管道全壓設計分析研究

王瑞英

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 概述

針對東海某平臺采用全壓設計，其中部分主工藝管線和化學注入管線涉及超高壓等級。本文從管線等級選擇、閥門連接選擇等方面進行了分析并提出了選材建議方案。

2 管線等級選擇分析

2.1 選擇依據

本項目涉及到的高壓管線參數如表1。

表1 管線參數

2.2 確定等級

根據平臺的防腐推薦最低管材選材S31803，采用ASME B16.5核定材料的壓力-溫度額定值，如圖1。

圖1中表明，CL2500等級下的額定壓力值不能滿足設計要求。因此選用更高的壓力等級API 10000psi來滿足設計要求。圖2是API 6A中常用的壓力等級額定值：

因此，推薦設計壓力/溫度64.15 MPa/110℃和65.25MPa/50℃的管道壓力等級為10000psi。

2.3 管壁厚計算分析

根據ASME B31.3 IX章節高壓管道設計要求，僅針對內壓直管進行壁厚計算。計算過程和結果如表2。

圖1 材料壓力-溫度額定值

圖2 API 6A壓力等級

表2 壁厚計算結果

根據表2的計算結果結合管線長度的統計，對國內外S31803無縫管、焊管廠家分別進行了郵件咨詢，根據久立、曼內斯曼的回復結果來看，可以滿足生產供貨[1-3]。因此，管道選材可選為S31803 10000psi等級。

2.4 管線選擇方案

綜上，最終管線等級選擇的推薦選材方案匯總如表3。

表3 管線等級選擇方案

3 管道連接形式分析

3.1 閥門現狀

針對API 10000psi壓力等級的管道閥門進行了分析，其中從采油樹出口管線到生產/測試管匯上的閥門主要為雙閥+低點泄放的閥組形式來連接。

推薦使用整體組合閥（可實現DBB功能，簡稱DBB閥門）替代單閥：1）DBB閥門的泄放閥一般采用的是更為安全可靠的DDB閥；2）DBB閥門能夠減少泄漏點，降低高壓油氣泄漏的風險；3） 價格方面，通過國外廠家報價來看，DBB閥門單價低于單閥連接的閥組價格之和。

為了更好的比較分析，將所有單閥連接改為整體組合閥連接之后，API 10000psi壓力等級的管道閥門變化如表4。

表4 替代前后閥門數量變化

表4表明，將所有單閥連接改為DBB閥門之后，閥門總數由664臺減少到325臺（包含替代后的整體組合閥數量），對于閥門不論采用法蘭還是對焊連接，都可以很大程度上減少安裝、檢驗工作量；減少管道重量，節省空間；減少泄漏點，降低泄漏風險。

3.2 閥門連接方案

綜上，最終的推薦閥門連接方案匯總如表5。

表5 閥門連接方案

4 結語

1）管線、管件、閥門的選型可以實現全壓設計的系統連接；2）對于雙閥加低點排放的連接形式采用組合一體式DBB閥門；設備接口采用API 6A法蘭連接；3） 儀表接口采用一體式DDB閥門，與儀表連接形式為API 6A法蘭或NPT。