北方某總包項目冬季高壓管道水壓試驗施工方法探討

胡愛新

中國成達工程有限公司，四川成都 610041

北方某總包項目冬季高壓管道水壓試驗施工方法探討

胡愛新

中國成達工程有限公司，四川成都 610041

在冬季進行高壓管道水壓試驗時易發(fā)生冰凍堵管、材料冷脆等高風(fēng)險問題。以新疆某16萬t/a產(chǎn)能的1，4-丁二醇總承包項目中氫氣壓縮工序的高壓加氫管道冬季壓力試驗為例，針對冬季管道水壓試驗難點和風(fēng)險，采取了四種措施：其一，在液態(tài)試壓介質(zhì)水中按1∶1比例添加乙二醇，降低液體的冰點；其二，引蒸汽盤管進入臨時儲存試驗介質(zhì)的儲罐中，以提高試驗介質(zhì)的溫度；其三，用接通蒸汽的耐高溫橡膠軟管纏繞在試驗管道和設(shè)備外壁，進行臨時保溫；其四，除需要外露的檢查部位外，管件采用保溫棉進行臨時包裹等措施。通過采用這些措施，順利完成加氫管道的冬季水壓試驗，實現(xiàn)了風(fēng)險可控制、操作性強、不延遲施工進度的目的。

高壓管道；水壓試驗；風(fēng)險；安全

1 工程概況

新疆某16萬t/a產(chǎn)能的1，4-丁二醇總承包項目中氫氣壓縮工序的高壓加氫管道，入冬前已經(jīng)完成安裝，為了不耽誤來年春季開車投產(chǎn)，需要在冬季搶工，進行管道試壓作業(yè)。

管道安裝完成、熱處理和無損檢測合格后要進行壓力試驗。目前，檢驗手段有三種：氣壓試驗、水壓試驗，以及當(dāng)現(xiàn)場不具備試壓條件時經(jīng)報批采用符合規(guī)范有關(guān)要求的無損檢測、管道柔性分析和泄漏試驗代替壓力試驗。管道焊口100%探傷成本高，且無損檢測過程繁瑣，在施工管理中采用較少；對設(shè)計壓力高于0.6 MPa的管道做氣壓試驗危險性大，而且不容易檢查出泄漏點；水壓試驗施工成本低，危險性略小，是管道試壓中常用的理想性選擇。

2 規(guī)范中關(guān)于水壓試驗對環(huán)境溫度的要求

TSG D0001-2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道》第89條要求：“試驗時的液體溫度不得低于 5 ℃”[1]。

GB 50184-2011《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》8.5.2.2條規(guī)定：“液壓試驗溫度嚴(yán)禁接近金屬材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度”[2]。

GB 50235-2010《工業(yè)金屬管道施工規(guī)范》8.6.4.3條規(guī)定：“試驗時，環(huán)境溫度不宜低于5℃，當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時，應(yīng)采取防凍措施”[3]。

3 冬季管道水壓試驗難點和風(fēng)險

（1）北疆地區(qū)冬季室外最高氣溫為-5℃，最低氣溫為-25℃（參考2014年奇臺地區(qū)12月份氣溫記錄）。室外環(huán)境溫度無法滿足做水壓試驗的有關(guān)規(guī)范要求。

（2）管道材料ASTM A106-B使用溫度-20～425℃，室外環(huán)境溫度會有超出材料使用溫度范圍的可能性，可能會接近脆性轉(zhuǎn)變溫度。

（3）《管道命名表》中，加氫管道的設(shè)計壓力為38.1 MPa，則水壓試驗的壓力應(yīng)為56.1 MPa，由于試驗壓力高，且需要持續(xù)加壓約7 d，試壓過程風(fēng)險大。

（4）管道與管道之間為高壓卡蘭連接，試壓過程需要邊試壓邊檢查卡蘭密封面泄漏情況，檢查過程危險性大。

4 冬季試壓方案和防凍措施

為了滿足施工進度需要，冬季采取防凍措施以滿足規(guī)范的有關(guān)要求，克服水介質(zhì)結(jié)冰、材料冷脆現(xiàn)象等風(fēng)險。采取的措施如下：

（1）在液態(tài)試壓介質(zhì)水中添加防凍劑（乙二醇），降低液體的冰點；水與防凍劑按1:1比例混合調(diào)配。

（2）引蒸汽盤管進入臨時盛放試驗介質(zhì)的儲罐中，以提高試驗介質(zhì)的溫度。

（3）管道進行水壓試驗時，把接通蒸汽的耐高溫橡膠軟管纏繞在管道和設(shè)備外壁，再進行臨時保溫，以提高試壓管道溫度。

（4）除管道焊縫口、卡蘭連接處等外露，為試壓預(yù)留出檢查部位外，其余部位均采用保溫棉臨時包裹保溫。

5 管道試驗壓力的確定

由于設(shè)備管口與管道是焊接在一起的整體，因此不易拆卸和單獨給管道試壓。

根據(jù)GB 50184-2010《工業(yè)金屬管道施工質(zhì)量驗收規(guī)范》8.5.2.3的規(guī)定：“當(dāng)管道試驗壓力大于設(shè)備試驗壓力，且無法將管道與設(shè)備隔開，當(dāng)設(shè)備的試驗壓力不小于本規(guī)范（8.5.2）計算的管道試驗壓力的77%時，經(jīng)設(shè)計或建設(shè)單位同意，可按設(shè)備的試驗壓力進行試驗”。經(jīng)核查本次試驗設(shè)備的圖紙，得知設(shè)備水壓試驗壓力有兩種：43.5 MPa和43.6 MPa。而《管道命名表》中要求管道的水壓試驗壓力為：56.1 MPa，根據(jù)規(guī)范的要求進行計算：管道試驗壓力P=56.1×0.77=43.2（MPa），該數(shù)值小于設(shè)備的水壓試驗壓力43.5 MPa和43.6 MPa。因此管道試驗壓力可以按照設(shè)備的試驗壓力來進行試驗。

6 試壓前管道檢查

（1）進行試驗的管道系統(tǒng)施工結(jié)束后，流程貫通，按照管道試壓包系統(tǒng)組織業(yè)主、監(jiān)理和施工單位進行檢查。

（2）所有焊口施焊完畢，無損檢測及熱處理工作已經(jīng)完成并有相關(guān)的記錄和檢測報告，結(jié)果符合規(guī)范要求。所有焊接接頭及其他應(yīng)檢查的部位，尚未涂漆和無隱蔽現(xiàn)象。

（3）卡蘭、螺栓配齊并擰緊，并按要求涂黃油或其他防銹油，檢查部位外露。

（4）閥門的規(guī)格、型號、流向、操作手柄方向符合圖紙規(guī)定。

（5）所有管道支架已按圖紙正確安裝完畢，臨時支架及與管道無關(guān)的部件已拆除。

（6）待試驗管道與無關(guān)系統(tǒng)已采用盲板或其他措施隔離；待試驗管道上的安全閥、爆破片及儀表元件等已經(jīng)拆下或已隔離。

（7）所有的設(shè)計修改部位，按設(shè)計變更單的要求修改安裝完成。

7 試壓前準(zhǔn)備

（1）試壓現(xiàn)場拉安全警戒線，試壓區(qū)域有安全人員專職看守，禁止非工作人員進入試壓區(qū)域。

（2）試壓用的臨時盲板編號和安裝位置正確，標(biāo)志明顯，記錄完整。

（3）試壓用的壓力表已校驗，并在有效期內(nèi)，其精度不得低于1.6級，表的滿刻度值應(yīng)為被測最大壓力的1.5～2倍，壓力表不得少于2塊。

（4）符合試驗要求的試驗介質(zhì)已備充足，試壓機械和工具準(zhǔn)備到位。

（5）試壓系統(tǒng)管道和設(shè)備外壁采用了橡膠軟管纏繞和臨時保溫。

（6）管道系統(tǒng)試壓前，資料齊全，方案已經(jīng)總包、建設(shè)、監(jiān)理、施工單位審查通過，并完成了技術(shù)交底工作。

8 水壓試驗

（1）選定經(jīng)檢驗合格后的管道給壓位置，連接進水管道和試壓泵組成試壓系統(tǒng)。在便于觀察的不同位置設(shè)置2塊壓力表。

（2）引蒸汽盤管進入臨時盛放試驗介質(zhì)的儲槽中，把試驗介質(zhì)的溫度提高到約50℃。

（3）注水開始前，從低壓蒸汽分配臺引入蒸汽到橡膠軟管給試壓管道加熱。50 m內(nèi)纏繞的橡膠軟管接一根蒸汽管，超過50 m的接兩組蒸汽管。試壓管道表面溫度在20℃以上開始注水。

（4）先將注水閥門打開，然后啟動試壓泵，接著向試驗管段內(nèi)注水；管道注水應(yīng)從下游緩慢注入，在試驗管段的上游管頂及管段中的凸起點設(shè)排氣閥，保證管道內(nèi)的空氣充分排出，防止管內(nèi)產(chǎn)生氣錘或水錘。

（5）管道末端盲板處開孔補強，引出DN25高壓小管連接試驗介質(zhì)儲槽，DN25小管靠近管道末端盲板側(cè)加雙切斷閥。注水后，DN25小管有試驗介質(zhì)流出，循環(huán)30 min，使試壓管道預(yù)熱。當(dāng)目測無氣泡時，認(rèn)為注水已滿，關(guān)閉雙切斷閥。

（6）水注滿后，用高壓泵持續(xù)緩慢為試壓系統(tǒng)升壓，每隔20 min巡線檢查一次，加壓直至設(shè)計壓力38.1 MPa。

（7）試驗時，要頻繁測量管道外壁溫度，控制管道外壁溫度在20℃以上，嚴(yán)禁管道試驗溫度接近脆性轉(zhuǎn)變溫度。

（8）試壓系統(tǒng)的壓力達到設(shè)計壓力并檢查合格后，再持續(xù)緩慢升壓，每10 min巡線檢查一次，加壓直至達到試驗壓力（43.6 MPa），然后穩(wěn)壓10 min，再將試驗壓力降至設(shè)計壓力38.1 MPa，穩(wěn)壓30 min，以不降壓、無泄漏、無變形為合格。試壓過程中，應(yīng)由總包單位組織政府監(jiān)管人員、業(yè)主、監(jiān)理和施工單位進行巡線檢查，并做好取證和簽字記錄。

9 泄壓和沖洗消毒

全段管道水壓試驗合格后，應(yīng)對管道緩慢泄壓，泄壓完畢沖洗消毒。

（1）使用潔凈水沖洗管道，以流速≥1.0 m/s的沖洗水連續(xù)沖洗，直至出水口處濁度、色度與入水口處沖洗水濁度、色度相同為止。

（2）沖洗時應(yīng)保證排水管路暢通安全。

（3）沖洗合格，及時將管內(nèi)積水排凈，并吹干。

10 結(jié)束語

冬季管道水壓試驗，是一項在采取有效防凍措施、控制風(fēng)險、滿足規(guī)范的前提下，需要精心策劃、嚴(yán)密組織、科學(xué)管理、細心操作的施工作業(yè)；同時，也是一項需要監(jiān)管機構(gòu)、業(yè)主、總包、監(jiān)理、施工單位或廠商密切配合的綜合性施工管理工作。開展冬季管道水壓試驗的缺點是：采取防凍措施成本高，寒冷天氣下施工作業(yè)不便，寒冷氣溫和高壓帶來的試壓過程中風(fēng)險性很大。其優(yōu)點是對于北方項目漫長的冬休期而言，大大縮短了施工進度，也間接地降低了施工成本。本項目高壓管道試壓措施到位，風(fēng)險可控，可操作性強，其試壓的成功實踐經(jīng)驗，值得以后北方總包項目的冬季管道水壓試驗借鑒和參考。

[1]TSG D001-2009，壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道[S].

[2]GB 50184-2011，工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范[S].

[3]GB 50235-2010，工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范[S].

[4]宋苛苛.壓力管道設(shè)計及工程實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

Discussion on hydraulic test in winter for high pressure pipeline ofa certain EPC project in North China

HU Ai'xin
China Chengda Engineering Co.，Ltd.，Chengdu 610041，China

There often are the high-risk problems of freezing pipe blockage and material cold shortness in hydraulic tests in winter for high pressure pipeline.In the hydraulic test for the high pressure hydrogenated pipeline of the 160 000 t/a BDO EPC project in Xinjiang，the following measures are adopted to solve key difficult problems in the hydraulic test：（ 1）adding glycol into water with the ratio of 1∶1 to reduce water freezing point；（ 2）putting steam coil into a tank for temporarily storing water to increase water temperature；（ 3）twining the high temperature resistant rubber hose filled with steam around the external walls of test pipeline and other equipment to perform temporary thermal insulation；（ 4）wrapping pipe fittings with insulation wool temporarily，except the places needing exposed for inspection.Through the implementation of these measures，the hydraulic test for high pressure hydrogenated pipeline is achieved with controllable risks，strong operability and on schedule.

high pressure pipeline；hydraulic test；risk；safety

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.012

胡愛新（1981-），男，湖北黃岡人，工程師，2012年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油化工管道設(shè)計工作。Email：huaixin@chengda.com

2017-05-02