天然氣長輸管道試壓介質(zhì)選擇與穩(wěn)壓時(shí)間探討

徐群

[摘 要]天然氣長輸管道建成后為保證管道的安全性就必須進(jìn)行試壓，管道試壓過程中關(guān)鍵的控制參數(shù)是試壓壓力和穩(wěn)壓時(shí)間。本文是從試壓介質(zhì)的選擇、試壓管段的優(yōu)化、試壓壓力和穩(wěn)壓時(shí)間等幾個(gè)方面展開相關(guān)探討。

[關(guān)鍵詞]試壓 介質(zhì) 壓力 穩(wěn)壓

中圖分類號(hào)：P4581 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）17-0085-01

輸氣管道試壓是管道施工過程中的一道重要工序，它是對(duì)管道施工質(zhì)量、管材性能及管道整體強(qiáng)度的一次綜合檢驗(yàn)，也是投產(chǎn)前對(duì)管道系統(tǒng)能否在設(shè)計(jì)壓力下安全運(yùn)行的最后一次檢驗(yàn)。本文主要是從試壓介質(zhì)和穩(wěn)壓時(shí)間兩個(gè)方面來進(jìn)行相關(guān)探討.

一、試壓介質(zhì)的選擇

1、介質(zhì)種類

目前，常見的管道試壓介質(zhì)主要有潔凈水和壓縮空氣2種。試壓介質(zhì)也可以是天然氣或惰性氣體，根據(jù)實(shí)際情況需要，防凍液也可用作試壓介質(zhì)。在GB/T16805-2009和API-RP-1110-2007中對(duì)試壓介質(zhì)有新的規(guī)定，即在滿足標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的特定條件時(shí)，試壓介質(zhì)也可以是雷特蒸汽壓小于0.05MPa的液體石油。

2、國內(nèi)外規(guī)范要求

GB50251-2003和GB50369-2006中都規(guī)定：一級(jí)、二級(jí)地區(qū)的管段可采用氣體或水作試驗(yàn)介質(zhì)；三級(jí)、四級(jí)地區(qū)的管段應(yīng)采用水作為試驗(yàn)介質(zhì)。如果所試驗(yàn)的是焊縫系數(shù)為1.0的新管子，當(dāng)三級(jí)、四級(jí)地區(qū)試壓時(shí)，最大環(huán)向應(yīng)力分別小于50%SMYS（管材規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度）、40%SMYS，且最大操作壓力不超過現(xiàn)場最大試驗(yàn)壓力的80%時(shí)，可采用空氣試壓。加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)CSA-Z662《石油和天然氣管線系統(tǒng)》第8.4.1條規(guī)定：試壓介質(zhì)應(yīng)當(dāng)用水（不分地區(qū)）。管材符合加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于切口韌性要求且焊縫系數(shù)為1的新管道，在試壓時(shí)存在下述一種或多種條件時(shí)，就允許采用空氣或不可燃、無危害氣體作為試壓介質(zhì)：環(huán)境溫度過低、符合水質(zhì)的水量不夠、排水不便、管線縱剖面引起水試壓分段過多、不允許管段任何點(diǎn)強(qiáng)度試壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力超過最低屈服強(qiáng)度σs的80%。

以上國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)都要求正常情況下三級(jí)、四級(jí)地區(qū)的管段應(yīng)采用水作試驗(yàn)介質(zhì)，如果采用空氣試壓，必須有條件限制并確保安全。因此，水就成為了各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的首選試壓介質(zhì)。國內(nèi)在空氣試壓這方面提出的條件限制參考了國外的標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然沒有國外的標(biāo)準(zhǔn)具體化?？紤]到空氣試壓的危險(xiǎn)性及國內(nèi)的實(shí)際情況，對(duì)試壓介質(zhì)的種類及適用地區(qū)可進(jìn)一步的完善。

二、試壓分段優(yōu)化

在進(jìn)行油氣管道試壓前，必須先確定試壓管道的長度及起始點(diǎn)，劃分試壓管段。平原地區(qū)，試壓分段相對(duì)簡單，對(duì)山區(qū)管道試壓分段，不僅要考慮地區(qū)等級(jí)、水源情況、穿跨越工程、站場閥室位置以及施工條件等因素，還需要結(jié)合沿線高差等情況復(fù)核管材的承壓能力。合理的管段劃分，可以在滿足試壓要求的前提下，減少清管、試壓以及管線連頭工作量。水壓試驗(yàn)分段長度不宜超過35km.《油氣長輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定試壓管段高差不宜超過30m，但對(duì)于山區(qū)段，試壓段高差很難控制在30m以內(nèi)，否則試壓段落太多。對(duì)于山區(qū)陡坡段，結(jié)合管道線路縱斷面圖，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，該值一般不應(yīng)大于管材最低屈服強(qiáng)度的0.9倍，對(duì)特殊地段（主要指山區(qū)高差較大處），該值不大于管材最低屈服強(qiáng)度的0.95倍。試壓段落的最大允許試壓壓力可根據(jù)試壓時(shí)允許的管道環(huán)向應(yīng)力、管道公稱直徑及管道壁厚計(jì)算確定。根據(jù)最高點(diǎn)及最低點(diǎn)的水壓試壓壓力并結(jié)合水的密度便可計(jì)算出最大允許高差。

三、試壓壓力和穩(wěn)壓時(shí)間

在試壓過程中，管道內(nèi)壓不會(huì)造成管道屈服，管道處于彈性狀態(tài)，管道軸向應(yīng)變?chǔ)襒=0，環(huán)向應(yīng)力為，得出管道軸向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)變?yōu)椋?/p>

式（6）是水試壓穩(wěn)壓時(shí)間的數(shù)學(xué)模型，它反映了管道穩(wěn)壓時(shí)間t與管內(nèi)含氣量f、管道內(nèi)壓力及其變化ΔP、管徑D、管容、泄漏孔當(dāng)量孔徑d的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

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