W形補償彎在LNG改造項目中的應用

郭曉瑩，劉洪佳

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250010)

隨著我國天然氣產量增幅的放緩以及天然氣清潔能源的需求不斷增加，液化天然氣作為管道天然氣的有益補充，已成為今后確保天然氣消費的重要組成部分[1]。為確保公司液化天然氣市場核心競爭力，擴大槽車外輸能力，某LNG接收站決定在一期基礎上新增10臺裝車橇，管廊增加LNG重組分、LNG輕組分、BOG及排凈、放空等五根主管至裝車棚，其中最大管徑12寸。

主管道由一期預留接點接出，接點至管廊第一個拐彎處存在約150 m的行程，承接一期設計的工程公司，為遠期預留有一個π形補償彎空間，尺寸為徑向5.6 m，軸向10.8 m。

圖1 一個單π形補償方案

根據預留空間大小，結合管道一期預留接點位置及管道去向，布置五根管道及固定點位置，如圖1所示。采用CAESERII應力分析軟件對12寸管道進行應力核算發現，12寸管道一期預留接點處法蘭額定壓力為1900 kPa，而實際等效壓力為3252 kPa，等效壓力為允許值的1.71倍，存在泄漏風險，管道彎頭處應力超出許用值143.5%，管道疲勞破壞風險較大。此外，從工藝角度考慮，LNG和NG管道多有坡向要求，嚴禁出現高點或低點，采用立式π形補償的方式不可取。

綜合分析得知，一期預留補償空間嚴重不足，在此處設置單個π形補償的方案不可行。

1 設計方案制定

針對一期預留π形彎補償空間不足，無法滿足二期新增管道自然補償的問題，應力分析人員提出在150 m管道行程內，均布兩個π形補償的修改方案，如圖2所示。采用CSESERII應力分析軟件進行校核，12寸管道預留接點處法蘭實際等效壓力1655KPa，泄露風險消除，彎頭處應力在許用應力范圍之內，應力復核通過。

圖2 雙π形補償方案

但雙π形補償方案存在如下缺點：

1)施工點為2處，現場安裝不便、工期長，影響一期管道運行，經濟損失大；

2)管廊EL8.000 m層新增結構構架154 m2，增設鋼柱4根，并相應增加混凝土基礎，投資高。同時混凝土基礎需養護工期28天，對工程進度影響大，且存在重力沉降和主管廊不一致隱患；

3)一期預留自然補償空間未予以利用，管廊空間浪費；

4)短距離新增兩個π形彎，影響整體布置的美觀性，用戶不認可。

2 方案優化

針對雙π形自然補償存在的問題，研究提出了采用一個W形補償彎代替雙π形補償的新方案，充分利用一期預留補償空間，如圖3所示。經CAESERII應力分析軟件進行核算后得知，五根管道應力水平均低于許用應力，一期預留接點處法蘭泄露校核通過。

徑向最遠端管道脫離管廊4.3 m左右，采用外挑結構梁方式，在管廊增加鋼構架面積112 m2，即可滿足管道的支撐要求，避免地面增設結構柱。

圖3 W形補償彎

3 結束語

采用W形補償彎，解決了LNG改造項目管道預留補償空間不足的問題，并實現順利開車，目前運行狀況良好。與雙π形補償相比，該方案減少施工點一處，節約土建施工及材料費用約5.6萬元，省去28天混凝土基礎養護工期，并兼顧了整個布置的美觀性。W形補償彎的成功經驗，為以后的改造項目提供了一種可借鑒的解決方案。