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摘 要:本文针对长输管道工程施工线路长、沿线条件复杂,管道的清管、测径、试压工作受诸多外界因素的影响,就清管、测径、试压分段原则、试压介质的选定、水压试验时最低点环向应力的计算等进行了探讨,本文中给出的计算公式和分析方法适合大口径长输管道的清管、测径、试压工作。
关键词:清管 测径 试压
一、试压介质选定及技术要求
1.试压介质选定
在大落差段采用气体试压的优点是介质不会产生静水压头。但试压气体储存了大量能量,在管线破裂处急速膨胀,形成冲击波,气体急速逸出膨胀使破裂处温度下降,造成对钢材韧性的不利影响使破裂扩展,可达几公里甚至几十公里,易造成人身伤亡事故。而水压试验最大裂纹长度在3.5m以下,与气压试验等效,却没有上述危险。综合上述因素故选择洁净水作为试压介质。
2.试压介质技术要求
根据设计和规范要求选用无腐蚀性的洁净水作为试压介质,水质要求ph值6-9,盐份含量最大2000毫克/升,总悬浮物不得超过50毫克/升。在试压或冲洗水中不得投入化学药剂。不得排放任何含有油脂或其它物质的水,在接收水表面不可以看到大量油膜。
二、段落划分
1.划分原则
分段水压试验的管段长度不宜超过35km,试压管段的高差不宜超过30m;当管段超过高差超过30m时,应根据该段的纵断面图计算管道低点的静水压力,校核管道低点试压时所承受的环向应力,其值不应大于管材最低屈服强度的0.9倍。
2.校核计算
管线试压时最高点必须保持高于最低试验压力,该段管线的高差达84.6m,因此管道最低点所承受的环向应力可以通过以下公式进行计算:
最低点的环向应力
最低点钢管屈服强度的90%б=390x0.9=351MPa。
通过以上计算最低点的环向应力低于屈服强度的90%。
三、清管、测径
1.清管要求
1.1用压缩空气推动清管器通过全部试验管段,清管器的运行速度控制在3~5公里/时,清管作业应白天进行,不得使用黄油或者类似物质清管器。
1.2每个试验管段的首、末端安装收、发球筒。
1.3为使收球端排气不吹起灰尘,收球筒排气管高出地面1.0m;
1.4收球筒内堵板处放置柔软牛毛毡,厚度4m,以防清管球撞至堵板;
2.管道清管、测径步骤
第一步:通直板双向4片板型清管器,清除固体物质和碎屑。
第二步:通带钢丝刷的清管器,清除灰尘和氧化皮;如果清除不净,应增加清管器继续清理。
第三步:通测径清管器。
3.清管、测径验收标准
3.1开口端不再排出杂物、泡沫清管器抵达收球筒时不潮湿也没有明显的变色为合格。
3.2测径圆盘接收时无任何压痕、弯曲或大的划痕为止。
4.清管故障及处理方法
清管故障可从它所表现出来的现象加以分析,并采取相应措施进行处理:
4.1接收端空气排量大,且清管器停止或行走缓慢,原因有两个:
4.1.1清管器没装好,解决措施是泄压后打开发球筒检查清管器是否发出,并重新装好进行清管;
4.1.2清管器途中损坏,解决措施是泄压后重新装入第二个清管器,重新清管。
4.2造成清管器卡堵在管道内,接收端不排气或排气量很小的原因是管道变形较大,或者管道内有特殊杂物,解决措施为:
4.2.1提高空气压力,设法增压推动,增压一般不超过300psig(2000Kpa),将清管器冲出,然后发射带跟踪仪的清管器,找出卡点割管处理;
4.2.2泄压后用加带跟踪仪的清管器反向清管,找出卡点割管处理;
4.2.3如果确定含水是造成卡壳的原因,可以采用更高的压力以利于水的移动。
4.2.4如果采取以上措施仍然不能使管内清管器移动,割管取出,然后修补管道。
四、管道试压
1.管道注水
管段注水前准备
1.1管段试验参数的计算
计算试压管段起始端、末端以及最低点的试验压力。
1.2管段注水量的计算
通过管道施工记录计算试压管段内的注水量,计算注水时间。
1.3在每个试验管段的首末段按批准的焊接工艺规程安装预先试压合格的试压头,预先安装用于收发多个清管器的注水口。
1.4注水前做好如下检查和确认:
1.4.1压缩机、注水泵和试压泵按平面布置就位工况良好;
1.4.2试压管件、阀门、工艺配管安装完毕、装配得当,所有管子和螺栓接头等不漏水;
1.4.3所需用的注水清管器准备齐全并正确安装;
1.4.4试验管段的末端要备有排水和放气点;
1.4.5按注水速度注水时,水源供应充足;
1.4.6注水泵吸入口加有带过滤网的网箱,放置的深度符合要求,避免空气和水一起吸入泵内。
1.5管段注水步骤
1.5.1注水泵将通过阀门与试压头相连,同时阀门的安放位置要适合清管器的长度。最初,在第一个注水清管器前面的管道内注入100-200米的冲洗水。水注入后,而后将水转向,注入到第一个注水清管器的后面,第一个注水清管器将被注入的水推出发射筒。在第一个注水清管器的后面,注入100-200米,并紧跟第二个注水清管器注入试压水,以类似方式发射第二个注水清管器,以防形成气穴。之后流量计应再次调零。注水清管器发射的准确时间要记录在案。持续注水推动注水清管器和冲洗水,直至试压管段注水完成。
1.5.2注水清管器的行走速度要加以控制,防止下山坡段注水清管器速度加快,保证在注水时注水清管器后面的水流不会中断。要保持注水清管器和接收端之间有充足的背压(通过注水清管器行走,在接受端控制试压段的出风实现,同时根据试压管段纵断面标高情况)以便控制清管器的行走速度,保证正确注水。注水清管器的最大速度限制在3公里/小时左右。
1.5.3根据估算的注水清管器推进速度注水清管器推进时间,计算注水清管器的估计到达时间。在接收端,通过排水管排除冲洗水,一旦看到清管器到达便立即关闭排水阀。清管器前面的空气要使用放气阀排掉。要随时监测注水量,以计算两个清管器已经行走多远。
2.管道试压
2.1管段注水完成后,所有的接口处阀门以外(除了压力表或高压泵的接口)安装盲法兰或封头,检查压力、接头部位等有无异常现象。
2.2无异常现象,启动试压泵缓慢地增加试验压力,达到试压段试验压力的30%,暂停升压,稳压15分钟。检查所有的管件和连接段,看是否有漏水情况。
2.3经检查如无异常现象,再次启动试压泵继续进水缓慢升压,当压力升至试验压力的60%,暂停升压,稳压15分钟。并检查漏水情况和系统的完整性,有无异常情况,无异常情况继续升压;
2.4按每分钟不大于75kPa的均匀速率增加试验压力,达到试压段试验压力时,立即停止升压,维持这样的压力直到地面上管子和管件都检漏完毕,确定压力和温度稳定后开始计算稳压时间。
2.5压力下降值不大于1%且不大于0.1Mpa的试验压力,管道不破裂、无渗漏为合格。
2.6设专人进行试压记录,试压升压期间每30分钟做一次记录,记录内容包括当班操作人员、升压过程和压力表读数等;试压稳压期间记录稳压起止时间及稳压过程的压力变化数据,每15分钟做一次压力表读数记录;遇特殊情况时应增加记录次数和内容。
2.7试压期间如果发生管道破裂、渗漏,要按规定的焊接工艺规程进行修补,而后重复要进行压力试验,直至符合标准规的要求为止。
3.管道卸压
严密性试验合格后,使用足够强度和安全的排水管按照一定的速率缓慢放水减压,防止引起颤动。减压的整个过程中要特别小心。要缓慢地开关放水阀,防止水击荷载损伤组装管道,阀门一定不要完全打开降压。将管内压力泄至零后,接通空压机管线,拆卸所有的现场接头和仪表,进行管道进一步排水清扫作业。
五、对试压的几点建议
1.试压用的材料、管件和阀门,用前一定要单独试压。
2.对试压管段两端的试压头和焊缝一定要进行强度校核和射线检测。
3.对于清管试压工作,应成立专业指挥组,各方面的管理要到位,安排好人员、物资、通讯、车辆等。
4.为防止管道上水过程中产生气穴,应在注水头前装设注水清管器,并应有背压控制流速措施,特别在高差地段背压控制尤为重要。