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     作者：鄭曉蒙

    油氣管道空氣試壓方案研究與分析內(nèi)容簡(jiǎn)介：

    長(zhǎng)輸管道在建成后必須經(jīng)過(guò)強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試壓，方可投產(chǎn)。管道強(qiáng)度試壓的目的一是驗(yàn)證管道的整體強(qiáng)度，能否承受管道以后運(yùn)行的壓力；二是為提高管道輸量和管道輸送能力提供試驗(yàn)依據(jù)。管道強(qiáng)度試壓介質(zhì)分為空氣和水2種。采用水進(jìn)行管道分段強(qiáng)度試壓，在管道存在缺陷而在試壓中出現(xiàn)泄漏或破裂時(shí)，由于水具有不可壓縮的特性，管道內(nèi)試壓介質(zhì)的減壓速度大于管道的開(kāi)裂擴(kuò)展速度，管道能夠迅速止裂，不會(huì)造成大段破裂和嚴(yán)重的次生災(zāi)害，因此把水作為目前進(jìn)行管道試壓的首選試壓介質(zhì)。而采用壓縮空氣進(jìn)行分段強(qiáng)度試壓，在管道出現(xiàn)泄漏或破裂時(shí)，由于管道內(nèi)介質(zhì)的減壓速度小于管道的開(kāi)裂擴(kuò)展速度，在管道止裂韌性不能滿(mǎn)足止裂要求時(shí)會(huì)造成管道的大段破裂和嚴(yán)重的次生災(zāi)害，因此采用空氣試壓時(shí)鋼材必須要滿(mǎn)足韌性要求，為此一般試壓強(qiáng)度較低。近年來(lái)隨著國(guó)力的增長(zhǎng)，能源需求越來(lái)越迫切，管道建設(shè)規(guī)模也隨之加大，雖然水介質(zhì)試壓具有一定優(yōu)勢(shì)，為此管道途經(jīng)地區(qū)受自然條件限制無(wú)法采用水試壓的情況也會(huì)時(shí)有發(fā)生，如個(gè)別高落差山區(qū)、低溫寒冷地區(qū)、沙漠或枯水地區(qū)等。空氣試壓方案勢(shì)必將是一種行之有效的解決無(wú)水或者水試壓無(wú)法滿(mǎn)足試驗(yàn)的重要手段。因此空氣試壓方案的理論和實(shí)踐的研究有著較為顯著的實(shí)用價(jià)值和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

    1  國(guó)內(nèi)外規(guī)范中對(duì)空氣試壓的具體規(guī)定

    1.1本研究收集的規(guī)范

    (1)國(guó)內(nèi)的GB 50251-2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50253-2003《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50369-2006《油氣長(zhǎng)輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》。

    (2)國(guó)外的ASME B31. 4《液態(tài)烴和其他液體管線(xiàn)輸送系統(tǒng)》(2009)、ASME  B31.8《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》(2010)、CSA -2662《石油和天然氣管線(xiàn)系統(tǒng)》（2007加拿大）、BS EN  1594《天然氣供氣系統(tǒng)——最大操作壓力超過(guò)16 bar的管線(xiàn)的基本要求》（2009英國(guó)）、IS0 1362《石油天然氣工業(yè)——管道輸送系統(tǒng)》（國(guó)際）、49CFR192《管道安全法天然氣和其他氣體的管道輸送：聯(lián)邦最低安全標(biāo)準(zhǔn)》（美國(guó)）。

國(guó)內(nèi)外規(guī)范中關(guān)于采用空氣試壓的條件和要求，見(jiàn)表1。

    2  國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)空氣試壓規(guī)定的分析對(duì)比

    2.1  國(guó)內(nèi)天然氣管道空氣試壓規(guī)范的對(duì)比分析

    對(duì)于輸氣管道，國(guó)內(nèi)規(guī)范主要有GB 50251-2003和GB 50369-2006對(duì)空氣試壓進(jìn)行了規(guī)定說(shuō)明。

    (1)共同點(diǎn)

    對(duì)位于一、二級(jí)地區(qū)的管道均規(guī)定可以采用空氣試壓，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為1.1倍和1. 25倍的設(shè)計(jì)壓力，穩(wěn)壓時(shí)間為4h。

    對(duì)位于一、二、三、四級(jí)地區(qū)管道的嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力均為設(shè)計(jì)壓力，穩(wěn)壓時(shí)間為24 h。

    (2)不同點(diǎn)

    GB 50251-2003對(duì)位于三、四級(jí)地區(qū)的管道在滿(mǎn)足一定條件時(shí)可以進(jìn)行空氣試壓，GB 50369-2006未提三、四級(jí)地區(qū)空氣試壓。

    GB 50369-2006提出了空氣試壓分段長(zhǎng)度不宜超過(guò)18 km，且有試壓防暴安全要求。

    2.2  國(guó)外天然氣管道試壓規(guī)范的對(duì)比分析

    對(duì)于輸氣管道，國(guó)外規(guī)范主要有ASME B31.8、CSA -2662、BS EN 1594、IS0 1362和49CFR192 5個(gè)規(guī)范對(duì)空氣試壓進(jìn)行了規(guī)定說(shuō)明。

    (1)5個(gè)規(guī)范相近點(diǎn)

    5個(gè)規(guī)范均明確可以采用空氣試壓。

    允許采用空氣試壓的客觀條件主要為管道埋設(shè)深度內(nèi)環(huán)境溫度過(guò)低或缺少符合質(zhì)量的試壓水源，同時(shí)CSA -2662中還規(guī)定在高差大、排水困難地段以及IS0 1362中規(guī)定在不適合水試壓的情況下也可以采用空氣試壓。

    允許采用空氣試壓的管道自身需要滿(mǎn)足的條件主要為：是未使用的新管子，焊縫系數(shù)為1.0，ASME B31.8、CSA -2662和49CFR192中還規(guī)定了試壓產(chǎn)生的最大環(huán)向應(yīng)力與SMYS的關(guān)系。

    5個(gè)規(guī)范中對(duì)空氣試壓的壓力如何檢測(cè)判定和泄漏檢測(cè)均沒(méi)做詳細(xì)說(shuō)明。

    (2)5個(gè)規(guī)范不同點(diǎn)

    各規(guī)范對(duì)強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試壓的壓力規(guī)定不同，包括采用設(shè)計(jì)壓力( DP)、最大操作壓力(MOP)計(jì)算，壓力等級(jí)不等。

    試壓時(shí)間不同，強(qiáng)度試壓時(shí)間最小15 min，最大為8h，嚴(yán)密性試壓時(shí)間最小8h，最大為24 h。

    各規(guī)范對(duì)空氣試壓時(shí)的嚴(yán)密性試壓要求不同，ASME B31.8和49CFR192未明確是否進(jìn)行嚴(yán)密性試壓，CSA -2662不要求進(jìn)行嚴(yán)密性試壓。

    2.3輸油管道國(guó)內(nèi)外空氣試壓規(guī)范的對(duì)比分析

    對(duì)于輸油管道，國(guó)內(nèi)外主要有GB 50253-2003、GB 50369-2006、ASME B31.4、CSA -2662和IS0 1362 5個(gè)規(guī)范對(duì)空氣試壓進(jìn)行了說(shuō)明。

    (1)5個(gè)規(guī)范相近點(diǎn)

    除ASME B31.4規(guī)定用水試壓外，其他規(guī)范規(guī)定在缺水、寒冷、人煙稀少地區(qū)，允許輸油管道采用空氣試壓，但管道應(yīng)滿(mǎn)足止裂要求。

    (2)5個(gè)規(guī)范不同點(diǎn)

    各規(guī)范對(duì)試壓壓力要求不同，強(qiáng)度試壓壓力國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為1.1倍設(shè)計(jì)壓力，CSA -2662和IS0 1362規(guī)定為計(jì)算壓力和1. 25 MOP，強(qiáng)度試壓時(shí)間除ISO1362規(guī)定為1 h外，其他均為4h。

    嚴(yán)密性試壓壓力國(guó)內(nèi)規(guī)范為設(shè)計(jì)壓力，國(guó)外規(guī)范為1.1 MOP，試壓時(shí)間除IS0 1362規(guī)定為8h外，其他規(guī)范主要為24 h。

    3  空氣試壓的案例分析

    近年來(lái)國(guó)內(nèi)（1990年后）和國(guó)外采用空氣試壓的案例見(jiàn)表2。

    4分析結(jié)論

    根據(jù)上述理論和案例統(tǒng)計(jì)分析，管道采用空氣試壓時(shí)，主要是受試壓區(qū)域內(nèi)嚴(yán)重缺水和環(huán)境溫度太低影響。國(guó)內(nèi)一般都是小管徑、壓力較低的管道采用空氣試壓較多，對(duì)于大口徑、高壓力管道采用空氣試壓案例較少，空氣試壓分段長(zhǎng)度一般在23 km以?xún)?nèi)；國(guó)外管道特別是前蘇聯(lián)進(jìn)行大口徑管道空氣試壓較早，試壓分段劃分長(zhǎng)度也較長(zhǎng)。可能考慮到輸油管道材質(zhì)一般未考慮止裂性能，另外油管道場(chǎng)站的水依托有強(qiáng)制性要求，因此對(duì)于輸油管道空氣試壓案例尚未收集到。

    統(tǒng)籌規(guī)范和實(shí)踐案例，對(duì)于今后采用氣體作為介質(zhì)試壓的建議如下。

    (1)對(duì)于一、二級(jí)地區(qū)采用空氣介質(zhì)對(duì)天然氣管道進(jìn)行試壓時(shí)，在理論、規(guī)范方面GB 50251-2003與ASME B31.8在空氣試壓部分規(guī)范較為詳盡，因此在國(guó)內(nèi)施工時(shí)建議主要以GB 50251-2003為準(zhǔn)，同時(shí)要參考ASME B31.8規(guī)范，建議在二級(jí)地區(qū)空氣試壓時(shí)，增加試壓產(chǎn)生最大環(huán)向應(yīng)力< 75%。要求，強(qiáng)度試壓可按MOP(非DP)的倍數(shù)考慮，根據(jù)試壓各段的不同地形，詳細(xì)核算環(huán)向應(yīng)力最高點(diǎn)滿(mǎn)足管材強(qiáng)度要求，另外可考慮空氣試壓時(shí)加入可嗅氣體，方便檢漏。

    (2)對(duì)于輸油管道，若采用空氣試壓時(shí)，實(shí)施時(shí)除滿(mǎn)足上述規(guī)范條件外，對(duì)于原油管道材質(zhì)，要求必須滿(mǎn)足止裂要求。

    (3)對(duì)于高壓、大口徑管道試壓時(shí)，如果采用空氣試壓，建議試壓分段長(zhǎng)度控制在18 km以?xún)?nèi)，同時(shí)需要更加重視和加強(qiáng)管道試壓期間的安全措施采用情況，建立有效的防范和應(yīng)急處理預(yù)案。

    5評(píng)述：

    通過(guò)系統(tǒng)地分析國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)采取空氣試壓的具體規(guī)定，總結(jié)分析出國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)于空氣試壓的通用要求以及相應(yīng)的限制條件。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外近幾年來(lái)進(jìn)行空氣試壓的案例分析，說(shuō)明空氣試壓在管道施工實(shí)踐過(guò)程中的應(yīng)用現(xiàn)狀。通過(guò)規(guī)范理論和實(shí)踐案例的總結(jié)，系統(tǒng)地提出長(zhǎng)輸油氣管道空氣試壓實(shí)際操作的通用前提條件以及需要注意的事項(xiàng)。