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      山區(qū)大高差地區(qū)長(zhǎng)輸管道試壓簡(jiǎn)述

      2015-10-21 10:05:40李勝利
      石油化工建設(shè) 2015年3期
      關(guān)鍵詞:試壓管器嚴(yán)密性

      李勝利

      大慶油田工程建設(shè)有限公司管道工程公司 黑龍江大慶 163712

      大慶油田建設(shè)集團(tuán)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(qū),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(guò)程中存在管道高差大、試壓分段多、試壓水源少等問(wèn)題。我們采用了試壓前簡(jiǎn)化試壓頭制作形式,試壓過(guò)程中采取整體上水、分段試壓等方式解決了上述問(wèn)題,實(shí)踐證明這種試壓方法安全性高、施工方便,具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),對(duì)于山區(qū)大高差地區(qū)長(zhǎng)輸管道試壓非常有效。

      1 試壓前準(zhǔn)備工作

      1.1 制作收發(fā)球筒

      收發(fā)球筒使用前必須進(jìn)行壓力試驗(yàn),試驗(yàn)壓力為2.4Mpa。一般發(fā)球筒都是帶快開(kāi)盲板的成品,可以購(gòu)買(mǎi)到。收球筒通常都是現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易制作,確保球出管后不飛出去即可,也可購(gòu)買(mǎi)收球筒的成品。

      1.2 試壓頭制作

      圖1 收發(fā)球筒結(jié)構(gòu)示意圖

      制作試壓頭的鋼管應(yīng)采用與試壓管段材質(zhì)相同、壁厚相等或高一級(jí)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(chǎn)生疲勞。

      試壓頭安裝介質(zhì)注入管、放空及排水管、試壓段連通管和控制閥門(mén)時(shí),應(yīng)用凸臺(tái)連接。試壓頭應(yīng)安裝足夠閥門(mén)接頭,以便為管線清掃、試壓、測(cè)徑的各工序提供足夠的設(shè)備、儀表閥門(mén)接頭。

      試壓頭長(zhǎng)度一般根據(jù)計(jì)劃裝幾個(gè)球來(lái)決定,一般是一次性裝兩個(gè)或三個(gè),大高差山區(qū)段按裝一個(gè)球來(lái)制作。

      1.3 試壓段的劃分

      根據(jù)《油氣長(zhǎng)輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50369-2006)規(guī)定,當(dāng)試壓段的高差超過(guò)30m,應(yīng)根據(jù)該段的縱斷面圖,計(jì)算管道低點(diǎn)的靜水壓力,核算管道低點(diǎn)試壓時(shí)所承受的環(huán)向應(yīng)力,其值不得大于管材最低屈服強(qiáng)度的0.9倍。

      例如某工程Φ610鋼管材質(zhì)為X65,壁厚11.1mm,設(shè)計(jì)工作壓力為11Mpa,現(xiàn)場(chǎng)管材最低屈服強(qiáng)度為448Mpa。 根據(jù)環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式,可計(jì)算出該壁厚管材的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力和90%最低屈服強(qiáng)度的壓力,如表1所示。

      表1 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力和90%最低屈服強(qiáng)度的壓力

      一般將規(guī)定的最小試驗(yàn)壓力增加2%,以彌補(bǔ)因氣溫變化而造成的壓力變化。

      在劃分試壓段時(shí),應(yīng)當(dāng)檢查每個(gè)試壓管段的最低點(diǎn),最高點(diǎn),起點(diǎn)和終點(diǎn)的實(shí)際標(biāo)高。水壓試驗(yàn)段上每種壁厚管道的最低點(diǎn)的實(shí)際試驗(yàn)壓力必須保持低于90%最低屈服強(qiáng)度的壓力(不論記錄的還是計(jì)算的);水壓試驗(yàn)段每種壁厚(每種地區(qū)等級(jí))管線的最高標(biāo)高點(diǎn)的實(shí)際試驗(yàn)壓力必須保持高于最低試驗(yàn)壓力(不論記錄的還是計(jì)算的)。鋼管允許高差計(jì)算公式見(jiàn)式(1)。

      式中:△H—最高點(diǎn)最低點(diǎn)允許高差(m);

      σh—鋼管最小屈服強(qiáng)度(MPa);

      P—管道強(qiáng)度試驗(yàn)壓力(MPa);

      ρ—水的密度(kg/m3);

      g—重力加速度(N/kg)。

      如計(jì)算得到△H=94.3m,可知此試驗(yàn)段鋼管允許高差小于等于94.3m,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌等實(shí)際情況,綜合考慮進(jìn)場(chǎng)方便(最好離路邊較近),連頭施工難度低(試壓點(diǎn)管道埋深、地質(zhì)情況等)兩方面考慮,劃分試壓段落。

      2 試壓施工

      2.1 清管測(cè)徑

      管道分段清管測(cè)徑作業(yè)在管道回填后,試壓前進(jìn)行。目的是清除管線焊接后殘留在管內(nèi)的殘?jiān)统醪綑z測(cè)管線的變形彎曲程度。

      山區(qū)大落差段一般管道分段較多,例如某單位工程線路長(zhǎng)度線路總長(zhǎng)92.310km,共劃分17段,個(gè)別區(qū)段長(zhǎng)度僅幾百米,故此類情況應(yīng)采取整體清管測(cè)徑,一般長(zhǎng)度不超過(guò)35km。所用清管器首先選擇不損傷的標(biāo)準(zhǔn)皮碗+直板組合型的清管器,清除固體物質(zhì)和碎屑,清管器的后端可以安裝信號(hào)發(fā)射機(jī),清管器直徑比管內(nèi)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(nèi)所有的固體物質(zhì)、灰塵和氧化皮等,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)清管效果決定是否進(jìn)行第三遍或更多次數(shù)的清管。

      測(cè)徑選用安裝測(cè)徑鋁板的標(biāo)準(zhǔn)直板雙向8片聚酯盤(pán)清管器或者標(biāo)準(zhǔn)皮碗+直板+測(cè)徑板組合型的清管器,測(cè)徑板的直徑為測(cè)徑管段最小理論內(nèi)直徑的92.5%,按測(cè)徑段管線所用最大壁厚管子計(jì)算。裝測(cè)徑球前,必須對(duì)測(cè)徑板外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查并作好記錄,一般不允許使用有過(guò)劃痕或變形的測(cè)徑板再次進(jìn)行測(cè)徑(輕微的可以)。當(dāng)測(cè)徑板通過(guò)管段后,無(wú)大的變形、皺褶、損傷為合格。

      清管器運(yùn)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(yè)至少通球2次[1]。以不再排除雜物且排除空氣為無(wú)色透明時(shí)合格。

      2.2 管道注水

      考慮到山區(qū)大高差段試壓水源少、分段多等特點(diǎn),采用整體上水、分段試壓的方法進(jìn)行注水。試壓頭滿足要求的情況下盡量短些。控制試壓點(diǎn)連頭管段在10m以內(nèi)。每段試壓段內(nèi)放置1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直板雙向8片聚酯盤(pán)清管器。聚酯盤(pán)應(yīng)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(xué)劑,要求水質(zhì)清潔、無(wú)污染、無(wú)油污,PH值6~9,最大鹽分2000PPM,最大固態(tài)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(shí)注水清管器后面的水流不會(huì)中斷。要保持注水清管器和接受頭之間有充足的背壓(通過(guò)注水清管器行走時(shí),在接受端控制試壓段的通風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn),同時(shí)根據(jù)試壓管段縱斷面標(biāo)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(yīng)限制為3km/h。

      注水泵和試壓頭之間、試壓頭之間(導(dǎo)水時(shí)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(dǎo)水上水,第1個(gè)管段注水完成后應(yīng)立即向第2個(gè)管段的注水。

      安裝首端試壓頭前應(yīng)先將清管器安裝就位,注水泵兩個(gè)注水口設(shè)在測(cè)徑清管器后面,開(kāi)始以水推動(dòng)清管器將整個(gè)管段注滿水。裝清管器的目的是防止或減少空氣存于管內(nèi),避免在管線高點(diǎn)處開(kāi)孔排氣,并在試壓完畢后充當(dāng)排水清管器。清管器發(fā)射的準(zhǔn)確時(shí)間要記錄在案。持續(xù)注水推動(dòng)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(yīng)安裝盲法蘭或封頭,并在24h后開(kāi)始升壓進(jìn)行管線強(qiáng)度試壓工作。按照同水源點(diǎn)距離先遠(yuǎn)后近的原則進(jìn)行管段試壓。試壓管段的首端應(yīng)安裝一個(gè)壓力溫度自動(dòng)記錄儀和壓力天平。管段壓力讀數(shù)以壓力天平為準(zhǔn)。

      水壓試驗(yàn)時(shí),升壓速度不宜過(guò)快,壓力應(yīng)緩慢上升。當(dāng)壓力升至強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的30%和60%,應(yīng)分別停止升壓,穩(wěn)壓15min,檢查系統(tǒng)有無(wú)異常情況,如無(wú)異常情況繼續(xù)升壓至強(qiáng)度試驗(yàn)壓力。強(qiáng)度試驗(yàn)合格后,緩慢降至嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力,進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)。

      強(qiáng)度試驗(yàn)合格后,將試壓管段最高標(biāo)高點(diǎn)的壓力降到嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力(可根據(jù)記錄或計(jì)算確定)。從接收端試壓頭泄壓,有利于注水清管器完全進(jìn)入到試壓頭內(nèi)。要使用足夠強(qiáng)度的和安全的排水管,按照水利主管部門(mén)批準(zhǔn)的方法排水。

      嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力穩(wěn)定后,開(kāi)始24h的嚴(yán)密性試驗(yàn)。在整個(gè)嚴(yán)密性試驗(yàn)過(guò)程中,記錄儀和壓力天平繼續(xù)工作。關(guān)閉通向壓力管線的閥門(mén),切斷與壓力泵的連接。每15min記錄一次壓力和實(shí)際時(shí)間。每1h記錄一次管壁和地的溫度。

      在規(guī)定的最低壓力下,嚴(yán)密性試驗(yàn)維持24h,如果沒(méi)有出現(xiàn)最大為1%(100kPa)的壓力降,則嚴(yán)密性試驗(yàn)合格,予以驗(yàn)收。嚴(yán)密性試驗(yàn)可能需要超過(guò)24h,以便將壓力穩(wěn)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(qiáng)度,安全的支撐,并在排水端固定排水管以免排水時(shí)擺動(dòng)。

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

      將第一個(gè)注水清管器推回出發(fā)點(diǎn)后。拆除試壓頭,在試壓段兩頭重新安裝清管收發(fā)球筒進(jìn)行清管,合格后可進(jìn)行金口連頭施工,也可在拆除試壓頭后,管道內(nèi)沒(méi)有游離水且不影響焊接的情況下,立即進(jìn)行金口連頭施工,待將幾段試壓段均連通后,統(tǒng)一進(jìn)行清管施工。

      用清管器排水后,啟動(dòng)后推動(dòng)清管器將管內(nèi)積水清除.直至無(wú)游離水為止,可以認(rèn)定這一試壓管段的水分已經(jīng)清理完畢。

      3 結(jié)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(zhǎng)度控制在10m以內(nèi);

      (2)線路短、管段多得山區(qū)段采取整體通球分段上水試壓的方式;

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

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

      (5)排水過(guò)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(zhǎng)輸管道油氣施工技術(shù).第一版.北京:石油工業(yè)出版社,2009.

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