簡化長管氣瓶水壓試驗(yàn)設(shè)施

張恒生

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，天然氣已經(jīng)被普遍使用，而長管拖車定檢工作也逐步展開。目前，長管氣瓶水壓試驗(yàn)所用的設(shè)備像一座炮樓，既占用場(chǎng)地，又浪費(fèi)資金，造價(jià)較高。鑒于此，適當(dāng)改造水壓試驗(yàn)所用的設(shè)備，并針對(duì)其中存在的問題提出簡單、實(shí)用的解決方案具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：長管拖車；長管氣瓶；排氣；端塞

中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.072

1 概述

隨著西氣東輸工程的逐步深入，長管拖車定檢在即。目前，我國尚未頒布此類設(shè)備的制造、定期檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)范。按照美國DOT3AAX和DOT3T制造的長管拖車氣瓶的定期再檢驗(yàn)的規(guī)定：“割傷、戳傷或鑿傷超過規(guī)定值和定期再檢驗(yàn)5年的氣瓶，必須通過水壓試驗(yàn)來檢驗(yàn)其強(qiáng)度。”

盛裝天然氣介質(zhì)的長管氣瓶的長度為10 975 mm，質(zhì)量約為2 730 kg，而長管氣瓶的外徑比較小，約559 mm，其工作壓力很高，一般為22 MPa左右。氣瓶中的介質(zhì)為易燃易爆品，并且能量極大，所以，一旦發(fā)生安全事故，波及范圍會(huì)很廣，后果將十分嚴(yán)重。在做水壓試驗(yàn)時(shí)，需要打口深度超過15 m的井，并用吊車把長管氣瓶垂直吊入井中。

如果將長管氣瓶平放做水壓試驗(yàn)，雖然氣瓶不用吊車將它高高豎立起來，但是，在開始進(jìn)水時(shí)，隨著進(jìn)水量的增加，上部的空氣漸漸被壓縮，壓力也隨之增大，進(jìn)水量逐漸減少。這時(shí)，氣體滯留在氣瓶中。雖然空氣是可以壓縮的，但水是不可以壓縮的。如果這時(shí)候給試壓泵加壓，被壓縮的空氣就會(huì)儲(chǔ)存更高的能量。水壓試驗(yàn)作為一項(xiàng)綜合性安全檢驗(yàn)方式，并且是超載試驗(yàn)，為氣瓶已有或未出現(xiàn)的問題的（主要是裂紋）產(chǎn)生和發(fā)展提供了可能——當(dāng)氣瓶強(qiáng)度不夠或氣瓶存在氣陷的情況時(shí)，氣瓶就可能被破壞或者失效，甚至還會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)，會(huì)對(duì)相關(guān)人員和設(shè)備造成很大的傷害。因此，水壓試驗(yàn)只能驗(yàn)證氣瓶的強(qiáng)度，不能作為核定氣瓶工作壓力的依據(jù)，而且保壓時(shí)間也不能超過相關(guān)規(guī)定的要求。為了保證壓力容器水壓試驗(yàn)的安全性和穩(wěn)定性，壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則第三十三條規(guī)定，壓力容器充滿液體，滯留在壓力容器中的氣體必須排凈；GB/T 9251—1997氣瓶水壓試驗(yàn)方法4.5規(guī)定，試驗(yàn)裝置連同受試瓶內(nèi)的空氣應(yīng)完全排出。由此可知，氣瓶垂直放置的目的是便于排氣。

2 方案介紹

為了節(jié)省資金，不占用場(chǎng)地，不用制造體積較大的試驗(yàn)設(shè)施，保證長管氣瓶水壓試驗(yàn)?zāi)軌虬踩㈨樌赝瓿?，特提出了一個(gè)折中方案，即自制一個(gè)龍門手動(dòng)葫蘆吊。該方案是把長管氣瓶斜豎放置，改造長管拖車氣瓶尾部的端塞，制作一個(gè)小巧的排氣裝置。但是，這個(gè)方案只適用于小批量試驗(yàn)。因?yàn)殚L管氣瓶比較長，所以，要采用非常規(guī)的放置方法。

2.1 排氣原理

當(dāng)長管氣瓶開始進(jìn)水時(shí)，隨著進(jìn)水量的增多，水位升高，與軟管相連的浮子因?yàn)槭艿礁×σ查_始上浮。隨著長管氣瓶上部壓力的逐漸增大，與軟管相連的上端塞一頭與大氣相通，氣瓶上端的氣壓大于大氣壓。在這個(gè)壓力的作用下，上端空氣通過軟管排出，當(dāng)與氣瓶相連的截止閥一端有水排出時(shí)，氣瓶上部的空氣很快就會(huì)排盡。這時(shí)，關(guān)閉截止閥，進(jìn)水完畢。

2.2 巧制排氣裝置和液壓系統(tǒng)

長管氣瓶尾部端塞采用標(biāo)準(zhǔn)的G3縲紋，它的直徑為86～87 mm，端塞旋入深度約為80 mm。端塞內(nèi)外有2個(gè)接口，其中一個(gè)較細(xì)的接口是天然氣的排污放散口，直徑約3 mm，正好可以作為進(jìn)水時(shí)的排氣口。在其上裝1只截止閥，進(jìn)水時(shí)，打開閥門與大氣相通排氣，試壓時(shí)關(guān)閉。另外還有一個(gè)較粗的接口，它是天然氣出口，直徑為6 mm，與較粗的管路相通。在其上安裝一個(gè)閥門，進(jìn)水時(shí)打開，進(jìn)水完成后關(guān)閉。同時(shí)，將一根直徑為6 mm的管路作為試壓泵的接口，進(jìn)水時(shí)關(guān)閉，進(jìn)水完畢后打開試壓。

2.3 排氣裝置的制作

在制作排氣裝置時(shí)，具體步驟是：①卸下長管拖車氣瓶尾部的端塞，割去端塞內(nèi)側(cè)較細(xì)的排污放散管路，并留下一小段，以便于與軟管連接。②準(zhǔn)備一根軟管，長度要大于氣瓶的半徑，而且必須能夠達(dá)到氣瓶直邊R處的最高點(diǎn)。制作一個(gè)中空的金屬浮子，最好是球形。因?yàn)殚L管氣瓶的水壓試驗(yàn)壓力很高，達(dá)33.3 MPa，而球形受力狀況比較好、耐壓，直徑小于端塞86 mm，所以，能夠放入氣瓶中。球形的金屬浮子有兩腔，一腔是中空的，這是為了讓金屬球有浮力；另一腔則用軟管穿過，稍露出幾毫米，并在軟管上對(duì)稱地挖幾個(gè)小凹槽。這樣，當(dāng)金屬浮子升到最頂部時(shí)，為了防止水的黏度影響排氣，氣體就會(huì)從凹槽中進(jìn)入軟管，使得排氣更順暢（也可以用一塊硬質(zhì)木塊代替浮子）。但是，在此過程中要注意，軟管要固定在浮子上。③軟管的另一端連接已割去的排污放散口管路留下的管口，并將其固定好。使用時(shí)，只需先放入浮子接上試驗(yàn)裝置就可以進(jìn)水、排氣。④排氣裝置必須要有足夠的強(qiáng)度，而且密封性要好。

2.4 長管氣瓶的放置角度和方位

在進(jìn)行水壓試驗(yàn)中，當(dāng)長管氣瓶斜豎放置時(shí)，需要選擇一個(gè)與地平面合適的角度。假設(shè)氣瓶的半徑為R，氣瓶在豎直方向上與地平面的角度為α，氣瓶的長度為A，那么，以氣瓶上部端塞為中心點(diǎn)作一條水平線，從邏輯上講，當(dāng)α為0°時(shí)，就是氣瓶水平放置時(shí)的方位，浮子上升高度最大，為氣瓶的半徑；當(dāng)α為90°時(shí)，就是氣瓶垂直放置時(shí)的方位，浮子的上升高度最小。由此可知，α越小，上部的氣空間越大；α越大，上部的氣空間越小。另外，浮子的上升高度也與氣瓶與水平面的角度有關(guān)，即氣瓶半徑的余弦Rcosα。當(dāng)氣瓶長度為10 975 mm，直徑為559 mm時(shí)，如果α為45°，上端距離地面的高度達(dá)7.7 m，完成相關(guān)操作會(huì)比較困難，也不安全；當(dāng)α為30°時(shí)，浮子的上升高度約為242 mm，軟管的長度應(yīng)大于斜邊半徑，小于兩直角邊的和，而氣瓶上部頂端距離地面的高度達(dá)5.5 m。由于氣瓶比較長，如果氣瓶與地面的角度過大，就需要使用吊車，操作起來也不是特別安全。鑒于此，自制手動(dòng)龍門葫蘆吊可操作起吊高度為6 m左右，當(dāng)α為30°左右時(shí)，長管氣瓶頂部距離地面的高度最佳。

3 結(jié)束語

隨著長管拖車的廣泛應(yīng)用，有關(guān)長管氣瓶的檢驗(yàn)業(yè)務(wù)也越來越多。在進(jìn)行長管氣瓶的內(nèi)測(cè)水壓試驗(yàn)時(shí)，也可以借鑒本文介紹的方案。目前，在做長管氣瓶水壓試驗(yàn)時(shí)，長管氣瓶是垂直放置的，斜豎放置還沒有先例。因此，在完成相關(guān)工作時(shí)可參考本方案。

〔編輯：白潔〕