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    管道總傳熱系數的研究與確定

    2019-05-06   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港小編獲悉:裂紋檢測采用超聲液體耦合裂紋探測在線檢驗工具(UltrascanCD工具)檢測深度大于1nun的SCC裂紋缺陷,可區別裂紋與其它裂紋類缺陷(夾雜、分層),經開挖驗證了該方法的可靠性。采用橫向場檢驗(TFI)工具,可檢縱向焊縫中的溝狀裂紋及其擴展、未熔合、縫隙腐蝕和第三方破壞,使用該工具不僅效率篼,而且比超聲波車載檢驗工具更便宜。對液體管道采用剪切波超聲工具,°壓縮超聲工具可檢驗應力腐蝕開裂,通過檢驗和水壓試驗,建立應力腐蝕模型,并通過現場開挖進行了驗證。
      
      高壓輸送和高鋼級管材的開發與應用輸氣管道向更高壓的方向發展是一個趨勢,采用篼壓輸送可減小管徑,通過篼鋼級管材的開發和應用可減小鋼管的壁厚,進而減輕管子的重量,并縮短焊接時間,從而大大降低鋼材重量和建設成本。例如,采用X100管子比采用X65、X70管子可節約費用30%左右,節約管道建設成本10%12%.20世紀70年代以來,隨著管道的輸送壓力提高到10MPa左右,X70鋼管逐步得到廣泛應用,目前己占主導地位;90年代以來,輸送壓力繼續提篼,更高強度級別的管材得到了利用,已敷設了大約500km的X80輸氣管道,NOVA公司(已并人TransCana- da)已將X80作為新建輸氣管道的基本選材平臺。在Alaskan LNG項目中,正在考慮一條1287km的天然氣管道,管徑為711.2或762 mm,鋼級X80,壁厚15.5716.66mm.目前,輸氣管道的設計和運行壓力已達15MPa,甚至20NiPa,有些管道甚至考慮采用更篼的壓力。Mohitpour論證了在非常高的壓力(5516MPa)下輸送大流量(超過1.7X108 m-7d)的天然氣管道的商業可行性,使用高強度X105管道鋼,管徑為NPS60(1524mm),壁厚25mm,輸送伊朗南部的天然氣進行回注,以保持油藏石油生產。采用高壓輸送和篼鋼級管材的組合是新建管道重要的發展趨勢,在高壓篼鋼級管道的設計與建造中,采用了一系列先進技術,如極限狀態設計方法、機械化自動焊接技術、高分辨率的缺陷超聲波自動定量檢測技術及適用性評價方法等。
      
      中國鋼管信息港小編獲悉:由ECSC、CSM和歐洲鋼管共同進行的聯合研究項目開展了管徑為1420mm、輸送壓力為15MPa的X100鋼管斷裂行為的研究采用實驗室試驗和全尺寸爆破試驗,對其進行了可行性論證。與此同時。EXXON、住友金屬、新日鐵共同進行對X120鋼或X125鋼的研究。這種高強度管道的屈服強度可達861MPa以上,可承受的工作壓力達35另外,復合材料增強管道鋼管正在開發,即在高鋼級管材外部包敷——*玻璃鋼和合成樹指1采用這種管材。可進一步提高輸送壓力。降低建設成本。同時可增加管輸量以5提高管F抵抗各種破壞的能力和安全性:當管材鋼級超過X120或X125時,單純依靠提高鋼級來減少成本已卜分困難。而必須采用筻合料增強管道鋼管三、高壓富氣輸送及管道斷裂控制采用高壓富氣輸送具有很好的經濟效益,但富氣輸送時天然氣的熱值很高。減壓波速很低:這不但要求管材能防止裂紋的起裂。而且要求管材具有更高的防止延性裂紋擴展的止裂韌性:以AlHance管道為代表的高壓富氣輸送是天然氣管道輸送技術的重大創新,其斷裂控制是該管道成功與否的關鍵技木之一:管道的斷裂控制包括起裂控制和延性裂紋的擴畏控制;起裂控制可采用先屈眼舌斷裂準則和先漏舌破準則。主要用亍防止管道的脆性斷裂。擴展控制主要用防止輸氣管道延性裂紋的止裂:以Alliance X7G大口徑輸氣管道為例。為防止焊縫裂紋的起裂。要求鋼管焊縫-的CV.N沖擊功不低于60J,同時要求鋼管材料的DWTT 85不高于一5C.DWTT沖擊能量不低于453J/cm:。
      
      省略管內流體與銅管內壁之間的熱阻,則熱阻i可表示為層外徑及夾層外徑,mm.由于Ag*Ab,Ak:*Ab,且d產‘,故式⑷中的第1項和第3項均可省略,則熱阻可表示為將式(5)代入式(3),整理可得保溫層導熱系數Ab的計算公式:由于泡沫材料的密度很小,且比熱容也較小,所以〔押3《£1,£:3《)2,故可省略3;3,則式(6)變為久b測得任意2個相鄰時刻的管內流體溫度0;和久+ 1,采用式(7)便可求出保溫層導熱系數Ab. 3.2實驗結果采用式(7)對新的泡沫保溫管道進行測試和計算,得到的管道導熱系數為0.039,比采用快速導熱系數測定儀測定的導熱系數0.025偏大約56%,該數值更接近《埋地鋼質管道硬質聚氨脂泡沫塑料防腐保溫層技術標準》(SYJ18-86,原石油部頒發)規定的保溫層導熱系數允許最大值0.035.此外,為研究保溫層老化對導熱系數的影響,對放置6年的保溫管道進行測試和計算,得到的管道導熱系數為0.052,比采用同樣方法測定的新保溫管道導熱系數0.039偏大約33%. 4環形空間空氣夾層的當量導熱系數海底雙重保溫管道環形空間空氣夾層傳熱屬于自然對流換熱,環行空間空氣夾層換熱熱阻計算式為p一wi均測試溫度,t:;Cl、c2分別為水和鋼管的比熱容,(1:廣1;£1、12分別為水和鋼管單位長度質量,1* m'Ar為測試時間間隔,s;A6為Ar時間內的水和鋼管的溫降,t.空氣夾層換熱是有限空間的對流換熱,為了便于計算,一般把有限空間的自然對流換熱當作熱傳導來處理,即用當量熱傳導系數的大小來表示空氣夾層內換熱的強弱。
      
      中國鋼管信息港小編獲悉:換熱熱阻和當量導熱系數的關系為式:溫度的算術平均值)的格拉曉夫數和普朗特數。
      
      根據多次溫降實驗所測得的溫降數據,采用式(8)計算出空氣夾層的換熱熱阻后,即可由式(9)計算出當量熱傳導系數,然后計算出當量導熱系數所對應的定性溫度下的格拉曉夫數和普朗特數,最后用最小二乘法求出常數C和7.式(10)為水平管道環形空間空氣夾層自然對流換熱當量導熱系數的經驗關系式。
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