CN105277480B - 一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法，采用X80及以上高钢级全尺寸焊管进行煤制气输送试验，全尺寸焊管采用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，用管端高压封头将钢管两端封焊；管体两端设计与中空式内螺纹高压接头连接的充/放气紫铜导气管和压力检测表，并将充/放气紫铜导气管的进气端与气体汇流排连接，在管体两端安装温/湿度检测计，并在周围安装无线视频监测装置；充气前采用高纯N₂进行焊管内空气置换，最后给管内先后冲入CO₂、H₂和N₂,该N₂替代煤质天然气中其它气体介质进行加压，实现了输送气体介质的实际压力和管材应力状态下CO₂与H₂共存情况对管材蚀性的影响及氢的渗透情况研究。

Description

一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法

技术领域：

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：

煤制天然气管道输送压力一般在12MPa及以上，其气体介质中CO₂和H₂的含量之和约为3％—5％，其中H₂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CO₂，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。

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CO₂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H₂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H₂与CO₂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：

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。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

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CO₂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。

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。

上述的全尺寸焊管的管长为4米至6米。

上述充/放气导气紫铜管的长度≥20米。

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***中氧含量低于1.5％后置换结束。

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。

本发明具有的优点和效果：

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CO₂与H₂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。

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。

3、本发明通过严谨的远距离分步式置换(N₂置换空气)、充气(CO₂/H₂)、加压(N₂)、保压、放气、监测以及压力控制等方法，并采用高纯N₂代替煤质天然气中其它气体组进行增压，最终达到CO₂和H₂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：

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

图1是煤制气输送管全尺寸试验***结构示意图。

图2是全尺寸焊管结构示意图。

图3是气体汇流排结构示意图。

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号锅型管端高压封头；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；1-11、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、Ⅰ号球阀；4-10、气压表；4-11、三通连接头；4-12、Ⅱ号球阀；4-13、Ⅲ号球阀；4-14、①号紫铜管充气接头；4-15、②号紫铜管充气接头；4-15、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：

实施例1：

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号无线视频监视器；10、下沉式试验坑；11、充/放气体汇流排支架。

所述全尺寸焊管1放置于下沉式试验坑10中；Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9采用膨胀螺栓分别安装下沉式试验坑10的左上方与右位置；气体压力表2通过螺纹与全尺寸焊管1左端(即管头)的中空式内螺纹高压接头1-10与连接；导气紫铜管3一端通过螺纹与全尺寸焊管1右端(即管尾)的中空式内螺纹高压接头1-11连接，另一端通过螺纹与气体汇流排4上的①号充气阀门接头4-3连接；气体汇流排4通过U型固定螺栓固定于气体汇流排支架11上；气体汇流排支架11采用膨胀螺栓固定于地面上；管头温/湿度计5和管尾温/湿度计6分别采用塑料胶带固定于全尺寸焊管1的管头管尾对称位置，并使温/湿度计5和管尾温/湿度计6的正面面分别朝向Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9；铁质试验防护网8采用膨胀螺栓固定于下沉式试验坑10的上端。

如图2所示，全尺寸焊管1是由①号2000mm长管段1-1、②号2000mm长管段1-2、③号2000mm长管段1-3按照管线建设实际施工对接的方法通过①号管段对接环焊缝1-7与②号管段对接环焊缝1-8焊接而成，并在①号2000mm长管段1-1的另一端通过Ⅰ号高压封环焊缝1-6与①号锅型管端高压封头焊接，在③号2000mm长管段1-3的另一端通过Ⅱ号高压封头环焊缝1-9与②号锅型管端高压封头焊接。同时，在全尺寸焊管1的两端头对称位置加工一个充/放气孔和一个压力检测孔，并在全尺寸焊管1管头加工的压力检测孔上采用焊接方式与中空式内螺纹高压接头1-10连接，在全尺寸焊管1管尾加工的充/放气孔上采用焊接方式与中空式内螺纹高压接头1-11连接。

如图3至所示，气体汇流排4包括气体汇流排管道4-1、汇流排管道端部封头4-2、①号充气阀门4-3、②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8、Ⅰ号球阀4-9、气压表4-10、三通连接头4-11、Ⅱ号球阀4-12、Ⅲ号球阀4-13、①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-18。

其中，将①号充气阀门4-3、②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8的下端进气螺纹接口及Ⅰ号球阀4-9、气压表4-10、三通连接头4-11依次通过螺纹与气体汇流排管道4-1连接，汇流排管道端部封头4-2通过螺纹安装于气体汇流排管道4-1的最左端，Ⅱ号球阀4-12通过螺纹安装于三通连接头4-11的上端，Ⅲ号球阀4-13通过螺纹安装于三通连接头4-11的右端，导气紫铜管3通过螺纹与①号充气阀门4-3的侧端充气螺纹接口连接，①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-18的一端通过螺纹依次与②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8的侧端充气螺纹接口连接。

当采用高纯氮气置换及给全尺寸焊管1内充入二氧化碳、氢气，并采用高纯氮气增压时，将①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-18的另一端与气瓶通过通气接头连接，关闭Ⅱ号球阀4-12和Ⅲ号球阀4-13，打开气瓶阀门、①号充气阀门4-3、②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8及Ⅰ号球阀4-9进行充气，并通过气压表4-10查看充入不同体气与不同阶段的压力，控制气体的流速。同时，通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，并记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。

当充气结束后进入保压试验阶段时，关闭①号充气阀门4-3、②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8、Ⅰ号球阀4-9、Ⅱ号球阀4-12及Ⅲ号球阀4-13，并断开①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-18与气瓶的连接，通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，并记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。

当试验保压结束后进入泄压阶段时，打开①号充气阀门4-3、Ⅰ号球阀4-9、Ⅱ号球阀4-12及Ⅲ号球阀4-13进行放气，通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，并记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。

实施例2：

采用实施例1所述的一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法进行煤制气输送管全尺寸试验。

采用X80Φ1219×18.4×6000mm的螺旋缝焊管按照图2所示切割成①号2000mm长管段1-1、②号2000mm长管段1-2、③号2000mm长管段1-3，并按照管线建设实际施工对接的方法通过①号管段对接环焊缝1-7与②号管段对接环焊缝1-8完成管段的环焊缝对接焊，在①号2000mm长管段1-1的另一端通过Ⅰ号高压封头环焊缝1-6与试验管材壁厚、材质匹配的①号锅型管端高压封头焊接，在③号2000mm长管段1-3的另一端通过Ⅱ号高压封头环焊缝1-9与试验管材壁厚、材质匹配的②号锅型管端高压封头焊接。同时，在X80Φ1219×18.4×6000mm全尺寸焊管1的两端头对称位置加工一个充/放气孔和一个压力检测孔，并在全尺寸焊管1管头加工的压力检测孔上采用焊接方式与中空式内螺纹高压接头1-10连接，在管尾加工的充/放气孔上采用焊接方式与中空式内螺纹高压接头1-11连接。

按照实施例1所述，将X80Φ1219×18.4×6000mm全尺寸焊管1放置于下沉式试验坑10中；在下沉式试验坑10的左右上方位置采用膨胀螺栓安装好Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9；将气体压力表2通过螺纹与中空式内螺纹高压接头1-10连接；导气紫铜管3(2500mm)一端通过螺纹与中空式内螺纹高压接头1-11连接，另一端通过螺纹与气体汇流排4上①号充气阀门接头4-3的侧端充气螺纹接口连接，气体汇流排4通过U型固定螺栓固定于地面上20米远的气体汇流排支架11上。同时，在X80Φ1219×18.4×6000mm全尺寸焊管1的管头与管尾对称位置采用塑料胶带固定好管头温/湿度计5和管尾温/湿度计6，其过程需将温/湿度计5和管尾温/湿度计6的正面面分别朝向Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9，并在下沉式试验坑10的上端采用膨胀螺栓安装好铁质试验防护网8。

高纯N₂气体进行置换：将高纯N₂气瓶与气体汇流排4上的①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-18连接，关闭Ⅱ号球阀4-12和Ⅲ号球阀4-13，打开①号充气阀门4-3、②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8及Ⅰ号球阀4-9与气瓶阀门进行充气，使气体声音平稳而无啸叫声，通过气压表4-10观测充入高纯N₂气体的压力，并控制气体流速不大于20Nm³/h。同时，通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。当气体压力表2和气压表4-10上的压力均达到0.5MPa时，关闭与气体汇流排4连接的所有高纯N₂气瓶阀门，静置2分钟后采用肥皂水涂抹整个气路的接头、阀门、压力表安装处等有无泄漏。待检查确定气路无泄漏后打开与气体汇流排4连接的所有高纯N₂气瓶阀门继续加压至气体压力表2的压力到达2MPa，控制此过程不少于40分钟，静置5分钟，再关闭与气体汇流排4连接的所有高纯N₂气瓶阀门，打开Ⅱ号球阀4-12和Ⅲ号球阀4-13放出全尺寸焊管1内的氮气和空气，并采用微量氧分析仪检测管路***中氧含量，直至气体压力表2和气压表4-10的压力到达0.2MPa，再关闭Ⅱ号球阀4-12和Ⅲ号球阀4-13。反复充气放气2-3次，直至微量氧分析仪检测管路***中氧含量低于1.5％后置换结束，此时管路***中高纯N₂气体的压力精确到0.2MPa。

充入CO₂气体：全尺寸焊管1置换合格后，关闭高纯N₂气瓶阀门，依次断开高纯N₂气瓶与①号紫铜管充气接头4-14的连接并和CO₂气瓶连接、断开高纯N₂气瓶与②号紫铜管充气接头4-15的连接并和CO₂气瓶连接、断开高纯N₂气瓶与③号紫铜管充气接头4-16的连接并和CO₂气瓶连接、断开高纯N₂气瓶与④号紫铜管充气接头4-17的连接并和CO₂气瓶连接、断开高纯N₂气瓶与⑤号紫铜管充气接头4-18的连接并和CO₂气瓶连接，打开CO₂气瓶阀门进行CO₂充气，并通过气压表4-10和气体压力表2观测充入CO₂气体的压力，直至压力表均达到0.34MPa，控制此过程充入CO₂时间不小于20分钟，静置5分钟，确保压力不超过0.34MPa。同时，整个过程通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，并记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。

充入H₂气体：充CO₂气体结束后，关闭CO₂气瓶上的阀门和①号充气阀门4-3，依次断开CO₂气瓶与①号紫铜管充气接头4-14的连接并和H₂气瓶连接、断开CO₂气瓶与②号紫铜管充气接头4-15的连接并和H₂气瓶连接、断开CO₂气瓶与③号紫铜管充气接头4-16的连接并和H₂气瓶连接、断开CO₂气瓶与④号紫铜管充气接头4-17的连接并和H₂气瓶连接、断开CO₂气瓶与⑤号紫铜管充气接头4-18的连接并和H₂气瓶连接，打开H₂气瓶阀门和①号充气阀门4-3进行H₂充气，并通过气压表4-10和气体压力表2观测充入H₂气体的压力，直至压力表均达到0.7MPa，控制此过程充入H₂时间不小于20分钟，静置5分钟，确保压力不超过0.7MPa。同时，整个过程通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，并记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。

采用高纯N₂气体进行加压：充H₂气体结束后，关闭H₂气瓶上的阀门和①号充气阀门4-3，依次断开H₂气瓶与①号紫铜管充气接头4-14的连接并和高纯N₂气瓶连接、断开H₂气瓶与②号紫铜管充气接头4-15的连接并和高纯N₂气瓶连接、断开H₂气瓶与③号紫铜管充气接头4-16的连接并和高纯N₂气瓶连接、断开H₂气瓶与④号紫铜管充气接头4-17的连接并和高纯N₂气瓶连接、断开H₂气瓶与⑤号紫铜管充气接头4-18的连接并和高纯N₂气瓶连接，打开高纯N₂气瓶阀门和①号充气阀门4-3进行高纯N₂充气，并通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。当气体压力表2压力表达到5MPa时，关闭②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8，控制此过程充入高纯N₂的时间不小于80分钟；静置15分钟待管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6数据稳定，气体压力表2和气压表4-10也均达到5MPa后开启②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8继续充入高纯N₂，当气体压力表2压力表达到8MPa时，关闭②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8，控制此过程充入高纯N₂的时间不小于60分钟；静置30分钟待管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6数据稳定，气体压力表2和气压表4-10也均达到8MPa后开启②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8继续充入高纯N₂，当气体压力表2压力表达到10MPa时，关闭②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8，控制此过程充入高纯N₂的时间不小于90分钟，并静置40分钟待管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6数据稳定，气体压力表2和气压表4-10也均达到10MPa后开启②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8继续充入高纯N₂，当气体压力表2压力表达到12MPa时，关闭②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8，控制此过程充入高纯N₂的时间不小于120分钟，并静置50分钟待管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6数据稳定，气体压力表2和气压表4-10也均达到12MPa后关闭①号充气阀门4-3、②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8、Ⅰ号球阀4-9及高纯N₂气体阀门，断开①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-18与高纯N₂气瓶的连接，通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9远程监控，并记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。

以上充气过程如气瓶压力和充气***的压力相当而无法继续增压充气，需更换气瓶时，先关闭①号充气阀门4-3，再根据实际情况依次断开气瓶与①号紫铜管充气接头4-14并立即与新更换新气瓶连接、断开气瓶与②号紫铜管充气接头4-15并立即与新更换新气瓶连接、断开气瓶与③号紫铜管充气接头4-16并立即与新更换新气瓶连接、断开气瓶与④号紫铜管充气接头4-17并立即和新更换新气瓶连接、断开气瓶与⑤号紫铜管充气接头4-18并立即与新更换新气瓶连接，再打开①号充气阀门4-3和新更换新气瓶阀门继续充气增压，以确保充气整个过程压力稳定上升，并避免空气进入。

以上充气过程在静置时间后，管头温/湿度计5和管尾温/湿度计6数据稳定时，当出现气体压力表2和气压表4-10的压力数据不一致时，需延长静止时间，直至气体压力表2和气压表4-10的压力数据一致；当出现气体压力表2和气体压表4-10的压力数据一致且未达到预设充气压力值时，需重新开启与气体汇流排4连接的所有气瓶阀门继续充气到预设压力，再关闭与气体汇流排4连接的所有气瓶阀门重新静置一定时间，直至管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6数据稳定且压力表2和气压表4-10的压力数据一致并到达预设充气压力值时按照以上所述进行下一阶段充气。

保压试验：待以上充气压力达到预设的12MPa并稳定后充气阶段结束，进入保压阶段。此时，通过Ⅰ号无线视频监视器7和Ⅱ号无线视频监视器9进行90天远程监控，并每2小时记录全尺寸焊管1上的气体压力表2、管头温/湿度计5及管尾温/湿度计6的数据。

以上保压阶段如因气温变化出现压力过高且确定需要放气泄压时，打开①号充气阀门4-3、Ⅰ号球阀4-9、Ⅱ号球阀4-12及Ⅲ号球阀4-13进行放气泄压，直至到达预设最高压力时再关闭①号充气阀门4-3、Ⅰ号球阀4-9、Ⅱ号球阀4-12及Ⅲ号球阀4-13继续保压过程；如因气温变化出现压力过低且需要加压充气时，首先打开①号充气阀门4-3、Ⅰ号球阀4-9、Ⅱ号球阀4-12、Ⅲ号球阀4-13放气1分钟，再关闭①号充气阀门4-3、Ⅱ号球阀4-12、Ⅲ号球阀4-13，并依次打开②号充气阀门4-4将①号紫铜管充气接头4-14和气瓶连接、打开③号充气阀门4-5将②号紫铜管充气接头4-15和气瓶连接、打开④号充气阀门4-6将③号紫铜管充气接头4-16和气瓶连接、打开⑤号充气阀门4-7将④号紫铜管充气接头4-17并和气瓶连接、打开⑥号充气阀门4-8将⑤号紫铜管充气接头4-18和气瓶连接，最后开启气瓶阀门和①号充气阀门4-3进行充气，直至到达预设最高压力时关闭气瓶阀门、①号充气阀门4-3、②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8、Ⅰ号球阀4-9继续进行保压过程。

放气泄压：完成90天保压试验后，打开①号充气阀门4-3、Ⅰ号球阀4-9、Ⅱ号球阀4-12及Ⅲ号球阀4-13进行放气泄压，泄压时要缓慢减压，泄压速率不高于20Nm³/h。当管路***中气体压力表2和气体压表4-10压力泄压到2MPa时，再打开②号充气阀门4-4、③号充气阀门4-5、④号充气阀门4-6、⑤号充气阀门4-7、⑥号充气阀门4-8继续进行放气泄压；当管路***中气体压力表2和气体压表4-10压力值到0时，关闭Ⅱ号球阀4-12及Ⅲ号球阀4-13，并采用高纯N₂气瓶与①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-18连接，并开启气瓶阀门进行高纯N₂充气加压，待气体压力表2和气体压表4-10达到0.6MPa时，再打开Ⅱ号球阀4-12及Ⅲ号球阀4-13放气，并使用氢气分析仪检测管路***中H₂气的含量，重复以上充气加压和放气泄压2-3次，直至氢气分析仪检测管路***中H₂气的含量达到19％，管路***中气体压力表2和气体压表4-10压力值到0时，关闭气瓶阀门，断开气瓶与①号紫铜管充气接头4-14、②号紫铜管充气接头4-15、③号紫铜管充气接头4-16、④号紫铜管充气接头4-17、⑤号紫铜管充气接头4-1 8的连接，并拆卸铁质防护网8、导气紫铜管3、气体压力表2、管头温/湿度计5、管尾温/湿度计6等，将X80Φ1219×18.4×6000mm全尺寸焊管1吊出下沉式试验坑10进行理化性能与H的检测。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (7)

1.一种煤制气输送管全尺寸试验评价方法,其特征在于：所述煤制气输送管全尺寸试验评价方法为：首先将钢管切割成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(1)，并在全尺寸焊管(1)两端对称位置分别加工一个充/放气孔和一个压力检测孔，将充/放气孔通过焊接方式与管尾中空式内螺纹高压接头(1-11)连接，压力检测孔通过焊接方式与管头中空式内螺纹高压接头(1-10)连接，同时将全尺寸焊管(1)两端用管端高压封头封焊；在管头中空式内螺纹高压接头(1-10)上安装气体压力表(2)，管尾中空式内螺纹高压接头(1-11)与充/放气导气紫铜管(3)的一端连接，充/放气导气紫铜管(3)的另一端与气体汇流排(4)的充气阀门接头(4-3)连接，并在全尺寸焊管(1)两端对称位置分别安装管头温/湿度计(5)和管尾温/湿度计(6)，四周安装Ⅰ号无线视频监视器(7)和Ⅱ号无线视频监测装置(9)，管头温/湿度计(5)的正面朝向Ⅰ号无线视频监视器(7)，管尾温/湿度计(6)的正面朝向Ⅱ号无线视频监视器(9)；其次采用远距离分步式充气，试验前通过气体汇流排(4)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(4)给钢管内充入与煤质天然气介质组分中含量等同的CO₂和H₂，最后通过气体汇流排(4)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，待充压完成后进行保压周期与泄压，并记录充压、保压和泄压时气体压力表(2)、管头温/湿度计(5)及管尾温/湿度计(6)的数据，最后对管体母材、焊缝进行氢含量与理化性能检测。

2.如权利要求1所述煤制气输送管全尺寸试验评价方法，其特征在于：所述全尺寸焊管(1)为X80及以上高钢级直缝埋弧焊管或螺旋焊缝焊管，并且直缝埋弧焊管焊接为纵缝焊接。

3.如权利要求1所述煤制气输送管全尺寸试验评价方法，其特征在于：所述全尺寸焊管(1)的管长为4米至6米。

4.如权利要求1所述煤制气输送管全尺寸试验评价方法,其特征在于：所述充/放气导气紫铜管(3)的长度≥20米。

5.如权利要求1所述煤制气输送管全尺寸试验评价方法,其特征在于：所述分步式充气时控制气体流速≤20Nm³/h。

6.如权利要求1所述煤制气输送管全尺寸试验评价方法,其特征在于：所述充入高纯N₂置换钢管内的空气时采用微量氧分析仪检测管路***中氧含量，当氧含量低于1.5％后置换结束。

7.如权利要求1所述煤制气输送管全尺寸试验评价方法,其特征在于：所述充入高纯N₂增压时依次使管内气压增至5MPa、8MPa、10MPa、12MPa。