油氣長輸管道清管試壓

藍國耀

摘 要：本文根據作者在珠三角成品油管道二期工程、川氣東送管道工程、諸暨桐廬成品油管道工程等上的施工經驗，對油氣長輸管道工程的清管試壓施工技術進行了總結。

關鍵詞：長輸管道；清管；試壓

1 前言

油氣長輸管道較傳統公路鐵路運輸具有安全、可靠以及經濟效益好等諸多優點，隨著我國綜合國力的提高，長輸管道工程正在快速發展，工作中就先后參與了川氣東送、浙江金麗溫輸氣管道工程、珠三角成品油管道二期工程的建設，摸索總結出了一些施工經驗。清管試壓是保證管道安全運行的重要工序，其作用主要有：①清除管道內的雜物，使管道保持清潔。②及時地發現管道存在的缺陷。本文將從施工用設備機具、清管作業、壓力試驗三個方面進行敘述。

2 設備機具

清管試壓前，應準備好適合于工程實際情況的設備機具。這里以川氣東送管道工程主干線Ф1016管道分段清管試壓實際采用的設備機具為例。

2.1 空氣壓縮機

①英格索蘭HP1070型1臺，額定排氣壓力2.5MPa，額定排氣流量30m3/min。

②英格索蘭HP900型1臺，額定排氣壓力1.03MPa，額定排氣流量20m3/min。

③英格索蘭HP750型1臺，額定排氣壓力2.1MPa，額定排氣流量20m3/min。

2.2 發電機

沃爾沃發電機2臺，額定功率300kw，重量2.45t。

2.3 清管器

①普通清管器——剛性軸，配備8片雙向聚酯盤，用于清理固體碎物。

②尼龍刷清管器——配備4片聚酯環形皮碗和尼龍盤刷，用于清除氧化皮和焊渣。

③注排水清管器——剛性軸，配備8片雙向聚酯盤。

④測徑清管器——同注水清管器類似，但是裝有一個測徑板（直徑為試壓段中最大壁厚鋼管或者彎管內徑的90% ，厚度為8mm）。

⑤吸水清管器——輕便的開孔聚氨脂泡沫清管器，比重約16—20kg/m3，長度至少1.5D，無涂層，子彈頭型，用于管道排水干燥。

2.3 注水泵、試壓泵

①注水泵4臺，均為多級離心泵，電機驅動。其中，2臺型號為D46-50×7，在350m揚程時泵的排量為46m3/h；2臺型號為D85-45×3，在135m揚程時泵的排量為85m3/h。用于控制清管器行走速度和克服推動清管器的阻力和高差引起的靜水壓。

②試壓泵2臺，臥式柱塞泵，1臺型號為3D4-2/25，額定排量為2m3/h，額定輸出壓力為25MPa；1臺型號為3DS-3.6/40，額定排量為3.6m3/h，額定輸出壓力為40MPa，速度可調，配有減壓閥。

③潛水泵4臺，型號DN100，15kw，380V。

2.4 儀器、儀表

①壓力天平—1臺，液壓型，型號PDW150，量程0-30MPa，精度0.025%額定壓力。

②壓力自動記錄儀—2臺，記錄儀表盤直徑為300mm，量程為20MPa，精確度±0.1%。

③溫度自動記錄儀—2臺，直徑為300mm，量程范圍為-50至50℃，精確度±1℃。

④高精密壓力表—12只，表盤直徑為150mm，0.25級，量程為0-25MPa，最小刻度每格讀數為0.01MPa。

⑤流量計—DN150型1臺，額定壓力3.5MPa，流量280m3/h；DN40型1臺，額定壓力25MPa，流量10m3/h。

⑥過濾網—40目。

⑦電子跟蹤儀—電源是適合于注水作業的，放電時間是清管運行時間的2倍以上。

2.5 其他機具

①發球筒—快開盲板式，設計壓力1.6MPa。

②收球筒—法蘭盲板式，設計壓力1.6MPa。

③試壓封頭—共6套，公稱直徑DN1000，預試壓合格。

④試壓棚—2個，集中放置配電柜、記錄儀、壓力天平等儀器。

2.6 儀器、儀表的校驗

所有用于試壓的儀器儀表在使用前均進行了校驗，檢驗合格證交業主監理審查，并在有效期內使用。

3 清管測徑

在試壓管段的首末端安裝收發球筒，連接空壓機。

3.1 施工工序

①第一步：通普通清管器（帶電子跟蹤儀），清除管道內固體碎屑。

②第二步：通帶尼龍刷的磁力清管器，清除管道內焊渣和氧化皮。

③第三步：通測徑清管器，檢測管道內徑，確認管道是否存在變形。

④第四步：通泡沫清管器，清除管道內灰塵和氧化皮。

3.2 驗收要求

清管作業驗收要求：投入的最后一枚清管器清除的固態物質的量不超過2L，清管作業合格。

測徑作業驗收要求：測徑板沒有明顯變形，也未出現凹凸現象、彎曲或損傷，測徑作業合格。

3.3 控制要點

①對各類清管器進行質量及外觀檢查，掌握和保留其詳細資料，經業主和監理檢查合格后才能使用。

②收球筒應安裝在地勢較高且50m范圍內無建筑物和人口的區域內，并應設置警示標識。

③清管器運行速度一般控制在0.1～1m/s為宜，工作壓力0.05～0.2MPa。

④清管結束后，待氣體排凈、壓力回零后方可打開收球筒。

⑤配備電子跟蹤儀，確定清管器在運行中的定位。

4 管道試壓

4.1 試壓前的準備工作

①待試壓管道焊接質量檢驗全部合格。

②試壓管道全部下溝并完成回填。

③外防腐層音頻檢漏完成并合格。

④陰極保護焊接引線全部完成。

⑤確定試壓介質，盡管有時可以采用氣壓試驗，但大多數情況下還是采用潔凈水。

4.2 水質化驗

管道上水前，對取水點的水質進行化驗，要求水質清潔，無油污，PH值6-9，最大鹽分2000mg/L，最大固態懸浮顆粒不大于50mg/L。

4.3 管道運行備用管安裝

在分段上水試壓前，將每一種壁厚的兩根鋼管分別焊接到同壁厚的試壓管段上，同管段一起試壓。這種經過試壓的鋼管要割除并放在指定的地點，用于：①分段試壓后的連頭。②經測徑清管器測定出有問題的管道必須割除褶皺或凹陷，需要一節管子代替。③若有管道破裂或損傷，需要一節管子代替。

4.4 試壓設備的安裝

在試壓頭內預先放置兩枚注水清管器，然后按照相應的焊接工藝規程將試壓頭焊接到試壓段的兩端，進行RT、UT檢測并合格；安裝上水流程；在試壓管段的首端安裝一個壓力天平、一臺壓力記錄儀、一臺溫度自動記錄儀、一塊壓力表，在試壓管段的末端安裝一臺溫度記錄儀、一塊壓力表。利用潛水泵組在河水中取水注入設置在上水泵進口的鋼制蓄水水箱（沉降池）內，潛水泵及水箱內設置過濾網對河水進行過濾。

4.5 注水排氣

注水時要保證充足的水源，避免斷流和間歇性注水以防止大量空氣進入，首先打開接收端的排氣閥，啟動上水泵組，在第一枚清管器前注入300m長的沖洗水，水注入后，將流量計回零，然后將水轉向注入第一枚清管器的后面，第一枚清管器將被注入的水推出發射筒。在第一枚注水清管器的后面注水300m，并緊跟第二枚清管器注水，發射第二枚清管器，以防止形成氣穴。持續注水，直至試壓管段注水完成。

注水清管器行走時，通過在接收端控制排氣量來控制注水清管器的行走速度，保持注水清管器和接收端有充足的背壓，防止下坡段注水清管器速度加快造成注水清管器后面的水流中斷和空氣進入。

4.6 強度試驗

注水完成后，啟動試壓泵，緩慢地增加試驗壓力，每小時加壓不得超過5MPa，達到試驗壓力的30%，穩壓30min，穩壓期間檢查所有的管件和連接段，看是否有漏水情況，繼續增大壓力到試驗壓力的60%，穩壓30min，再次檢查管道，確認無異常后升至試驗壓力的95%，然后再以1MPa/h的速度升至強度試驗壓力，穩壓4h，無泄漏則合格。

4.7 嚴密性試驗

強度試壓合格后，緩慢開啟卸壓閥，將壓力降至嚴密性試驗壓力，穩壓24小時，壓降不大于1%的試驗壓力且不大于0.1MPa為合格。

4.8 卸壓排水

試壓完成后，先通過卸壓閥將管道壓力卸除，管道卸壓時，要緩慢開關放水閥，保持每小時小于5MPa的速度連續降壓，防止水擊荷載損傷管道。地面排水點應安裝排水緩沖設施，防止沖蝕地面或者損傷排水點的地表植被。

4.9 管線吹掃

啟動空壓機，利用壓縮空氣推動排水清管器進行排水。由于管道殘留有大量試壓水 所以試壓后的第一次推水清管時管內壓力會很高，升壓過程時間會較長，壓力一般會高大于一般發球筒所能承受的最大壓力，所以第一次清管作業使用試壓時的封頭裝置作為始終端收發球裝置。待排出端無明顯積水后，采用吸水清管器進行多次清掃。直到接收的泡沫清管器是干燥不變色的，且泡沫清管器增重小于1.5kg時方為吹掃合格。吹掃合格后，及時密封管口，待連頭時再打開封堵。

5 清管試壓注意事項

①試壓分段原則為利于達到試壓目的，并減少段落劃分，減少連頭數量，降低現場施工難度和強度，保證工程質量。試壓分段應結合水源條件、沿線地形地貌、單體穿跨越工程位置、閥室位置、地區等級等情況進行。水壓試驗管段分段長度不宜超過35km，當試壓管段高差大于30m時，應考慮低點的管道環向應力，其不得超過鋼管最低屈服強度的0.9倍。

②由于長輸管線分段試壓基本上無法做到高點排空，采用注水清管器注水排氣時要保證清管器前有充足的背壓，以控制清管器的行走速度，防止形成氣穴。如果管道內包含較多空氣，試壓將會失敗。

③ 清管器內必須放置跟蹤器，清管作業時設人沿線跟蹤監測其位置，以防發生卡球事件。如果發生卡球，可以采用更高的壓力來推動清管器，當壓力達到設計壓力時，仍不能推動清管器，則必須進行割管以取出清管器。

參考文獻：

[1]《油氣長輸管道施工及驗收規范》 GB50369-2006. 中國石油天然氣集團公司.

[2]《輸氣管道工程設計規范》. GB50251-2003. 中國石油天然氣集團公司.