崔茂林 劉賡傳

摘要：海外油田地面工程項(xiàng)目用泵設(shè)計(jì)工作中，一般會應(yīng)用到ASME B31標(biāo)準(zhǔn)（包含ASME B31.3、ASME B31.4、ASME B31.8）;API相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（API610、674、675、676）。本文通過概述海外油田地面工程用泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，圍繞ASME B31標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算內(nèi)容、壓力試驗(yàn)、無損檢測等方面探究海外油田地面工程用泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用方式，提升工程建設(shè)效率。

關(guān)鍵詞：海外油田;地面工程;用泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

前言：

當(dāng)前我國和中東、南美、中亞等地區(qū)構(gòu)建海外油氣合作區(qū)，實(shí)現(xiàn)用泵設(shè)計(jì)、勘探開發(fā)等石油開發(fā)體系。其中API610、API674、API675、API676、ASME B31.3、ASME B31.4、ASME B31.8等標(biāo)準(zhǔn)是常見的油田地面工程用泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此有必要針對以上標(biāo)準(zhǔn)分析其在工程建設(shè)中的具體應(yīng)用，結(jié)合國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成用泵設(shè)計(jì)和常規(guī)檢測的對比分析。

一、海外油田地面工程及用泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)概述

油田地面工程中螺桿泵工作效率高、介質(zhì)運(yùn)輸范圍大，因此應(yīng)用普遍性較高。當(dāng)原油從地層中開采出后，會借助泵從井口位置輸送到集中處理站，進(jìn)而完成脫水、脫氣、穩(wěn)定等操作。因此，原油的運(yùn)輸、處理與用泵和傳輸管道息息相關(guān)。針對不同的油泵種類需要選擇多種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行約束，而常見的標(biāo)準(zhǔn)包含ASME B31.3、ASME B31.4、ASME B31.8。ASME B31.3主要面向化工、煉油等設(shè)備和工藝裝置;ASME B31.4針對終端設(shè)備和工廠運(yùn)輸裝置;ASME B31.8是借助運(yùn)輸泵連接終端設(shè)備和生產(chǎn)廠間的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn);API標(biāo)準(zhǔn)包含石油采油作業(yè)、設(shè)備制造、設(shè)備石油等規(guī)范，其中，API610標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于石油、化工行業(yè)的離心泵裝置;API674標(biāo)準(zhǔn)適用于石油化工行業(yè)中的往復(fù)固定排量泵;API675標(biāo)準(zhǔn)用于計(jì)量泵、容積泵裝置設(shè)計(jì);API676則是針對石油地面工程中回轉(zhuǎn)容積泵進(jìn)行采購和設(shè)計(jì)規(guī)范。

二、多種標(biāo)準(zhǔn)在海外油田地面工程用泵設(shè)計(jì)中的運(yùn)用途徑

2.1API標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

API標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于石油行業(yè)計(jì)量泵要求中，其中包含柱塞泵、隔膜泵，其中回轉(zhuǎn)泵主要依托API676、往復(fù)泵參考API674。該標(biāo)準(zhǔn)可以確保使用設(shè)備運(yùn)行安全性，對采油和石油化工過程制定標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)對油田地面工程中的用泵情況進(jìn)行測量和監(jiān)控，為后續(xù)檢驗(yàn)驗(yàn)收工作提供支持。API610標(biāo)準(zhǔn)針對石油工業(yè)用離心泵增加最低限度要求，能夠應(yīng)用于立式懸吊泵、懸臂泵等裝置。該標(biāo)準(zhǔn)涉及到的設(shè)備，在制造和設(shè)計(jì)階段的壽命最低不超過20年，如處于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)則應(yīng)超過3年。同時(shí)，在海外油面地面工程管路設(shè)計(jì)中，使用臥式泵確保泵管口的載荷處于規(guī)定狀態(tài)內(nèi)，降低工程用泵設(shè)計(jì)的軸位移，滿足施工要求。該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用優(yōu)勢在于提升設(shè)備平均無故障率，因此節(jié)省了油田地面工程運(yùn)維成本。

2.2ASME B31.3標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

ASME B31.3標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要包含：用泵組件和部件的設(shè)計(jì)要求;可使用的材料組件標(biāo)準(zhǔn)與要求，如溫度-壓力資料和尺寸要求;針對溫度變化和壓力所產(chǎn)生的反作用力或應(yīng)力;油泵的裝配、制作、安裝的實(shí)際要求;檢驗(yàn)、排查、實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。B31.3標(biāo)準(zhǔn)包含多種計(jì)算方式，而GB50316標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算方式較為單一。B31.3標(biāo)準(zhǔn)相較于GB 50316，沒有圍繞鋼板負(fù)偏差直接表達(dá)公式。該標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)人員提供十分自由的思考空間，因此若工程技術(shù)規(guī)格書中明確指出鋼管需要限定負(fù)偏差或正偏差供貨時(shí)，則用泵設(shè)計(jì)階段無需分析負(fù)偏差。

2.2.2無損檢測

B31.3標(biāo)準(zhǔn)中側(cè)重對用泵設(shè)計(jì)工作完成100%的目視檢查工作。針對焊接接頭檢測要求是：常規(guī)流體施工狀態(tài)下，斜接焊縫和管道焊縫完成任意5%RT檢測[1]。同時(shí)，若后續(xù)需要開展多種類型可供選擇的泄漏試驗(yàn)，建議對焊縫完成100%的RT檢查。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和檢測基礎(chǔ)，制定更加嚴(yán)格和規(guī)范的用泵檢測要求。

2.2.3泄漏試驗(yàn)

B31.3標(biāo)準(zhǔn)中泄漏試驗(yàn)包含氣壓、水壓、替代、液氣混合等試驗(yàn)，一般水壓試驗(yàn)是常見的檢測方式，原因是該方式相較于氣壓試驗(yàn)壓力更大，能夠提升試驗(yàn)安全度、降低風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生有利效應(yīng)。泄漏試驗(yàn)的環(huán)境壓力一般為1.5倍壓力（p）與pr（溫度校正系數(shù)）的乘積。此外，由于氣壓危險(xiǎn)性較高，因此規(guī)定設(shè)計(jì)壓力為檢測壓力的1.1倍，同時(shí)可以加設(shè)泄放閥等裝置。保證試驗(yàn)壓力應(yīng)穩(wěn)定保持在至少10分鐘，并目測檢查接頭泄漏問題。

2.3ASME B31.4標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

B31.4標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο蟀河帽貌牧稀囟茸兓?、壓力、部件、連接方式、內(nèi)外磨損、泵安裝標(biāo)準(zhǔn)等，依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成計(jì)算和設(shè)計(jì)，為后續(xù)無損檢測和壓力測試奠定基礎(chǔ)。因此，結(jié)合泵傳輸所在鋼管的內(nèi)壓，能夠得出計(jì)算公式：T= ，其中 是設(shè)計(jì)內(nèi)壓、S是材料允許應(yīng)用應(yīng)力、D是管道的外徑、T是管道設(shè)計(jì)壁厚[2]。常見的壁厚標(biāo)準(zhǔn)包含STD（常規(guī)壁厚標(biāo)準(zhǔn)）、XS（加強(qiáng)壁厚）、XXS（加倍雙倍壁厚），通過標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式可以得到實(shí)際計(jì)算值。

2.3.2壓力試驗(yàn)

B31.4標(biāo)準(zhǔn)中用泵過程針對壓力試驗(yàn)的要求為：當(dāng)環(huán)向壓力超過最小服從強(qiáng)度的20%后，應(yīng)開展水壓試驗(yàn)，其中試驗(yàn)壓力與設(shè)計(jì)壓力的比值為1.25：1，注意壓力維持時(shí)間不得低于4小時(shí)。由于試驗(yàn)階段會完成目測檢查，因此若無泄漏問題則可以省略氣密性試驗(yàn)。同時(shí)，若環(huán)向應(yīng)力低于最小服從強(qiáng)度的20%后，應(yīng)對用泵系統(tǒng)和管道開展氣密性試驗(yàn)，壓力建議設(shè)置為0.7MPa，以數(shù)值最小為佳。此外，相較于GB 50253，B31.4標(biāo)準(zhǔn)較為寬松，因此設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3無損檢測

B31.4標(biāo)準(zhǔn)的無損檢測工作中，環(huán)向壓力超過最小服從強(qiáng)度的20%時(shí)，需要選擇焊縫工程的10%進(jìn)行無損檢測操作，例如射線照射等方式。針對穿越管道的溪流、河流;居民區(qū)、特定工商業(yè)區(qū)、橋梁、隧道等區(qū)域重點(diǎn)開展檢測工作。若部分區(qū)域很難近距離檢測，還需要將檢測比重控制在90%以上。

2.4ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)

2.4.1無損測試

ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)，若環(huán)向應(yīng)力超過最小服從強(qiáng)度的20%，可以通過磁粉、射線等方式完成檢測，檢測量應(yīng)超過90%的區(qū)域。GB 50215中指出，焊接接頭時(shí)需要借助超聲波、射線進(jìn)行無損100%檢測，并利用液體、磁粉對焊接表面開展?jié)B透檢測工作。因此，GB 50215標(biāo)準(zhǔn)相較于ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，在海外油田地面檢測設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合現(xiàn)場檢測條件，提出相較于ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格的內(nèi)容。

結(jié)論：

綜上所述，通過分析ASME B31標(biāo)準(zhǔn)、API610、674、675、676標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用途徑，能夠體現(xiàn)出其在海外油田地面工程建設(shè)過程中用泵的可行性和高效性，保證工程高效進(jìn)行。因此，有必要深入挖掘ASME B31標(biāo)準(zhǔn)與API系列標(biāo)準(zhǔn)在用泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為開展國家石油海外戰(zhàn)略工作提供支持，進(jìn)而提升其在國際石油工程中的技術(shù)核心競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐闖.油田地面建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化施工管理探析[J].全面腐蝕控制，2020，34（04）：76-78.

[2]張大津，李默宇.海外油田地面工程集成化實(shí)施方案探索[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018，36（08）：200-202+205.