山區大高差地區長輸管道試壓簡述

李勝利

大慶油田工程建設有限公司管道工程公司 黑龍江大慶 163712

大慶油田建設集團管道工程公司施工某原油管道工程中的管道沿線地處黃土高原地區，地貌主要為嶺間谷地及低山丘陵，大部海拔高程1500～2500m。試壓過程中存在管道高差大、試壓分段多、試壓水源少等問題。我們采用了試壓前簡化試壓頭制作形式，試壓過程中采取整體上水、分段試壓等方式解決了上述問題，實踐證明這種試壓方法安全性高、施工方便，具有經濟優勢，對于山區大高差地區長輸管道試壓非常有效。

1 試壓前準備工作

1.1 制作收發球筒

收發球筒使用前必須進行壓力試驗，試驗壓力為2.4Mpa。一般發球筒都是帶快開盲板的成品，可以購買到。收球筒通常都是現場簡易制作，確保球出管后不飛出去即可，也可購買收球筒的成品。

1.2 試壓頭制作

圖1 收發球筒結構示意圖

制作試壓頭的鋼管應采用與試壓管段材質相同、壁厚相等或高一級的鋼管。如果試壓段管材壁厚有多種，建議選厚壁管制作試壓頭，因試壓頭是多次使用，容易產生疲勞。

試壓頭安裝介質注入管、放空及排水管、試壓段連通管和控制閥門時，應用凸臺連接。試壓頭應安裝足夠閥門接頭，以便為管線清掃、試壓、測徑的各工序提供足夠的設備、儀表閥門接頭。

試壓頭長度一般根據計劃裝幾個球來決定，一般是一次性裝兩個或三個，大高差山區段按裝一個球來制作。

1.3 試壓段的劃分

根據《油氣長輸管道工程施工及驗收規范》（GB 50369-2006）規定，當試壓段的高差超過30m，應根據該段的縱斷面圖，計算管道低點的靜水壓力，核算管道低點試壓時所承受的環向應力，其值不得大于管材最低屈服強度的0.9倍。

例如某工程Φ610鋼管材質為X65，壁厚11.1mm，設計工作壓力為11Mpa，現場管材最低屈服強度為448Mpa。 根據環向應力計算公式，可計算出該壁厚管材的強度試驗壓力和90%最低屈服強度的壓力，如表1所示。

表1 強度試驗壓力和90%最低屈服強度的壓力

一般將規定的最小試驗壓力增加2%，以彌補因氣溫變化而造成的壓力變化。

在劃分試壓段時，應當檢查每個試壓管段的最低點，最高點，起點和終點的實際標高。水壓試驗段上每種壁厚管道的最低點的實際試驗壓力必須保持低于90%最低屈服強度的壓力（不論記錄的還是計算的）；水壓試驗段每種壁厚（每種地區等級）管線的最高標高點的實際試驗壓力必須保持高于最低試驗壓力（不論記錄的還是計算的）。鋼管允許高差計算公式見式（1）。

式中：△H—最高點最低點允許高差（m）;

σh—鋼管最小屈服強度（MPa）;

P—管道強度試驗壓力（MPa）;

ρ—水的密度（kg/m3）;

g—重力加速度（N/kg）。

如計算得到△H=94.3m，可知此試驗段鋼管允許高差小于等于94.3m，根據現場地形地貌等實際情況，綜合考慮進場方便（最好離路邊較近），連頭施工難度低（試壓點管道埋深、地質情況等）兩方面考慮，劃分試壓段落。

2 試壓施工

2.1 清管測徑

管道分段清管測徑作業在管道回填后，試壓前進行。目的是清除管線焊接后殘留在管內的殘渣和初步檢測管線的變形彎曲程度。

山區大落差段一般管道分段較多，例如某單位工程線路長度線路總長92.310km，共劃分17段，個別區段長度僅幾百米，故此類情況應采取整體清管測徑，一般長度不超過35km。所用清管器首先選擇不損傷的標準皮碗+直板組合型的清管器，清除固體物質和碎屑，清管器的后端可以安裝信號發射機，清管器直徑比管內徑大5～8%；然后選擇皮碗+直板+尼龍刷（鋼絲刷）清管器，徹底清除管內所有的固體物質、灰塵和氧化皮等，并根據現場清管效果決定是否進行第三遍或更多次數的清管。

測徑選用安裝測徑鋁板的標準直板雙向8片聚酯盤清管器或者標準皮碗+直板+測徑板組合型的清管器，測徑板的直徑為測徑管段最小理論內直徑的92.5%，按測徑段管線所用最大壁厚管子計算。裝測徑球前，必須對測徑板外觀質量進行檢查并作好記錄，一般不允許使用有過劃痕或變形的測徑板再次進行測徑（輕微的可以）。當測徑板通過管段后，無大的變形、皺褶、損傷為合格。

清管器運行速度控制在4km/h～5km/h，工作壓力控制在0.05Mpa～0.2Mpa，清管作業至少通球2次［1］。以不再排除雜物且排除空氣為無色透明時合格。

2.2 管道注水

考慮到山區大高差段試壓水源少、分段多等特點，采用整體上水、分段試壓的方法進行注水。試壓頭滿足要求的情況下盡量短些?？刂圃噳狐c連頭管段在10m以內。每段試壓段內放置1個標準直板雙向8片聚酯盤清管器。聚酯盤應保證滿足注水及排水兩階段期間密封良好。試壓用水不得加入化學劑，要求水質清潔、無污染、無油污，PH值6～9，最大鹽分2000PPM,最大固態懸浮顆粒物不大于50mg/L。

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，保證在注水時注水清管器后面的水流不會中斷。要保持注水清管器和接受頭之間有充足的背壓（通過注水清管器行走時，在接受端控制試壓段的通風來實現，同時根據試壓管段縱斷面標高情況加以控制）以便控制清管器的行走速度。要控制注水清管器的行走速度，保證正確注水。注水清管器的最大速度應限制為3km/h。

注水泵和試壓頭之間、試壓頭之間（導水時采用）的管道連接要使用鋼管。鋼管和試壓管段間要安裝單向閥。多段試壓段跨接導水上水，第1個管段注水完成后應立即向第2個管段的注水。

安裝首端試壓頭前應先將清管器安裝就位，注水泵兩個注水口設在測徑清管器后面，開始以水推動清管器將整個管段注滿水。裝清管器的目的是防止或減少空氣存于管內，避免在管線高點處開孔排氣，并在試壓完畢后充當排水清管器。清管器發射的準確時間要記錄在案。持續注水推動清管器，完成試壓管段的注水。

2.3 管道試壓

管道注滿水后，除壓力表、壓力天平和壓力泵外的所有接口處應安裝盲法蘭或封頭，并在24h后開始升壓進行管線強度試壓工作。按照同水源點距離先遠后近的原則進行管段試壓。試壓管段的首端應安裝一個壓力溫度自動記錄儀和壓力天平。管段壓力讀數以壓力天平為準。

水壓試驗時，升壓速度不宜過快，壓力應緩慢上升。當壓力升至強度試驗壓力的30%和60%，應分別停止升壓，穩壓15min，檢查系統有無異常情況，如無異常情況繼續升壓至強度試驗壓力。強度試驗合格后，緩慢降至嚴密性試驗壓力，進行嚴密性試驗。

強度試驗合格后，將試壓管段最高標高點的壓力降到嚴密性試驗壓力(可根據記錄或計算確定)。從接收端試壓頭泄壓，有利于注水清管器完全進入到試壓頭內。要使用足夠強度的和安全的排水管，按照水利主管部門批準的方法排水。

嚴密性試驗壓力穩定后，開始24h的嚴密性試驗。在整個嚴密性試驗過程中，記錄儀和壓力天平繼續工作。關閉通向壓力管線的閥門，切斷與壓力泵的連接。每15min記錄一次壓力和實際時間。每1h記錄一次管壁和地的溫度。

在規定的最低壓力下，嚴密性試驗維持24h，如果沒有出現最大為1%(100kPa)的壓力降，則嚴密性試驗合格，予以驗收。嚴密性試驗可能需要超過24h，以便將壓力穩定到小于100kPa的變化值。

2.4 管道泄壓排水

排水管道要有足夠的強度，安全的支撐，并在排水端固定排水管以免排水時擺動。

通過將注水清管器驅回發射頭，用壓縮空氣將水從試壓段內排出。要特別注意防止在管段排水時憋壓。清管器排水速度要限定在最高排量為450m3/h。

將第一個注水清管器推回出發點后。拆除試壓頭，在試壓段兩頭重新安裝清管收發球筒進行清管，合格后可進行金口連頭施工，也可在拆除試壓頭后，管道內沒有游離水且不影響焊接的情況下，立即進行金口連頭施工，待將幾段試壓段均連通后，統一進行清管施工。

用清管器排水后，啟動后推動清管器將管內積水清除．直至無游離水為止，可以認定這一試壓管段的水分已經清理完畢。

3 結論

(1)試壓頭制作在滿足要求的情況下盡量短些，以確保金口連頭所用的試壓管長度控制在10m以內；

(2)線路短、管段多得山區段采取整體通球分段上水試壓的方式；

(3)考慮到山區大高差段試壓水源少、分段多等特點，采用整體上水、分段試壓的方法進行注水；

(4)試壓過程中，除壓力表、壓力天平和壓力泵外的所有接口處應安裝盲法蘭或封頭；

(5)排水過程中注意防止憋壓，排水速度要限定在最高排量為450m3/h。

1 陳連山主編.長輸管道油氣施工技術.第一版.北京:石油工業出版社,2009.