CN112762273B - 一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形b型套筒及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒及其加工方法，属于油气输送管道领域。本发明的异形B型套筒，包括两块相同的半圆形弧形钢板，半圆形弧形钢板均由弯管段和缩口段组成；弯管段由弯曲段和位于弯曲段两侧的直管段组成，直管段内壁上各设有一条环向的凹槽；缩口段由缩口过渡段和缩口直管段两部分组成；当套筒安装时，所述凹槽用于盖套于待修复弯管管端环焊缝上，所述缩口直管段管端用于通过角焊缝焊接到与待修复弯管连接的钢管上。本发明能够在管道不停输状态下修复弯管部位及连接环焊缝处出现的缺陷，为弯管缺陷及连接环焊缝处缺陷修复提供除换管以外的另外一种方法，更为经济可靠。

Description

一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒及其加 工方法

技术领域

本发明属于油气输送管道领域，尤其是一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒及其加工方法。

背景技术

随着经济的高速增长，对油气资源的需求量不断扩大，为了弥补油气资源的分布不平衡，管道运输以其安全、高效的特点成为国民经济发展的重要基础。据统计，自20世纪60年代中国的第一条输气管线巴渝线建成以来，经多年的努力，我国的油气管道总长度达到15万公里左右，油气管网已经初具规模。但建成的油气管线中，有一半以上的服役时间超过20年，管道在长期的服役过程中不可避免的会由于服役环境、地质条件、杂散电流、防腐层失效、第三方破坏等原因，而在管道上产生大量的各类缺陷，以至于影响管道的正常运行。

据不完全统计，截止2014年5月底，我国油气管线存在至少29000处安全隐患，但是已知的整改率仅为12.6％，这种现状给我国油气输送行业带来了巨大的安全隐患。弯管作为油气输送管道连接部位不可缺少的关键组成部分，通常用于改变线路方向或改善线路局部钢管的受力状态，在油气管道工程中应用广泛。由于弯管使用位置及其自身结构的特殊性，往往会承受较为复杂的载荷，面临较为苛刻的工况环境，极易成为失效的高发部位。大量油气输送用弯管失效案例显示，其失效原因主要包括原材料缺陷、生产工艺不当、服役环境问题等几类。失效事故发生后，轻则导致油气泄露和管线停输，重则引起火灾、爆炸，造成环境污染、能源供应中断、人员伤亡等严重后果，严重威胁社会经济的平稳运行和公众的人身、财产安全。因此，及时修复弯管缺陷、避免失效事故就变得十分重要。目前，国内外油气公司通常采用换管或加装B型套筒进行缺陷修复。当采用换管作业时，不仅会导致整个管线停输，造成下游用户天然气供应中断，还必须将缺陷管道所处两个阀室之间几十公里管道中的天然气全部排空，造成巨大的经济损失。据估算，一条管径为1219mm的管道若采用换管方式进行缺陷修复，仅天然气排放损失就达几百万元。而B型套筒修复方法作为一种管道不停输状态下的修复方法，具有成本低、效果好、可靠性高的特点，被越来越多地应用于管道缺陷修复。相比复合材料、A型套筒、环氧套筒等修复方法仅能承受环向载荷，B型套筒修复方法不仅能承受环向载荷，而且还可以承受轴向及弯曲载荷。此外，由于B型套筒端部通过环向角焊缝与被修复的钢管相连，密封性较好，还适用于修复管道服役过程中出现的泄漏缺陷。图1为A、B型套筒修复方法示意图。

虽然B型套筒修复方法具有上述优点，但目前国内外用于油气输送管道缺陷修复的B型套筒仅有图1(b)一种类型，该类型的B型套筒仅能用于管道直管部分缺陷的修复，不能用于管道弯管部分缺陷的修复。由于弯管在油气输送管道中是不可缺少的重要组成部分，而且是失效事故发生的高发部位，因此，有必要设计出一种能够用于油气输送管道弯管缺陷修复的B型套筒。

发明内容

本发明的目的在于克服现有B型套管不适用于弯管缺陷修复缺点，提供一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒及其加工方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，包括以下步骤：

步骤一：选择与待修复弯管材料类型相同的钢板，钢板的长度L、宽度B、厚度T为：

L＝L_TW+L_TZ+L_TS (6)

B＝π×(d_TW+2T) (7)

T＝T_RW+h (8)

其中：L_TW-套筒弯曲段长度，mm；L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_TS-套筒缩口段长度，mm；d_TW-套筒弯管段内径，mm；T_RW-待修复弯管壁厚，mm；h-凹槽深度，mm；

步骤二：在钢板两侧加工两条凹槽，两条凹槽关于钢板长度中心线对称分布；

所述凹槽的宽度为b、深度为h，凹槽边缘与钢板中心线的距离为待修复弯管长度的1/2；

步骤三：将所述钢板卷管，加工两侧带凹槽的直缝埋弧焊管，直缝埋弧焊管的内径为d_TW为：

d_TW＝D_RW+2G₁ (1)

其中：d_TW-套筒弯管段内径，mm；D_RW-待修复弯管外径，mm；G₁-套筒与待修复弯管之间间隙；

步骤四：将所述直缝埋弧焊管的中间热煨加工成弯管，形成中间为弯曲段，两端为直管段的套筒；

弯曲段长度L_TW为：

L_TW＝L_RW (3)

其中：L_TW-套筒弯曲段长度，mm；L_RW-待修复弯管弯曲段长度，mm；

步骤五：将经热煨加工的套筒的管端加热并通过模具挤压，管端加工成缩口段，得到异形B型套筒半成品；其中，缩口段小端内径d_TS和缩口段的长度L_TS如下：

d_TS＝D_G+2G₂ (2)

L_TS≥8T (5)

其中：d_TS-套筒缩口段小端内径，mm；D_G-与待修复弯管连接的钢管外径，mm；G₂-套筒与钢管之间间隙；L_TS-套筒缩口段长度，mm；T-套筒直管段壁厚，mm；

套筒直管段长度L_TZ如下：

L_TZ＝L_RZ+b+c (4)

其中：L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_RZ-待修复弯管直管段长度，mm；b-凹槽宽度，mm；c-常数，取值范围为50-100mm。

步骤六：将所述异形B型套筒半成品沿中心线垂直或者水平剖开，形成两块半圆形弧形钢板，在待修复弯管上进行安装。

进一步的，步骤二中凹槽底部采用圆弧过渡。

进一步的，步骤二中待修复弯管长度为待修复弯管弯曲段长度与待修复弯管直管段长度之和。

进一步的，步骤三中，G₁取值范围为5-10mm。

进一步的，步骤五中，G₂取值范围为5mm以下。

进一步的，步骤一中，b取值范围为35-40mm；h取值范围为3.5-4.0mm。

进一步的，步骤六中，在待修复弯管上进行安装的具体操作为：

将两块半圆形弧形钢板固定于待修复弯管上方，使其凹槽盖扣在待修复弯管管端环焊缝上，利用缩口直管段完成管端对口；

将两块半圆形弧形钢板沿剖开面重新焊接在一起；

将缩口段两侧端部通过角焊缝焊接在与待修复弯管相连的钢管上。

一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒，包括两块相同的半圆形弧形钢板，半圆形弧形钢板均由弯管段和缩口段组成；

弯管段由弯曲段和位于弯曲段两侧的直管段组成，直管段内壁上各设有一条环向的凹槽；

缩口段由缩口过渡段和缩口直管段两部分组成；

当套筒安装时，所述凹槽用于盖套于待修复弯管管端环焊缝上，所述缩口直管段管端用于通过角焊缝焊接到与待修复弯管连接的钢管上；

其中，弯管段内径d_TW为：

d_TW＝D_RW+2G₁ (1)

其中：d_TW-套筒弯管段内径，mm；D_RW-待修复弯管外径，mm；G₁-套筒与待修复弯管之间间隙；

缩口段小端内径d_TS为：

d_TS＝D_G+2G₂ (2)

其中：d_TS-套筒缩口段小端内径，mm；D_G-与待修复弯管连接的钢管外径，mm；G₂-套筒与钢管之间间隙，取值范围为0-5mm；

弯曲段长度L_TW和直管段长度L_TZ为：

L_TW＝L_RW (3)

L_TZ＝L_RZ+b+c (4)

其中：L_TW-套筒弯曲段长度，mm；L_RW-待修复弯管弯曲段长度，mm；L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_RZ-待修复弯管直管段长度，mm；b-凹槽宽度，mm；c-常数，取值范围为50-100mm；

缩口段的长度L_TS为：

L_TS≥8T (5)

其中：L_TS-套筒缩口段长度，mm；T-套筒直管段壁厚，mm。

进一步的，所述凹槽宽度为b，凹槽深度为h；b的取值范围为35-40mm，h的取值范围为3.5-4.0mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒及其加工方法，能够在管道不停输状态下修复弯管部位出现的缺陷，为弯管缺陷修复提供除换管以外的另外一种方法，更为经济可靠。

附图说明

图1为现有A、B型套筒的结构示意图，其中，图1(a)为A型套筒的结构示意图，图1(b)为B型套筒的结构示意图；

图2为本发明中的钢板凹槽尺寸及位置示意图；

图3为本发明中的带凹槽直缝埋弧焊管示意图；

图4为本发明中的带凹槽热煨弯管示意图；

图5为本发明中的异形B型套筒半成品示意图；

图6为本发明中的异形B型套筒成品的竖直剖视图；

图7为本发明中的异形B型套筒成品的水平剖视图。

其中：1-套筒，2-管道管体，3-纵向对接焊缝，4-环向角焊缝。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

基于上述原因，一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒及其生产方法，目的是为了在管道不停输状态下修复弯管部位出现的缺陷，为弯管缺陷修复提供除换管以外的另外一种方法，而且更为经济和可靠。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒：

(1)包括上、下两块半圆形弧形钢板，每块半圆形弧形钢板都包括弯管段和缩口段两部分；弯管段内径由公式(1)确定：

d_TW＝D_RW+2G₁ (1)

其中：d_TW-套筒弯管段内径，mm；D_RW-待修复弯管外径，mm；G₁-套筒与待修复弯管之间间隙，取值范围为5-10mm；

缩口段小端内径由公式(2)确定：

d_TS＝D_G+2G₂ (2)

其中：d_TS-套筒缩口段小端内径，mm；D_G-与待修复弯管连接的钢管外径，mm；G₂-套筒与钢管之间间隙，取值范围为0-5mm；

(2)弯管段由弯曲段、左侧直管段和右侧直管段三部分组成。左、右两侧直管段内壁各加工有一条环向的凹槽，凹槽宽度为b(取值范围为35-40mm)，凹槽深度为h(取值范围为3.5-4.0mm)。套筒安装时，该凹槽盖套于待修复弯管管端环焊缝上。弯曲段长度、直管段长度由公式(2)、(3)确定：

L_TW＝L_RW (3)L_TZ＝L_RZ+b+c(4)

其中：L_TW-套筒弯曲段长度，mm；L_RW-待修复弯管弯曲段长度，mm；L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_RZ-待修复弯管直管段长度，mm；b-凹槽宽度，mm；c-常数，取值范围为50-100mm。

(3)缩口段形状类似于同心异径管，它由缩口过渡段和缩口直管段两部分组成，缩口过渡段将套筒内径由d_TW缩小至d_TS，缩口直管段便于进行角焊缝焊接对口，缩口直管段管端将通过角焊缝焊接到与待修复弯管连接的钢管上。考虑到热影响区影响，缩口段的长度L_TS不应小于8T，即：

L_TS≥8T (5)

其中：L_TS-套筒缩口段长度，mm；T-套筒直管段壁厚，mm；

本发明的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的制造方法，包括以下步骤：

步骤一：选择与待修复弯管材料类型相同的钢板，钢板的长度L、宽度B、厚度T应分别由公式(6)、(7)、(8)确定：

L＝L_TW+L_TZ+L_TS (6)

B＝π×(d_TW+2T) (7)

T＝T_RW+h (8)

其中：L_TW-套筒弯曲段长度，mm；L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_TS-套筒缩口段长度，mm；d_TW-套筒弯管段内径，mm；T_RW-待修复弯管壁厚，mm；h-凹槽深度，mm；

步骤二：在钢板左右两侧沿宽度方向加工两条凹槽，凹槽的宽度为b、深度为h，凹槽底部采用圆弧过渡，凹槽边缘与钢板中心的距离为待修复弯管长度(L_RW+L_RZ)的1/2，如图2所示。

步骤三：将经步骤二加工的钢板卷管，生产成左、右两侧带凹槽的直缝埋弧焊管，如图3所示。直缝埋弧焊管的内径应满足公式(1)。

步骤四：将步骤三生产的直缝埋弧焊管热煨加工成左、右两侧带凹槽的弯管，其弯曲段的长度应满足公式(3)，如图4所示。

步骤五：将步骤四生产的热煨弯管管端加热并通过模具挤压，加工成形状类似同心异径管的缩口段，如图5所示。缩口段小端内径应满足公式(2)，缩口段的长度应满足公式(5)，套筒直管段长度应满足公式(4)。

步骤六：根据实际需要，将步骤五加工出的异形B型套筒半成品沿中心线垂直或者水平剖开，形成上、下两块半圆形弧形钢板，如图6、7所示。

按照上述步骤加工出的异形B型套筒，采用以下步骤进行安装：

(1)将上、下两块半圆形弧形钢板固定于待修复弯管上方，使其凹槽盖扣在待修复弯管管端环焊缝上，并利用缩口直管段完成管端对口；

(2)将上、下两块半圆形弧形钢板沿剖开面重新焊接在一起；

(3)将缩口段两侧端部通过角焊缝焊接在与待修复弯管相连的钢管上。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选择与待修复弯管材料类型相同的钢板，钢板的长度L、宽度B、厚度T为：

L＝L_TW+L_TZ+L_TS (6)

B＝π×(d_TW+2T) (7)

T＝T_RW+h (8)

其中：L_TW-套筒弯曲段长度，mm；L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_TS-套筒缩口段长度，mm；d_TW-套筒弯管段内径，mm；T_RW-待修复弯管壁厚，mm；h-凹槽深度，mm；

步骤二：在钢板两侧加工两条凹槽，两条凹槽关于钢板长度中心线对称分布；

所述凹槽的宽度为b、深度为h，凹槽边缘与钢板中心线的距离为待修复弯管长度的1/2；

步骤三：将所述钢板卷管，加工成两侧带凹槽的直缝埋弧焊管，直缝埋弧焊管的内径为d_TW为：

d_TW＝D_RW+2G₁ (1)

其中：D_RW-待修复弯管外径，mm；G₁-套筒与待修复弯管之间间隙；

步骤四：将所述直缝埋弧焊管的中间热煨加工成弯管，形成中间为弯曲段，两端为直管段的套筒；

套筒弯曲段长度L_TW为：

L_TW＝L_RW (3)

其中：L_RW-待修复弯管弯曲段长度，mm；

步骤五：将经热煨加工的套筒的管端加热并通过模具挤压，管端加工成缩口段，得到异形B型套筒半成品；其中，套筒缩口段小端内径d_TS和套筒缩口段的长度L_TS如下：

d_TS＝D_G+2G₂ (2)

L_TS≥8T (5)

其中：d_TS-套筒缩口段小端内径，mm；D_G-与待修复弯管连接的钢管外径，mm；G₂-套筒与钢管之间间隙；L_TS-套筒缩口段长度，mm；T-套筒直管段壁厚，mm；

套筒直管段长度L_TZ如下：

L_TZ＝L_RZ+b+c (4)

其中：L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_RZ-待修复弯管直管段长度，mm；b-凹槽宽度，mm；c-常数，取值范围为50-100mm；

步骤六：将所述异形B型套筒半成品沿中心线垂直或者水平剖开，形成两块半圆形弧形钢板，在待修复弯管上进行安装。

2.根据权利要求1所述的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤二中凹槽底部采用圆弧过渡。

3.根据权利要求1所述的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤二中待修复弯管长度为待修复弯管弯曲段长度与待修复弯管直管段长度之和。

4.根据权利要求1所述的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤三中，G₁取值范围为5-10mm。

5.根据权利要求1所述的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤五中，G₂取值范围为5mm以下。

6.根据权利要求1所述的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤二中，b取值范围为35-40mm；h取值范围为3.5-4.0mm。

7.根据权利要求1所述的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤六中，在待修复弯管上进行安装的具体操作为：

将两块半圆形弧形钢板固定于待修复弯管上方，使其凹槽盖扣在待修复弯管管端环焊缝上，缩口段由缩口过渡段和缩口直管段两部分组成，利用缩口直管段完成管端对口；

将两块半圆形弧形钢板沿剖开面重新焊接在一起；

将缩口段两侧端部通过角焊缝焊接在与待修复弯管相连的钢管上。

8.一种用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒，其特征在于，包括两块相同的半圆形弧形钢板，半圆形弧形钢板均由弯管段和缩口段组成；

弯管段由弯曲段和位于弯曲段两侧的直管段组成，直管段内壁上各设有一条环向的凹槽；

缩口段由缩口过渡段和缩口直管段两部分组成；

当套筒安装时，所述凹槽用于盖套于待修复弯管管端环焊缝上，所述缩口直管段管端用于通过角焊缝焊接到与待修复弯管连接的钢管上；

其中，套筒弯管段内径d_TW为：

d_TW＝D_RW+2G₁ (1)

其中：D_RW-待修复弯管外径，mm；G₁-套筒与待修复弯管之间间隙；

缩口段小端内径d_TS为：

d_TS＝D_G+2G₂ (2)

其中：d_TS-套筒缩口段小端内径，mm；D_G-与待修复弯管连接的钢管外径，mm；G₂-套筒与钢管之间间隙，取值范围为0-5mm；

弯曲段长度L_TW和直管段长度L_TZ为：

L_TW＝L_RW (3)

L_TZ＝L_RZ+b+c (4)

其中：L_TW-套筒弯曲段长度，mm；L_RW-待修复弯管弯曲段长度，mm；L_TZ-套筒直管段长度，mm；L_RZ-待修复弯管直管段长度，mm；b-凹槽宽度，mm；c-常数，取值范围为50-100mm；

缩口段的长度L_TS为：

L_TS≥8T (5)

其中：L_TS-套筒缩口段长度，mm；T-套筒直管段壁厚，mm。

9.根据权利要求8所述的用于修复油气输送管道弯管缺陷的异形B型套筒，其特征在于，所述凹槽宽度为b，凹槽深度为h；b的取值范围为35-40mm，h的取值范围为3.5-4.0mm。

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