长输管道施工中试压分段与试验压力的研究
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【摘要】本文首先介绍了管道试压的基本要求，然后对管段划分进行了介绍，接着介绍了试压封头设计、制作和安装，最后介绍了高差400m管道一次试压要点。
【关键词】长输管道，试压分段，试验压力
中图分类号： C35 文献标识码： A
一、前言
长输管道因为施工的线路长，经过的地势各不相同，地形比较复杂。在施工中对于管道的压力测试就需要分段进行，这样才能确保工程的合格。
二、管道试压的基本要求
在长输管道的施工过程中，分段试压是一道关键的工序，其目的在于检验焊缝和管道的承压能力与严密性，确保管道运行安全可靠。按照相关施工规范的要求，试压应分段进行。对于平原地区，由于地势平坦，分段比较简单，只需考虑地区等级（输气管道）、水源、穿越点以及是否便于施工等因素。但如果管道敷设在山区，分段时除了要考虑上述因素外，还必须结合管材强度、管道壁厚和沿线高差等情况进行综合分析。根据我国长输管道建设的实际情况，长输管道在选线时基本上不可避免地要经过山区，因此，山区长输管道施工时，在既保证试压安全与施工便利，又最大限度地减少试压段数量的前提下，如何合理地进行试压管段的划分便成了试压施工开始前的一项关键工作。
三、管段划分
在对管道进行试压前，首先必须确定试压管道的长度及起止点，即管段划分。管段划分是一项非常重要的工作，直接决定了清管、试压的工作量。管段划分时，为使划分更为直观，考虑更为全面，应依据设计说明书提供的中线测量成果表，画出整个段落的纵断面简图，依据规范和现场实际情况进行。
1、管段划分的规范要求
Q/SYXQl―2003西气东输管道工程线路工程施工和验收规范。’要求，水压试验管段不宜超过35km，SY0401―98气压试验管段不宜超过15km。输油输气管道线路施工及验收规范。也有相同的规定。另外，这两个规范对试压管段的高差也有规定，试压管段的高差不宜超过30m，如果管段的高差超过30m，应根据该段的纵断面图计算管道低点的静水压力，核算管道低点试压时所承受的环向应力，其值不得大于管材最低屈服强度的o.9倍。Q/SYXQl―2003西气东输管道工程线路工程施工和验收规范要求，低点试压时所承受的环向应力不能超过管材最低屈服强度的O.95倍，相对宽松一些。另外，GB5025l一2003输气管道工程设计规范“3要求，输气站和穿越大中型河流、铁路、二级以上公路、高速公路的管段应单独进行试压。在目前的施工中，穿越水压试验一般在地面上进行。穿越段试压合格后，再与其它管段连头，参加管段试压。
2、管段划分的施工实例
按照规范要求，管段划分一般取站场、阀室的出入口为起止点，结合管道的长度和高差，确定具体的位置。目前，国内长输管道试压和管段划分拘泥于规范，例如，涩宁兰输气管道采用X70管材，规格为叠660x7.1mm，管材的最小屈服强度以为415MPa，强度试验压力为7.04MPa，其中鸡拉山试压段长35km，管段高差为1100m。经计算，低点环向应力为364.3MPa，管材屈服强度的0.9倍为373.5MPa，满足规范要求，但施工试压中仍将这段分成两部分，加大了作业量。结合涩宁兰输气管道的施工经验，随后颁布的Q/SYXQl―2003西气东输管道工程线路工程施工和验收规范。’将低点环向应力值提高到o.95倍的管材最小屈服强度，以便在安全的前提下，尽量减少试压时的工程量。
国外在进行管段划分时比较灵活。参考规范要求，结合具体情况，可以适当延长或缩短试压管段长度。苏丹输油管道。’起自南部黑哥林格油区首站，经过奥贝伊德、喀土穆，穿越尼罗河、阿特巴拉河，翻越红海山区，终止于苏丹港末站。管道全长为l504km，管径为711.2mm，材质为API5LX60，钢管的壁厚为10.72mm和16.36mm，设计压力分别为9.722MPa和14.844MPa。按照常规的试压分段方法，1504km的管道就需要分八十多段，这对于部分地区严重缺水、环境条件恶劣的苏丹而言施工难度很大。通过查阅国外的有关标准和规范，将试压管段最长延长至60km，管段数量比常规划分减少了1/3。延长试压分段长度明显减少了工作量，但缺点是因管道过长，出现缺陷或泄漏的概率增加。总体试压时问有的长达几个月，多次升压、降压，不仅延误工期，也对管道造成了损伤。
根据水源分布情况和管道的高差，缩短试压分段长度（根据不同管径，一般在3～5km），可以实现机组间距离紧密、滚动作业，形成测量、布管、组焊、检测、防腐、下沟、试压同时连续作业的施工布局方式，真正实现机械化一条龙流水作业，保证试压与组焊作业基本同步，大大缩短施工工期。这种缩短试压分段长度方式的缺点是，在管道中留有较多死口，只能通过各种检测手段来保证质量。试压时管段划分直接决定了试压的工程量，多试压一段，就必然多一个整体的试压程序，因此在进行管段划分时，应综合考虑国内外的规范和施工实例，结合管道沿线的自然环境和施工工期，准确计算各点的压力值，灵活确定试压管段的起止点。
四、试压封头设计、制作和安装
封头的选型。依据有关标准及以往施工经验，确定采用椭圆形封头。
封头的选材。本段线路的管材是X65钢，依据市场供货情况，决定封头的材质选择为16MnR。
封头壁厚的计算。
（1）计算封头壁厚需要确定设计温度下封头材料的许用应力，因此，GB150给出16MnR的许用应力。
封头的制作。
封头外形选择标准椭圆形封头。
封头的技术要求。
（1）该封头为EHB型标准椭圆形封头。
（2）制作封头的钢板为16MnR。
（3）封头的外径711mm，封头的不圆度小于0.5mm。
（4）封头采用热压成形，并进行退火热处理。
（5）封头坡口及内削薄由封头制造厂加工成型，坡口角度（单边）为30°。
（6）封头成型后的壁厚不得小于36mm；封头直边长不少于50mm。
（7）封头制造检验除了符合上述要求之外，还应符合GB150及JB/T4737的有关要求。
封头的安装。
封头与钢管对接安装。
封头与短节组对、焊接技术要求。
（1）封头与钢管短节组对间隙为2mm。
（2）按一般线路工艺规定进行焊接、焊缝检验、无损检测。
短节与主管线的连接，按一般线路工艺规定进行组对、焊接。
五、高差400m管道一次试压要点
1、试压前准备工作
（1）试压前管线进行压缩空气推球扫线2次，清除管内杂物。测径，扫线合格后达到上水条件。
（2）安装试压封头、压力表、进排水接管、注水泵。
2、上水
（1）上水前计算注水量，根据注水泵排量和管道容积估计出注水清管球实际推进速度和推进时间。
（2）水泵的安装应避免对周围土壤及水源造成污染。水泵的取水口要有过滤网箱，放置的高度满足水泵吸入真空度要求；本工程试压用水取自黄河，黄河水经过化验后符合规范要求。
（3）在上水前要进行最后检查并确认。
（4）安装好清管球后，对清管球的行走速度要加以控制，防止下坡段清管球行走速度加快，保证在上水时清管球后面的水流不会中断，要保持清管球和接受头之间有充足的背压。在上水过程中，应准确记录注水压力、环境温度及管道内水温度，并随时监测注水量，以便计算清管器的行走距离和估计到达接收段的时间。
3、试压
（1）管道水注满后，开始升压。升压宜缓慢地增加试验压力，达到试压段最高试验压力的30%时停止升压，稳压30分钟，检查所有的管件和连接段，看是否有渗水情况。继续增大压力至试验压力的60%时停止升压，稳压30分钟，检查渗水情况和系统的完整性；然后缓慢增加试验压力，达到试压段的强度试验压力12.5MPa，低端压力表显示为16.5MPa。
（2）达到试压段的强度试验压力后进行稳压4小时。强度试压完成后，缓慢降压，将试压管段压力降到严密性试验压力，低端显示为14MPa，并且干线截断阀处于全开状态。压力稳定后开始24小时的严密性试压。每30分钟记录一次压力值和管壁、环境温度。严密性试验合格后，准备扫水。
4、排水
（1）试压结束以后，打开低端排水阀泄压，泄压时应严密观察压力下降情况，排水应缓慢进行，泄至低端压力表显示为4MPa后，开始扫水工作。
（2）利用空压机推动在高端放置的清管器进行初步排水清扫。扫水过程中，为防止在下坡段形成气穴，监控进气端的压力表读数，通过控制排水端流量以使清管器在运行过程中保证一定的背压。
（3）拆除试压封头，在试压段两端重新安装收发球筒。利用空压机推动清管器第二次清管扫水，直至管道内的游离水吹扫干净。
六、结束语
长输管道施工中试压分段与试验压力能够更具不同的地形来进行管道压力的测量，从而确保管道安全合格，
参考文献
[l]梁翕章.浅谈输气管道试压问题（续前），天然气与石油，2011
[2]Q/sYxQl―2003西气东输管道工程线路工程施工和验收规范，中国石油天然气股份有限公司企业标准（北京），2010
[3]sY0401―98输油输气管道线路施工及验收规范，中华人民共和国石油天然气行业标准（北京），2010