關于管道泄漏性試驗的改進探討

黃 峰

中化泉州石化有限公司 福建泉州 362103

1 規范對管道的泄漏性試驗定義

1.1 什么是泄漏性試驗

目前國內外規范對泄漏性試驗定義是不一致的。

本文主要參照的規范，包括：

（1）SH 3501-2011《石油化工有毒、可燃介質鋼制管道工程施工及驗收規范》

（2）TSG D0001-2009《壓力管道安全技術監察規程—工業管道》（簡稱“管規”）

（3）GB 50235-2010《工業金屬管道工程施工規范》

（4）GB/T 20801.5-2006《壓力管道規范—工業管道》

（5）ASME31.3《ProcessPiping》

國內規范僅GB50235對泄漏性試驗有明確定義，即條文“2.1.17泄漏性試驗leaktest：以氣體為介質，在設計壓力下，采用發泡劑、顯色劑、氣體分子感測儀或其他手段等檢查管道系統中泄漏點的試驗”。其他3個規范雖沒有明確定義，但條文中也表達同樣的要求。

ASME 31.3 ProcessPiping中345 Testing要求進行LeakTest，包含了6個方面內容，即Hydrostatic、Pneumatic、Hydrostatic- Pneumatic、Initial、Sensitive、Alternative Leak Test，即管道泄漏性試驗不僅包含了國內規范要求的水壓、氣壓、初始運行壓力試驗，以及壓力替代試驗的要求，并且包含了敏感性泄漏試驗。

1.2 泄漏性試驗與敏感性泄漏試驗有何異同

國內規范部分條文中還有敏感性泄漏試驗，但沒有對泄漏性試驗與敏感性泄漏試驗有何異同進行解釋。

在SH3501第8.3.8條和GB50235第8.6.8條中明確“設計文件規定采用鹵素、氦氣、氨氣或者氣泡等其他方法（或其他敏感性氣體）進行敏感性泄漏試驗，應按專門技術規定進行”；在TG D0001-2009第93條中“采用敏感性氣體進行較低試驗壓力的敏感性性泄漏試驗”。

在SH3501-2011對第8.1.21條的條文解釋中，管道的敏感性泄漏性試驗是指以下試驗之一：

（1）按照ASME BPV規范第V卷第10章規定的加壓氣泡試驗法進行試驗：要求在不低于105kPa或設計壓力25%兩者較小值的試驗壓力條件下，試驗靈敏度不低于10-3atm·ml/sec，并用發泡劑（肥皂水等洗滌劑除外）進行檢查。

（2）按照設計規定采用氦氣、鹵素、氨氣或其他敏感性氣體進行試驗。

從ASME條文中看，SensitiveLeakTest即為敏感性泄漏試驗,其要求包含在LeakTest中。

因此，可以認為敏感性泄漏試驗應屬于泄漏性試驗的一種試驗方法，在特殊的情況下可以代替泄漏性試驗。

1.3 壓力試驗、氣密性試驗與泄漏性試驗的關系

目前規范GB50235中 第2.1.16條“壓力試驗Pressure Test是指以液體或氣體為介質，對管道逐步進行加壓，達到規定的壓力，以檢驗管道強度和嚴密性的試驗”。強度試驗為管道設計壓力的1.5倍（水壓試驗）或1.15倍（氣壓試驗），保壓10min；嚴密性試驗為管道設計壓力，保壓10min。其他規范要求也與此相同。

氣密性試驗一般指工程中交后，由生產部門組織，以空氣、氮氣或氫氣為介質，對全裝置、按照系統的操作壓力對全裝置進行泄漏檢查的試驗。

因此，管道泄漏性試驗是在壓力試驗、氣密性試驗以外的要求。

1.4 小結

綜上可見：

（1）目前國內規范對管道的試驗要求有壓力試驗（包括強度和嚴密性）、泄漏性試驗、敏感性泄漏試驗；

（2）泄漏性試驗與敏感性泄漏試驗是有區別的；

（3）除規范要求的管道各項試驗，生產還要求進行全裝置、分系統的氣密性試驗。

2 現行主要的國內規范對“管道泄漏性試驗”的具體要求

2.1 試驗的管道范圍

SH3501第8.3.1條規定為“輸送極度危害介質、高度危害介質和可燃介質（工作溫度低于60℃丙類可燃流體除外）以及設計文件規定的管道系統，應進行氣體泄漏性試驗”。

TSG D0001和GB/T 20801.5規定為“輸送極度危害、高度危害流體以及可燃流體的管道進行氣體泄漏性試驗”。

GB50235規定為“輸送極度危害介質、高度危害介質和可燃介質的管道”進行氣體泄漏性試驗。

四個規范對泄漏性試驗的管道范圍是基本一致。

2.2 試驗介質

都是要求以氣體為試驗介質，介質宜采用空氣；當按照設計文件或相關標準進行較低試驗壓力的敏感性泄漏試驗時，可采用鹵素、氦氣、氨氣或者其他敏感氣體。

2.3 試驗壓力

SH3501第8.3.3條規定“試驗壓力為管道系統的設計壓力或設備試驗壓力兩者的較小者”。

TSG D0001無試驗壓力要求。

GB50235和GB/T 20801.5規定“泄漏性試驗壓力應為設計壓力”。

其中，在SH3501的條文說明中明確解釋：由于在管道系統中有些設備設計壓力低于管道系統的設計壓力，當設備的設計壓力低于管道系統的設計壓力1.25倍時，按照管道系統的設計壓力進行泄漏性試驗會造成設備超壓。故硬性規定泄漏性試驗壓力為管道系統的設計壓力存在不安全因素。所以規定為“試驗壓力為管道系統的設計壓力或設備試驗壓力兩者的較小者”，以保證試驗時設備的安全。

2.4 試驗的時機

規范要求泄漏性試驗應在壓力試驗合格后進行，可結合裝置試車同時進行。泄漏性試驗結合裝置試車同時進行主要是考慮試驗時，施工單位往往難以解決升壓設備或氣源。

2.5 檢查部位

檢查重點應是閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥、排水閥等。

2.6 檢查手段

當達到試驗壓力時，穩壓10min后，用涂刷中性發泡劑的方法，檢查所用密封點，無泄漏為合格。

3 國內規范對管道泄漏性試驗要求的沿襲和修改歷程

通過對SH3501、GB50235、TSG D0001等三個主要規范編制的歷史沿襲來看管道泄漏性試驗的要求。

3.1 三個規范的主要版本變化

SH 3501的主要版本有2011版、2002版（2001版）、1997版、1985版（SHJ501-85）。

GB 50235的 主 要 版 本 2010版、1997版、1982版（GBJ235-82）。

TSG D0001為2009版，此前版本有相關內容，但不具備執行性。

3.2 規范對管道泄漏性試驗的要求的變化

（1）SHJ501-85、GBJ235-82版本：要求對管道系統按照設計壓力進行泄漏量試驗，并計算平均每小時的泄漏率應符合設計要求；試驗壓力為設計壓力。

（2）SH3501-97、GB50235-97版本：修改內容為“要求管道設計壓力進行泄漏性試驗，并可結合裝置試車同時進行”；規范由泄漏量試驗要求改為泄漏性試驗。

（3）SH3501-2002（2001）版本：明確需要進行泄漏性試驗管道的范圍應按照設計文件進行確定。

（4） SH3501-2011、GB50235-2010版本：該修訂是結合TSG D0001-2009的要求進行編制，綜合考慮管規的要求。SH3501-2011還結合了石化裝置管道的實際情況，對試驗壓力進行修改為“管道系統的設計壓力或設備試驗壓力兩者的較小者”。

(5）TSG D0001-2009為2009年新編制。在此之前，有《壓力管道安裝安全質量監督檢驗規則（國質檢鍋[2002]83號發布）》、《壓力管道安全管理與監察規定 勞部發[1996]》，都有要求，無具體可執行性條文，并沒有對壓力管道進行實質性的監管。

3.3 管道泄漏性試驗和敏感性泄漏試驗的要求起源

在GB 50235-97的條文解釋中，對泄漏性試驗要求的起源進行了說明。

規范的正文是如此表述的：

7.5.5 輸送劇毒流體、有毒流體、可燃流體的管道必須進行泄漏性試驗。

7.5.7 當設計文件規定以鹵素、氦氣、氨氣或其他方法進行泄漏性試驗時，應按相應的技術規定進行。

條文解釋為：

7.5.5 原規范規定小于100kgf/cm2輸送有毒、可燃介質的管道應進行泄漏量試驗。這項規定源于50年代的蘇聯規范，沿用至今，經核查前蘇聯現規范已無此項規定。現按美國標準ANSI/ASMEB31及引進裝置的試壓經驗，以泄漏性試驗代替泄漏量試驗。

7.5.7 本條是根據美國標準ANSI/ASMEB31增寫的。

即該項要求原始是來源于前蘇聯規范，現在又根據ASME進行了修改，但與ASME的要求也有區別。

4 ASME31.3ProcessPiping對管道泄漏性試驗要求

345 Testing具體條文包括以下內容：

345.2 General Requirement for Leak Test；345.3 Preparation forLeak Test；345.4 Hydrostatic Leak Test；345.5PneumaticLeak Test；345.6Hydrostatic-Pneumatic Leak Test；345.7 InitialLeak Test；345.8 Sensitive Leak Test；345.9AlternativeLeakTest。

按照條文，345.8SensitiveLeakTest為敏感性泄漏試驗，其他的ASME要求的泄漏試驗是與國內規范要求的水壓、氣壓、初始運行壓力試驗、壓力替代試驗要求一致。

原規范的具體條文為：

345.8 SensitiveLeakTest

The testshallbe in accordance with the Gasand BubbleTestmethod specified in theBPV Code,Section V,Article 10,or by another method demonstrated to haveequalsensitivity.Sensitivity ofthetestshallbenot lessthan10-3atm·ml/secundertestconditions.

(a)Thetestpressureshallbeatleastthelesserof 105kPa(15psi)gage,or25%orthedesignpressure.

(b)Thepressureshallbegradually increaseduntila gage pressure the lesser of one-half the pressure of 170kPa (25psi)isattained,atwhich timeapreliminary checkshallbemade.Thenthepressureshallbegradually increased in stepsuntilthetestpressureisreached,the pressurebeing held long enough ateach step toequalize strains.

其中ASMEBPV SectionV,Article10中，BubbleTest包括 DirectPressure Technique和 Vacuum Box Technique。

核對國內規范，在NBT 47013.8-2012《承壓設備無損檢測第8部分：泄漏檢測》中，該規范參照ASME BPV SectionV,Article10有關要求編制。

5 目前石化通常進行的氣密性試驗

在石化裝置中，目前通常是進行全裝置、按工藝系統的氣密性試驗為主。

氣密性試驗一般指工程中交后，由生產部門組織，以空氣、氮氣或氫氣為介質，按照工藝系統的操作壓力對全裝置進行泄漏檢查的試驗。

（1）氣密試驗的范圍為裝置的全系統，包括設備、管道。

（2）試驗介質先采用空氣，再使用氮氣，高壓臨氫裝置最終采用氫氣進行氣密。

（3）試驗壓力為系統的操作壓力，高壓臨氫系統根據實際情況確定。

（4）試驗的時間選擇在全裝置吹掃合格、系統復位后，配合開車進行。

（5）檢查重點是閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥、排水閥等。

（6）檢查手段采用涂刷中性發泡劑的方法，檢查所用密封點，以無泄漏為合格。

6 對現行國內規范管道泄漏性試驗可操作性的探討

6.1 從泄漏性試驗要求的管道范圍來看

泄漏性試驗僅對極度、高度危害和可燃介質的管道進行。泄漏性試驗的范圍比裝置開車前的系統氣密試驗范圍小，不利于對裝置進行全面的泄漏性檢查。

6.2 泄漏性試驗介質的選取

規范要求首選空氣，根據現場情況也可使用氮氣。

對于選用敏感氣體進行試驗，規定了可采用鹵素、氦氣、氨氣及其他敏感氣體，但管道規范對敏感氣體沒有進行定義。

6.3 試驗壓力和試驗時機的問題

GB50235和GB/T 20801.5要求的管道泄漏性試驗壓力選用設計壓力；TSG D0001無試驗壓力要求。在SH3501的條文中明確“試驗壓力為管道系統的設計壓力或設備試驗壓力兩者的較小者”，并且在條文解釋中說明“由于在管道系統中有些設備設計壓力低于管道系統的設計壓力，當設備的設計壓力低于管道系統的設計壓力1.25倍時，按照管道系統的設計壓力進行泄漏性試驗會造成設備超壓。故硬性規定泄漏性試驗壓力為管道系統的設計壓力存在不安全因素。為了保證試驗時設備的安全，所以確定試驗壓力值的選用原則”。

泄漏性試驗應在壓力試驗合格后進行，對于施工過程來說，往往難以解決氣源和升壓設備，因此，規范提出該試驗可以結合裝置試車進行，可以利用裝置的高壓氮氣，或者壓縮機進行系統升壓。

但是，在裝置試車階段，安全閥、爆破片等安全附件已安裝到位。這些安全附件的整定值是以所在系統的操作壓力確定的，也低于管道的設計壓力，以管道系統的設計壓力進行試驗存在超壓風險。即使是選用設備的試驗壓力，也存在超出安全附件整定壓力的情況。要么就是隔離安全附件，要么就是降低泄露性試驗壓力。如果把安全附件切斷、隔離加裝盲板隔離，在進行泄露性試驗后還要拆除盲板，恢復后的部位存在需要再次進行泄漏性檢測，如果不再進行檢查，又達不到泄漏性試驗的檢查目的。當把泄漏性試驗的系統劃分較大，采用系統內較低的設備試驗壓力值進行該系統的泄漏性試驗，試驗壓力值還達不到系統的操作壓力，也達不到試驗目的。這點在泄露性試驗中是難以解決的問題。

6.4 關于檢查部位和檢查手段

根據泄漏性試驗的時間來看，在裝置試車階段，設備和管道的保溫已基本完成。因此規范要求的檢查重點應是閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排氣閥、排水閥等，采用涂刷中性發泡劑的方法，檢查所用密封點，無泄漏為合格。

對于這些部位也是與試車要求的氣密性檢查要求是一致的。

規范中對氣壓試驗合格的管道，且在試驗后未經拆卸的管道，可不進行泄漏性試驗。在實際施工中，進行管道氣壓試驗，需要增加試壓盲板，在試壓完成后拆除盲板，對于整個管道系統來說已有拆卸部位。因此裝置中并不會存在試驗后未拆卸的管道，

6.5 施工過程對管道系統試壓檢查

在閥門安裝前，對每臺閥門用潔凈水或空氣進行試驗，試驗壓力以閥門的公稱壓力為基準，進行強度試驗（1.5倍公稱壓力），密封和上密封試驗（1.1倍公稱壓力）。試驗目的是檢查閥體與閥體襯里、閥體與閥蓋結合部位、填料函、上密封等部位。

管道也根據壓力等級劃分，進行了強度試驗和嚴密性試驗。

6.6 對于高壓系統的檢查

在石化裝置中，高壓系統的試壓是難點。在施工過程，采用水壓試驗的方法對管道系統的強度和嚴密性進行驗證。在開車過程中，先用空氣氣密，再利用裝置壓縮機進行氮氣氣密。對于氫氣高壓系統，最后采用氫氣進行氣密。

通過開裝置壓縮機進行高壓系統的氣密，也只能達到操作壓力。

7 對管道采用敏感性泄漏試驗的探討

7.1 規范的要求

在SH3501第8.3.8條和GB50235第8.6.8條中，規定“當設計文件規定采用鹵素、氦氣、氨氣或者氣泡等其他方法進行敏感性泄漏試驗，應按專門技術規定進行”。

在TG D0001-2009第93條中規定“可以按照設計文件或相關標準的規定，采用鹵素、氦氣、氨氣或其他敏感氣體進行較低試驗壓力的敏感性性泄漏試驗”。

從ASME條文中看，SensitiveLeakTest即為敏感性泄漏試驗。

7.2 試驗范圍

在試驗范圍上，規范沒有說明什么管道宜采用敏感性泄漏試驗。具體的試驗范圍要根據設計規定或相關標準執行，一般來說是按照設計規定執行。

7.3 試驗介質

試驗介質采用敏感氣體，但是目前國內規范也沒有對“什么是敏感氣體”進行定義。僅在規范中列舉了鹵素、氦氣、氨氣或其他敏感氣體。

一般來說，敏感氣體是指對指定對象作用時產生顯著變化（包括現象、動作、行為、物理性質等）的氣體；如，某人對某種氣體過敏，則該氣體對該人就是敏感氣體。我們要進行泄漏性試驗，那么滲透性強、易泄漏的氣體就是我們泄漏性試驗中需要的敏感氣體，例如，規范所列舉的鹵素、氦氣、氨氣。對于石化裝置，氫氣由于其分子量小、滲透性強，易檢測，也應視為敏感氣體。

7.4 關于試驗壓力要求

TG D0001-2009說明可以進行較低試驗壓力的敏感性泄漏試驗，但具體的試驗壓力要求沒有明確說明。

SH3501第8.1.21條的條文解釋中“按照ASMEBPV規范第V卷第10章規定的加壓氣泡試驗法進行試驗：要求在不低于105kPa或設計壓力25%兩者較小值的試驗壓力條件下，試驗靈敏度不低于10-3atm·ml/sec，并用發泡劑（肥皂水等洗滌劑除外）進行檢查。”與ASME 31.3的345.8SensitiveLeakTest中“Thetestpressureshallbeatleastthelesserof105kPa(15psi)gage,or25%orthedesignpressure”一致。

7.5 檢測方法

可依據的國內規范僅有NBT 47013.8-2012《承壓設備無損檢測 第8部分：泄漏檢測》，該規范主要參照ASMEBPV規范第V卷第10章的有關要求，并結合國內的實際情況制定，該規范主要針對設備進行泄漏檢測。

ASME BPV規范第V卷第10章《泄漏試驗》可采用的試驗方法包括：

ⅠBubbleTest-DirectPressureTechnique直接加壓氣泡試驗

ⅡBubbleTest-Vacuum Box Technique真空罩氣泡試驗

ⅢHalogenDiodeDetectorProbeTest鹵素二極管檢漏儀探頭試驗

Ⅳ Helium Mass Spectrometer Test-Detector Probe Technique、TraceProbeTechnique、HoodTechnique，氦質譜儀試驗（檢漏儀探頭技術、示蹤探頭、護罩技術）

ⅤPressureChangeTest壓力變化試驗

ⅥThermalConductivityDetectorProbeTest熱電導檢測儀探頭試驗

ⅦUltrasonicLeakDetectorTest超聲波泄漏檢測器檢測

NBT 47013.8-2012《承壓設備無損檢測 第8部分：泄漏檢測》可采用的試驗方法包括：

（1）直接加壓氣泡試驗

（2）真空罩氣泡試驗

（3）鹵素二極管檢漏儀探頭試驗

（4）氦質譜儀泄漏檢測（吸槍技術、示蹤探頭技術、護罩技術）

（5）氨泄漏檢測技術

（6）管道聲波泄漏檢測技術

（7）壓力變化泄漏檢測技術熱導泄漏檢測技術

（8）超聲泄漏檢測技術。

綜合以上兩個規范要求，通過比較，適合于管道系統敏感性泄漏檢測的采用直接加壓氣泡試驗或者是氨泄漏檢測技術，其他幾項主要使用于設備的泄漏檢測。

直接加壓氣泡試驗方法采用空氣，在規范中要求的壓力值為不低于105kPa或設計壓力25%兩者較小值。這樣做的試驗壓力值還達不到氣密性試驗的壓力，起不到檢測的效果。

對于采用敏感氣體檢測，參照NBT 47013.8-2012的氨泄漏檢測技術比較適合現場的實際情況，也便于操作。在附錄G.4檢測中，以氨氣作為示蹤氣體，充入不同的濃度、對應相應的檢測壓力值，對被檢設備或管道進行泄漏檢測。

表1 試驗壓力、示蹤氣體濃度與保壓時間對應關系表

作為示蹤氣體，規范要求是氨氣。但是，氨氣具有一定危險性，屬于輕度危害介質，使用具有一定的危險性。在實際的工程案例中，有采用氦氣作為示蹤氣體進行泄露性檢測，即廣東某地LNG線采用氦氣作為敏感性氣體，進行管道的氦敏感性泄漏試驗；試驗介質為10%氦氣+90%氮氣，試驗壓力區0.7MPa，使用護罩技術，采用專用檢測槍檢測泄漏。

在石化裝置中，氫氣是一種比較方便獲取的氣體，以氫氣作為敏感氣體，可以參照“表1”確定試驗壓力、氣體濃度與保壓時間，會是一種比較科學的敏感性泄漏檢測方法。但氫氣在一定濃度下存在爆炸的危險，在實際操作中，使用氫氣作為敏感性氣體在安全方面要特別重視。

8 針對管道泄漏性試驗的建議

綜合以上的分析可以得出以下結論：

8.1 石化裝置的普遍做法

應按照目前石化裝置的做法，進行全裝置、按工藝系統的氣密性試驗，不再進行泄漏性試驗。

（1）試驗的范圍為裝置的全系統，包括設備、管道；

（2）試驗壓力為系統的操作壓力，高壓臨氫系統根據實際情況確定試驗壓力；

（3）試驗的時間選擇在全裝置吹掃合格、系統復位后，配合開車進行。

8.2 高壓部位的可采用敏感性泄漏試驗

（1）敏感性泄漏試驗應屬于泄漏性試驗的一種試驗方法，在特定的情況下可以代替泄漏性試驗。

（2）試驗介質除可選用規范所列舉的鹵素、氦氣、氨氣，也可以采用氫氣作為介質；

（3）試驗過程并按照空氣試驗、氮氣試驗，最后進行氫氣試驗的程序進行；

（4） 試驗壓力、氣體濃度與保壓時間按照NBT 47013.8-2012附錄G執行。

總的來說，國內規范要求的管道泄漏性試驗最早起源于蘇聯規范，蘇聯規范現在早已不執行，新版規范中此項要求是參照ASMEB31.3編制，但與ASME的要求也有區別。

現規范中的泄露性試驗各項要求已不符合目前的管道工程實際執行情況，對于泄漏性試驗應根據實際情況進行調整，即取消泄露性試驗。應該直接采用石化裝置的現有做法，即在管道壓力試驗合格后、裝置開車前，以工藝系統的操作壓力進行整體氣密性檢查；對高壓部位可以采用敏感性泄漏試驗。這對于現場質量的管控和檢查、可操作性都是有益的。