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耐磨管道

时间:2013-12-03 09:37 作者:未知 点击:

耐磨管道运输是一种新兴运输方式,是继铁路、公路、水运、航空运输之后的第五大运输方式,它在国民经济和社会发展中起着十分重要的作用,已广泛应用于石油天然气领域。目前,全世界石油、天然气耐磨管道总长度2.60€?06km,并以每年2€?04~3€?04km的速度增长。截至2009年底,我国油气长输耐磨管道总长度已达7€?04km,预计到2015年将达到14€?04km。可以说,国内外耐磨管道输送技术已经非常成熟,这对耐磨耐磨管道输送技术在煤浆输送方面的应用打下了坚实的基础。 

  目前,耐磨管道输送技术已逐步应用到铁精矿、磷精矿、铝土矿及电厂灰渣等各类浆体的输送中,在我国先后建成的浆体输送耐磨管道有山西省太钢尖山铁精粉矿浆耐磨管道、贵州瓮福磷精矿浆体耐磨管道、包钢铁精矿矿浆耐磨管道及昆钢大红山铁精粉矿浆耐磨管道等,这些浆体耐磨管道的建设投产都给企业带来了良好的经济效益。 
  在煤浆的耐磨耐磨管道输送方面,美国曾先后建成过两条输煤耐磨管道。一条是东湖电厂输煤耐磨耐磨管道,该项目建于1957年,是将美国俄亥俄州乔治城选煤厂的选精煤通过耐磨管道输送至克利夫兰电气照明公司东湖电厂,耐磨管道长173公里,年运煤140万吨,这条耐磨管道运行了6年,共运煤630万吨。另一条就是著名的美国黑迈萨输煤耐磨管道,该耐磨管道始建于1969年,于1970年建成投产,是将亚利桑那州凯恩塔(Kayenta)黑迈萨(Black Masa)露天矿的动力煤通过耐磨耐磨管道输送至内华达州的莫哈夫电厂(2€?9万KW)。该耐磨管道全长440公里、主耐磨耐磨管道直径457mm,年运煤量500万吨。该耐磨管道成功运行了35年之久,于2005年因与电厂合同到期而停运,累计运煤量达1.5亿多吨。
 
  在我国,由陕煤化集团投资建设的神渭输煤耐磨耐磨管道项目已经通过初步设计评审,即将进入实施阶段。该项目是将陕西神木县红柳林矿的洗选煤制成一定浓度和粒径级配的浆体后,通过耐磨耐磨管道输送至陕西渭南的煤化工区,输送主管径为DN600,输送总距离约为750km,输送规模为10Mt/a。 
  由于我国的能源结构主要以煤炭为主,而煤炭资源大多分布在西北偏远地区,用户主要集中在中部和东南沿海经济发达地区,每年煤炭的运输问题都是焦点问题。因此,神渭输煤耐磨管道的建成投产,必将在我国的煤炭运输方面起到示范作用,将有力推动我国输煤耐磨管道事业的发展。 
  2 输煤耐磨管道输送介质特性 
  输煤耐磨管道输送的是一定浓度和一定粒度级配的煤浆,属于固液两相流体,在介质特性及流态上有如下特点: 
  (1)由于是固液两相流,为防止浆体在耐磨管道中沉淀堵管,设计流速相对较高,一般在1.2~2.5m/s; 
  (2)浆体粘度较高,普通合格浆体粘度一般在40~80mpa·s。 
  由于以上特点,为实现长距离输送,输送压力较高,一般在10~15MPa,因此对输送管的管材及管型的选择都有较高要求。目前,浆体输送耐磨管道管材一般采用生产工艺成熟的X系列高强管线钢,钢级则根据输送规模和输送压力经综合比选后确定。 
  3 输煤耐磨管道管型的选择 
  我国长输耐磨管道用钢管普遍采用美国API SPEC 5L标准。按照该项标准,将钢管按生产工艺不同分为无缝钢管、电阻焊钢管、超高分子量聚乙烯管等8种。但主要使用的有无缝钢管(Seamless )、直缝超高分子量聚乙烯复合管管(Electric Resistance Welding,简写为 ERW )、直缝埋弧焊管 (Longitudinally Submerged Arc welding,简写为LSAW)、螺旋缝埋弧焊管(Spirally Submerged Arc Welding,简写为SSAW)等4种。 
  3.1 制管工艺简介 
  3.1.1 无缝钢管 
  无缝钢管是采输煤耐磨管道工程管材选型研究用热加工方法(如热轧,挤压,热减径,热扩径,热处理)制造的钢管。 
  3.1.2 螺旋缝超高分子量聚乙烯管(SSAW) 
  螺旋缝超高分子量聚乙烯管生产时所用的原材料为热轧板卷。在将卷板以一定的角度卷制同时对卷板边缘采用埋弧焊接的方式进行焊接,制成钢管。钢管的焊缝与钢管的轴线有一定的夹角,呈螺旋线形状。使用同一板宽的热轧卷板,采用不同的螺旋夹角可以生产出不同直径的钢管。 
  我国在上个世纪50-70年代缺乏热轧宽带钢,螺旋焊管具有可以应用窄带钢的优势,首先应用于我国石油天然气管线,其优点主要有四点: 
  (1)钢管直径与带钢宽度不再受“€%i”的比例的约束; 
  (2)螺旋线在理论上可以在输气时对止裂性能有帮助; 
  (3)直径最大可以达到2500mm以上,适用于输水管线; 
  (4)成型设备比较简单,基建投资较少。 
  螺旋焊管应用受到局限性主要有四点: 
  (1)存在较复杂的残余能力,以及分布和量值大小变化较大; 
  (2)从基于应变的设计理念来看,螺旋焊管抗大变型能力要弱一些; 
  (3)受到壁厚的限制,一般壁厚S≤25mm; 
  (4)受到钢级的限制,一般高强度钢级X90~X120的开发仅限于直缝埋弧焊管。 
  3.1.3 超高分子量聚乙烯管(LSAW) 
  直缝超高分子量聚乙烯管所采用的原材料为钢板。经过不同的成型方式,将钢板采用模具压弯加工成圆形,然后再采用埋弧焊接的方式焊成钢管。直缝超高分子量聚乙烯管的成型方式主要有UOE、JCOE、RBE等,直缝超高分子量聚乙烯管在焊接完成后一般都要经过扩径处理,以保证钢管的尺寸精度,同时扩径处理的过程也能减小残余应力,并使残余应力的分布更加均匀。直缝埋弧焊管在国内应用于油气输送工程比较晚,但起步迅速,发展步子大,成绩显著。  
直缝超高分子量聚乙烯管优点: 
  (1)成型工艺比较容易,有预焊及精悍,焊接质量比较容易保证; 
  (2)有全管扩径工艺,比较容易消除应力,残余应力较小; 
  (3)几何精度和力学性能较好,质量稳定,可靠性高; 
  (4)应用广泛,可以应用于油气管线,可以用于陆上二、三、四类地区、穿越段及海底管线; 
  (5)可以达到高钢级≥X120,大壁厚≥40mm。 
  直缝超高分子量聚乙烯管局限性有: 
  (1)直径一般在≤€%O1422mm,受到板宽的限制; 
  (2)主要用于大直径钢管,在几何外形和尺寸上要求的精度不高; 
  (3)UOE成型方式投资昂贵,JCOE成型方式适用于中型企业。 
  (4)直径<€%O406mm时,制作上不够经济。 
  3.1.4 超高分子量聚乙烯复合管管(ERW) 
超高分子量聚乙烯复合管
 1、超高分子量聚乙烯耐磨管道分子量一般在250万以上;而PE管分子量只有几十万。
     2、超高分子量聚乙烯耐磨管道的生产速度比钢丝网骨架聚乙烯耐磨管道的生产速度要慢得多。超高分子聚乙烯耐磨管道一条线一天只能生产几十米,而钢丝网骨架聚乙烯复合管一天可以生产几千米;因此洛阳国润管业的超高分子聚乙烯管生产线较多。
 
    3、超高分子量聚乙烯耐磨管道的内衬管表面要比钢丝网骨架聚乙烯耐磨管道的内外表面光滑得多。因此不会结垢。
 
  3.2 不同钢管特点 
  不同类型钢管的特点见表1。 
  3.3  耐磨管道选择 
  如上所述,对于较大口径的无缝钢管,其外观质量、尺寸精度等方面都较差,且价格昂贵,不建议在输煤耐磨管道中采用;对于螺旋焊缝管,其外观质量、尺寸精度等方面处于中等水平,价格也较适中,但由于其焊缝长度大于直缝管焊缝长度,同直缝管相比增加了由于焊缝质量而带来的风险,同时耐磨管道内焊缝余高呈现螺旋状,对煤浆的流态会有影响,因此也不建议采用;而直缝焊钢管克服了无缝管和螺旋管的诸多不足,因此,对于输煤耐磨管道工程,建议采用直缝焊钢管。 

  3.4 超高分子量聚乙烯复合管与超高分子量聚乙烯管的比较 
  超高分子量聚乙烯复合管与超高分子量聚乙烯管是两种钢管生产工艺,在管径系列上,受到制管工艺的影响,超高分子量聚乙烯复合管钢管直径最大只能做到€%o660,而超高分子量聚乙烯管对生产直径小于€%o405的钢管比较困难,两者可以优势互补;在焊缝强度上,超高分子量聚乙烯复合管由于没有焊材填缝,其强度最高等于母材,和超高分子量聚乙烯管比处于劣势,但其生产成本低,在一定程度上能弥补其不足,只要加强耐磨管道生产过程中的质量监管,同样能保证耐磨管道安全。 

  4 耐磨管道选择建议 
  根据石油天然气及其它浆体输送耐磨管道设计经验,在满足耐磨管道安全要求的情况下,从经济角度出发,一般在条件许可的情况下尽量选用超高分子量聚乙烯管,对特殊地段耐磨管道可选用超高分子量聚乙烯复合管,这样既经济又可保证工程质量。但不管选择超高分子量聚乙烯复合管,还是超高分子量聚乙烯管,为保证输煤耐磨管道工程的安全,都需要加强对产品生产全过程的监造力度,以保证产品质量。

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