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30-■技术交流
石油和化工设备
2013年第16卷
油田集输用玻璃钢管连接方式探讨
柯特,王慧心,于勇
(中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司,北京100085)
[摘要]对近年来玻璃钢管在国内外油田的应用进行了介绍,对玻璃钢管道常用的螺纹连接、承插粘接、锁键连接等连接
方式的适用范围进行了阐述,结合标准和工程实践分析比较了各种连接方式的优缺点。
关键词]油田集输;玻璃钢管道;螺纹;承插;锁键;连接方式
目前,全球已探明的原油储量近2/3都在中
按照标准的制造工艺,产品通过全自动缠绕
东地区,而作为中东主要产油国的伊朗、伊拉克机按一定角度将浸润树脂的玻璃纤维丝缠绕在固
(两伊地区)已逐渐成为中国石油海外发展战略定好的模具上,然后经固化处理得到坯管,坯管
的重要组成部分。两伊地区原油大多高含H2S、再经一系列严格的理化性能检测測、静水压试验、
CO2等腐蚀性介质,且采出水高含盐,如伊朗MIS·爆破试验、Tg值测定和外观等检测合格后方可出
油田H2S含量超过10%,产出水中的盐含量接近厂交付用户使用。
海水的四至五倍;伊拉克 AHDEB HALFAYA油
目前,玻璃钢管道在油田中主要应用于污水
田,除含H2S、CO2外,采出水中氧离子含量高达处理和注水系统工程、油田集输系统中的集油管
130000mgL。苛刻的工况条件不仅给油田地而处线和输送聚合物管线中,且使用规模有逐年递增
理设施的选材带来了困难,而且对油田的生产管的趋势。尽管众多应用管线防腐效果表现良好,
理带来了严峻的挑战。
但还是不乏有一些管线失效的案例报道,经分
玻璃钢管是由高强度玻璃纤维和热固性树脂析,管线连接处仍是产品设计的一个薄弱环节
复合而成的一种复合材料产品,早在上世纪50年2玻璃钢管常用连接方式
得到推广应用,并且有着20年以上安全运行的记
日前,国际上关于油田用玻璃钢管设计、
录り。在我国,玻璃钢管的应用起步较晚,在上世制造和检验标准主要有: API SPEC15HR,API
纪90年代,在大庆、胜利等油田有一定规模的应
SPEC15LR,ISO14692等0。在低压管标准API
用。与传统的金属管材相比,玻璃钢的耐腐蚀优SPEC15LR中,列出的连接方式有:螺纹连接、
点使其逐渐成为苛刻工况下的理想管材。然而,
平口对接、承插粘接、特殊接头等,而在高压管
的非标准也在一定程度上制约着玻璃钢管的使用龄SPEC15HR中,只列举了螺纹连接和管箍
从设计角度而言,连接方式的多元化和接头设计标准
效果和推广应用。
2.1螺纹连接
玻璃钢管设计制造和应用
在 API SPEC15HR和 Apl SPEC15LR中,螺
纹的设计介绍比较详细,图1所示为标准的带API
通常,玻璃钢管按压力等级分为低压玻璃钊
螺纹的整体接头,尺寸应符合 API Std5B的要求
管和高压玻璃钢管。可适用低压玻璃钢管的基体9。在尺寸范围中,API标准列出的最大尺寸为10
树脂种类较多,如聚酯类,乙烯基类和酚醛等;
英寸,然而在国内外大多数厂家的产品规格中,
而油田常用的高压玻璃钢管主要以环氧类树脂为螺纹连接产品最大也只达到12英寸,尽管ASTM
基体。根据不同的使用介质和温度,环氧类玻璃
D1694中所列螺纹尺寸达到了16英寸の,但在实际
钢按固化剂种类又分为酸酐型和芳香胺型,其中
芳香胺型产品的长期使用温度可达93℃,主要应作者简介:柯特(1984-),男,湖北黄石人,工学硕土,材
用于含腐蚀性介质的工况中
料工程师。在中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司从
事管道、泵选材设计工作。
第12期
柯特等油田集输用玻璃钢管连接方式探讨
工程实践中极少有大尺寸螺纹连接玻璃钢管的
场安装方便,不受现场施工环境影响。由于其仅
螺纹连接的优势在于操作简便、快速,可明靠接头处的一个或两个O型圈进行弹性密封,因
显提高工程的施工进度。缺点在于安装过程中如此,锁键连接通常用于4MPa以下的中低压介质
遇到调整管线走向、临时修改管线或与原有管线
般尺寸范围为12英寸以上的中大口径管线。在
碰头时,需使用大量的转换接头等。同时,对大大口径输水管道中应用非常普遍。
口径管线,由于自身重量的增加,现场对中、旋
转难度会增大,很容易造成丝扣损坏,螺纹出现
缺陷以致最终产生泄漏。因此,这也就使得大尺
寸螺纹连接产品很难得到推广使用。
1-管道插口端;2-弹性密封圏;3-锁键;4-管道公扣端
5-锁键插孔
1-API螺纹;2-阳螺纹端;3-阴螺纹端;4-管中心线
图3锁键连接示意图
图1标准API螺纹接头
2.4其它连接方式
2.2承插粘接
除上述常用连接方式外,法兰接头也是应用
承插粘接的优势在于修改、谓整管线十分较多的一种接头形式,特别是与金属阀门、泵等
便利,可设计性强,粘接接头的强度高于管材本设备进行连接时。需注意是所选用的非金属弹性
体的强度,能为整条管线的安全性提供可靠的保垫片应尽可能控制其邵氏硬度范围在A55-A75?,
障。图2所示为典型的承插粘接的接头示意图,理玻璃钢法兰的尺寸应符合 ANSI B16.5的要求。另
论上,任何口径的管线都适用粘接连接,密封性外,按照标准规定,其它具有专利的接头设计也
较好,操作压力可达16MPa。但由于单个接头的是可以适用的,在设计和使用时应遵循制造商的
寸间进行固化,且对安装环境要求相对较高,因3结中.
安装时间相对螺纹安装要长,接头粘接后需一定指导建议。
此对于超过18英寸以上的大尺寸管线,现场进行3结语
粘接操作相当困难,并且随着管线铺设长度的增
经过近几十年的应用,玻璃钢管道以其耐腐
加,施工周期会很长。
蚀、寿命长、不结垢等特点在油田防腐方面发挥
了良好作用,并且在产品设计和安装施工上建立
了严格规范。与此同时,还应清醒地看到,作为
保证管道完整性的重要一环,接头的设计和选择
在标准规范中并未给出详尽的规定,这给工程设
计人员和用户带来了一定的困难。
值得注意的是,粘接接头因粘接剂的使用
易受到环境影响,使其很难在大口径长距离输送
中得以大规模推广应用;锁键接头由于自身固有
1ー管道插口端:2-粘接剂:3-研磨角;4-管道公扣端
的设计特点,在高压工况下密封性能无法得到保
图2典型承插粘接接头
证;螺纹接头由于其密封性好,适用于高低压介
2.3锁键连接
质输送,安装方便、快捷,其缺点是在现场安装
锁键连接的示意图如图3所示,其优点在于现(下转34页)