Урт зайг хүртэл байгалийн хийг тээвэрлэхэд шугамын хоолой ямар даралт тэсвэрлэх ёстой вэ?

Байгалийн хийг тээвэрлэхэд шугамын гулзайлтын даралтын ангилал яаж тогтоодог вэ?

Шугамын гулзайлтын байгалийн хийн дунд зэргийн үйл ажиллагааны үүрэг

Шугам суурь нь газрын хийг үйл ажиллагааны дундаж үе шатнаар шилжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой байдаг бөгөөд газраас авч байгаа бүх хийг боловсруулах газруудад хүргэж, дараа нь хэрэглэгчид очих боломжийг олгодог. Эдгээр системд ашиглагддаг ган шахмал нь заримдаа 1000 psi-с дээш даралт тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой бөгөөд энэ нь зуун миль орших газрын янз бүрийн байдал дээгүүр ч эвдэрч, гэмтэхгүйгээр тэсвэрлэх чадвартай байхыг шаарддаг. Өнөөгийн хий дамжуулах шугамууд нь ихэвчлэн API 5L гангаар тоноглогддог бөгөөд X70, X80 зэрэг төрлүүд нь суудаг хэвийн хүчтэй бөгөөд байгуулалтыг хялбар болгодог цав тавих үед ч тогтвортой байдал нь сайн байдаг. Ямар төрлийн шахмал ашиглахаа шийдэхдээ инженерүүд зөвхөн тэсвэрлэх даралтын хэмжээний хамт түүнийг хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийг мөн авч үзэх ёстой. Жишээ нь: доод талын хөрс, чулуулаг, улирлын температурын өөрчлөлт зэрэг нь урт хугацаанд ажиллах чадварыг нь нөлөөлдөг.

Даралтын ангилал тооцоолох үндсэн зарчим

Даралтын ангиллыг тодорхойлох гурван үндсэн хүчин зүйл байдаг:

1. Материалын уян хатан байдлын бат бөх чанар : Өндөр чанарын гангууд (X80—X120) аюулгүй байдлын хязгаарыг хадгалах үед ханын зузааныг багасгах боломжийг олгодог
2. Төсөллөгийн хүчин зүйл : ASME B31.8-ийн дагуу хий дамжуулах хоолойн хувьд ихэвчлэн 0.72 байдаг бөгөөд ганганы дутагдал, материал ялгаатай байдлыг тооцоолдог
3. Хотон дамжуулах : 50°F-ийн нэмэгдэл бүр нүүрсөн хоолойн зөвшөөрөгдөх стрессыг 3%-иар бууруулдаг

Томъёо P = (2 – S – t – F – E) / D эх үүсвэрийн шаардлагыг тогтоож өгдөг бөгөөд:

Хувьсах	Тодорхойлолт	Ерөнхий утгын муж
P	Ажиллах даралт (psi)	500—1,500
S	Заагдсан хамгийн бага хүчийн хязгаар	42,000—120,000 psi
t	Ханын зузаан (дюйм)	0.25—1.25
Ф	Төсөллөгийн хүчин зүйл	0.6—0.8
Э	Огтлолын нэгдэлтийн үзүүлэлт	1.0 зэргэлдээгүй гулдангийн хувьд
D	Гадаад диаметр (инч)	12—48

Барлоугийн томъёо ба ханын зузаан, диаметр, даралт хоорондын хамаарал

Барлоугийн томъёо болон ашигтай даралтыг тодорхойлох үндэс юм. Жишээлбэл, 36 инчийн гуурсын ханын зузаан нь 1 инчийн 3/4 бөгөөд X70 гангаар хийгдсэн, уян хатан байдлын хүч нь 70 мянган psi байна. Эдгээр тоонуудыг томъёонд оруулбал, дунджаар 1,167 psi-г ажиллах даралтын дээд хязгаар гэж тооцно. Энэ нь ерөнхийдөө дамжуулах үед шаардагдах хэмжээнтэй таарна. Инженерүүд энэхүү тооцооллын үндсэн дээр шинээр их даралттай системүүд нь өмнөх 48 инчийн гуурсны оронд 24-30 инчийн диаметртэй, ханын зузаан нь дор хаяж 1 инчтэй гуурсыг сонгож байна гэдгийг анзаарсан. Энэ нь бодит ашигтай талтай бөгөөд аюулгүй байдал сайжирч, компаниуд материалын зардлаа тутам 1 миль гуурс тавих тутамд 18-22 хувь хэмнэнэ.

Шугамын гуурсын даралт тэсвэрлэх чадлыг нөлөөлөгч гол хүчин зүйлс

Шахуурга дамжуулах гулзайлтын хоолойн хувьд материалын хүчийг болон анги сонгох нь

Ган анги сонгох нь цоонхны даралтыг хэрхэн даах вэ гэдэгт том нөлөө үзүүлдэг. Ихэнх орчин үеийн цоонхнууд нь эдгээр материалын уртлах бат бөх чанар нь 70,000 psi-аас дээш байдаг тул API 5L X70 эсвэл X80 ангийн ганг сонгодог. Эдгээр өндөр бат бөх чанарын гангуудын онцлог нь ханын зузааныг багасгаж чаддаг ч гэсэн чанар нь мууддаггүй бөгөөд байгалийн хийн системд ч дээд тал нь 1,500 psi байна. Гэхдээ нэг онцлог байдаг. Эдгээр илүү бат бөх ангийн ганг ашиглаж байх үед инженерүүд нь холболтын чанарыг шалгах болон материалаа коррозоор хамгаалах ажлыг сайн хийх шаардлагатай болдог. Энэ нь ялангуяа хийн найрлаганд устөрөгчийн сульфидын агууламж 0.05 ppm-ээс дээш байвал чухал байдаг.

Ажиллаж буй температурын цоонхны хоолойн бүрэн бат бөх байдлын дээрх нөлөөлөл

Цаг агаарын өөрчлөлт нь хоолойн зан байдалд нөлөөлдөг бөгөөд материал шинж чанарыг нь хамгийн ихдээ 15%-иар өөрчилдөг гэдгийг 2023 онд NACE International-ын судалгаагаар тогтоосон. Хамгийн хүйтэн үед, тухайлбал -40 градус Фаренгейт орчимд нүүрстөрөгчийн ган эвдэрч эхэлдэг бөгөөд даралт тэсэх чадвар нь муудаж, зарим туршилтаар даралт тэсэх чадвар 20-30 хувь буурч байгааг харуулсан. Нөгөө талаас, температур 120 градусаас дээш өсөхөд хоолойн хагарлыг хурдасгах хүчний коррозийн үйл явц эрчимтэй явагддаг. Аз болоход одоо тусгай дулааныг хадгалах будгийн технологи бий болсон бөгөөд гадаа байгаа температураас дотоод температурыг дунджаар ±25 градусаар тогтвортой байлгаж чаддаг. Энэ нь Турк улсын нэгэн төслийн хүрээнд гурван мянган миль урттай хоолойн системийг хамгаалахад тусалж байна.

Урт хоолойн системийн зураг төсөлд хоолойн диаметр ба ханын зузааны онцлогийг тооцоолох

Барлоугийн томъёо бол P нь 2St-г D-д хуваасан утга бөгөөд үнэндээ ханын зузаан, хоолойн диаметр болон даралт нь хоорондоо хэрхэн холбоотойг тайлбарладаг. Бодит тоон мэдээллийг авч үзье: 36 инчийн хоолойн ханын зузаан нь зөвхөн 0.75 инч байвал ойролцоогоор цацрагийн даралт 1200 фунт/квадрат инчийг тэсэнхийж чаддаг бөгөөд их хэмжээний бүтээгдэхүүн зөөхөд маш тохиромжтой байдаг. Гэвч таны хоолойн диаметр 12 инч болгон багасгавал ижил ханын зузаантай байсан ч тэр даралт одоо 3600 psi хүртэл өснө. Ихэнх урт хоолойн шугамууд диаметр болон ханын зузааны харьцааг 40:1-с 60:1 хооронд байлгахыг зорьдог, учир нь энэ харьцааны хувьд даралтыг тогтвортой байлгах, ган их хэмжээгүй ашиглах хоёрын хамгийн сайн харьцаа байдаг. Туулайн уулын хоолойн ханын зузааныг уулын нөхцөлд даралт ихсэх магадлалыг тооцоолон 18 хувь оор нэмж нэмэгдүүлсэн байдаг. Үнэндээ энэ нь логиктой хэрэг, учир нь амар мөрөн байдал хүнд болох үед хоолойн ямар ч газраас нь даралт алдагдахыг хүсэхгүй биз дээ.

Байшин хоолойн ажиллагааны даралтын ерөнхий муж (Байгалийн хийг тээвэрлэх үед 500—1500 psi)

Холын зайнуудын хий дамжуулах системд 500—1500 psi стандарт муж болох нь яагаад вэ?

Байгалийн хийг тээвэрлэх олон шугамууд нь ихэвчлэн 500-1500 psi дунд ажилладаг. Энэ нь тээвэрлэх чадвар, барьж байгуулах, үндсэн шугамуудыг байлгах зардлыг харьцуулбал хамгийн тохиромжтой муж гэж үздэг. Даралтыг ихэсгэвэл ижил хэмжээний хийг тээвэрлэхэд бага диаметртэй гуурсыг ашиглах боломжтой болдог. Зарим тохиолдолд диаметрийг 30%-иар багасгаж болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь асуудалтай холбоотой. 1700-2000 psi-с дээш даралтанд ороход материалын шаардлага, аюулгүй байдал нэмэгдэж зардал хурдан өсдөг. Хамгийн сайн тал нь API 5L Grade X60- X70 цувралын гангаар хийгдсэн шугамууд энэ ажиллагааны мужид маш сайн ажилладаг. Энэ төрлийн гангууд нь ихэвчлэн уян хатан байдлын хүрээнд 1.8-2.2 дахин их ачаалал тэсвэрлэдэг. Инженерүүд системийг боловсруулахдаа энэ боломжийг ашигладаг.

Өндөр даралттай шугам сүлжээнд урсгалын үр ашиг ба аюулгүй байдлыг тэнцвэржүүлэх

Операторууд даралтыг дараах чухал арга хэмжээнүүдээр оновчтой болгодог:

• Урсгалын хурдны удирдлага : ASME B31.8-ын зөвлөмжийн дагуу илүү их хурдны элэгдлийг багасгахын тулд хурдыг 50 фут/сек-ээс бага байлгах
• Даралтын цикл хязгаар : Цахилгаан эдэлгээний хэлбэлзлийг цагт ≤10% байлгах нь хэт хөндлөнгөөс сэргийлнэ
• Хэт хөндлөнгийн нөхөгдөл : Эрсдэл өндөртэй бүсүүдэд ханын зузааныг 0.125—0.250 дюймээр нэмэгдүүлэх

Орчин үеийн шугам сүлжээ нь эрчим хүчний хэрэгцээ эсвэл температурын өөрчлөлт үед урсгалыг бодит цагт тохируулдаг автомжжуулсан даралт хянах систем ашиглан 1,200 psi даралтанд 98.7% хүртэлх хүртээмжийг хангаж байна.

Туршлагын жишээ: АНУ-ын болон тив хоорондын шугам сүлжээний сүлжээний даралтын ажиллагаа

1800 миль урт өнгөрөх Трансконтиненталь цоонж нь 0.75 инч зузаан ханатай X70 ган цоонж ашиглан ойролцоогоор 1480 psi даралтанд ажилладаг. 15 жилд даралт тэвэрлэх чадвар нь хэвийн хүрээ нь -20 хэмээс 120 хэм хүртэл хэлбэлзэх үед ч 99.4 хувийн амжилттай ажиллаж байна. Энэ нь цоонж 500-1500 psi ажиллагааны даралтанд урт хугацаанд хэрхэн сайн ажиллах боломжтойг харуулж байна. Жилд ханын зузаан 0.003% буурч байгаа нь ASME B31.8 стандартын зөвшөөрөгдөх материал хорогдлын 12.5% хэмжээнээс хамаагүй бага юм. Энэ бага хорогдолт нь цоонжны ашиглаж буй материал нь чанартай байсан, ажиллаж буй хугацаандаа зохих техникийн зохион байгуулалт хангаагүйг харуулж байна.

Industry Standards and Compliance for Line Pipe Pressure Ratings

ASME B31.8 and API 5L: Key Standards for Line Pipe in Natural Gas Applications

Америкийн механик инженерийн нийгэмлэгээс баталсан ASME B31.8 стандарт нь байгалийн хийг тээвэрлэх олон урт зуух шугамыг хэрхэн боловсруулах, ямар материалыг ашиглах, түүнийг хэрхэн шалгах талаар дүрэм тогтоосон байдаг. Энэ стандартын дагуу шугамууд нь энгийн ажиллах даралтаасаа 1.25 дахин их даралтанд тэсвэл зохиноор тогтсон байдаг. Энэ нь инженерүүдэд алдааны боломжийг ихэсгэж аюулгүй байдлыг хангаж өгдөг. Мөн API 5L стандарт нь гангаас хийгдсэн хоолойнуудын химийн найрлага, бат бөх чанарыг үзнэ. Жишээлбэл, X70 болон X80 ангиллын хоолойнууд 80,000 фунт/квадрат инч хүртэлх хүчийг тэсвэх чадамжтай байдаг. Эдгээр хоёр стандарт нь металл хоорондоо цахилгаан бэлтгэх үед сайн нийцэж байгаа эсэх, хүч ихтэй үед трещин үүсэх магадлал, ханын зузааныг ихэсгэх, даралт ихтэй хэсэгт хоолойн ханыг идэхийг саатуулах зэрэг асуудлыг зэрэгцэн шийдвэрлэдэг.

Олон улсын шугамын төслүүдийн бүс нутгийн онцлог болон харилцан тохируулах асуудал

Олон улсын хилээр гаталсан шугам сүлжээнд компанийн ажиллаж байх үед тэд орчин бүрт тодорхойлогдсон стандартуудтай тулгардаг. Жишээлбэл, Европын EN 14161 стандартыг Азийн GB/T 9711-тэй харьцуулж үзье. Европын стандарт нь API 5L-ээр тогтоогдсон шаардлагад бодвол илүү сайн хувирлын чадвартай байдаг. API 5L нь хугарлын үед ойролцоогоор 18% уртлах процесст зөвшөөрөл өгч байхад EN 14161 нь дор хаяж 25% уртлах процесст шаарддаг. Энэ нь инженерүүд олон улсын системүүдийг зохион бүтээж байхад материалыг өөрчлөн оруулах шаардлагатай болдог гэсэн үг юм. Энэ нь зөвхөн материалын талаарх биш байна. Даралт шалгах аргачлалууд мөн эрс ялгаатай байдаг. Европын холбоо нь усны шалгах ажиллагааны дараа шугам сүлжээг 30 минут тогтвортой байлгахыг шаарддаг бөгөөд энэ нь бусад орнуудын хувьд тов тодорхойгүй байгаатай харьцуулахад ялгаатай юм. Эдгээр дүрэм журамуудын зөрүү нь төслийн хугацааг дунджаар 15-20% нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ эерэг тал нь байгаа. Эдгээр нэмэлт алхмууд нь шугам сүлжээ ашиглалтанд орж байгаа орчин үеийн аюулгүй байдлын шаардлагууд болон орчныг хамгаалах дүрмүүдийг хангаж байгааг итгэлтэй хангах боломжийг олгодог.

Шугам саван даралт их байх технологийн чиг хандлага болон ирээдүйн хөгжил

Гурван төрлийн дулааны хоолойн операторууд эрчим хүчний эрэлт нэмэгдэж, ашиглалтыг сайжруулахын тулд уламжлалт хязгаараас давж ажиллаж байна. Шинэчлэл нь даралтын багтаамжийг нэмэгдүүлэх, дараачийн үеийн материалыг хөгжүүлэхэд чиглэгдсэн.

Шугам сүлжээний ашиглалтыг сайжруулах, нэвтрүүлэх чадварыг дээшлүүлэхийн тулд даралтын ангиллыг ихэсгэх

Одоо үеийн цацрагаар дамжуулах даралт нь 1,500-2,000 psi-тай ойролцоо байгаа бол 2010 оны ихэнх хугацаанд бидний харж байсан 500-1,500 psi-аас хамаагүй их байна. Түгээмэл хоолойн хэмжээнд ижил 18-22 хувийн илүү их урсгалыг дамжуулж чадаж байгаа нь сонирхолтой юм. Даралт ихсэх нь ажиллуулагчид төв боловсруулах үйлдвэрт тээвэрлэхээс өмнө материалуудыг хамаагүй их зайг хүртэл илгээх боломжийг олгодог. Цацрагийн материалыг судалсан зарим сүүлийн үеийн судалгаанууд мөн тодорхой үр дүнг харуулжээ. Тухайлбал, инженерууд цацрагийн ерөнхий диаметрт харгалзах ханын зузааныг зөв тооцоолох бол X80 ба X100 шиг гангууд энэ нэмэгдсэн даралтын нөхцөлд сайн даацлах чадвартай байна. Энэ нь сүүлийн нэг жилд гарч ирсэн материал судлалын хэд хэдэн судалгааны ажлуудаар батлагдсан байна.

Өндөр ажиллагааны даралтанд зориулсан цацрагийн материалын болон загварын шинэчлэлтүүд

Гурван технологийн шинжлэх ухааны ололт нь цацрагийн барилгыг дахин хэлбэржүүлж байна:

• Чихэлдэг хайлуулын хэмжээ : Водородийн эмх цохигдолд 40% сайн тэсвэртэй хром-никель-кобальт хольц нь туршилтын үр дүнд харагдаж байна
• Нийлмэл бүтцийн холболт : Хүчилтөрөгчийн тархалтыг 31% бууруулах чиглэлээр хүрээлэн байршуулсан шилэн ширмээр дүүргэсэн материал
• Ухаалаг зузааныг байгуулалттай зураглал : Үйлдвэрлэлийн явцад ханын зузааныг динамик аргаар тохируулдаг Искусствийн оюун ухааныг ашигласан үйлдвэрлэлийн системүүд

Эдгээр инновациуд нь устөрөгч тээвэрлэх туршилтанд 2,500 psi-аас дээш даралт аюулгүйгаар тэсвэрлэх боломжийг олгож байгаа бөгөөд аюулгүй байдал алдагдахгүйгээр цагаан хүхрийг бууруулахад нэмэлт хувь нэмэр болох юм.

Түгээмэл асуулт

1. Байгалийн хийгээр ажилладаг цахилгаан дамжуулах хоолойн стандарт ажиллагааны даралт хэвийн хэмжээ хэд вэ?
Байгалийн хийгээр ажилладаг цахилгаан дамжуулах хоолойн стандарт ажиллагааны даралтын хэмжээ нь 500-1,500 psi хооронд байдаг. Энэ хэмжээ нь энерги дамжуулах үр ашгийг бий болгох, засварын зардлыг тэнцвэртэй байлгахын тулд сонгогдсон байдаг.

2. Яагаад X70 ба X80 шиг өндөр бат бөх ээлжит гангаар хоолойг хийдэг вэ?
Зэсийн хоёр төрөл болох X70, X80 нь өндөр даралтанд тэсвэртэй бөгөөд гүйлгэврийн ханын зузааныг багасгах боломжийг олгодог тул ашигладаг бөгөөд энэ нь цахилгаан дамжуулах шугамын бүрэн бүтэн байдалыг өндөр даралтанд хадгалж байхад тусалдаг.

3. Температурын хэм хүрэлцээний бүрэн бүтэн байдалд яаж нөлөөлөх вэ?
Температурын хэлбэлзэл нь хоолойн материалд өөрчлөлт оруулж болно. Маш хүйтэн эсвэл халуун температур нь хоолойн хрупкость эсвэл стрессын коррозийн трещинийг хурдасгаж, нийтлэг бүрэн бүтэн байдалд нөлөөлж болзошгүй.

4. Хоолойн материалын салбарт ямар шинэ innovations байна вэ?
Шинэ технологиудад өндөр энтальпийн хайлш, композитын бэхжүүлгийн нэгдэл, ухаалаг зузааны зураг төсөл зэрэг багтдаг бөгөөд эдгээр нь даралтын багтаамжийг дээд зэргээр нэмэгдүүлэх, хоолойн аюулгүй байдлыг сайжруулахыг зорьдог.

5. Хоолой барилгын болон аюулгүй байдлыг зохицуулах гол стандартууд юу вэ?
ASME B31.8 стандарт болон API 5L стандарт нь хоолой барих, аюулгүй байдал шалгах, материал шаардлагыг тодорхойлдог чухал дүрэм юм.