杨文

中国石油长庆油田分公司第一采气厂

背景

天然气储气库具有季节调峰、应急保供、战略储备及市场调节四大功能，是保障天然气安全平稳供给的“地下粮仓”，高压注采、压力交变、大气量强注强采是储气库运行的突出特点。某储气库是一座含硫储气库，其集注站内管道材质为L360QS，最小屈服强度为360 MPa，于2014年11月投运，运行分为注气阶段和采气阶段，其中注气阶段需要大功率压缩机对天然气进行增压。压缩机运行时造成与之相连的管道振动，可能导致管道出现应力增大情况。为保障管道安全运行，防患于未然，有必要对管道应力进行检测，判断其是否在安全范围内。同时开展管道应力实时在线监测，掌握管道应力变化情况。

做法

（1）结合储气库运行特点，采用超声波法对注气初期、注气中期、注气末期三个阶段的管道应力进行检测，其中初期和末期单台压缩机运行，中期两台压缩机运行。检测位置为振动较大的部位，包括压缩机进出口管道、除油器进出口管道。每条管道检测2～4处管环，每处管环检测4个点，每个点检测8次，去除粗大误差2次，剩余6次求平均得出最终值。

（2）根据应力检测数据并结合管线振动情况，选取10个点开展在线应力监测。应力监测系统由前端传感器、采集器、控制器和软件构成（图 1），每个采集器支持4路信号输入，采集器与采集器、采集器与控制器之间均采用RS485总线通讯，每台控制器支持4路总线信号输入，每一路总线最多支持8个采集器。传感器选用DH1250（K）表面应变计，它是一种高精度电阻应变计。传感器的应变检测数据通过采集器、控制器传输至监控电脑，由监测软件进行数据储存、处理、分析、预警，实现应力的实时在线监测、异常预警（图 2）。

图 1 应力监测系统

图 2 应力实时在线监测

（3）压缩机除油器进出口管道注气初期测得应力值为68.82 MPa～238.76 MPa，平均168 MPa；注气中期测得应力值为93.24 MPa～177.6 MPa，平均117 MPa；注气末期测得应力值87.69 MPa～ 223.11 MPa，平均143 MPa。压缩机进出口管道测得应力值为23.31 MPa～97.12 MPa，总体应力水平很低。检测数据表明压缩机进出口管道和除油器进出口管道应力值均小于0.7倍管道最小屈服强度，处于安全范围内。除油器进出口管道应力值大于压缩机进出口管道应力值，且注气初期管道应力值最大，其次是注气末期，注气中期管道应力值最小，表明两台压缩机运行时比单台压缩机运行时管道应力小。

自2023年3月起，该储气库管道应力在线监测系统投入运行，近一年的监测结果表明重点管道各点应力值波动范围均较小，且小于0.7倍管道最小屈服强度，管道应力始终处于安全范围内。

启示

（1）超声波法是一种无损应力检测方法，检测时不影响管线正常运行，且有较佳的空间分辨率和较大范围的检测深度，现场检测方便快捷，具有较好的应用前景。应力在线监测系统利用应力与应变关系来实时、在线、长期监测管道应力，可进行应力变化规律的研究。

（2）新储气库建设时，管道焊接过程中应严格避免强力组对造成应力集中，在保障焊接质量、满足焊接规程的前提下可降低施焊温度以减小焊接残余应力；在安装管卡、支撑时松紧程度尽量一致，避免造成管道应力突变。

（3）新储气库在建设期即可配套安装应力在线监测系统，实时监控重点管道应力，掌握储气库管道全周期应力变化情况。

作者简介：杨文，1990年生，本科，工程师，从事管道和站场完整性管理工作。联系方式：17791240024，yangw2_cq@petrochina.com.cn。