劉燕寧(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

油氣管道設(shè)計(jì)中小口徑支管連接處理方式探討

劉燕寧(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

本文介紹了油氣管道工程設(shè)計(jì)中常見的幾種支管連接方式，根據(jù)設(shè)計(jì)中常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對支管連接的條件及具體要求，結(jié)合管道建設(shè)的重要性和復(fù)雜性，并根據(jù)已出臺的操作規(guī)定及文本要求，提出石油天然氣管道工程的設(shè)計(jì)意見，主要為在主管道上開口連接支管采用支管臺，從細(xì)節(jié)上確保管道系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

油氣管道設(shè)計(jì)；中小口徑；支管連接

1 油氣管道設(shè)計(jì)中小口徑支管連接概述

支管連接，是指油氣管道中從主管道引出支管的連接結(jié)構(gòu)，包括整體加強(qiáng)管件的連接、待加強(qiáng)與不帶加強(qiáng)焊接結(jié)構(gòu)的支管連接。常見的支管連接方式有標(biāo)準(zhǔn)三通件連接、焊接支管連接、半管接頭連接、支管臺連接等。

在油氣工程設(shè)計(jì)中，從主管道連接支管的主要形式采用標(biāo)準(zhǔn)三通件、特制三通件、在施工現(xiàn)場通過在主管上開孔焊接支管道等主要方式。具體來說，在開口焊接的支管公稱直徑不大于50毫米時(shí)，采用現(xiàn)場開口焊接支管操作，也稱之為無標(biāo)準(zhǔn)三通件現(xiàn)場開口焊接；當(dāng)支管公稱直徑大于50毫米時(shí)，通常采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)操作，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)原則計(jì)算操作。半管承插焊接頭在油氣工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用較少，半管內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)主要用于儀表管嘴的使用等。

2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對小口徑支管連接相關(guān)要求

行業(yè)內(nèi)部將支管公稱直徑不大于50毫米的支管連接稱之為小口徑支管連接。針對油氣管道設(shè)計(jì)過程中，小口徑支管連接有具體的環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)要操作要求，具體情況如下：

2.1 油氣管道設(shè)計(jì)規(guī)范

在出臺的《輸油管道設(shè)計(jì)方案》GB50253和《輸氣管道工程設(shè)計(jì)方案》GB50251的國家油氣管道施工設(shè)計(jì)管理規(guī)定中，對小口徑支管連接做了相關(guān)要求。即直接在主管上開口與支管連接，當(dāng)支管公稱直徑不大于50毫米時(shí)，可不施行補(bǔ)強(qiáng)操作。

2.2 輸氣與配氣管道系統(tǒng)

在出臺的1999年版本的ASME B31.8《輸氣與配氣管道系統(tǒng)》一書中，對支管連接做了如下所述要求：

在支管公稱直徑與主管公稱直徑比值不大于25%的條件下，要根據(jù)主管設(shè)計(jì)環(huán)向應(yīng)力與規(guī)定最低屈服強(qiáng)度的比值比例不同，對支管連接采取的方式也不同。

（1）當(dāng)主管設(shè)計(jì)環(huán)向應(yīng)力與規(guī)定最低屈服強(qiáng)度的比值比例不大于20%時(shí)，支管連接操作時(shí)，主管道開孔處不一定采取補(bǔ)強(qiáng)操作，要視情況而定，當(dāng)在壓力超過689.476kPa的特殊情況出現(xiàn)時(shí)，使用薄壁管或承受嚴(yán)重外載荷時(shí)，則必須進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)操作。

（2）當(dāng)主管設(shè)計(jì)環(huán)向應(yīng)力與規(guī)定最低屈服強(qiáng)度的比值比例處于（25%，50%］區(qū)間支管連接操作時(shí)，對于開孔直徑小于等于50毫米的操作，無需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)操作計(jì)算，但應(yīng)適當(dāng)采取保護(hù)促使，使得小孔開孔操作可以承受施工振動(dòng)與其他外力。

（3）當(dāng)主管設(shè)計(jì)環(huán)向應(yīng)力與規(guī)定最低屈服強(qiáng)度的比值比例大于50%時(shí)，支管連接操作，對于開孔直徑小于等于50毫米的操作，可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，但應(yīng)適當(dāng)采取保護(hù)促使，使得小孔開孔操作可以承受施工振動(dòng)與其他外力。當(dāng)開孔直徑大于50毫米時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)操作，補(bǔ)強(qiáng)件可謂全包式、環(huán)形、鞍形或焊接式出口管件，補(bǔ)強(qiáng)件的邊緣應(yīng)拔接至匯管的厚度。具體操作時(shí)，建議連接補(bǔ)強(qiáng)件與匯管的角焊縫焊腿不超過匯管的厚度。

2.3 工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范

在出臺的《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316中規(guī)定，當(dāng)設(shè)計(jì)施工壓力超過6.3MPa的管道主支管為異徑時(shí)，此時(shí)不建議采用施工現(xiàn)場制作的焊接支管，而應(yīng)該采用三通管件或在主管上實(shí)施開孔操作并焊接支管臺。

當(dāng)采用半管接頭實(shí)施支管連接操作時(shí)，公稱直徑應(yīng)小于等于50毫米，在有振動(dòng)的管道可采用三通、支管臺或嵌入式支管實(shí)施操作。

當(dāng)采用半管接頭時(shí)，對半管直徑的要求是不大于公稱直徑50毫米和主管公稱直徑的四分之一，設(shè)計(jì)壓力不大于10MPa時(shí)，接頭端部處最小厚度大于等于下表所列厚度：

半管接頭端部厚度公稱直徑DN（單位mm）15 20 25 32 40 50厚度t（最小值mm）4．1 4．3 5．0 5．3 5．5 6．0

螺紋連接接頭，不得用于有分析腐蝕的流體施工狀況中，在劇烈流動(dòng)循環(huán)條件下，螺紋連接僅僅限于溫度計(jì)套管與測溫元件的連接。

2.4 相關(guān)設(shè)計(jì)建議

在油氣管道工程設(shè)計(jì)過程中，通常要在站場與線路閥室設(shè)計(jì)中實(shí)施在主管道開孔焊接支管操作作業(yè)。在設(shè)計(jì)處理過程中，要對公稱直徑大于50毫米支管采用加補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)或特制三通處理方式；在主管道開口焊接公稱直徑處于25至50毫米區(qū)間時(shí)，建議采用直焊發(fā)貨時(shí)，不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)操作。

綜上所述，在輸油輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范中，當(dāng)支管公稱直徑不大于50毫米時(shí)，可直接在主管道上開口直接焊接支管，不采取補(bǔ)強(qiáng)操作，當(dāng)支管公稱直徑小于或等于50毫米時(shí)，不用補(bǔ)強(qiáng)操作，但應(yīng)當(dāng)滿足操作附加條件，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力大于6.3MPa時(shí)，不建議采用現(xiàn)場制作的焊接支管操作，建議采用支管臺，當(dāng)使用半管接頭時(shí)，端部最小壁厚必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不另行進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)操作的條件更加嚴(yán)格。未來在大型的油氣管道中進(jìn)行中小口徑支管連接操作時(shí)，要不斷積累實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的操作，保證管道的平穩(wěn)運(yùn)行。

[1]諶貴宇.國內(nèi)油氣管道設(shè)計(jì)中小口徑支管連接處理方式及發(fā)展趨勢研究[J].天然氣與石油,2006(24)．

劉燕寧（1985-），女，遼寧盤錦人，工程師碩研，主要從事油氣田地面工程及油氣管道設(shè)計(jì)與研究。