集合管加工制造方案淺析

張小強+何川

【摘要】目前在油氣集輸領域中，集合管的運用越來越廣泛，需求也在不斷增加。集合管加工制造的方法有多種，最常見為集合管三通焊接和集合管開孔補強焊接，而近年來集合管拔制技術正逐步新興并趨于廣泛生產使用。本文以某項目管匯橇為例，對常用的三種集合管加工制造技術方案，從技術、經濟和工期三方面進行對比分析，指出集合管拔制方案具有技術先進、成本低、工期短的優勢，建議采用。

【關鍵詞】集合管 開口補強 拔制

【Abstract】At present， in the field of oil-gas gathering and transportation， the collection pipe is used more and more widely， and the demand is also increasing. The collection of a variety of manufacturing methods， the most common set of pipe three through welding and collecting duct opening reinforcement welding， and in recent years the manifold drawing technology is gradually emerging and tends to be widely used in production. In this paper， as an example of a project in exchange skid pipe， three sets of pipe manufacturing technology commonly used， were analyzed from the technical， economic and construction three aspects， pointed out that the collection pipe drawing process scheme has the advantages of advanced technology， low cost， short time advantage， recommended

【Key words】Collecting duct；Opening reinforcement；Drawing

1. 引言

近年來，隨著油氣集輸領域的不斷發展，集合管正逐步廣泛地應用于油氣田井口和生產集輸管匯。由此應運而生的管匯橇，即是在此基礎上形成的一種能夠實現在油氣田現場安裝高效快捷、占地面積小、成型美觀、集成度高的集合管橇裝產品。管匯橇中集合管加工制造是關鍵，由于三通焊接、開孔補強焊接和拔制三種方案存在一定的差異，為實現管匯橇的優勢，因此需要根據實際情況加以方案比選。

2. 集合管加工制造技術要求

（1）在一根母管上分支出多個支口，且支口可按不同的要求，分布在母管多表面位置，母管的兩端口和各個支口可依據不同的要求，對焊管件或連接法蘭等，這樣就形成了一個完整的管系，故名集合管。其在油氣田井口及集輸站場應用較多，通過集合管把各單井或生產來油（氣）進行匯集，然后輸往下游集輸管線，因此，集合管的加工制造主要是將各單井或生產管線進行連接，即在集合管上進行管線分支作業。

（2）按照某項目工藝流程圖，集合管規格主要有：8通井口管匯橇井口用16"主路/6"支路，測試用10"主路/6"支路；15通生產管匯橇生產用18"主路/10"支路，井口用10"主路/10"支路。其中，15通生產管匯橇測試用10"主路/10"支路集合管，根據各加工制造方案特性，僅能采用三通焊接。

（3）工藝技術要求：

設計壓力：2000psig，設計溫度：120℃；

操作壓力200～700psig，操作溫度：70℃。

要求熱處理，水壓試驗（試驗壓力3000psig）。

集合管管材材質選用ASTM A106 Gr.B 硫含量（W %）≤ 0.01%，同時應滿足項目工況條件及NACE MR0175/ISO15156的相關規定。

2.1集合管三通焊接方案。

（1）本方案使用等徑或異徑三通管件與無縫鋼管組對焊接，實現集合管管線等徑或異徑分支功能，是集合管加工制造傳統的施工工藝。管材焊接是主要施工作業量，施工成型容易，且施工過程容易掌控。即便如此，方案仍應根據相應施工焊接標準及集合管材料制定焊接工藝卡，作為集合管三通焊接工藝技術要求（集合管三通焊接樣品見圖1）。

（2）集合管三通焊接主要工藝流程：管材和三通管件材料復檢→管材下料→管口打磨→組對→焊接→檢驗→無損檢測→熱處理→噴砂除銹→檢驗→標識→入庫。

2.2集合管開孔補強焊接方案。

（1）本方案集合管開孔補強參照壓力容器制作，管口補強采用設備鍛件。集合管按照壓力容器需對其安全性進行各種檢試驗，而集合管管材規格并不對應在壓力容器標準規定內，因此需要對集合管管材壁厚進行詳細設計計算并檢驗校核。同時，設備鍛件也需要進行詳細補強設計計算和檢驗校核（集合管開孔補強焊接樣品見圖2）。

（2）集合管開孔補強焊接主要工藝流程：集合管壁厚和設備鍛件設計計算及校核→管材和鍛件材料復檢→集合管開孔和鍛件下料→鍛件制造→檢驗→開孔打磨→組對→焊接→檢驗→無損檢測→熱處理→噴砂除銹→檢驗→標識→入庫。

2.3集合管拔制方案。

（1）集合管拔制使用專用模具和工藝利用液壓設備進行拔制，不僅可以在直管上拔制，而且可以在彎管上，且撥口均勻，孔間尺寸精度高，撥口根部外形美觀，材料均勻無內部缺陷。產品具有幾何尺寸準確、支管高度高、支管壁厚均勻等優點。生產規格：DN150～DN1500壓力等級：Sch10～Sch160，制造標準：GB，ASME，SH，HG等，也可按圖紙加工（集合管拔制工裝和樣品見圖3）。endprint

（2）集合管拔制主要工藝流程：集合管原材料復檢→下料→開孔→局部加熱→拔制支管→檢驗→平口整形→熱處理→噴砂→無損檢測→機加工→檢驗→標識→入庫。

3. 集合管加工制造的應用

某項目管匯橇共10套，分7套15通生產管匯橇和3套8通井口管匯橇。根據項目情況，需要進行加工制造的集合管總共68根：7套15通生產管匯橇集合管56根（規格：18"主路/10"支路）；3套8通井口管匯橇集合管12根（規格：16"主路/6"支路，10"主路/6"支路）。

3.1加工制造方案比選。

（1）技術特點。

通過前面對三種方案的介紹，不難看出，集合管拔制可免除對于壓力容器開孔補強的計算和要求，拔制工作量相對于壓力容器設計方案較低；同比三通焊接，集合管拔制減少了眾多大口徑、大壁厚焊口的焊接工作量。集合管拔制具有焊縫少、成型美觀、技術較先進等特點。

（2）經濟性。

集合管開孔補強焊接方案參照壓力容器制造，需對容器安全性進行各種檢試驗，同時壓力容器開孔補強用鍛件的成本價格較高，且采用ASME標準進行設計，材料的采購成本也相對較高。集合管三通焊接方案因大口徑、大壁厚焊口數量多，相應的焊接、探傷等施工成本和焊材成本較高。而集合管拔制方案雖然對管材壁厚和材質元素含量控制要求高于其他方案，但經濟成本仍最低。魯邁拉管匯橇項目中，通過市場詢價對比分析，集合管拔制方案施工投資較其余方案最低節省1/3以上成本。

（3）工期。

三種方案從各自工作量對比而言，三通焊接方案和開孔補強焊接方案明顯因大量焊接施工和鍛件制造工作量致使施工周期較長。集合管拔制因采用特制工裝，其加工工藝技術明顯得以提升，只要對施工過程進行合理掌控，工期即能得以控制?？紤]到原材料采購、焊接、探傷、熱處理等工序，集合管拔制的工期具有比較大的優勢，尤其和三通焊接相比，能降低工期1/3以上。

3.2集合管拔制技術說明。

目前集合管拔制技術雖在我國尚處于試驗性生產階段，但技術較先進，尤其在河北、遼寧、江蘇等地一些制造廠擁有較豐富的加工經驗。在廠家試生產的試驗過程中，拔制8根18寸管材，成品7根，僅一根出現局部裂紋，成品率較高。同時，試驗經集合管壁厚詳細設計計算、校核，有效地控制壁厚減薄量和負偏差；試驗經設定管材的Mn、Cr等重金屬含量小于標準規定上限的2/3，降低管材硬脆性，增加韌性，有效地控制解決集合管拔制連續性出現裂紋、橫向過熱疲勞、管線及管口橢圓率較大等不良現象。

綜上所述，集合管拔制技術先進、成本低、工期短在集合管生產中占有較大優勢。通過對集合管拔制試驗加工，集合管成品率在可控范圍內，項目運行中實用性強，應優先考慮此方案。

參考文獻

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[3]蔡漢福，大型密集式集合管拔制變形后的矯直.理化檢驗：物理分冊，1998年第34卷 第9期.endprint