一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于油气管材工程试验领域，涉及油气输送管全尺寸钢管试验工艺，尤其是一种高钢级煤制天然气输送管全尺寸试验评价方法。
【背景技术】
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[0002]煤制天然气管道输送压力一般在12MPa及以上，其气体介质中0)2和!12的含量之和约为3% — 5%，其中比的含量约2% — 3%，氢分压高达到0.36MPa。由于氢气是一种较常见腐蚀性介质，在有游离水或凝析水的环境下，氢气可分解析出氢原子，氢原子可对金属材料构成氢损伤。同时，实际工程上使用的钢材都存在着缺陷，如面缺陷(晶界、相界等)、位错、三维应力区等，这些缺陷与氢的结合能强，可将氢捕捉陷住，便成为氢的富集区，当氢原子在金属内部陷阱中富集到一定程度，便会在钢材中析出氢气，促使钢材脆化，局部区域发生塑性变形，萌生裂纹最后导致开裂。由于氢损伤通常是瞬间出现失效，是一种危害性比较大的腐蚀形式，另外输送介质中含有一定量的C02，需要考察二氧化碳和氢气共存情况下对管线耐蚀性能的影响。因此，煤制天然气管道输送过程在如此高的氢分压和二氧化碳气体在输送过程中是否会产生钢管的氢渗透，从而导致管材与焊缝性能的恶化以及断裂行为是工程应用最关键问题之一。
[0003]目前，在实验室采用管材或焊缝的局部试样进行电解充氢和真空抽氢的试验方法，研究氢含量与管材及焊缝性能的变化进行管道实际服役过程的评价，其不能模拟实际管道压力和管体应力分布状态下0)2与H2共存情况对管材蚀性的影响以氢的渗透情况。采用全尺寸钢管进行试验，由于管道气体压力较高(一般在12MPa及以上压力)，试验周期长，并在氢介质的情况下，试样过程安全隐患较大，现国内外未见一种有效试验评价方法。故国内外针对高压输气用高钢级(X80及以上)管线钢管在H2环境下的腐蚀破坏研究仍处于空白状态，对于管线钢在4环境下的腐蚀机理和形式还不清楚，实际的工程应用更是罕见。本发明通过一种高钢级(X80及以上)全尺寸钢管模拟煤制天然气管道服役的实际压力、工况及比与0)2介质含量进行试验的评价方法，研究各种介质、组分及不同条件下对管材组织及力学性能的影响与变化规律，为实际管道工程建设提供可靠的数据支撑。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高钢级煤制气输送管全尺寸试验评价方法，克服了采用局部试样试验进行煤制气输送管道实际服役过程评价的局限性。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:
[0006]本发明的煤制气输送管全尺寸试验评价方法为:首先将钢管切割成约2米的管段，每节管段按照管线建设实际施工对接的方法进行环焊缝焊接制成全尺寸焊管，并在全尺寸焊管两端对称位置分别加工一个充/放气孔和一个压力检测孔，并将充/放气孔与焊管右端的中空式内螺纹高压接头连接，压力检测孔与焊管左端的中空式内螺纹高压接头连接，同时将全尺寸焊管两端用管端高压封头封焊，在左端的中空式内螺纹高压接头上安装气体压力表，右端的中空式内螺纹高压接头与充/放气导气紫铜管的一端连接，充/放气导气紫铜管的另一端与气体汇流排的充气阀门接头连接，并在全尺寸焊管两端安装管体温/湿度计，四周安装无线视频监视器，温/湿度计的正面朝向无线视频监视器；最后采用远距离分步式进行充气，试验前首先通过气体汇流排给钢管内充入高纯N2置换钢管内的空气，然后先后通过气体汇流排给钢管内充入与煤质天然气介质组分中等同含量的0)2和H2，最后通过汇流排给钢管内充入高纯N2增压，直到管内压力达到煤质天然气管线设计或实际运行压力，充压完成后进行保压周期与泄压，并记录充压、保压、泄压时气体压力表、管头温/湿度计及管尾温/湿度计的数据，最后对管体母材、焊缝进行氢含量与理化性能检测。
[0007]上述的全尺寸焊管为X80及以上高钢级直缝埋弧焊管(焊接为纵缝焊接)或螺旋焊缝焊管。
[0008]上述的全尺寸焊管的管长为4米至6米。
[0009]上述充/放气导气紫铜管的长度彡20米。
[0010]上述所述充入高纯N2置换钢管内的空气时，先充入0.5MPa的高纯氮气，静置2分钟后检测各管路、接头、压力表安装处等有无泄漏，当检查确定气路无泄漏后继续对试验钢管加压至2MPa，静置10分钟，再通过汇流排将管内氮气和空气放出。反复2至3次，直至采用微量氧分析仪检测管路系统中氧含量低于1.5%后置换结束。
[0011]上述所述充入高纯N2增压是采用高纯N2气体代替煤质天然气中其它气体组分模拟实际管道服役压力，其依次加压为5MPa、8MPa、10MPa直至到管内压力达到煤质天然气管线设计或实际运行压力。
[0012]本发明具有的优点和效果:
[0013]1、本发明采用全尺寸焊管进行煤制气输送试验评价的方法，实现了输送气体介质的实际压力和管材应力状态下0)2与Η 2共存情况对管材蚀性的影响以氢的渗透情况研究，可弥补实验室采用的管材局部试样的试验研究方法进行煤制气输送管试验评价的不足与缺点。
[0014]2、本发明采用的全尺寸焊管由约2米长管段按照管线建设实际施工对接的方法进行环焊缝焊接而成，实现与实际情况基本一致。
[0015]3、本发明通过严谨的远距离分步式置换(队置换空气)、充气(C02/H2)、加压(N2)、保压、放气、监测以及压力控制等方法，并采用高纯队代替煤质天然气中其它气体组进行增压，最终达到0)2和Η 2与煤质天然气介质组分等同含量以及试验安全性的要求。
【附图说明】
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[0016]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0017]图1是煤制气输送管全尺寸试验系统结构示意图。
[0018]图2是全尺寸焊管结构示意图。
[0019]图3是气体汇流排结构示意图。
[0020]【附图说明】:1、全尺寸焊管；2、气体压力表；3、充/放气导气紫铜管；4、气体汇流排；5、管头温/湿度计；6、管尾温/湿度计；7、I号无线视频监视器；8、铁质试验防护网；9、II号无线视频监视器；10、下沉式试验坑；11、气体汇流排支架；1_1、①号2000mm长管段；1-2、②号2000mm长管段；1-3、③号2000mm长管段；1-4、①号锅型管端尚压封头；1_5、②号锅型管端高压封头；1-6、I号高压封头环焊缝；1_7、①号管段对接环焊缝；1-8、②号管段对接环焊缝；1_9、II号高压封头环焊缝；1_10、管头中空式内螺纹高压接头管尾中空式内螺纹高压接头；4-1、气体汇流排管道；4-2、汇流排管道端部封头；4-3、①号充气阀门；4_4、②号充气阀门；4-5、③号充气阀门；4-6、④号充气阀门；4-7、⑤号充气阀门；4_8、⑥号充气阀门；4-9、气压表；4-10、I号球阀；4-11、II号球阀；4_12、三通连接头；4_13、111号球阀；4-14、①号紫铜管充气接头；4-16、②号紫铜管充气接头；4-16、③号紫铜管充气接头；4-17、④号紫铜管充气接头；4-18、⑤号紫铜管充气接头。
【具体实施方式】
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[0021]实施例1:
[0022]如图1至图3所示，一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法，其包括1、全尺寸焊管；2、气体压力表；3、导气紫铜管；4、气体汇流排；5、管头温/湿度计；6、管尾温/湿度计；7、I号无线视频监视器；8、铁质试验防护网；9、II号无线视频监视