城市煤氣管道改輸天然氣的應(yīng)用研究.pdf

1、在“西氣東輸”項目啟動后，江蘇省內(nèi)開始了范圍廣泛的“天然氣城市利用工程”的建設(shè)工作，將原輸送人工煤氣的管道改輸天然氣。目前國內(nèi)在役的人工煤氣管道大部分已服役多年，不可避免地存在原始的或使用過程中出現(xiàn)的各種各樣的缺陷，降低了管道的強度，存在安全隱患。本文針對南京、南通、徐州部分地區(qū)服役20年以上的低壓庭院管(灰口鑄鐵管、15鍍鋅鋼管)進(jìn)行了研究，通過組織微觀性能分析研究管材的適應(yīng)性，用有限元方法計算管道極限載荷，確認(rèn)其是否可以用于改輸天然

2、氣。初步得出了一些結(jié)論：
　　 (1)分析了庭院管腐蝕的原因，通常管道外壁腐蝕比內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，管道的表面狀態(tài)、土壤腐蝕是影響外壁腐蝕的主要方面。通過測定南京、南通、徐州三地的土壤電阻率得知，南京地區(qū)土壤電阻率最高，為強腐蝕性；南通、徐州均為弱腐蝕性土壤。并采用犧牲陽極法保護燃?xì)夤艿馈?br>　　 (2)通過金相分析：將服役后的15鋼管(庭院管)的損傷分為6級，據(jù)此對管道各部位損傷進(jìn)行分級，并提供了管段維修或更換的判據(jù)；將服役后

3、的灰口鑄鐵管(庭院管)的損傷分為5級，據(jù)此對管道各部位損傷進(jìn)行分級，并提供了灰口鑄鐵管段維修或更換的判據(jù)。總的來說，灰口鑄鐵損傷程度比15鋼輕。
　　 服役時間對金屬組織損傷情況有一定的影響，在20～23年此時間段內(nèi)變化趨勢不明顯。土壤腐蝕性對組織損傷情況有較大的影響：土壤強腐蝕性的南京地區(qū)的部分15鋼管道中心部位已達(dá)到4級損傷，部分灰口鑄鐵管道中心部位也已達(dá)到4級損傷，這些管道整體組織損傷嚴(yán)重，需更換管道；土壤弱腐蝕性的南通、

4、徐州地區(qū)的管道損傷程度比南京地區(qū)低，可繼續(xù)使用。
　　 (3)通過對南京1號小區(qū)管材的常溫拉伸性能測試可知：15鋼環(huán)向、軸向的屈服強度和強度極限均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。因管材內(nèi)部組織受到損傷，彈性階段與塑性階段的界限不明顯，其真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有明顯的屈服階段。而且有兩個環(huán)向拉伸試樣在加載過程中忽然斷裂，說明部分管道損傷嚴(yán)重，對服役安全保障有很大的影響，須根據(jù)實際工作負(fù)荷驗證后確定使用或更換。服役后部分灰口鑄鐵管因組織損傷其強度

5、極限低于國家標(biāo)準(zhǔn)。其中兩個試樣損傷嚴(yán)重，其強度極限只達(dá)到國標(biāo)的49％、60％，須根據(jù)實際工作負(fù)荷驗證后確定使用或更換。
　　 (4)運用ANSYS軟件計算了南京地區(qū)含軸向雙矩形、環(huán)向雙矩形局部減薄缺陷的15鋼管道在不同局部減薄尺寸、缺陷距離和減薄深度情況下的極限內(nèi)壓。當(dāng)局部減薄深度≤0.7倍壁厚時，管道仍能承受較大的內(nèi)壓，將管道改輸天然氣是可行的。
　　 (5)有限元計算結(jié)果表明，在內(nèi)壓作用下，含淺局部減薄管道的失效模式