浅谈长距离大口径地下管线通球和试压

浅谈长距离大口径地下管线通球和试压

沈焱

沈焱

上海市安装工程集团有限公司上海200333

摘要：由于长输大口径地下管线所处的复杂环境，其通球主要设备清管器、空压机的选择、试压介质的优化处理都很关键。此外本文还介绍了试压设备的特点，表明温度对试验压力有显著的影响。

关键词：大口径长距离长输管线；通球清管；试压

长距离大口径地下管线的通球、试压施工有一些自身特点，管线在施工中受环境温度、湿度等因素影响甚大。在某一长距离大口径地下管线项目中，管线全长20.5km，管径为914.4mm，直缝埋弧焊钢管，管材材质为API51-X65，壁厚为25.4mm。因其所处的地区环境复杂多变，具有施工难度大，安全隐患多等特点。

一、工程技术分析

1.通球清管

长输管线内的积液、沉积物和腐蚀产物等杂物，甚至是施工工具，都会对后期的试压、投产运行产生很大的影响，所以在其试压之前必须要进行通球清管作业。

（1）清管器

考虑到地下管线多处90°弯头、三通等因素，加之管内杂物在弯头处聚集，极易出现清管器卡堵事故，故采用聚氨脂型双向清管器。清管器在前后气体的压力差的推动下运行,其运行状态表现为一个非稳态的过程。管内大量杂物的存在增大清管器的阻力，必然会大量增加清管器运行时间。管线中存在杂物，无疑会使清管器运行的阻力增大，因此使清管器运行的力F必须满足式（1），才能使其前进。

V—清管器行走速度，m/min；

Tc—环境温度，Tc=293.15K（20ºC）；

Ti—进气温度，Ti=313.15K（40ºC）；

Z—空气压缩系数，Z=0.999590；

d—管道内径，m；

Q—进气流量，m3/min.

空压机的排量与清管器的运行速度成正比，考虑到施工的安全性和经济性，清管器的运行速度控制在12~30m/min之间。清管器越往前走，前方堆积越多,阻力持续增加,尤其是当清管器进入弯头、三通等位置时,阻力更大,前行速度减小,甚至停止不前。导致后方压力持续聚集，再次打破压力平衡，推动清管器前行。要持续维持此工况，选择合适排量的空压机是关键。

2.管道试压

通过管道强度试压可以验证管道的整体强度，检验其能否承受生产运行的压力，还可以为提高管道输量、增加管道输送能力提供试验数据，因此合理提高管道试压压力可以消除钢管更多的残余应力、暴露管材更多的残余缺陷、延长管道使用寿命，并能充分验证管道的承压能力，为后续管道的升压运行提供依据等。

(1)试压文件的准备。管线试压前要先编制试压文件包,该文件包括所试压管线的详细资料,如设计压力、设计温度、操作压力、管

线等级、试验压力、流程图、管线平面布置图、ISO图以及每个焊道的检查报告,并附上试压前、试压中、试压后各个阶段的检查项目详表和IN(检查通知单),一起交给监理公司审查,通过后方可进行试压。

（2）管道试压介质

水作为强度试验介质时，可以将压力提高至管材环向压力而达到其屈服强度的100%~105%，这样可以最大程度的暴露管材的缺陷和减少管道的残余应力。在开始试压前其必须经过取样化验，只有化验结果符合标准才允许使用。

（3）管道内排除空气体

在进行水压试验时，由于空气的存在，可能在部分低洼段内形成变相的压缩空气的试压，这不仅给试压带来了很大的安全隐患，同时将影响水压试验结果的可靠性（温度对管段中空气压力的影响要大于对水的影响，当空气泄露时空气引起的压降要小）。因此，采取合适的上水方案，能有效排除管段内的残余空气。经与业主协商，在管线几个制高处开放空点，安装放空阀和压力表，既做放空排气，又可随时监视各个点的试验压力，不间断巡视，发现意外工况，及时处理。

（3）管道内水压力—体积变化

在试压准备工作之前，应首先根据式（4）计算理论情况下，达到试验压力时所需注入管道内的水的量：

式：中Vi—达到所升高时需注入水的体积，m3；

Vt—管道刚好灌满时理论上需注入水的体积，m3；

P—试验压力，Bar；

δ—水的压缩率，δ=25.4×103（水在30ºC条件下）Bar；

d—管道内径，m；

W—管道壁厚，m；

E—管道的弹性模量，E=20.7×105，Bar；

y—泊松比，y=0.3.

管道内压力随温度的变化量作为影响试验压力的主要因素之一，其影响范围，在试压方案提交给业主审批时，应特别说明，用作判断管道试压成功与否的一项重要参考数据。

二、工程实际操作

1.上水设备的安装

上水设备的连接和合理安装影响着工程进度（根据业主要求从开始上水算起，试压工作要在2周之内完成，否则就算试压失败），在满足工艺要求的前提下，还必须要考虑其经济性。

2.试压设备的安装

在连接安装试压设备之前，就应考虑到若采用较高试压压力的方法，纵然可以优化管道使用能力，但是也存在导致整个管道发生屈服现象的隐患，试压设备的准确性、实时性、可靠性、安全性、经济性等都必须加以权衡考虑。

3.试压中的注意事项

试压过程中应注意以下几点:

（1）升压速度为1bar/min，当达到90%试验压力时，降低升压速度为0.5bar/min，达到90%试验压力后，再升高1bar，以补偿稳压阶段压力损失；

（2）通过升压记录仪，在升压过程中，管道内空气含量不能超过0.2%，否则立即停止升压，采取排空气措施，降低后，方可继续升压工序；

（3）管道强度压力测试每5min，密封性测试每30min，记录管道压力、管壁温度、大气温度、大气压力。

4.试压后续处理措施

（1）泄压速度不能超过1bar/min；

（2）黄金焊口要进行100%的射线探伤和超声波检测，确保焊口质量。

综上所述，本文阐述了长距离大口径地下管线的通球清管和管道试压过程中的相关内容，并对其进行优化，再通过工程实例进行了验证，以期对这一技术的深入研究提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]GB50369-2006.油气长输管道施工及验收规范

[2]孟祥启，彭顺斌.长输管道的试压[J].油气储运，2008，27(9).