大口径管道开孔补强的设计核算方法及效果

ｌ７７ 咖 叭则 主 ， 州 啷 管直 接开 孔与 支管 以焊 接 方式 连 接 管 承受
压力荷载的能力减弱 ， 度可能无法满足要求 。 强
Ｄ —— 管道 外径 ， ｍ； ｍ Ｄ —— 管道 内径 ， ｍ； ｍ ５—— 管道 壁厚 ， ｍ。 。 ｍ 经式 （ ） 算 结 果 与 管 道 许 用 应 力 比较 可 １计
０ ４１ １—８ ２ ０ Ｅ－ ｉ： ｏ ｇ ｑ ０ ４＠ ｓｎ ． ｏ ２１ ７１ ９， ｍａ ｌ ｓ ｎ ｃ ２ ０ ｉ ａ ｃ ｍ。
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炼 油 技 术 与 工 程
２ １年７ ０２ 月
要求 ， 支 连 接 处 Ａ， 分 Ｂ点应 设 置 异 径 三通 ， 主 若
生产 创造 了有 利 条件 。 １ 管 道布 置情 况
１１ 管道 布置 图及 主 要设计 条件 ．
管 道 布置见 图 １ 。 图 中 Ｇ ￣０ Ｊ １和 Ｇ －０ 为 原 有 固 定 管 架 ， Ｊ ４ ０ Ｇ －０ 为 原有 固定 管 墩 。实 线 为 新 增 管线 ， 双 Ｄ０４ 细
进行计算和判断 ， 找出最适合的补强方式 ， 并根据计算补强的具体参数要求进行开－ － 强 ， ｆ￣ Ｌ ｌ 核算结果 的准确与否及 ＂ 开孔补强是否足够将影响管道的安全平衡运行。常规的大管道开孔补强分析计算有 ： 据规范及经验公 式进行计 根 算及判断 、 Ａ Ｓ ＲＩ软件详细应力分析 、 Ｃ ＥＡ Ｉ 按设备有限元进行分析 计算等 方式。从生产 实际人手 ， 针对某原 油管线
抢修项 目中遇到的实际问题 ， 利用 Ｃ Ｅ Ａ Ｉ Ａ Ｓ ＲＩ 软件对大 Ｌ径管道的开孔补强进行了详细解 析 ， Ｉ 提出了相应 的解决方
案及处理措施 。
关键词 ： 开孔补强
补强圈联合补强
等面积补强法
加强筋
某 公 司原 油码 头卸 船管 线在 生产 事故 中部 分 管 段过 火受 损 ， 原油 无法 卸船 ， 响 向相关 炼油 厂 影 的原料 供应 ， 要 尽 快 利 用未 受 损 管 段 直 接 连 接 需 以恢 复 向炼 油 厂 供 应 原 油 。为 缩 短 工 期 、 少 生 减 产 损失 ， 道 材料 尽 量 利 用 库 存 。但 其 中 Ｄ ７０ 管 Ｎ ０ 与 Ｄ １０ Ｎ ００的原 油管 道连 接处 没 有 库存 三 通 材 料 可用 ， 货周 期 很 长 ， 减 少 生产 损 失 ， 据 实 际 订 为 根 管道 布 置情 况对 支 管 连 接 处 进 行 了核算 ， 过增 经 加补 强 圈 、 强筋 补强 后 ， 以满足 连接 处 的强度 加 可 要求 ， 少 了采 购 、 工 时 间 ， 减 施 为炼 油 厂 尽 快恢 复
１ ６ １ ×１ ｌ 设计温度 ： ０ｔ１ ２ｉｎ ０ ／１ １ ｎ ７ ０℃ ； 压力 ：． Ｐ ； １７Ｍ ａ
一 ｍｍ
磊
２０ 规定 的安全 区间 ， Ｌ 在破坏 的可 能 ， ０１ 开孑 存 由式 （ ） 以看 出 ， １可 在压 力 、 管径 确 定 的情 况 下减 小 环 向应 力 的方法 是增 加 壁 厚 ， 由于 管道 材 料 为 利 但 用库 存 ， 厚是 确定 的 ， 壁 只能进 行开孔 补 强核算 。
摘要 ： 在没有标准管件可用 的情况下 ， 口径管道上直接开孔焊接支管是管道设 计时经常会 遇到的问题 ， 大 由于
开 孔 面 积 较 大 ， 要 对 开 孔 处 进 行 详 细 核 算 以确 定 是 否 需 要 补 强 。 若 需 要 补 强 ， 根 据 具 体 情 况 、 关 标 准 规 范 来 需 要 相
ＧＤ ． ０ ０４
图 １ 原油管线 Ｄ １００ Ｄ ７ ０管道分支布置 示意 Ｎ ０ ／ Ｎ ０
Ｆ ｇ １ Ｐ ｐ ｎ ａ ｏ ｔｏ ｒ ｄ ｉ ｐｐ ｌ ｅ ｉ ． ｉ ｉ ｇ ｌｙ ｕ ｆｃ ｕ ｅ ｏｌ ｉ ｅｉ ｎ
ＤＮ１ ０ ／ＤＮ７０ ｒ ｎ ｈ— ｉ ｅ ００ ０ ｂａ ｃ ｐｐ ｓ
ｏ ＝ ４ＭＰ ５ ％ ［ｒ ６ Ｐ ｒ ７ ａ＞ ０ ｏ］ ９Ｍ ａ 日 ＝
Ｍ Ｐａ 。
（） ２
式 中 ： ］—— 管 道 在 设 计 温 度 下 的 许 用 应 力 ， ［ 由式 （） ２ 可以看 出 ， 向应 力 已超 出 Ｓ ０９ 环 Ｈ３５—
原油管线
规
格
其
它
表 １中管道 材 料 均 为利 用 库 存 ， 常 规 设 计 按
收稿 日期 ： １ — ３ ２ 。 ２ ２ ０ — １ ０ 作者简介 ： 长清 ， 宋 工程 师，０ ０年毕业 于石 油大学 （ ２０ 华东 ） 炼制系 ， 主要从 事 炼 油化 工 工程 设 计 工作 。联 系 电话 ： 现
Hale Waihona Puke Baidu
点划 线 表示 原有 管线 ， 关管 线在 图 中未表 示 。 无 为 避免 由于 新增 Ｄ ７ ０原 油 管线 Ａ， 的热 Ｎ０ Ｂ
１２ 主 要存 在 问题 ．
胀变形对原有 Ｄ １０ Ｎ ００原油管线膨胀节产生附加 横向推力 ， 将分支连接点设在 固定管墩 （ Ｄ０４ Ｇ－ ） ０
的西 侧 ， Ｂ点 即为 分支 连接 点 。 Ａ， 图 中管线 主要 设计 条件 见表 １ 。
得出：
但库 存没 有此 规格 三 通 材 料 ， 口径 的管 件 从 订 大
货 到运输 至现场 至 少需 要 １ ， ０ｄ 在此 期 间原 油无
法卸 船 ， 油厂 的原 料将无 法供 应 。 炼
表 １ 管道主要设计条件
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２ １ 年第４ 卷 第７ ０２ ２ 期
炼 油技术 与 工 程
Ｐ ＴＲ ＥＵＭ ＥＦＮＥＲ ＮＧＩ ＥＲ ＮＧ Ｅ ＯＬ Ｒ Ｉ ＹＥ ＮＥ Ｉ
大 口径 管道 开 孑 补 强 的 设 计核 算 方 法及 效 果 Ｌ
宋长清 刘 ， 莹 邓建 勇 ，
（． １ 中国石油工程建设公 司大连设计分公 司 ， 辽宁省大连市 １６ １ ； １０ １ ２ 中国石 油天然气股份有 限公 司大港石化分公 司 ， ． 天津市 ３０ ８ ） ０ ２０