有关长输管道的通球试压问题

有关长输管道的通球、水压试压问题
⒈合理的施工布局与管线通球试压
在以往的长输管道施工中，是根据机组数量来划分成几段来组织施工，造成管线施工组的分散，施工的管段形不成有效的试压段落，造成通球试压远远落后于管线组焊，所
以造成先主体焊接而后再通球试压，这样往往会要求留出一段很长时间进行通球试压，如水源（或压风机）较小时，时间更长，从而需增加机组量，造成工期拖长，工程成本大量增加。

在管道工程开工前便应结合管线的特点及地理位置等实际情况，编制整体的通球扫线、试压的方案。

尽量利用拟建泵站的水源、电源、机泵、阀等。

这样做的好处是便于抓住工程建设的主要矛盾、关键线路，将管线施工、试压、泵站工艺设备、储罐建设、联合试运有机紧密结合起来，通盘考虑，环环紧扣，节省工期，降低成本。

根据美国国家标准ASME压力管道规范B34.3.8《输气和配气管道系统》中规定：在管线埋深处的地温小于或等于0℃、没有合乎质量要求的水源或水量不足时，不适合做静水试验。

而采用空气作为试压介质时，如果工作压力下的环向应力不大于管材屈服强度的72％时，可采用空气作为试压介质。

超过72％的管材屈服强度，不能采用空气介质压力试验。

但在一些大落差或严重缺水的地区，采用水压试验的确难以实现时，经设计、业主及管材供应商的同意也可采用空气作为试压介质，但应注意安全。

条件容许的情况下，优先采用洁净水作为试压介质。

（ANSI/ASME B3108-1979明确规定：当操作压力引起的环向压力大于0.2倍管材屈服极限和试验压力达到1.2倍设计压力时，必须以水为介质进行强度试验）。

⒉通球试压段落的划分
根据设计管线断面图进行考虑，依据施工规范，水压试验的分段长度不宜超过35km，且高差不宜大于30m，气压试验分段长度不宜超过18km。

但在落差较大的山区试工中，分段太多将给管道带来较多隐患。

分段原则是低点环向应力σi不大于0.9σs，（管材最小屈服极限）。

试验压力以管道最高点的压力值为准，管道最低点的压力值为试验压力高点的试验压力与管道液位高差静压之和。

管道环向应力的计算公式：
σi＝pd/2δ
式中：σi---管道内压引起的环向应力，MPa
p-----管道试验压力，MPa
d-----管道内径，mm
δ----管道公称壁厚，mm
试验压力满足两项要求，管子环向应力0.68σs≤σ
τ≤0.94σs，管线上每1点的试验压力都不低于所在点工作压力的1.25倍。

σs管材最小屈服极限可查表，AP15L供货标准是按每平方英寸磅数（psi）除以1000表示的额定屈服极限分级，表示为X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70等，每个代号都代表一种强度多数钢号以此表示，将代号的数字乘以7.03就可换算成
国际单位制，例如X60型钢的σ
τ＝60×7.03＝422MPa（8.4）。

X65σs＝448MPa
扫线及试压分段时，尽量将排水点选在地势最低点处，计算出分段首尾点的压力值，便于试压的实际操作。

⒊通球试压主要设备的选择
⑴空压机的选择。

根据管径及规范要求的清管器行走速度（一般为8km/h），选择压力，排量都较合适的空压机。

⑵上水泵的选择。

泵的扬程应尽可能满足所承担管线段落的落差（高差）上水要求，最大限度地避免打接力，从而减少设备的投入量。

根据上水时间要求及管内剩水量来确
定泵的排量（Q＝Vt/T T为上水时间h），如一台泵的扬程不能满足要求时，可采用两台或多台性能相同的泵串接，同样当一台泵的流量不能满足时，可采用两台或多台性能箱同的泵并接，功率大的泵（一般大于45kw）需同时配备减压启动器。

压力表的精度要符合要求，能测出管线细微的压力变化，最好使用压力天平。

⒋管线通球试压常见问题及解决方法
⑴水头前放置隔离球的必要性。

管道试压上水的水头应有隔离球，因为有了隔离球，可以把管内的空气清除干净，特别是管段起伏较多、较大的管线，如果不放置隔离球，则管内的空气会聚存很多，使升压困难且耗费大量时间，把空气占去的空间填满水，另外由于管内空气量大，若管道有轻微渗漏时，则压力降很小（因空气的压缩性很大）而会误认为试验合格，实际上是有漏点而未发现。

如果管内无空气（或很少量），则升压时会很快，在短时间内把压力升至要求的试验压力（因水的压缩量很小），当管道有微量渗漏时，压力降会很快显示出来，告诉人们，管道有漏点，要求尽快找到漏点而进行清除修理。

当实测进水量与理论进水量比值如大于1.08时则管线中空气含量超标，需排水后重新上水，这是规范的要求（不同规范有不同的比值要求）。

⑵如长输管线起伏变化很大，在遇到下坡时，应在清管器（隔离球）的前端外加一定压力（控制终端排气阀来实现），以防水头与隔离球脱离（因水重而加快隔离球的前进速度，水量供不上）。

⑶水压试验后进行通球扫线时应注意：为了缩短扫线时间，经常会放入两个（种）球于管内进行清扫，橡胶球与皮碗清管器走的速度是不一样的，胶球因密封性比皮碗清管器差，而其速度慢，因此在通球扫线时需把皮碗清管器放于前面，隔一段时间后再放入一个胶球，这样可避免两球挤在一处而引起卡球现象。

⑷通球扫线空压机排量的选择：一般应选用排量较大的空压机，因为在正常通球过程中，如在背压达到一定值时，清管器的皮碗会张开把支架托起，清管器在管中螺旋前进。

如果空压机排量太小，在清管器背部形不成足够压力时，清管器下部始终处于受压位置，偏磨现象十分严重，很快降低了清管器的密封性，过量磨损而漏风，造成通球受阻。

由于设备条件所限，不可能每个工地（段）都配备大排量的压风机，可采用相邻管线预先储气来补充排量不足的问题。

⑸水头前清管器的重复利用
在给管线充水时，放在水头前的隔离球（清管器），水压试验时是不拿出来的，放在管内待试压完后再割去封头，把清管器取出，但往往是卡死在封头短管内，用很大的拖力也取不出来，最后只好割下封头，这样封头及清管器都变废而浪费，解决问题的办法是：焊封头前，在储存清管器的小段短管内壁涂上一层润滑脂（如黄油），可减小摩擦力，很容易便把清管器拉出再利用。

⑹管段间临时连通管设置的注意事项：管线充水时，一般是把两段或多段管用临时管连接起来，而在连接管上往往只安装一个阀门，这样在试压时如果遇到阀门内漏时，便很难判别，更难处理，因此，连通管上应设置两道阀门，两阀门间设一短管，试压时把阀门间的短管拆除，便于观察检查是否阀门内漏，如有，则用盲板法兰封死，这样即可解决临时阀门影响水压试验的问题。

⑺小口径管通球需注意的问题：小口径管的壁厚随使用压力的大小而变，使用清管器时，必须注意清管器外径与管道内径的比例问题，一般清管器外径比管内径大5％是最合理的、如果大于5％则很容易不均匀摩损而使清管器跑歪，摩损更大而导致漏风，清管失败，有些清管器甚至皮碗脱落，因此必须选择好清管器的规格外径。

管径越小清管器的适应性越差，皮碗的软性越差，越容易损坏。

附录：目前国外一些大石油公司管线强度试验压力大致有4种
①取强度试验压力为90％的材料最低屈服极限σs。

②取强度试验压力为100％σs。

③用压力－容积图控制强度试验压力，当该图呈现非线性时，即停止升压。

④取强度试验压力为110％σs。

我国强度试验压力为操作压力的1.5倍。

操作压力按GB50253-93规定，输油站外取0.72σs，站内取0.6σs。

有些国外公司取管子试压环向应力0.72σs≤σs≤0.94σs。

管线每一点强度试验压力均不得低于所在点工作压力的1.25倍。

在落差大的管线分段试压，参照国外经验，建议（与设计单位协商）尽量以截断阀室间距划分段落，分段原则是一般高点水压引起环向应力σ
τ不低于0.9σs （管线屈服应力），低点水压引起的σ
τ不高于σs。

例如X60，则高程差约为420m （突破了SY/T4062-93规定管段试压长度以10-15km为宜，高差不应超过30m 的规定），这样做的好处是高点达到了试压要求，低点又不超过屈服极限，极大地便于阻水、导水方便施工，减少通球扫线时的跑水量，节省工期。

分段试压后，不宜再采用整体强度试压。

因为段间连头的焊缝已经100％射线检查合格，不采用重复强度压力试验，可减少承压能力逆转值，使非穿透裂纹不会扩大及增加。

因此美国ANSI/ASME B31.4规定管线分段试压，且死口处环焊缝100％射线检查后，不必再进行整体试压。