和三通。近30年來,管件設(shè)計(jì)、制造技術(shù)經(jīng)歷了從引進(jìn)國外產(chǎn)品到逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的發(fā)展,滿足了大型輸氣管道工程建設(shè)的需求,但是在管件設(shè)計(jì)、制造技術(shù)上始終存在兩個(gè)技術(shù)問題,阻礙著管件設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的提高,導(dǎo)致這兩項(xiàng)技術(shù)與國際先進(jìn)技術(shù)水平存在較大差距。

1)彎頭、三通的壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算始終采用公式法(即數(shù)學(xué)分析法),未進(jìn)展到管件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的、先進(jìn)的且在國際上廣泛應(yīng)用的驗(yàn)證試驗(yàn)法,導(dǎo)致高壓大口徑彎頭、三通的壁厚居高不下,不僅浪費(fèi)資源,提高成本,還給管件制造工藝和安裝焊接增加困難,從技術(shù)進(jìn)步角度分析,公式法相對于驗(yàn)證試驗(yàn)法是落后和偏于保守的計(jì)算方法;且在某些設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件下,高壓大口徑三通的重要性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,雖然管道工藝采取了技術(shù)措施來彌補(bǔ),但三通性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的問題并未解決。

2)高壓大口徑彎頭、三通的材質(zhì)已有中國的管件鋼標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),但該標(biāo)準(zhǔn)的編制與管件鋼的使用尚處于初期發(fā)展階段,其中的一些重要規(guī)定，如管件鋼夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)溫度和管件鋼系列等也有待于商榷。

輸氣管道用高壓大口徑管件同樣適用于氣田集輸管道工程,特別是熱模壓拔制三通結(jié)構(gòu),由于避免了三通支管與主管之間的焊接結(jié)構(gòu),更有利于含硫濕天然氣管線的防腐蝕和避免焊接結(jié)構(gòu)的缺陷問題;雖然集輸管道直徑不大,但由于氣田高壓條件,也會導(dǎo)致彎頭、三通壁厚較大,采用驗(yàn)證試驗(yàn)法確定壁厚和采用管件鋼,同樣有利于氣田集輸管道用管件壁厚的減薄和用材的合理性。

本文就上述技術(shù)問題進(jìn)行分析,并提出解決問題的建議。

1 管件受力分析

1.1 彎頭

彎頭主要用于改變管道方向,有兩種制作成型工藝:一種是鋼管中頻感應(yīng)加熱推制工藝;另一種是鋼板壓制成型工藝。根據(jù)筆者參與國內(nèi)多項(xiàng)大型輸氣管道工程設(shè)計(jì)的了解,國內(nèi)外管件公司使用這兩種工藝制作彎頭是有區(qū)別的。國外管件公司一般對DN≤600 mm的彎頭用無縫鋼管中頻感應(yīng)加熱推制,DN>600 mm的彎頭則用鋼板壓制成型工藝;國內(nèi)管件公司未按彎頭口徑來區(qū)別采用彎頭彎制工藝,DN≤700 mm可以用前述兩種工藝中的一種制作,DN>700 mm則用鋼板壓制成型工藝制作。這兩種制作工藝對成型后彎頭壁厚的改變是不同的。一般中頻感應(yīng)加熱推制使彎頭的外弧側(cè)壁厚減薄,內(nèi)弧側(cè)壁厚增大明顯;鋼板壓制成型工藝制作的彎頭內(nèi)、外弧側(cè)壁厚變化不大,彎頭中性面的壁厚則無改變。由此可見,彎頭壁厚變化與彎制工藝關(guān)系較大[1]。

彎頭承受介質(zhì)內(nèi)壓后,內(nèi)弧側(cè)環(huán)向應(yīng)力比外弧側(cè)環(huán)向應(yīng)力大,最大環(huán)向應(yīng)力位于內(nèi)弧側(cè),中性面上的環(huán)向應(yīng)力則等于直管環(huán)向應(yīng)力,且彎頭內(nèi)、外弧側(cè)環(huán)向應(yīng)力相對于直管環(huán)向應(yīng)力的變化值是通過公式計(jì)算確定。彎頭在介質(zhì)內(nèi)壓作用下的軸向應(yīng)力則與直管的軸向應(yīng)力相等,無改變[1-2]。

彎頭在推制/壓制成型過程中,不可避免地會在其橫截面上產(chǎn)生橢圓度,該橢圓度在彎頭承受介質(zhì)內(nèi)壓后有趨圓的變化,在彎頭壁上產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力,使得彎頭橫截面上外弧側(cè)短軸的外表面和中性面上長軸內(nèi)表面均承受附加應(yīng)力,見圖1。該附加應(yīng)力也可通過公式計(jì)算確定[1-2]。

圖1 彎頭截面示意圖Fig.1 Elbow section sketch

大量的爆破試驗(yàn)證實(shí),用中頻感應(yīng)加熱推制工藝成型的彎頭,水壓試驗(yàn)爆破的起裂點(diǎn)是在外弧側(cè)或中性面附近[1];但不排除在用鋼板熱壓成型制作彎頭時(shí),彎頭的水壓試驗(yàn)爆破的起裂點(diǎn)發(fā)生在內(nèi)弧側(cè)附近,這有實(shí)例證實(shí)。

綜上所述,彎頭在用原材料鋼管或鋼板推制/壓制成型的過程中,由于結(jié)構(gòu)形狀的改變和制作工藝的影響,導(dǎo)致彎頭壁厚變化以及橢圓度的產(chǎn)生,使得彎頭不同部位的環(huán)向應(yīng)力發(fā)生改變,應(yīng)予以關(guān)注的部位是彎頭的內(nèi)、外弧側(cè)和中性面,產(chǎn)生最大應(yīng)力的部位一般在彎頭外弧側(cè)或中性面附近,但也不排除在用鋼板壓制工藝成型彎頭時(shí),內(nèi)弧側(cè)會成為最大應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)。

1.2 三通

熱模壓拔制三通結(jié)構(gòu)見圖2。熱模壓拔制三通是將原材料鋼管在加熱爐中多次加熱后,逐次在壓力機(jī)和模具的作用下拉拔成型,其制造工藝無論是對原材料鋼管采用長度補(bǔ)償工藝,還是采用直徑補(bǔ)償工藝,均會對原材料鋼管的壁厚造成重大改變,根據(jù)筆者參加國內(nèi)多項(xiàng)大型輸氣管道工程了解的工藝,國內(nèi)外很多管件公司均采用直徑補(bǔ)償工藝制造熱模壓拔制三通,該工藝使三通肩部、腹部壁厚增大。三通壁厚變化的規(guī)律大致是:主管端部橫截面上的壁厚是變壁厚,上部最厚,底部最薄,壁厚順序是上部>腹部>底部;支管端部橫截面上的管壁則基本為等壁厚;從支管端部沿支管、主管軸線方向經(jīng)肩部至主管端部的壁厚是變壁厚,厚度逐漸增大,支管端部壁厚最小,主管端部壁厚最大;主管底部沿主管軸向的壁厚變化不大;主管腹部壁厚較原材料鋼管增厚;三通主、支管各部位壁厚較原材料鋼管壁厚變化大且復(fù)雜。由此可得出結(jié)論:熱模壓拔制三通是變壁厚的異形元件,用精確理論解析方法計(jì)算其應(yīng)力較困難[1]。

圖2 熱模壓拔制三通結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Hot-drawing forming tee structure sketch

熱模壓拔制三通在介質(zhì)內(nèi)壓作用下,最大應(yīng)力區(qū)位于三通肩部內(nèi)側(cè)圓弧處,次之應(yīng)力區(qū)位于腹部外壁處,這是由于在介質(zhì)內(nèi)壓作用下,三通管壁除了承受薄膜應(yīng)力外,在肩部因結(jié)構(gòu)形狀變化產(chǎn)生了附加彎矩,導(dǎo)致肩部出現(xiàn)附加彎曲應(yīng)力,二者疊加的結(jié)果使肩部成為三通最大應(yīng)力區(qū),合理的三通肩部內(nèi)外壁圓弧半徑可以有效改善肩部內(nèi)壁圓弧處的應(yīng)力集中;三通腹部由于壁厚變化成為另一個(gè)高應(yīng)力區(qū)[1];國內(nèi)多項(xiàng)大型輸氣管道工程做的三通水壓試驗(yàn)爆破結(jié)果表明,三通在壓力下爆破起裂點(diǎn)大多數(shù)位于三通肩部。

高壓大口徑三通水壓試驗(yàn)爆破結(jié)果反復(fù)證明了下述論點(diǎn):一是三通肩部并非最薄的部位,但由于其結(jié)構(gòu)形狀變化導(dǎo)致的應(yīng)力集中,使肩部成為三通應(yīng)力最大區(qū)域,該處是三通應(yīng)力最危險(xiǎn)的部位;二是判定三通是否安全的決定性區(qū)域應(yīng)是其肩部,肩部壁厚是決定三通在內(nèi)壓下安全運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù),所以三通設(shè)計(jì)計(jì)算的壁厚應(yīng)為確定肩部壁厚。

1.3 異徑接頭和管封頭

異徑接頭和管封頭是輸氣管道中使用較少的管件,它們都是以1條與其中心軸線相交的直線或橢圓曲線,圍繞中心軸線回轉(zhuǎn)360°形成的錐殼或橢圓球殼體,GB 50251《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3](以下簡稱GB 50251)和GB 50349《氣田集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》[4](以下簡稱GB 50349)均規(guī)定異徑接頭和管封頭設(shè)計(jì)計(jì)算按GB 150.1～150.4《壓力容器》[5](以下簡稱GB 150.1～150.4)執(zhí)行。

異徑接頭和管封頭一般用鋼板卷制/壓制或旋壓而成,在成型過程中厚度變化較小和變化有規(guī)律,可控可測,這是異徑接頭和管封頭與彎頭和三通在制造工藝結(jié)果上最大的區(qū)別。

1.4 壓力容器內(nèi)壓圓筒

壓力管道的管線鋼管和管件在介質(zhì)內(nèi)壓作用下產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力,與壓力容器內(nèi)壓圓筒(含橢圓封頭,下同)上的薄膜應(yīng)力都是應(yīng)用薄膜理論分析和計(jì)算的。因此,為了對管件做進(jìn)一步分析,對壓力容器內(nèi)壓圓筒作簡要論述。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(如GB 150.1～150.4)對壓力容器內(nèi)壓圓筒壁厚計(jì)算規(guī)定用薄膜應(yīng)力公式[6-7],并對其公式適用范圍、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)選取、壁厚的計(jì)算都做了明確規(guī)定,而且對內(nèi)壓圓筒的制造工藝和尺寸形狀偏差檢驗(yàn)等也有明確規(guī)定。

GB 150.1附錄C對無法按照薄膜應(yīng)力公式確定內(nèi)壓圓筒壁厚或其他結(jié)構(gòu)尺寸的壓力容器或受壓元件作了以驗(yàn)證性爆破試驗(yàn)確定容器設(shè)計(jì)壓力的規(guī)定,但又明文指出:“凡能夠按GB 150.3要求準(zhǔn)確規(guī)定其計(jì)算厚度的受壓元件,其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足GB 150.3的要求,不用本附錄的方法”[5]。對常規(guī)壓力容器內(nèi)壓圓筒,其壁厚計(jì)算、鋼板卷制成圓筒的圓度和封頭壁厚減薄量以及殼體直線度等形狀偏差都能滿足GB 150.1～150.4規(guī)定,而不必用驗(yàn)證性爆破試驗(yàn)。

至于壓力容器水壓試驗(yàn),是為了全面綜合檢驗(yàn)壓力容器的整體強(qiáng)度,對容器選材、設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)以及制造的綜合性檢查[7],與驗(yàn)證性爆破試驗(yàn)是不同的概念。

1.5 小結(jié)

1.5.1 影響管件應(yīng)力分布的因素

壓力管道用管件,特別是高壓大口徑管件的應(yīng)力分布,與管件結(jié)構(gòu)、形狀有很大關(guān)聯(lián),且管件的制造工藝直接影響到管件形狀尤其是其壁厚的變化,又以三通的壁厚變化受制造工藝的影響最大,因?yàn)槠浔诤褡兓^大而成為異形元件,次之是中頻感應(yīng)加熱推制彎頭;異徑接頭和管封頭的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚變化比較有規(guī)律;制造工藝對其沒有較大的影響。

1.5.2 管件形狀變化對壁厚計(jì)算的影響

GB 150.1附錄C關(guān)于無法用公式法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的壓力容器或受壓元件可以用驗(yàn)證性爆破試驗(yàn)確定設(shè)計(jì)壓力的規(guī)定,對于壓力管道用管件,特別是對定義為變壁厚異形元件的熱模壓拔制三通的設(shè)計(jì)計(jì)算有啟示意義。

2 大型輸氣管道工程進(jìn)口管件的回顧與啟示

2.1 回顧

20世紀(jì)90年代,中國自行設(shè)計(jì)、施工建設(shè)的陜京管道工程干線設(shè)計(jì)壓力6.4 MPa,公稱直徑DN650(外徑660.4 mm),全長853.3 km,是中國第一條現(xiàn)代化天然氣長輸管道,干線鋼管采用API SPEC 5L的X60級管線鋼管,工程用管件彎頭采用中頻感應(yīng)加熱推制工藝制造,材質(zhì)為X60、X52、B級,三通采用熱模壓拔制成型,還有少量異徑接頭,管件由國外管件公司制造[8],開啟了中國輸氣管道工程管件技術(shù)現(xiàn)代化的進(jìn)程,告別了落后的焊制三通結(jié)構(gòu)和彎頭彎制工藝。

西氣東輸管道工程設(shè)計(jì)壓力10 MPa,干線公稱直徑DN1 000(外徑1 016 mm),設(shè)計(jì)輸量120×108m3/a,干線長度3 894 km,干線采用X70級管線鋼管,配套的管件材料采用美國管件標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-75 High-strength,wrought,butt-welding fittings[9](以下簡稱MSS SP-75)規(guī)定的管件鋼WPHY70、WPHY60,彎頭、三通分別采用中頻感應(yīng)加熱推制工藝和熱模壓拔制工藝制作,管件標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行以MSS SP-75為基礎(chǔ)補(bǔ)充必要技術(shù)要求形成的技術(shù)規(guī)格書。工程前期采用招標(biāo)形式進(jìn)口國外管件公司管件,以滿足工程進(jìn)度的要求;工程后期國內(nèi)管件公司經(jīng)過試制和爆破試驗(yàn)驗(yàn)證,達(dá)到了高壓大口徑管件自制的能力,工程上使用了國產(chǎn)高壓大口徑管件,材質(zhì)選用X70、X60管線鋼[10]。

陜京二線管道工程是繼西氣東輸工程之后又一大型輸氣管道工程,干線設(shè)計(jì)壓力10 MPa,公稱直徑DN1 000(外徑1 016 mm),設(shè)計(jì)輸量120×108m3/a,干線長度935 km,采用X70級管線鋼管,工程用管件彎頭、三通材質(zhì)為MSS SP-75規(guī)定的WPHY70、WPHY60,彎頭、三通分別采用中頻感應(yīng)加熱推制工藝和熱模壓拔制工藝制作,管件標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行以MSS SP-75為基礎(chǔ)補(bǔ)充必要技術(shù)要求形成的技術(shù)規(guī)格書。為滿足工程進(jìn)度的要求,工程前期通過招投標(biāo)方式,確定了從國外進(jìn)口高壓大口徑管件,工程后期通過建設(shè)方和設(shè)計(jì)方、制造方管件制造公司協(xié)商一致的意見,開展了采用從國外進(jìn)口WPHY70、WPHY60鋼板,試制彎頭、三通并作爆破試驗(yàn)的研制項(xiàng)目,研制成果獲得了有關(guān)部門的鑒定通過,成功用于陜京二線管道工程。

高壓大口徑管件的進(jìn)口,不僅保證了各輸氣管道工程的工期要求,更是從技術(shù)質(zhì)量上對管道工程的長期安全運(yùn)行提供了保證,同時(shí)也對中國大型輸氣管道工程管件設(shè)計(jì)、制造技術(shù)起到了很大的促進(jìn)提高作用,縮小了這方面與國際先進(jìn)水平的差距。

高壓大口徑管件設(shè)計(jì)制造執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-75是國際上通用的先進(jìn)管件標(biāo)準(zhǔn),在管件招投標(biāo)中,根據(jù)各大型輸氣管道工程的設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件,設(shè)計(jì)方對標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求做了必要的補(bǔ)充或修改[10-11],如對管件管材、焊縫及熱影響區(qū)應(yīng)作-30 ℃的夏比Ⅴ型缺口沖擊試驗(yàn),其夏比沖擊功值和斷口處的剪切面積應(yīng)滿足表1要求。

表1 管件沖擊試驗(yàn)合格值表Tab.1 Pipe fitting impact test acceptable value

MSS SP-75規(guī)定:夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)溫度為 -6.6 ℃ 或更低,合格值為27 J(3個(gè)試樣平均值)。

國外管件公司為陜京管道工程、西氣東輸管道工程和陜京二線管道工程生產(chǎn)的進(jìn)口管件計(jì)算方法均采用MSS SP-75規(guī)定的驗(yàn)證試驗(yàn)法確定壁厚,沒有采用公式法計(jì)算管件壁厚,但是同屬于一個(gè)工程的小口徑管件(DN<400 mm)由國內(nèi)管件公司中標(biāo)設(shè)計(jì)制造,其壁厚計(jì)算都是采用公式法,厚度比驗(yàn)證試驗(yàn)法厚了很多,即便是西氣東輸管道工程和陜京二線管道工程后期進(jìn)行的高壓大口徑管件研制和試驗(yàn)項(xiàng)目中的管件壁厚,也是采用公式法計(jì)算確定壁厚,這就是管件設(shè)計(jì)計(jì)算水平上的差距。

2.2 啟示

1)高壓大口徑、長距離、大輸量的天然氣輸送管道用進(jìn)口管件彎頭、三通,采用計(jì)算方法先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、制造工藝先進(jìn)、國際通用的管件標(biāo)準(zhǔn),保證了管道長期平穩(wěn)安全運(yùn)行,為中國高壓大口徑輸氣管道工程建設(shè)達(dá)到國際先進(jìn)水平提供了一個(gè)良好的平臺。

2)進(jìn)口管件不僅保證了大型管道工程的建設(shè)進(jìn)度要求,也為中國管件的設(shè)計(jì)、制造提供了學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)的契機(jī),但也反映出國內(nèi)高壓大口徑輸氣管道用管件設(shè)計(jì)計(jì)算、材料和制造工藝上的差距,雖然工程后期以及其后的大型輸氣管道工程中都做了很大努力,但是這種技術(shù)上的差距依然存在,有待努力予以消除。

3)上述各輸氣管道工程高壓大口徑進(jìn)口管件的壁厚計(jì)算均采用MSS SP-75規(guī)定的驗(yàn)證試驗(yàn)法,而國內(nèi)管件公司為各大型輸氣管道工程制造的管件,確定管件壁厚的計(jì)算方法一直是公式法,二者的差別就在于驗(yàn)證試驗(yàn)法確定的壁厚,較相同設(shè)計(jì)參數(shù)和同材料、規(guī)格采用公式法計(jì)算的壁厚要薄得多。壁厚差異帶來的不僅是經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的差別,更重要的是在某些設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件下影響到管件的制造質(zhì)量,由于達(dá)不到設(shè)計(jì)的技術(shù)要求,從而導(dǎo)致管件對管道運(yùn)行安全產(chǎn)生潛在的風(fēng)險(xiǎn),這個(gè)設(shè)計(jì)、制造上的技術(shù)問題亟待解決。

4)高壓大口徑管件用材料,是進(jìn)口管件和國產(chǎn)管件的一大差別,進(jìn)口管件在上述工程中采用了MSS SP-75規(guī)定的管件鋼材料WPHY60、WPHY70,在國內(nèi)管件公司對管件試制和研發(fā)中采用了管線鋼管材料X60、X70,雖然也采用了進(jìn)口鋼板WPHY60、WPHY70研制管件,但不可能大量進(jìn)口鋼板用于制造高壓大口徑管件,這也是有待解決的重要技術(shù)問題。

3 管件鋼

高壓大口徑輸氣管道不僅需要用大量的管線鋼管,而且必須有大量的管件與之配套,由于管線鋼管和管件在同一輸氣管道工程中具有相同的設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件,因此管線鋼管和管件鋼應(yīng)該具有相同或相近的強(qiáng)度等級及基本的性能要求,例如高強(qiáng)度、良好的韌性和可焊性;由于管件在結(jié)構(gòu)和制造工藝上不同于管線鋼管,因此管件鋼在化學(xué)成分、金相組織和工藝性能等方面又有別于管線鋼管,這就是管件鋼與管線鋼管既配套又有區(qū)別的原因,管線鋼管與管件鋼這種配套關(guān)系最好就是通過建立各自不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但是在標(biāo)準(zhǔn)中又相互呼應(yīng)來體現(xiàn)。

3.1 美國管件鋼標(biāo)準(zhǔn)

美國天然氣輸送管道用鋼管有標(biāo)準(zhǔn)API SPEC 5L《API管線鋼管規(guī)范》[12](以下簡稱API SPEC 5L)予以規(guī)定,與之相配套的管件鋼標(biāo)準(zhǔn)有MSS SP-75和ASTM A860/A860M Standard specification for wronght High-strength ferritic steel bultt-welding fittings[13](以下簡稱ASTM A860/A860M),當(dāng)然也可以用其他標(biāo)準(zhǔn)的材料做管件,該兩管件標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了管件鋼的材料等級,為了說明其與管線鋼管的配套關(guān)系,將以上標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)鋼級/牌號和強(qiáng)度列于表2[9,12-13]。

表2 管件鋼與管線鋼管鋼級對比表Tab.2 2 Comparison of steel grade between pipe fitting steel and pipeline steel

從表2可以看出,管件鋼的鋼級及強(qiáng)度與管線鋼管的鋼級及強(qiáng)度是相對應(yīng)的。

MSS SP-75和ASTM A860/A860M的適用范圍為高壓天然氣和石油輸送及分配系統(tǒng),與API SPEC 5L的適用范圍(規(guī)定了石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用無縫鋼管和焊管的制造要求[12])一致,其他的異同之處可自行對比,本文不再敘述。

MSS SP-75和ASTM A860/A860M對管件鋼質(zhì)量要求有差別,主要表現(xiàn)在化學(xué)成分的有害元素P和S含量、碳當(dāng)量、管件鋼冶煉工藝及金相組織,以及沖擊韌性試驗(yàn)溫度和合格指標(biāo)等方面,ASTM A860/A860M明顯比MSS SP-75嚴(yán)格,特別是ASTM A860/A860M規(guī)定的沖擊韌性試驗(yàn)溫度為-46 ℃,3個(gè)試樣夏比沖擊功平均值最小為40 J。根據(jù)與國外管件公司技術(shù)交流認(rèn)為,ASTM A860/A860M的管件鋼適用于含硫濕天然氣環(huán)境或低溫工況下。

3.2 對管件鋼的思考

3.2.1 管件鋼的性能要求

高壓大口徑、長距離、大輸量的天然氣管道工程不僅對管線鋼管有性能要求,同樣對管件鋼也有與之相同的性能要求[14],即高強(qiáng)度、良好的韌性和可焊性等。

由于管件鋼用于高壓大口徑管件、管件的結(jié)構(gòu)特別是彎頭和三通較管線鋼管復(fù)雜,應(yīng)力分布不均,上述三通屬于變壁厚異形元件,壁厚比同設(shè)計(jì)參數(shù)、環(huán)境條件和同規(guī)格的管線鋼管要厚,彎頭、三通的熱加工成型工藝也比管線鋼管復(fù)雜,因此對管件鋼還要求具有良好的熱加工塑性,并且能夠通過管件成型后的熱處理工藝,恢復(fù)和達(dá)到設(shè)計(jì)對管件要求的金相組織與力學(xué)性能,特別是良好的韌性,從技術(shù)和質(zhì)量上保證管件在輸氣管道工程長期平穩(wěn)運(yùn)行中的安全性。

3.2.2 管件鋼的技術(shù)問題

西氣東輸管道工程和陜京二線管道工程用高壓大口徑管件,DN>400 mm彎頭、三通均為進(jìn)口管件,管件材質(zhì)根據(jù)其尺寸分別采用MSS SP-75的WPHY60、WPHY70;工程后期進(jìn)行國內(nèi)試制管件時(shí),出現(xiàn)了采用何種國產(chǎn)鋼材的問題,由于國內(nèi)沒有與管線鋼管標(biāo)準(zhǔn)相配套的管件鋼標(biāo)準(zhǔn),但在高壓大口徑的設(shè)計(jì)參數(shù)和低溫環(huán)境條件下,要求采用的鋼材必須具備高強(qiáng)度和良好的韌性、可焊性及工藝性能,且又有一定的工程建設(shè)進(jìn)度要求,在面臨這些技術(shù)和管理問題的前提下,經(jīng)過多次研討,決定采用TMCP工藝生產(chǎn)的管線鋼X60、X70作為管件用鋼,但同時(shí)認(rèn)為該用鋼決策在技術(shù)上不合理,因?yàn)門MCP工藝生產(chǎn)的鋼材在經(jīng)過多次加熱模壓拔制工藝過程中,其具有的細(xì)晶粒金相組織和高強(qiáng)度、良好的韌性已經(jīng)喪失了,在管件加工成型的最后工序又要采用熱處理工藝恢復(fù)管件的性能,才能達(dá)到工程設(shè)計(jì)的要求。從技術(shù)上來講,這是一種不合理且浪費(fèi)資源的工藝[10,14],在西氣東輸管道工程進(jìn)口管件招投標(biāo)過程中,與國外管件公司技術(shù)交流時(shí),外方曾介紹過這方面的技術(shù)問題,意見與上述觀點(diǎn)一致。

陜京二線管道工程后期曾有國內(nèi)管件公司采用進(jìn)口WPHY60、WPHY70鋼板研制高壓大口徑管件的嘗試,獲得了成功,并通過正式鑒定。但長期從國外進(jìn)口管件鋼板用于制造高壓大口徑管件,從技術(shù)經(jīng)濟(jì)、工程進(jìn)度安排和決策上而言不是長久之計(jì)。

3.2.3 管件鋼的成分與性能思考

工程上對管件鋼與管線鋼管有相同或相近的性能要求,但是管件鋼與管線鋼管的結(jié)構(gòu)和功能不同,制造工藝不同,二者在化學(xué)成分、金相組織和冶煉軋制工藝,及其他工藝性能上有很大區(qū)別,即使相同等級的管件鋼如WPHY70,在MSS SP-75和ASTMA860/A860M的規(guī)定上也有很多區(qū)別,3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分對比見表3,沖擊試驗(yàn)對比見表4。

表3 管件鋼與管線鋼管標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分對比表Tab.3 Comparison of standard chemical composition of pipe fitting steel and pipeline steel

表4 管件鋼與管線鋼管標(biāo)準(zhǔn)沖擊試驗(yàn)對比表Tab.4 Standard impact test comparison of pipe fitting steel and pipeline steel

從表3可以看出,管件鋼與管線鋼管在鋼級相同時(shí),無論是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定還是產(chǎn)品實(shí)物的化學(xué)成分元素含量上與管線鋼管有很多區(qū)別,這是因?yàn)殇摰幕瘜W(xué)成分各種元素是影響其塑性的主要因素,且各種元素及其含量對鋼的塑性有著各自不同的影響[15-16];表4表明不僅沖擊試驗(yàn)的合格值不同,沖擊試驗(yàn)的溫度差異更大,還有很多前述的差異,所以管件鋼絕不是簡單以管線鋼管用鋼替代,不僅在經(jīng)濟(jì)上不合理,在技術(shù)上也不合理,盡管實(shí)踐上行得通,但是代用的現(xiàn)狀應(yīng)該改變。

4 高壓大口徑管件技術(shù)難題

4.1 高壓大口徑管件壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算方法

高壓大口徑管件壁厚是其在介質(zhì)內(nèi)壓下長期安全運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),采用公式法計(jì)算管件壁厚是中國油氣管道工程用管件設(shè)計(jì)至今的傳統(tǒng)方法,在高壓大口徑、長距離、大輸量天然氣管道發(fā)展趨勢下,當(dāng)管件設(shè)計(jì)參數(shù)越來越大且在低溫環(huán)境條件時(shí),高壓大口徑三通即使采用高強(qiáng)度鋼材,其壁厚采用公式法計(jì)算,有些三通壁厚采用國內(nèi)管件制造公司裝備和制造工藝技術(shù)難以達(dá)到管道工程設(shè)計(jì)的技術(shù)要求,雖然工程設(shè)計(jì)采取了相應(yīng)的技術(shù)措施解決矛盾,但三通質(zhì)量達(dá)不到要求的問題并未解決,管道長期安全運(yùn)行存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。筆者多次參加大型輸氣管道工程管件設(shè)計(jì)技術(shù)研究會了解到:在設(shè)計(jì)壓力12 MPa,三通規(guī)格DN1 200 mm ×1 200 mm ×1 000 mm,設(shè)計(jì)系數(shù)0.4,材質(zhì)X80,公式法計(jì)算出的壁厚52 mm,甚至有的厚達(dá)60 mm,這樣厚度的三通主管肩部、腹部沖擊功值(沖擊韌性試驗(yàn)溫度-30 ℃)非常低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。出現(xiàn)這種問題的原因是管件的設(shè)計(jì)計(jì)算采用公式法,該方法相對于驗(yàn)證試驗(yàn)法(雖然都是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計(jì)計(jì)算方法)偏于落后保守,在同樣設(shè)計(jì)參數(shù)下,同規(guī)格的彎頭、三通用公式法確定的壁厚要厚得多,與國際先進(jìn)水平差距大;經(jīng)濟(jì)和資源上浪費(fèi)很大,提高了管件成本;特別是厚壁三通給熱模壓拔制工藝增加了技術(shù)困難;且給以后的工程安裝焊接增加了工程量或施工難度,所以即使管件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法不導(dǎo)致厚壁三通性能上質(zhì)量問題的困境,也應(yīng)該從公式法提升到采用驗(yàn)證試驗(yàn)法。

壓力管道管件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同于壓力容器內(nèi)壓圓筒的計(jì)算方法,雖然二者都是圍繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)360°形成的回轉(zhuǎn)殼體,其壁厚計(jì)算都是按照薄膜應(yīng)力理論的公式[1,6],但管件壁厚計(jì)算方法在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定有公式法和驗(yàn)證試驗(yàn)法,兩種方法可以任意選用,且規(guī)定驗(yàn)證試驗(yàn)法優(yōu)于公式法,在用公式法不能確定壁厚時(shí),應(yīng)采用驗(yàn)證試驗(yàn)法;而壓力容器內(nèi)壓圓筒則一般只能采用公式法計(jì)算壁厚(除非公式法不能確定壁厚,才能采用驗(yàn)證試驗(yàn)確定設(shè)計(jì)壓力[5])。這是二者差異,原因本文不予贅述。

4.2 管件鋼的問題與建議

高壓大口徑管件中主要是彎頭、三通,在中頻感應(yīng)加熱推制工藝和熱模壓拔制工藝中采用TMCP生產(chǎn)的管線鋼管作原料鋼管,技術(shù)不合理,經(jīng)濟(jì)浪費(fèi),技術(shù)政策管理落后,前述美國管件標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-75和ASTM A860/A860M的管件鋼與API SPEC 5L管線鋼管相對應(yīng)配套的作法和中國大型輸氣管道工程進(jìn)口管件采用WPHY管件鋼的例證已經(jīng)說明了這個(gè)問題。

大型輸氣管道工程建設(shè)至今已20余年,不僅推動了管線鋼管標(biāo)準(zhǔn)的編制和管線鋼管的使用,也促成了管件鋼標(biāo)準(zhǔn)的編制和使用,管件鋼標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30060—2013《石油天然氣輸送管件用鋼板》(以下簡稱GB/T 30060—2013)包含的9個(gè)牌號和強(qiáng)度等級與中國管線鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9711—2017《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》(以下簡稱GB/T 9711—2017)是相互對應(yīng)配套的,GB/T 30060—2013中的9個(gè)牌號管件鋼化學(xué)成分不同于GB/T 9711—2017對應(yīng)鋼管等級的化學(xué)成分,但其微合金元素的含量與ASTM A860/A860M—14中微合金元素含量相同或相近的,中國輸氣管道工程用管件鋼標(biāo)準(zhǔn)及管件鋼的使用,尚處于初期發(fā)展階段,還有很大的發(fā)展提高空間，為此提出以下幾點(diǎn)建議。

1)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管件鋼僅限于鋼板,建議至少擴(kuò)展到無縫鋼管。

2)根據(jù)輸氣管道工程的設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件,管件鋼宜分別規(guī)定為兩個(gè)系列,將使用于一般設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件的管件鋼與使用于低溫和氣田濕酸性環(huán)境的管件鋼分別編制成兩個(gè)系列的標(biāo)準(zhǔn)。

3)根據(jù)中國輸氣管道工程所處的環(huán)境條件,特別是氣候條件,管件鋼的夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度-30 ℃值得商榷,宜規(guī)定為兩個(gè)系列試驗(yàn)溫度,一個(gè)為-20 ℃/-15 ℃,另一個(gè)為-46 ℃,合格的沖擊功值可以探討。

4)與管件鋼配套的焊材與焊接工藝及管理應(yīng)列入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中。

5)管件成品的性能不僅與管件鋼標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),而且與管件制造工藝關(guān)聯(lián),因此應(yīng)強(qiáng)化管件鋼原材料生產(chǎn)公司與管件公司的技術(shù)協(xié)商機(jī)制,在管件鋼標(biāo)準(zhǔn)中宜列入此規(guī)定,這是中國在鋼材生產(chǎn)上與國外很大的一個(gè)差別。在中國管件鋼標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施過程中,管件公司如何改進(jìn)三通制造工藝提高低溫(-30 ℃及以下)夏比V型缺口沖擊功值的技術(shù)難題是個(gè)重大課題,有待迅速解決。

5 管件設(shè)計(jì)計(jì)算采用驗(yàn)證試驗(yàn)法是唯一出路

5.1 依據(jù)與技術(shù)程序

5.1.1 依據(jù)

美國管件標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-75和ASME B16.9 Factory-made wrought buttwelding eittings[17](以下簡稱ASME B16.9)均對驗(yàn)證試驗(yàn)法用于管件壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算作了明確規(guī)定,而且還規(guī)定了公式法不適用的管件設(shè)計(jì)應(yīng)采用驗(yàn)證試驗(yàn)法[9,17],這兩種標(biāo)準(zhǔn)在國際上通用。中國大型輸氣管道工程進(jìn)口管件即以MSS SP-75標(biāo)準(zhǔn)為管件質(zhì)量依據(jù),再補(bǔ)充少量技術(shù)要求訂貨的,前述三通結(jié)構(gòu)和壁厚變化已經(jīng)定義其為變壁厚異形元件,其應(yīng)力分布十分復(fù)雜,所以公式法計(jì)算必然導(dǎo)致三通是厚壁,只有驗(yàn)證試驗(yàn)法適合于三通這種變壁厚異形元件的壁厚確定。

陜京管道工程、西氣東輸管道工程、陜京二線管道工程進(jìn)口的高壓大口徑管件壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算均采用驗(yàn)證試驗(yàn)法確定,國外管件公司完全沒有提供公式法的計(jì)算書,在與國外管件公司技術(shù)交流中,對方很明確告知了這一做法;筆者曾在論文中力主中國輸氣管道工程管件設(shè)計(jì)計(jì)算采用驗(yàn)證試驗(yàn)法[11,18-19]。

在中國多項(xiàng)高壓大口徑輸氣管道工程的管件試制和設(shè)計(jì)中采用公式法確定管件壁厚的經(jīng)驗(yàn)也從反面告訴我們,公式法計(jì)算壁厚是十分保守落后的方法,已經(jīng)導(dǎo)致高壓大口徑管件,主要是三通的厚壁結(jié)構(gòu)超出了中國的管件制造公司裝備制造能力和工藝技術(shù)水平,難以保證管件的制造質(zhì)量,試驗(yàn)溫度在低溫-30 ℃甚至更低到-35 ℃、-46 ℃ 下的沖擊韌性達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)。

公式法計(jì)算壁厚的保守落后再以下例說明:設(shè)計(jì)壓力12 MPa,三通規(guī)格1 219 mm ×1 219 mm ×1 016 mm,主管壁厚52 mm,材質(zhì)X80,計(jì)算爆破壓力28.2 MPa,實(shí)際爆破壓力47.1 MPa,是計(jì)算爆破壓力的1.67倍,而管件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定爆破試驗(yàn)壓力達(dá)到計(jì)算爆破壓力的1.10倍或1.05倍不破裂即為試驗(yàn)合格[9,17]。

前述管件設(shè)計(jì)計(jì)算采用公式法存在一系列的技術(shù)落后、經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)、給制造工藝和安裝焊接帶來困難等缺點(diǎn),對管道工程造成長期、廣泛的影響,是必須改變的問題。

高壓大口徑管件壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算采用驗(yàn)證試驗(yàn)法,在理論上和工程實(shí)踐上均有充分依據(jù)。更重要的是,采用驗(yàn)證試驗(yàn)法是輸氣管道工程技術(shù)進(jìn)步的需要。作為中國輸氣管道工程主要設(shè)計(jì)規(guī)范的GB 50251和GB 50349,宜在相關(guān)條文中補(bǔ)充有關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)法的規(guī)定。

5.1.2 技術(shù)程序

驗(yàn)證試驗(yàn)法在技術(shù)上實(shí)施的具體做法即技術(shù)程序,在MSS SP-75和ASME B16.9中有明確規(guī)定。

1)驗(yàn)證試驗(yàn)的唯一方法是強(qiáng)度爆破試驗(yàn)。強(qiáng)度爆破試驗(yàn)的裝置設(shè)計(jì)要求包含:試驗(yàn)管件兩端的管段長度,焊接及裝置封閉結(jié)構(gòu),用作試驗(yàn)的管件樣品的選擇,試驗(yàn)介質(zhì)等。

2)試驗(yàn)壓力合格值的確定。

3)試驗(yàn)合格的管件適用范圍。

4)制造商應(yīng)向買方提供驗(yàn)證試驗(yàn)的設(shè)計(jì)文件和試驗(yàn)結(jié)果文件。

5)采用驗(yàn)證試驗(yàn)法的大量工作是在強(qiáng)度爆破試驗(yàn)及其后的總結(jié)上,按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定驗(yàn)證試驗(yàn)的適用范圍,在以后工程上應(yīng)用驗(yàn)證試驗(yàn)成果則比較簡單。

采用驗(yàn)證試驗(yàn)法的技術(shù)程序至少包含以下內(nèi)容。

1)根據(jù)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的適用范圍,確定試驗(yàn)管件的設(shè)計(jì)壓力和規(guī)格尺寸。

2)驗(yàn)證試驗(yàn)確定的管件壁厚位置:美國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在某些內(nèi)容的規(guī)定上比較寬松或粗放(更有利于創(chuàng)新),這是同中國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要區(qū)別,MSS SP-75和ASME B16.9并未明確規(guī)定判定管件合格的壁厚位置,根據(jù)與國外管件公司技術(shù)交流的信息,三通應(yīng)確定肩部壁厚,彎頭應(yīng)確定內(nèi)弧側(cè)壁厚;三通結(jié)構(gòu)還應(yīng)遵循ASME B31.8 Gas transmission and distribution piping systems[20]的規(guī)定,特別是肩部圓弧半徑尺寸的規(guī)定。

3)作為驗(yàn)證試驗(yàn)成功的管件結(jié)構(gòu)和制造工藝,應(yīng)作為今后的管件結(jié)構(gòu)和制造工藝規(guī)范(MPS),并形成書面文件。

4)應(yīng)由具有國家認(rèn)證資格的第三方機(jī)構(gòu)現(xiàn)場見證管件強(qiáng)度爆破試驗(yàn),并出具書面文件確認(rèn)驗(yàn)證試驗(yàn),作為今后的工程設(shè)計(jì)依據(jù)。

5)驗(yàn)證試驗(yàn)的管件結(jié)構(gòu)應(yīng)該是優(yōu)化的,特別是三通肩部壁厚和彎頭內(nèi)弧側(cè)壁厚,不僅與結(jié)構(gòu)有關(guān),更與管件材質(zhì)、金相組織和制造工藝相關(guān),因此,不同的國外管件公司同樣采用驗(yàn)證試驗(yàn)法確定壁厚,但在相同設(shè)計(jì)參數(shù)下其壁厚值卻不同,因此為了優(yōu)化管件壁厚,驗(yàn)證試驗(yàn)可能會進(jìn)行多次才能選定優(yōu)化的壁厚;且不同的管件公司可能有不同的數(shù)值和不同的制造工藝規(guī)范(MPS)。

5.2 驗(yàn)證試驗(yàn)的實(shí)施程序

國際上管件設(shè)計(jì)計(jì)算的驗(yàn)證試驗(yàn)法已列入標(biāo)準(zhǔn)且應(yīng)用多年,尤其是美國管件標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-75和ASME B16.9在國際上得到普遍認(rèn)可和通用。但由于中國國情不同,不能照搬,考慮中國國情,對高壓大口徑管件采用驗(yàn)證試驗(yàn)法確定壁厚的實(shí)施程序提出建議。

1)以中國管件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗(yàn)證試驗(yàn)法為理論根據(jù)和實(shí)施依據(jù)。

2)驗(yàn)證試驗(yàn)法的實(shí)施涉及到參與大型輸氣管道工程建設(shè)的各方,至少包括建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、材料研制方、管件制造方,驗(yàn)證試驗(yàn)經(jīng)歷時(shí)間較長,需花費(fèi)大量的人力、資源和財(cái)力,因此應(yīng)在大型輸氣管道工程實(shí)施建設(shè)前較長的一段時(shí)間即開展并完成此項(xiàng)工作。

3)驗(yàn)證試驗(yàn)法實(shí)施的組織者宜由管道建設(shè)方承擔(dān)。

4)驗(yàn)證試驗(yàn)實(shí)施方案可考慮下述兩種方式之一:一是各管件制造方自行邀請建設(shè)方、設(shè)計(jì)方和材料研制方參與制定試驗(yàn)方案,方案實(shí)施的責(zé)任由管件制造方承擔(dān);二是建設(shè)方組織各方參與制定試驗(yàn)方案,由各管件制造方自行完成試驗(yàn),試驗(yàn)成果屬管件制造方所有。

5)驗(yàn)證試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)由建設(shè)方組織協(xié)商解決,試驗(yàn)合格的管件制造方今后應(yīng)有資格參與大型輸氣管道工程建設(shè)的管件制造。

6)確定國家認(rèn)可具有管件驗(yàn)證試驗(yàn)認(rèn)證資格的第三方機(jī)構(gòu)。

6 結(jié)論

1)高壓大口徑管件是大型輸氣管道工程必不可少的重要組成件,管件設(shè)計(jì)計(jì)算和材質(zhì)及制造工藝不僅關(guān)系到管件結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性,更影響到管件乃至管道工程長期運(yùn)行的安全性。

2)管件的結(jié)構(gòu)形狀和在介質(zhì)內(nèi)壓作用下的應(yīng)力分布狀態(tài)遠(yuǎn)比壓力容器內(nèi)壓圓筒復(fù)雜,高壓大口徑熱模壓拔制三通由于自身結(jié)構(gòu)和制造工藝的原因,導(dǎo)致各部位壁厚變化復(fù)雜,屬于變壁厚異形元件。

3)主要的高壓大口徑管件彎頭、三通采用公式法設(shè)計(jì)計(jì)算,存在技術(shù)落后,經(jīng)濟(jì)成本高、資源浪費(fèi),給制造工藝和安裝焊接帶來困難等缺點(diǎn),對管道工程的這種不良影響長期存在;特別是高壓大口徑三通,即使應(yīng)用高強(qiáng)度鋼材,采用公式法計(jì)算的壁厚,在某些設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境條件下,厚度可能使管件制造公司的裝備和工藝技術(shù)難于達(dá)到設(shè)計(jì)對管件的技術(shù)要求,表現(xiàn)出的質(zhì)量問題是三通在低溫下的沖擊功值不合格,這種現(xiàn)狀亟待改變。

4)美國管件標(biāo)準(zhǔn)MSS SP-75和ASME B16.9規(guī)定的驗(yàn)證試驗(yàn)法是國際普遍采用的管件設(shè)計(jì)計(jì)算方法,中國多項(xiàng)大型輸氣管道工程進(jìn)口管件均采用驗(yàn)證試驗(yàn)法確定壁厚,運(yùn)行至今安全可靠,證明該法的先進(jìn)性和安全性;解決高壓大口徑管件設(shè)計(jì)計(jì)算困境的唯一出路是采用驗(yàn)證試驗(yàn)法;屬于變壁厚異形元件的熱模壓拔制三通更適于采用驗(yàn)證試驗(yàn)法確定壁厚。

5)建議作為中國輸氣管道工程設(shè)計(jì)和氣田集輸工程設(shè)計(jì)的主要規(guī)范,在管件設(shè)計(jì)計(jì)算的條文中補(bǔ)充有關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)法的規(guī)定。

6)管件設(shè)計(jì)計(jì)算采用驗(yàn)證試驗(yàn)法應(yīng)按管件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度爆破試驗(yàn),并事先制定技術(shù)方案、實(shí)施程序和作周密的組織安排,有第三方機(jī)構(gòu)見證鑒定,為以后推行驗(yàn)證試驗(yàn)法作好數(shù)據(jù)資料的搜集整理工作。

7)中國大型輸氣管道工程用管件鋼的標(biāo)準(zhǔn)和使用尚處于初期發(fā)展階段,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管件鋼鋼材類型,管件鋼系列的劃分和夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)溫度以及管件鋼原材料公司與管件公司的協(xié)調(diào)機(jī)制均有待進(jìn)一步發(fā)展,提升到新的水平。