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天然气与石油 NATURAL GAS AND OIL
2017年4月
机械复合管基管壁厚计算方法探讨
陈俊文周迎王磊胡连锋郭艳林李科
中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610041
摘要：机械复合管具备良好的抗腐蚀性能和经济性能，应用前景广阔。机械复合管现行设计规范规定其基管壁厚按照设计压力计算，不考虑蚀合金内衬的承压作用。为避免基管和内衬分层，机复合管制造规范要求基管和内衬具有一定的紧密度，这将导致两种管层间产生残余接触压力。残余接触压力和内衬承压的综合影响可能导致基管承压不同于设计压力，需进一步量化上述作用压力，以评估现行计算方法的适应性。基于机械复合管紧密度要求，推算了内衬和基管的残余接触压力，分析了基管在内压下的实际受力情况，提出了另一种基管壁厚计算方法，并探讨了设计规范基管壁厚计算公式的适用性。研究表明，成管紧密度越高，则残余接触压力越大；本文提出的计算方法考虑了内衬承受内压和残余接触压力对基管壁厚计算的影响；中高压下，现行规范基管整厚计算选取结果高于本文计算方法，说明现行规范计算结果可靠，但本文的计算结果更具经济性。本文的研究成果为集输系统用机械复合管的精细化设计提供了一定的参考与借鉴。
关键词：机械复合管；残余压力；壁厚；计算 D0I:10.3969 /j. issn.1006 5539.2017.02. 006
0前言
随着油气集输系统介质日趋复杂，高含腐蚀介质工况下的选材问题意义重大[1-4]。双金属复合管是解决高腐蚀环境腐蚀相对安全和经济的途径之一，因此得到了深入的研究和极大的发展[3-]。机械复合管由于成型工艺较冶金复合管更为简单，成本更低，因此在集输管道中极具发展潜力。目前，机械复合管制管、现场焊接和生产运行等技术日趋成熟。尤其对于成品机械复合管，为保证内衬和基管的严密贴合，其紧密度具有较高的要求，且相关检测手段不断发展【12-15]。然而，良好的层间紧密度将给基管施加一定的残余接触压力，即机械复合管的基管在未进行介质输送时就已经承受了内衬的扩张压力，而这种压力对基管壁厚计算和选择的影响却鲜有报道。同时，现行规范中的机械复合管基管壁厚计算方法也未提及残余接触压力。因此，有必要结合上述问题，分析机械复合管基管受力情况，并探讨现行设
收稿日期：2016-11-26
计规范的安全合理性，为更加准确地计算机械复合管基管壁厚提供参考和借鉴。本文将基于机械复合管紧密度要求，推算内衬和基管的残余压力，分析基管在内压下的实际受力情况，并探讨月前基管壁厚计算公式的适用性。
机械复合管紧密度指标
双金属内衬复合管塑性复合成型技术是利用金属管材的弹塑性能来实现内管与外管之间紧密结合的工艺[4-5]。目前主要有水压复合工艺、爆燃复合工艺、旋压工艺、扩径工艺和冷拔工艺等，最为主要的工艺有水压复合工艺和爆燃复合工艺。为保证机械复合管内衬与基管具有足够的贴合度，在现行制造规范和产品技术规格书中通过紧密度指标进行定量要求。
紧密度是制造过程中通过内压变化使内村发生塑性变形和基管发生弹性变形获得的。将内衬和基管套
基金项目：中国石油天然气集团公司重点工程资助项目（S2016-103D）
作者简介：陈俊文（1987－），男，四川成都人，工程师，硕士，主要从事油气田地面工程设计与研究工作。万方数据