W形补偿弯在LNG改造项目中的应用

郭晓莹，刘洪佳

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250010)

随着我国天然气产量增幅的放缓以及天然气清洁能源的需求不断增加，液化天然气作为管道天然气的有益补充，已成为今后确保天然气消费的重要组成部分[1]。为确保公司液化天然气市场核心竞争力，扩大槽车外输能力，某LNG接收站决定在一期基础上新增10台装车橇，管廊增加LNG重组分、LNG轻组分、BOG及排净、放空等五根主管至装车棚，其中最大管径12寸。

主管道由一期预留接点接出，接点至管廊第一个拐弯处存在约150 m的行程，承接一期设计的工程公司，为远期预留有一个π形补偿弯空间，尺寸为径向5.6 m，轴向10.8 m。

图1 一个单π形补偿方案

根据预留空间大小，结合管道一期预留接点位置及管道去向，布置五根管道及固定点位置，如图1所示。采用CAESERII应力分析软件对12寸管道进行应力核算发现，12寸管道一期预留接点处法兰额定压力为1900 kPa，而实际等效压力为3252 kPa，等效压力为允许值的1.71倍，存在泄漏风险，管道弯头处应力超出许用值143.5%，管道疲劳破坏风险较大。此外，从工艺角度考虑，LNG和NG管道多有坡向要求，严禁出现高点或低点，采用立式π形补偿的方式不可取。

综合分析得知，一期预留补偿空间严重不足，在此处设置单个π形补偿的方案不可行。

1 设计方案制定

针对一期预留π形弯补偿空间不足，无法满足二期新增管道自然补偿的问题，应力分析人员提出在150 m管道行程内，均布两个π形补偿的修改方案，如图2所示。采用CSESERII应力分析软件进行校核，12寸管道预留接点处法兰实际等效压力1655KPa，泄露风险消除，弯头处应力在许用应力范围之内，应力复核通过。

图2 双π形补偿方案

但双π形补偿方案存在如下缺点：

1)施工点为2处，现场安装不便、工期长，影响一期管道运行，经济损失大；

2)管廊EL8.000 m层新增结构构架154 m2，增设钢柱4根，并相应增加混凝土基础，投资高。同时混凝土基础需养护工期28天，对工程进度影响大，且存在重力沉降和主管廊不一致隐患；

3)一期预留自然补偿空间未予以利用，管廊空间浪费；

4)短距离新增两个π形弯，影响整体布置的美观性，用户不认可。

2 方案优化

针对双π形自然补偿存在的问题，研究提出了采用一个W形补偿弯代替双π形补偿的新方案，充分利用一期预留补偿空间，如图3所示。经CAESERII应力分析软件进行核算后得知，五根管道应力水平均低于许用应力，一期预留接点处法兰泄露校核通过。

径向最远端管道脱离管廊4.3 m左右，采用外挑结构梁方式，在管廊增加钢构架面积112 m2，即可满足管道的支撑要求，避免地面增设结构柱。

图3 W形补偿弯

3 结束语

采用W形补偿弯，解决了LNG改造项目管道预留补偿空间不足的问题，并实现顺利开车，目前运行状况良好。与双π形补偿相比，该方案减少施工点一处，节约土建施工及材料费用约5.6万元，省去28天混凝土基础养护工期，并兼顾了整个布置的美观性。W形补偿弯的成功经验，为以后的改造项目提供了一种可借鉴的解决方案。