管道全压设计分析研究

王瑞英

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 概述

针对东海某平台采用全压设计，其中部分主工艺管线和化学注入管线涉及超高压等级。本文从管线等级选择、阀门连接选择等方面进行了分析并提出了选材建议方案。

2 管线等级选择分析

2.1 选择依据

本项目涉及到的高压管线参数如表1。

表1 管线参数

2.2 确定等级

根据平台的防腐推荐最低管材选材S31803，采用ASME B16.5核定材料的压力-温度额定值，如图1。

图1中表明，CL2500等级下的额定压力值不能满足设计要求。因此选用更高的压力等级API 10000psi来满足设计要求。图2是API 6A中常用的压力等级额定值：

因此，推荐设计压力/温度64.15 MPa/110℃和65.25MPa/50℃的管道压力等级为10000psi。

2.3 管壁厚计算分析

根据ASME B31.3 IX章节高压管道设计要求，仅针对内压直管进行壁厚计算。计算过程和结果如表2。

图1 材料压力-温度额定值

图2 API 6A压力等级

表2 壁厚计算结果

根据表2的计算结果结合管线长度的统计，对国内外S31803无缝管、焊管厂家分别进行了邮件咨询，根据久立、曼内斯曼的回复结果来看，可以满足生产供货[1-3]。因此，管道选材可选为S31803 10000psi等级。

2.4 管线选择方案

综上，最终管线等级选择的推荐选材方案汇总如表3。

表3 管线等级选择方案

3 管道连接形式分析

3.1 阀门现状

针对API 10000psi压力等级的管道阀门进行了分析，其中从采油树出口管线到生产/测试管汇上的阀门主要为双阀+低点泄放的阀组形式来连接。

推荐使用整体组合阀（可实现DBB功能，简称DBB阀门）替代单阀：1）DBB阀门的泄放阀一般采用的是更为安全可靠的DDB阀；2）DBB阀门能够减少泄漏点，降低高压油气泄漏的风险；3） 价格方面，通过国外厂家报价来看，DBB阀门单价低于单阀连接的阀组价格之和。

为了更好的比较分析，将所有单阀连接改为整体组合阀连接之后，API 10000psi压力等级的管道阀门变化如表4。

表4 替代前后阀门数量变化

表4表明，将所有单阀连接改为DBB阀门之后，阀门总数由664台减少到325台（包含替代后的整体组合阀数量），对于阀门不论采用法兰还是对焊连接，都可以很大程度上减少安装、检验工作量；减少管道重量，节省空间；减少泄漏点，降低泄漏风险。

3.2 阀门连接方案

综上，最终的推荐阀门连接方案汇总如表5。

表5 阀门连接方案

4 结语

1）管线、管件、阀门的选型可以实现全压设计的系统连接；2）对于双阀加低点排放的连接形式采用组合一体式DBB阀门；设备接口采用API 6A法兰连接；3） 仪表接口采用一体式DDB阀门，与仪表连接形式为API 6A法兰或NPT。