廣東大鵬液化天然氣有限公司

LNG改擴建項目中管道應力超標的整改

李 峰 黃惠龍

廣東大鵬液化天然氣有限公司

廣東大鵬LNG改擴建項目中的ORV（開架式汽化器）和HP（高壓泵）在項目試車過程中出現(xiàn)了法蘭泄漏、管道應力超標問題，導致管道應力超標的重要原因是管道應力計算和分析不合理，包括建立的應力計算模型不合理、應力計算的邊界條件不準確以及應力計算結果的分析和校核不充分。在改造方案中，利用CAESAR II 4.5軟件，對ORV管道進行當量壓力計算，進行靜力管道應力分析；提出了增加管道柔性，減小FCV—11591法蘭受力的具體方案；在HP—1/2入口匯管處增加一根鋼結構，以減少附近管口的應力；增加所有應力超標法蘭處的螺栓力矩值。經(jīng)過整改后，管道應力超標問題得到有效解決。

LNG；管道應力；試車；應力超標

2010年廣東大鵬液化天然氣有限公司順利完成了改擴建項目，改擴建項目的ORV（開架式汽化器）和HP（高壓泵）在項目試車過程中出現(xiàn)了法蘭泄漏、管道應力超標問題，一度嚴重地威脅著項目的按期投產(chǎn)。結合工程實踐探討LNG工程中管道應力超標的有效解決辦法，可為LNG類似工程提供借鑒和參考。

1 工程實踐中的問題

1.1 ORV試車工程問題

2009年8月31日至9月2日先后對ORV—G進行三次試車，出現(xiàn)的工程問題如下：第一次試車，ORV—G上游進料閥門全開，F(xiàn)CV—11591開啟時，F(xiàn)CV—11591法蘭處發(fā)生泄漏。為此，對法蘭進行熱緊，螺栓緊固的力矩按照原來的設計值考慮，對低溫支架作了修復調(diào)整。包括：1401處T型支架的修復、1250處取消南側(cè)限位塊、1150處和1040處取消西側(cè)的限位塊。隨后進行第二次試車，ORV—G上游進料閥門在FCV—11591開啟5%時，下游法蘭頂部發(fā)生泄漏，且ORV—G出口管線振動厲害，立即停車，對法蘭進行了熱緊，力矩增加至設計值的120%。經(jīng)分析現(xiàn)場情況后，進行了第二次整改，包括1250處取消北側(cè)限位塊，1150和1040處取消東側(cè)限位塊。進行第三次試車，ORV—G上游進料閥門在FCV—11591開啟5%時，仍然是下游法蘭頂部發(fā)生泄漏，停止試車，重新核算管道的應力。如圖1紅色圓圈標注所示。

圖1 ORV—G管道應力超標示意

1.2 HP管道應力問題

業(yè)主與國外工程公司對HP管道也進行了應力分析，結果發(fā)現(xiàn)多處應力超標，如圖2所示。

圖2 HP管道應力超標示意

2 整改措施

2.1 ORV管道應力問題的分析與處理

利用CAESAR II 4.5軟件的FLANGE模塊，對ORV管道進行當量壓力計算，進行靜力管道應力分析，發(fā)現(xiàn)FCV—11591法蘭力矩超標。

國外工程公司經(jīng)過對ORV應力報告核實后，提出了增加管道柔性，減小FCV—11591法蘭受力的具體方案，主要包括：①將圖1方案中FCV—11591上下游管道的尺寸由DN 250 mm修改為DN150 mm，并增加DN150水平∏型彎；②將FCV11591下游的軸向止推支架改為豎直方向的限位，增加下游管道的柔性；③修改FCV—11591上游的支撐支架為彈簧支架，增加彎頭的豎向柔性。通過這一系列措施使作用在法蘭的當量壓力減小，以達到管道應力得以消除的目的。

經(jīng)采用CAESAR II 4.5軟件的FLANGE模塊計算得出應力不超標，F(xiàn)CV—11591法蘭處不再出現(xiàn)泄漏。在2010年5月28日試車成功。

2.2 HP管道應力問題的分析與處理

采用CAESAR II4.5軟件對HP管道進行分析，經(jīng)過對HP—1/2應力報告的核實后，發(fā)現(xiàn)圖2的應力計算中，部分位置一次應力超標。更改方案為：在HP—1/2入口匯管處增加一根鋼結構，以減少附近管口的應力；增加所有應力超標法蘭處的螺栓力矩值，但該值確保在安全的允許范圍內(nèi)。此方案不需割管，解決了管道應力問題。

3 結論和建議

（1）ORV—G入口管道FCV—11591法蘭整改前當量壓力為26.15MPa，整改后為16.65MPa，減小36%。HP管道整改后，在水擊工況下的最大應力為181MPa，小于規(guī)范允許值183MPa。經(jīng)過整改后，管道應力超標問題得到有效解決。

（2）導致管道應力超標的重要原因是管道應力計算和分析不合理，包括建立的應力計算模型不合理、應力計算的邊界條件不準確以及應力計算結果的分析和校核不充分。

（3）建議在選擇改造方案時，要結合現(xiàn)場的實際情況，包括工況組合的全面性，管道應力與結構強度的匹配性，確保整改系統(tǒng)的安全性和可施工性。

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.003