長輸油氣管道試壓技術(shù)分析

孫艷新

摘要：近些年，隨著人們生活水平的提升和生活質(zhì)量的提高，各地區(qū)相繼建立了長輸油氣管道。在這一工程建設(shè)過程中，需要做好相應(yīng)的試壓技術(shù)，這一技術(shù)關(guān)系到長輸油氣管道的整體安全，尤其是山區(qū)復(fù)雜地形和地下管道交錯(cuò)復(fù)雜的地區(qū)，更應(yīng)當(dāng)做好長輸油氣管道的試壓工作，對(duì)試壓的確定與分段及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等都應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的要求，只有這樣才能夠確保長輸管道的安全性。

關(guān)鍵詞：長輸油氣管道;試壓技術(shù)

1 清管、測(cè)徑技術(shù)

1.1 清管

清管的目的是清除管內(nèi)積存的積水、雜物及腐蝕產(chǎn)物如硫化鐵等，確保緊后測(cè)徑的順利進(jìn)行及結(jié)果的準(zhǔn)確。采用清管器清理管道時(shí)，管線彎頭的曲率半徑不應(yīng)小于5倍管道直徑，清管器清管活塞的內(nèi)徑應(yīng)大于所清掃管線直徑，密封皮碗清管器可比管線直徑大3%-7%。清管器使用前應(yīng)對(duì)清管器外觀尺寸進(jìn)行檢查測(cè)量，安裝跟蹤儀，并檢查清管器骨架強(qiáng)度和螺栓強(qiáng)度。

1.2 測(cè)徑

測(cè)徑清管器為直板8片聚酯盤清管器，配有8mm厚，直徑等于試壓分段內(nèi)最大管內(nèi)徑92.5%的鋁質(zhì)測(cè)徑圓盤，鋁測(cè)徑圓板安裝在第4和第5個(gè)聚酯盤中間。測(cè)徑清管器前部端盤的材料應(yīng)為中軟硬度的聚酯材料，當(dāng)測(cè)徑板通過管段后，以無變形、褶皺為合格。測(cè)徑的目的是在試壓之前檢驗(yàn)管道存在的失圓、皺痕、凹坑或其他變形的程度和通過能力，完成清管、測(cè)徑后方可進(jìn)行管線的試壓。

2 試壓技術(shù)

2.1 試驗(yàn)壓力確定與分段

（1）試壓分段的原則

根據(jù)《油氣長輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50369-2014）的要求，分段水壓試驗(yàn)的管段長度不宜超過35km，試壓時(shí)應(yīng)根據(jù)該段的縱斷面圖，計(jì)算管道低點(diǎn)的靜水壓力，核算管道低點(diǎn)試壓時(shí)所承受的環(huán)向應(yīng)力，其值不應(yīng)大于管材最低屈服強(qiáng)度的0.9倍。對(duì)特殊地段經(jīng)設(shè)計(jì)允許，其值最大不得大于0.95倍。試驗(yàn)壓力值的測(cè)量應(yīng)以管道最高點(diǎn)測(cè)出的壓力值為準(zhǔn)，管道最低點(diǎn)的壓力值應(yīng)為試驗(yàn)壓力與管道液位高差靜壓之合。

（2）管道管材屈服強(qiáng)度值計(jì)算

管道低點(diǎn)試壓時(shí)所承受的環(huán)向應(yīng)力，其值不應(yīng)大于管材最低屈服強(qiáng)度的0.9倍。按公式（1）計(jì)算：管道最大允許試壓壓力計(jì)算公式：[?]=P（D-2t）/2t（1）式中：[?]—試壓時(shí)允許的管道環(huán)向應(yīng)力（管材最低屈服強(qiáng)度的90%），MPa;P—最大允許試壓壓力，MPa;T—鋼管壁厚，mm;D—鋼管外徑，mm。由公式（1）可推導(dǎo)出最大允許試壓壓力公式（2）：P=2[?]t/（D-2t）（2）而P=ρgh可推出最大允許高差h=P/ρg式中：ρ—水的密度，1000kg/m3;g—單位質(zhì)量物體所受的重力，9.8N/kg;h—最大允許高差m。根據(jù)上述條件，結(jié)合考慮水源、交通等因素，可進(jìn)行初步分段。分段時(shí)還應(yīng)把握一個(gè)原則：一個(gè)試壓段內(nèi)只能包含一個(gè)地區(qū)等級(jí)或兩個(gè)相鄰級(jí)別的地區(qū)等級(jí)，如果出現(xiàn)一特征段的高差超過了其最大允許高差，此時(shí)應(yīng)把該段再次細(xì)分。

（3）試驗(yàn)壓力的確定

最低點(diǎn)試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍加上靜水高差產(chǎn)生的壓力。P靜=ρgh最高點(diǎn)試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。

2.2 試壓頭制作與檢查

（1）壓力試驗(yàn)試壓頭制作，制作完成后，需做壓力試驗(yàn)。強(qiáng)度試驗(yàn)：1.5倍工作壓力穩(wěn)壓4h。嚴(yán)密性試驗(yàn)：工作壓力穩(wěn)壓24h。試壓頭制造、安裝部件后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為1.5倍設(shè)計(jì)壓力加上靜水高差產(chǎn)生的壓力P靜，P靜=ρgh，穩(wěn)壓4h，無降壓，無爆裂為合格。試壓頭使用前應(yīng)進(jìn)行檢查。

（2）壓力天平壓力天平用來檢測(cè)管道是否存在微泄。壓力天平一邊是砝碼重力所產(chǎn)生的壓力，一邊是液體管道內(nèi)的壓力，當(dāng)這兩個(gè)壓力相等時(shí)二者是平衡的（檢測(cè)管道內(nèi)壓力具體值，砝碼值之和即為管道內(nèi)壓力值），當(dāng)管道出現(xiàn)微泄，這個(gè)平衡就會(huì)被打破。

2.3 管道注水

開啟閥門向主管道內(nèi)充水。無需積累背壓時(shí)，開啟排氣閥門排出該段管內(nèi)空氣，需要積累背壓時(shí)，排氣閥門應(yīng)關(guān)閉。注水后，水推動(dòng)1個(gè)隔離球前進(jìn)，當(dāng)水頭推動(dòng)隔離球行駛在下坡時(shí)，應(yīng)保持隔離球不會(huì)急速下沖的背壓。如果一個(gè)試壓分段內(nèi)存在線路截?cái)嚅y，必須選定線路截?cái)嚅y門應(yīng)能通過隔離球。采用機(jī)械清管隔離器，應(yīng)選用可以雙向前進(jìn)的隔離器。隔離球運(yùn)行的速度控制在3-5m/s，據(jù)此確定注水流量，收球端排氣多少根據(jù)背壓確定。經(jīng)過檢定的流量計(jì)記錄注水量并計(jì)算注水流量。通過注水泵出口，管線兩端壓力表的讀數(shù)調(diào)節(jié)背壓。當(dāng)排氣閥門溢流出水以后，關(guān)閉排氣閥，并且應(yīng)繼續(xù)注水。在注水過程中，應(yīng)準(zhǔn)確記錄注水壓力、注水體積、環(huán)境溫度、地表溫度、管壁溫度及入口水溫度。

2.4 管道水壓強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)

（1）管道水壓試驗(yàn)升壓和穩(wěn)壓程序管道的水壓試驗(yàn)升壓穩(wěn)壓按程序進(jìn)行。（2）管道升壓升壓應(yīng)在試壓管段兩端壓力穩(wěn)定后，且水溫、管壁、設(shè)備壁的溫度大致相同時(shí)進(jìn)行，應(yīng)控制升壓速度不應(yīng)超過1MPa/h，管接頭應(yīng)定期檢查是否有滲漏。升壓期間繪制升壓P/V圖，通過P/V圖實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)繪制曲線，同理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果時(shí)間曲線接近理論數(shù)據(jù)繪制的線，較理論數(shù)據(jù)出現(xiàn)+0.2%的偏差，應(yīng)停止升壓進(jìn)行檢查。（3）管道穩(wěn)壓升壓達(dá)到試驗(yàn)壓力時(shí)，應(yīng)及時(shí)停泵，同時(shí)檢查所有閥門及管道連接處的嚴(yán)密性，檢查完畢后，觀察一段時(shí)間，驗(yàn)證試驗(yàn)壓力和溫度保持穩(wěn)定，當(dāng)檢查完畢后斷開試壓泵。試壓管段系統(tǒng)穩(wěn)定后，開始計(jì)算穩(wěn)壓時(shí)間，在穩(wěn)壓期間應(yīng)連續(xù)監(jiān)控壓力和溫度，并及時(shí)記錄。

3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和記錄

（1）證明文件在試壓前，要向監(jiān)理及有關(guān)人員提交試壓所用的壓力天平、壓力記錄儀、溫度計(jì)錄儀校驗(yàn)證書。證書要包括每個(gè)儀器的系列號(hào)。（2）水壓試壓報(bào)告要完成現(xiàn)場(chǎng)壓力試驗(yàn)報(bào)告，詳細(xì)記錄試驗(yàn)完成的時(shí)間和活動(dòng)。（3）試壓注水記錄試壓注水記錄應(yīng)補(bǔ)充到試壓報(bào)告中，包括完成注水操作的注水量和壓力。（4）試壓段縱斷面圖繪制管段的水壓試驗(yàn)平面和縱斷面簡圖，以便確定試壓管段的壓力。（5）記錄儀繪制的壓力和溫度圖記錄儀繪制的壓力圖在試壓完成后繪制，并在圖上標(biāo)注以下信息：①試壓用介質(zhì);②圖表記錄儀系列號(hào);③試壓管段名稱和說明;④開始試壓日期和時(shí)間;⑤最終試壓日期和時(shí)間;⑥壓力、溫度和時(shí)間曲線間斷說明。（6）測(cè)徑清管器報(bào)告測(cè)徑清管器報(bào)告要詳細(xì)敘述測(cè)徑檢查的結(jié)果，包括測(cè)徑盤測(cè)徑后的照片。報(bào)告還應(yīng)包括對(duì)所有發(fā)現(xiàn)問題所做的復(fù)查和分析總結(jié)。

技術(shù)值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)：

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