LNG改扩建项目中管道应力超标的整改

2014-04-07

油气田地面工程 2014年9期

广东大鹏液化天然气有限公司

LNG改扩建项目中管道应力超标的整改

李峰黄惠龙

广东大鹏液化天然气有限公司

广东大鹏LNG改扩建项目中的ORV（开架式汽化器）和HP（高压泵）在项目试车过程中出现了法兰泄漏、管道应力超标问题，导致管道应力超标的重要原因是管道应力计算和分析不合理，包括建立的应力计算模型不合理、应力计算的边界条件不准确以及应力计算结果的分析和校核不充分。在改造方案中，利用CAESAR II 4.5软件，对ORV管道进行当量压力计算，进行静力管道应力分析；提出了增加管道柔性，减小FCV—11591法兰受力的具体方案；在HP—1/2入口汇管处增加一根钢结构，以减少附近管口的应力；增加所有应力超标法兰处的螺栓力矩值。经过整改后，管道应力超标问题得到有效解决。

LNG；管道应力；试车；应力超标

2010年广东大鹏液化天然气有限公司顺利完成了改扩建项目，改扩建项目的ORV（开架式汽化器）和HP（高压泵）在项目试车过程中出现了法兰泄漏、管道应力超标问题，一度严重地威胁着项目的按期投产。结合工程实践探讨LNG工程中管道应力超标的有效解决办法，可为LNG类似工程提供借鉴和参考。

1 工程实践中的问题

1.1 ORV试车工程问题

2009年8月31日至9月2日先后对ORV—G进行三次试车，出现的工程问题如下：第一次试车，ORV—G上游进料阀门全开，FCV—11591开启时，FCV—11591法兰处发生泄漏。为此，对法兰进行热紧，螺栓紧固的力矩按照原来的设计值考虑，对低温支架作了修复调整。包括：1401处T型支架的修复、1250处取消南侧限位块、1150处和1040处取消西侧的限位块。随后进行第二次试车，ORV—G上游进料阀门在FCV—11591开启5%时，下游法兰顶部发生泄漏，且ORV—G出口管线振动厉害，立即停车，对法兰进行了热紧，力矩增加至设计值的120%。经分析现场情况后，进行了第二次整改，包括1250处取消北侧限位块，1150和1040处取消东侧限位块。进行第三次试车，ORV—G上游进料阀门在FCV—11591开启5%时，仍然是下游法兰顶部发生泄漏，停止试车，重新核算管道的应力。如图1红色圆圈标注所示。

图1 ORV—G管道应力超标示意

1.2 HP管道应力问题

业主与国外工程公司对HP管道也进行了应力分析，结果发现多处应力超标，如图2所示。

图2 HP管道应力超标示意

2 整改措施

2.1 ORV管道应力问题的分析与处理

利用CAESAR II 4.5软件的FLANGE模块，对ORV管道进行当量压力计算，进行静力管道应力分析，发现FCV—11591法兰力矩超标。

国外工程公司经过对ORV应力报告核实后，提出了增加管道柔性，减小FCV—11591法兰受力的具体方案，主要包括：①将图1方案中FCV—11591上下游管道的尺寸由DN 250 mm修改为DN150 mm，并增加DN150水平∏型弯；②将FCV11591下游的轴向止推支架改为竖直方向的限位，增加下游管道的柔性；③修改FCV—11591上游的支撑支架为弹簧支架，增加弯头的竖向柔性。通过这一系列措施使作用在法兰的当量压力减小，以达到管道应力得以消除的目的。

经采用CAESAR II 4.5软件的FLANGE模块计算得出应力不超标，FCV—11591法兰处不再出现泄漏。在2010年5月28日试车成功。

2.2 HP管道应力问题的分析与处理

采用CAESAR II4.5软件对HP管道进行分析，经过对HP—1/2应力报告的核实后，发现图2的应力计算中，部分位置一次应力超标。更改方案为：在HP—1/2入口汇管处增加一根钢结构，以减少附近管口的应力；增加所有应力超标法兰处的螺栓力矩值，但该值确保在安全的允许范围内。此方案不需割管，解决了管道应力问题。