[发明专利]具有内过渡段的不等壁厚管道的设计方法

说明书

本发明属于油气输送管道技术领域，具体涉及一种具有内过渡段的不等壁厚管道的设计方法。本发明旨在解决外径相等且内径不等的两条管道的焊缝处轴向应力大的问题。本发明的具有内过渡段的不等壁厚管道的设计方法，包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道的外径相等；第二管道包括沿背离第一管道的方向依次设置的第一管段、多个过渡管段以及第二管段，第一管段的内径等于第一管道的内径，第一管段背离第二管段的末端与第一管道的末端焊接；第二管段的内径小于第一管道的内径；多个过渡管段的内壁位于不同的面内，每一过渡管段的内径由第一管段至第二管段逐渐减小。输送管道的厚度变化位置远离焊缝，管道内壁过渡平缓，降低了焊缝处的应力集中。

技术领域

本发明实施例涉及油气输送管道技术领域，尤其涉及一种具有内过渡段的不等壁厚管道的设计方法。

背景技术

石油、天然气主要通过管道进行输送，管道输送具有输送效率高、输送量大、可持续输送等优点，在促进国家经济发展方面发挥着极其重要的作用。

为满足强度和安全性的设计要求，输送管道需要改变壁厚以适应地区等级变化、道路等级变化、地面过渡、道路交叉、穿越道路或者输气站阀室等情况。在壁厚变化处，输送管道包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道的外径相等且内径不等；连接时，将第一管道和第二管道焊接，之后在焊接的位置形成焊缝，以连接第一管道和第二管道。

然而，相关技术中，焊缝处输送管道的厚度发生变化，在输送管道受力时，焊缝处产生较大的轴向应力集中，进而导致焊缝断裂失效，导致所输送的石油或天然气泄漏。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种具有内过渡段的不等壁厚管道的设计方法，以解决外径相等且内径不等的两条管道的焊缝处轴向应力大的技术问题。

本发明实施例提供了一种具有内过渡段的不等壁厚管道，包括第一管道以及与第一管道焊接的第二管道，第一管道和第二管道的外径相等，第一管道的中心线和第二管道的中心线共线；第二管道包括沿背离第一管道的方向依次设置的第一管段、多个过渡管段以及第二管段，第一管段的内径等于第一管道的内径，第一管段背离第二管段的末端与第一管道的末端焊接；第二管段的内径小于第一管道的内径；多个过渡管段的内壁位于不同的面内，且每一过渡管段的内径由第一管段至第二管段逐渐减小。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，在平行于第二管道中心线的截面中，过渡管段内壁对应的侧壁线条为曲线，且相邻过渡管段的内壁之间相切。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，靠近第一管段的过渡管段内壁与第一管段的内壁相切，靠近第二管段的过渡管段内壁与第二管段的内壁相切。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，在平行于第二管道中心线的截面中，过渡管段内壁对应的侧壁线条为弧线，每一过渡管段对应的弧线半径相等。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，在平行于第二管道中心线的截面中，过渡管段内壁对应的侧壁线条为直线，由第一管段至第二管段的方向过渡管段对应的直线与第二管段中心线之间的夹角逐渐减小。

本发明实施例还提供了一种具有内过渡段的不等壁厚管道的设计方法，不等壁厚管道包括第一管道以及与第一管道焊接的第二管道，第一管道和第二管道的外径相等，第一管道的中心线和第二管道的中心线共线；

第二管道包括沿背离第一管道的方向依次设置的第一管段、第一过渡管段、第二过渡管段以及第二管段，第一管段的内径等于第一管道的内径，第一管段背离第二管段的末端与第一管道的末端焊接；第二管段的内径小于第一管道的内径；在第二管道中心线所在的截面中，第一过渡管段和第二过渡管段内壁对应的侧壁线条为弧线，第一过渡管段和第二过渡管段对应的弧线的半径r和圆心角均相等；第一过渡管段内壁与第一管段的内壁相切，第二过渡管段内壁与第二管段的内壁相切，第一过渡管段和第二过渡管段内壁相切；

第一管段沿第二管道中心线方向的长度L₀的确定方法包括：