高落差長(zhǎng)輸管道中試壓分段技巧

李丹劉昊蘇鋒位世榮張學(xué)鵬王小強(qiáng)

（1．中國(guó)石油管道局工程有限公司設(shè)計(jì)分公司，河北 廊坊 065000；2．中國(guó)石油管道局工程有限公司第六工程公司，天津 300280，3中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南管道分公司，四川 成都 610000）

高落差長(zhǎng)輸管道中試壓分段技巧

李丹1劉昊2蘇鋒1位世榮1張學(xué)鵬1王小強(qiáng)3

（1．中國(guó)石油管道局工程有限公司設(shè)計(jì)分公司，河北 廊坊 065000；2．中國(guó)石油管道局工程有限公司第六工程公司，天津 300280，3中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南管道分公司，四川 成都 610000）

在油氣長(zhǎng)輸管道施工建設(shè)中，存在山區(qū)段或者高落差段的情況。由于這類地形復(fù)雜，地勢(shì)起伏大，管道試壓施工受到多種因素制約，試壓分段既需要確保試壓安全，又要考慮盡可能減少分段以節(jié)約成本和縮短工期，因而比平原段試壓劃分復(fù)雜困難。本文以中緬油氣管道工程PL06標(biāo)段為例，介紹了高落差管道試壓分段的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和方法。

山區(qū)管道；高落差；長(zhǎng)輸管道；試壓分段

中緬油氣管道工程PL06標(biāo)段天然氣線路都位于撣邦高原區(qū)域，起點(diǎn)位于撣邦皎脈區(qū)Pin lein村的QCD058樁，終點(diǎn)為撣邦皎脈區(qū)的QDA038+111m樁，線路水平長(zhǎng)度為46.58km。管道設(shè)計(jì)壓力為10MPa，管材材質(zhì)為API 5L PLS2 X70M，規(guī)格為φ 1016×14.6mm螺旋縫埋弧焊鋼管、φ1016×17.5mm、21.0mm直縫埋弧焊鋼管。沿線主要為開闊平緩的丘陵和山間平原、盆地，部分地段地形起伏較大，其中還有南塘河大峽谷穿越，起伏劇烈，地形地貌極其復(fù)雜，加上管線口徑極大，設(shè)計(jì)壓力較高，給管道試壓作業(yè)造成較大的困難，在施工技術(shù)、施工組織上是一個(gè)考驗(yàn)。

1 管道試壓的基本要求

在長(zhǎng)輸管道建設(shè)施工中，試壓是一道關(guān)鍵工序，管道在建成后必須經(jīng)過強(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（檢驗(yàn)焊縫和母材的承壓能力），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)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和一些主要的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的施工要求，長(zhǎng)輸管道試壓施工應(yīng)分段進(jìn)行。對(duì)于地勢(shì)相對(duì)平緩的地段，制約分段的因素較少，只需考慮水源、地區(qū)等級(jí)（輸氣管道）、進(jìn)場(chǎng)道路狀況等因素。而對(duì)于山區(qū)段或者高落差段管道試壓，不僅要考慮以上因素，還要結(jié)合管道沿線高差、管線壁厚、管線材質(zhì)（強(qiáng)度）等進(jìn)行綜合分析計(jì)算。在山區(qū)段或高落差段施工，既要保證試壓安全、施工便利，又要最大限度的減少分段數(shù)，因此合理劃分試壓段是試壓施工中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

2 試壓段的劃分的方法

按傳統(tǒng)的施工方法，在山區(qū)段或高落差地段進(jìn)行管道試壓作業(yè)，需要?jiǎng)澐州^多試壓段來(lái)滿足試壓要求，這樣存在較多黃金口，工程質(zhì)量、工期和成本都不是很理想。根據(jù)中緬油氣管道工程國(guó)外段PL06標(biāo)段的施工經(jīng)驗(yàn)，將天然氣管道劃分試壓段的經(jīng)驗(yàn)做法總結(jié)如下：

第一步：根據(jù)設(shè)計(jì)提供的文件、線路圖紙等，按照管道走向，列出每個(gè)地區(qū)等級(jí)管道（不同壁厚）的起止位置、長(zhǎng)度、最高和最低位置管底標(biāo)高，若條件允許，可以畫出整條線路走向的縱斷面圖，標(biāo)出不同地區(qū)等級(jí)的管段，以便分段更直觀、清晰。中緬天然氣管道PL06標(biāo)段穿越南塘河大峽谷（QDA037-QNT103），該段進(jìn)行單獨(dú)試壓，不列入整體線路試壓分段。

第二步：根據(jù)中緬清管試壓技術(shù)規(guī)范要求，當(dāng)管段高差超過30m時(shí)，應(yīng)根據(jù)該段的縱斷面圖，計(jì)算最低點(diǎn)的管道環(huán)向應(yīng)力，其值不應(yīng)大于管材最低屈服強(qiáng)度的0.9倍。其中，最低點(diǎn)管道內(nèi)壓力為試驗(yàn)壓力與該點(diǎn)靜水壓力之和[1]。但考慮到本標(biāo)段管道走向起伏較大，為了減少試壓分段，與設(shè)計(jì)溝通，提高了最低點(diǎn)管道環(huán)向應(yīng)力值（經(jīng)設(shè)計(jì)出文提高到0.95倍）以盡可能減少試壓分段數(shù)。

天然氣管道設(shè)計(jì)壓力為10MPa，管材材質(zhì)為API 5L PLS2 X70M，規(guī)格為φ1016×14.6mm螺旋縫埋弧焊鋼管、φ1016× 17.5mm、21.0mm直縫埋弧焊鋼管。首先進(jìn)行試壓段強(qiáng)度校核，根據(jù)巴洛等式

σs=Pmaxd/2δ（1）

σs—管道試壓允許的環(huán)向應(yīng)力（MPa）； P—允許的最大試壓壓力（MPa）；

d—管道內(nèi)徑（mm）； δ—管道壁厚（mm）；

X70鋼最小屈服強(qiáng)度為485MPa。

由公式（1）計(jì)算可知允許的最大試壓壓力Pmax：

Pmax=σs/2δ

管道試壓所承受的最大壓力在每個(gè)分段管道高程最低的位置，該位置壓力P：

P=P0+P靜（2）

其中P0為管道最高位置的壓力，即規(guī)范要求的試驗(yàn)壓力，P靜為管道最低位置的靜水壓力。

根據(jù)液體壓強(qiáng)公式：

P靜=ρgh（3）

由于P≤Pmax，根據(jù)公式（2）可得：

P靜≤Pmax-P0，

根據(jù)公式（3）可得：

h≤（Pmax-P0）/（ρg）

可計(jì)算出最大允許高差h。

根據(jù)上述公式計(jì)算得出一、二級(jí)地區(qū)允許最大高差分別為263米、393米。

結(jié)合以上計(jì)算結(jié)果，再依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水源、道路和排水等實(shí)際情況，此標(biāo)段劃分為7個(gè)分段（南塘河大峽谷穿越段單獨(dú)試壓，不列入本次分段劃分）。

由此可以確定高落差試壓分段可以遵循以下原則：

（1）每個(gè)試壓分段長(zhǎng)度應(yīng)盡可能大，可以包括1個(gè)或2個(gè)相鄰地區(qū)等級(jí)，但不宜出現(xiàn)3個(gè)以上地區(qū)等級(jí)或不相鄰的地區(qū)等級(jí)，這樣會(huì)導(dǎo)致分段長(zhǎng)度大大降低。當(dāng)分段中某個(gè)地區(qū)等級(jí)的高差超過了其所允許的最大高差，應(yīng)該將該段再次劃分，分到上一段或下一段中，直到各個(gè)分段都符合要求。

（2）當(dāng)分段出現(xiàn)多個(gè)地區(qū)等級(jí)時(shí)，由于地區(qū)等級(jí)高的管道強(qiáng)度試驗(yàn)壓力較大，應(yīng)考慮將其作為每個(gè)分段內(nèi)的最低位置，以保證低的地區(qū)等級(jí)管道分段可以盡可能變長(zhǎng)。

[1]CMOG-PJ-TE-RP-09中緬油氣管道工程（緬甸段）清管試壓施工技術(shù)規(guī)范.

[2]GB50369-2014油氣長(zhǎng)輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范.

李丹（1988-）女，中國(guó)石油管道局工程有限公司設(shè)計(jì)分公司工藝室，工程師。