油氣長(zhǎng)輸管道試壓關(guān)鍵工序分析

蘭曾強(qiáng) 劉子賢

（中石化中原建設(shè)工程有限公司，河南 濮陽 457001）

油氣長(zhǎng)輸管道試壓關(guān)鍵工序分析

蘭曾強(qiáng) 劉子賢

（中石化中原建設(shè)工程有限公司，河南 濮陽 457001）

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)資源能源的需求量持續(xù)增加。其中，油氣長(zhǎng)輸管道是油氣開采、運(yùn)輸和銷售階段的主要設(shè)施，其可以有效保證油氣運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性以及高效性?，F(xiàn)簡(jiǎn)要研究分析油氣長(zhǎng)輸管道試壓關(guān)鍵工序，力求為今后的相關(guān)工作提供可靠的參照。

油氣長(zhǎng)輸管道；試壓工序；地區(qū)等級(jí)

0.引言

油氣長(zhǎng)輸管道竣工之后需進(jìn)行試壓，試壓指標(biāo)合格方可投入使用。油氣長(zhǎng)輸管道試壓主要是為了檢驗(yàn)管道總體強(qiáng)度，檢驗(yàn)管道焊接質(zhì)量、強(qiáng)度和氣密性，檢測(cè)其可否承擔(dān)得起使用壓力，并且為提升油氣長(zhǎng)輸管道輸送水平提供實(shí)驗(yàn)支撐。因此，對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道試壓關(guān)鍵工序進(jìn)行分析就變得非常重要，需提高重視程度。

1.油氣長(zhǎng)輸管道試壓分段優(yōu)化工序分析

實(shí)行油氣長(zhǎng)輸管道試壓之前，需明確管道長(zhǎng)度和初始點(diǎn)，進(jìn)行管段劃分。在平原，分段工作比較簡(jiǎn)便。但對(duì)山區(qū)管道進(jìn)行分段時(shí)，一方面需明確地區(qū)等級(jí)、水源環(huán)境、跨越項(xiàng)目、閥室部位和施工環(huán)境，另一方面要與沿線高差相結(jié)合選擇管道的承壓水平。科學(xué)有效的試壓管段劃分，能夠在符合試壓標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，降低清管、試壓和連頭任務(wù)量。進(jìn)行水壓試壓管道分段長(zhǎng)需≤35km，高差需≤30m?？缮絽^(qū)中，高差難以保證＜30m，極易導(dǎo)致試壓段落過多。

中緬天然氣管道某標(biāo)段線路管徑為D1016mm，選用的材質(zhì)為X80，設(shè)計(jì)壓力在10MPa，管道與中緬原油管道同溝敷設(shè)，途徑一、二、三級(jí)地區(qū)，途徑云貴高原、橫斷山脈，地貌復(fù)雜，地形起伏、山高谷深，整個(gè)工程不僅施工困難，對(duì)于試壓工作同樣帶來很高的要求。試壓中需和縱斷面圖紙相結(jié)合，算出低點(diǎn)靜水壓，計(jì)算出低點(diǎn)試壓時(shí)候的環(huán)向應(yīng)力，這個(gè)數(shù)值不可大于管材最小屈服強(qiáng)度90%。而針對(duì)特殊地區(qū)，這個(gè)數(shù)值不能高于管材最小屈服強(qiáng)度95%。試壓段落最高壓力能夠基于管道試壓過程中最大的環(huán)向應(yīng)力、平均外徑和壁厚來明確?；谧罡咦畹忘c(diǎn)水壓壓力，且和水密度結(jié)合算出最大允許高差。

計(jì)算最大允許高差之后，基于水源條件、穿越工程地點(diǎn)、閥室地點(diǎn)和施工環(huán)境就能夠?qū)嵭谐跗谠噳悍侄喂ば颍骞?、測(cè)量管徑及試壓段落需要保持一致，若不滿足條件時(shí)，可重新分段。針對(duì)天然氣管道來說，水壓試壓方法的管道段內(nèi)僅可以包括單一地區(qū)等級(jí)或者兩相臨地區(qū)。如若不然極易發(fā)生符合高地區(qū)等級(jí)管道段落的試壓標(biāo)準(zhǔn)，可低地區(qū)等級(jí)低部位的管道承力水平高于屈服強(qiáng)度，導(dǎo)致管道開裂。針對(duì)石油管道來說，相同壓力級(jí)別管段共同進(jìn)行試壓工序，管壁厚度相似的管道同樣能夠共同進(jìn)行試壓工序，可均要符合環(huán)向應(yīng)力的限制水平，如果需要可以把它分散到若干個(gè)試壓段內(nèi)。氣壓試壓管道分段則相對(duì)簡(jiǎn)便，氣壓試壓管道分段的試壓長(zhǎng)需≤18km。管道經(jīng)過的主要項(xiàng)目需單獨(dú)實(shí)行試壓工序，滿足標(biāo)準(zhǔn)之后和鄰管連接，繼續(xù)進(jìn)行總體試壓工序。

表1　中緬天然氣管道某標(biāo)段（X80管材）試壓與允許高差對(duì)照表

2.選取油氣長(zhǎng)輸管道試壓介質(zhì)

當(dāng)前時(shí)期，應(yīng)用較多的試壓介質(zhì)為水與壓縮空氣。由于越來越重視工程施工安全，大部分油氣長(zhǎng)輸管道應(yīng)用水作為試壓介質(zhì)。進(jìn)行試壓過程中，因水的不可壓縮特性，管道試壓發(fā)生問題情況下，水減壓速率更快，不會(huì)引起長(zhǎng)距離開裂問題，比壓縮氣試壓的安全性更高。因此，水試壓是當(dāng)前實(shí)行強(qiáng)度試壓的主要方法，可需和水源調(diào)節(jié)和地區(qū)溫度結(jié)合應(yīng)用。管道強(qiáng)度試壓完成之后，降低壓力到設(shè)計(jì)壓力值之后就能夠進(jìn)行管道嚴(yán)密試壓。在長(zhǎng)輸油管道中，需應(yīng)用水作為試壓介質(zhì)。在寒冷和缺水的地區(qū)，也能夠合理應(yīng)用壓縮空氣為介質(zhì)，可管道材料需符合止裂標(biāo)準(zhǔn)。處在一級(jí)地區(qū)和二級(jí)地區(qū)的油氣長(zhǎng)輸管道能夠應(yīng)用水或者壓縮氣體為管道試壓強(qiáng)度介質(zhì)，處在三級(jí)地區(qū)和四級(jí)地區(qū)管道和輸氣站中的管道需選用水為管道試壓強(qiáng)度介質(zhì)。油氣站中的工藝管道線路，不管選擇哪類介質(zhì)，不管是管道強(qiáng)度試壓工序或是管道嚴(yán)密性試壓工序，如果高于6.4MPa則需應(yīng)用水作為介質(zhì)。但新規(guī)定中提升了油氣站中管道試壓的安全性和準(zhǔn)確性，且考慮了設(shè)計(jì)壓力低于6.4MPa的情況較多，可合理應(yīng)用壓縮氣體作為試壓介質(zhì)。

油氣長(zhǎng)輸管道的設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)都首先選擇水作為試壓介質(zhì)，可在水資源非常缺乏、寒冷以及山區(qū)地區(qū)，依然要應(yīng)用壓縮空氣為試壓介質(zhì)。針對(duì)缺少水試壓基礎(chǔ)的油氣長(zhǎng)輸管道地區(qū)也能夠合理應(yīng)用壓縮空氣為試壓介質(zhì)。應(yīng)用壓縮空氣實(shí)行管道強(qiáng)度試壓工序的時(shí)候，如果進(jìn)行試壓階段發(fā)生了管道泄漏或者管道開裂，因空氣壓縮能力很高，管道爆裂進(jìn)展速率高于管道試壓介質(zhì)的壓力降低速率，極易引發(fā)尤其長(zhǎng)輸管道的長(zhǎng)距開裂。盡管油氣長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)與管道制造指標(biāo)方面對(duì)管道材料的止裂性設(shè)定了專門的標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用壓縮空氣作為試壓介質(zhì)依然要特別謹(jǐn)慎，保證各類應(yīng)急措施。而在施工方面，油氣管道工程的施工安全形勢(shì)嚴(yán)峻，特別是壓力試驗(yàn)方面，需要著重考慮壓力安全要求，嚴(yán)格做好現(xiàn)場(chǎng)安全教育，并結(jié)合試壓工序內(nèi)容采取有效的安全措施，確保試壓過程中的人身安全與設(shè)備安全得到保證。

3.確定油氣長(zhǎng)輸管道試壓的壓力

油氣長(zhǎng)輸管道試壓工序包含管道強(qiáng)度試壓和管道嚴(yán)密試壓。針對(duì)管道強(qiáng)度與管道嚴(yán)密試壓值、壓力穩(wěn)定時(shí)間和合格指標(biāo)均有對(duì)應(yīng)的規(guī)定要求，也是當(dāng)前我國油氣長(zhǎng)輸管道試壓工作的憑據(jù)。其中規(guī)定：針對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道通常地區(qū)等級(jí)的水壓試壓工序，管道強(qiáng)度試壓為125%的管道設(shè)計(jì)最大壓力。大型和中型穿跨越管道經(jīng)過人口比較稠密的地區(qū)，強(qiáng)度試壓需為150%設(shè)計(jì)最大壓力。針對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道水壓試壓工序，自一級(jí)至四級(jí)地區(qū)等級(jí)管道強(qiáng)度試壓先后需為設(shè)計(jì)最大壓力的110%、125%、140%以及150%。針對(duì)應(yīng)用壓縮空氣作為試壓介質(zhì)的油氣長(zhǎng)輸管道普通地段、油氣長(zhǎng)輸管道一級(jí)地區(qū)等級(jí)，壓縮空氣管道強(qiáng)度試壓為110%的設(shè)計(jì)最大壓力，油氣長(zhǎng)輸管道二級(jí)地區(qū)等級(jí)，氣壓試壓為125%的設(shè)計(jì)最大壓力。管道強(qiáng)度試壓的壓力穩(wěn)定時(shí)間都為4小時(shí)。管道嚴(yán)密試壓壓力都與設(shè)計(jì)最大壓力相等，壓力穩(wěn)定時(shí)間都為24小時(shí)?；谏鲜鰳?biāo)準(zhǔn)，針對(duì)應(yīng)用水作為試壓介質(zhì)的油氣長(zhǎng)輸管道普通地段，管道強(qiáng)度試壓為125%的設(shè)計(jì)最大壓力。應(yīng)用壓縮空氣作為試壓介質(zhì)的強(qiáng)度試壓為110%的設(shè)計(jì)最大壓力。

針對(duì)水作為試壓介質(zhì)的管道，在單一試壓管段中包括兩個(gè)相臨等級(jí)地區(qū)的情況下，管道強(qiáng)度試壓的壓力不可以低等級(jí)地區(qū)作為標(biāo)準(zhǔn)，以免不能符合高等級(jí)地區(qū)基本需求。首先要達(dá)到高等級(jí)地區(qū)的試壓標(biāo)準(zhǔn)，之后計(jì)算低等級(jí)地區(qū)的低點(diǎn)位置環(huán)向應(yīng)力是否高于95%的最小屈服強(qiáng)度。如果高于95%，則要深入減少試壓長(zhǎng)度，滿足試壓管段中各地管道最高壓低于最高允許管道試壓的壓力。針對(duì)管道嚴(yán)密試壓工序，試壓和設(shè)計(jì)壓力相等，壓力穩(wěn)定時(shí)間24小時(shí)。但某些規(guī)定為管道嚴(yán)密試壓工序能否為設(shè)計(jì)最大壓力的110%，壓力穩(wěn)定時(shí)間需≥4小時(shí)。兩種規(guī)定存在出入，相關(guān)機(jī)構(gòu)正努力進(jìn)行修訂，此處不進(jìn)行贅述。

結(jié)語

綜上所述，由于石油工業(yè)的快速進(jìn)步，油氣長(zhǎng)輸管道試壓工序獲得了越來越多的重視。管道分段優(yōu)化、選取介質(zhì)和明確壓力是長(zhǎng)輸管道試壓工序的主要組成部分，對(duì)油氣長(zhǎng)輸管道維修和安全保證方面均具備非常關(guān)鍵的作用。做好油氣長(zhǎng)輸管道的試壓工作，有效保證了油氣開采、生產(chǎn)和輸送，緩解了我國資源能源稀缺問題。

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