长输管道的试压
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根据水源分布情况和管道的高差 ,缩短试压分 段长度 (根据不同管径 ,一般在 3～5 km) ,可以实现 机组间距离紧密 、滚动作业 ,形成测量 、布管 、组焊 、 检测 、防腐 、下沟 、试压同时连续作业的施工布局方 式 ,真正实现机械化一条龙流水作业 ,保证试压与组 焊作业基本同步 , 大大缩短施工工期〔9〕。这种缩短 试压分段长度方式的缺点是 ,在管道中留有较多死 口 ,只能通过各种检测手段来保证质量 。
第 27 卷第 9 期 孟祥启等 :长输管道的试压
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二 、管段划分
在对管道进行试压前 ,首先必须确定试压管道 的长度及起止点 ,即管段划分 。管段划分是一项非 常重要的工作 ,直接决定了清管 、试压的工作量 。管 段划分时 ,为使划分更为直观 ,考虑更为全面 ,应依 据设计说明书提供的中线测量成果表 ,画出整个段 落的纵断面简图 ,依据规范和现场实际情况进行 。
国外在进行管段划分时比较灵活 。参考规范要 求 ,结合具体情况 ,可以适当延长或缩短试压管段长 度 。苏丹输油管道〔7〕起自南部黑哥林格油区首站 , 经过奥贝伊德 、喀土穆 ,穿越尼罗河 、阿特巴拉河 ,翻 越红海山区 ,终止于苏丹港末站 。管道全长为 1 504 km ,管径为 711. 2 mm ,材质为 A PI 5L X60 ,钢管的 壁厚为 10. 72 mm 和 16. 36 mm ,设计压力分别为 9. 722 M Pa 和 14. 844 M Pa 。按照常规的试压分段 方法 ,1 504 km 的管道就需要分八十多段 ,这对于 部分地区严重缺水 、环境条件恶劣的苏丹而言施工 难度很大 。通过查阅国外的有关标准和规范 ,将试 压管段最长延长至 60 km ,管段数量比常规划分减 少了 1/ 3 。延长试压分段长度明显减少了工作量 , 但缺点是因管道过长 ,出现缺陷或泄漏的概率增加 。 总体试压时间有的长达几个月 ,多次升压 、降压 ,不 仅延误工期 ,也对管道造成了损伤〔8〕。
司派工程师对 68 个进口球阀进行了驻厂监造 ,取得 了很好效果 ,获得了业主的认可 。这是国内聘请阀 门启用工程师执行驻厂监造为数不多的一次 。
北京华油天然气有限公司派出 23 名技术人员 学习阀门启用相关技术 ,其中 12 人获得聘书 。2005 年该公司与 J HU 公司联合创办了阀门维护工程师 中国培训中心 (Valve Pro China) 。
(收稿日期 :2007210222) 编辑 :李在蓉
3 841000 ,新疆库尔勒塔里木油田西气东输气田建设项目经理部 ;电话 :13779660020 。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
2006 年底 ,中国石油管道公司派 7 名工程师赴 加拿大南阿尔伯达技术学院 ( SA I T) 阀门维护专业 工程师培训中心 (Valve Pro) ,接受以阀门启用为核 心的阀门维护专业培训 。在涩宁兰增压工程中 ,湖 东压气站实施了阀门启用 ,取得了明显效果 。为解 决管道工程的阀门技术管理“短板”问题 ,经过一年 多的调研 、对标 、研究分析 ,中国石油管道公司制定 了以阀门启用为核心的《油气管道工程通用阀门管
这些重大的长输管道 ,需要更加安全和有效的施工 工艺 。在长输管道工程中 ,试压是其中的一个重要 工序 ,是对管道施工质量 、材料性能 、管道整体性的 一次综合检验 。目前国际上普遍使用压力2容积曲 线法进行水压试验 ,将水压试验的压力提高至管材 最小屈服强度值的 1. 0～1. 1 倍 ,而国内还未应用此 方法 ,不少新建管道仍用空气做管道的强度试压介 质 ,落后当代水压试验技术 40 年〔1〕。结合现有的国 家规范和近几年国内外的施工情况 ,从管段划分 、试 压介质选择 、试验压力三个方面进行综述 。
· 5 0 · பைடு நூலகம் 油 气 储 运 2008 年
经验交流
长输管道的试压
孟 祥 启 3 彭 顺 斌
(中国石油塔里木油田公司)
孟祥启 彭顺斌 :长输管道的试压 ,油气储运 ,2008 ,27 (9) 50～54 。
摘 要 长输管道试压是管道施工中的一道重要工序 ,是对管材和焊接质量的综合检验 。从 管段划分 、试压介质的选择 、试验压力的确定等方面对试压工作进行了论述 ,介绍了国内外先进的 施工实例和试压理念 ,旨在推动实现试压工作的专业化 ,保证管道长期运行的安全性 。
理规定》企业标准 ,在阀门启用的理念探究和标准制 定等方面 ,先行了一步 。
2007 年年底 ,中石化川气东输项目正在筹划采 用阀门启用 。
综上所述 ,可以得出以下结论 。 (1) 阀门启用的本质是技术集成 ,属于一种创 新技术 ,能有效改善油气管道工程的阀门技术状况 , 降低管道投产 、运行的风险 ,提升管道运行品质 ,丰 富管道完整性管理内容 。 (2) 以阀门启用理念为核心 ,加强阀门专业人 才培养 ,不断完善相应标准 ,积极实践并贯穿管道工 程建设全过程 ,这将对我国管道工程建设起到积极 的作用 。
主题词 长输管道 试压 试压介质 屈服强度
一 、前 言
随着我国油气工业的迅速发展 ,长输管道工程 也随之增加 。到 2005 年 ,我国已经先后建成了西气 东输 、陕京二线 、忠武线等长输管道 ,积累了大量的 施工经验和技术数据 。目前 ,连接新疆和广州的西 气东输二期工程正处在规划设计阶段 “; 川气东送” 工程已经获得国务院正式核准 ,管道干线预计全长 1 702 km ,最大输气量将超过 150 ×108 m3 / a 。建设
试压时管段划分直接决定了试压的工程量 ,多 试压一段 ,就必然多一个整体的试压程序 ,因此在进 行管段划分时 ,应综合考虑国内外的规范和施工实 例 ,结合管道沿线的自然环境和施工工期 ,准确计算 各点的压力值 ,灵活确定试压管段的起止点 。
三 、试压介质的选择
常用的试压介质是洁净水和空气 ,也可以是天 然气或惰性气体 (氩气 、氮气等) ,根据实际情况需 要 ,防冻液也可用作试压介质 。早期管道试压 ,特别 是输气管道 ,一般使用空气作为试压介质 。20 世纪 70 年代以前 ,以空气作为试压介质 ,发生了几次重 大事故 。1964 年 ,我国在建设威成输气管道时 ,使 用空气试压 ,雷碑坳跨越工程在试压时整体炸飞 。 国外在 20 世纪 50～70 年代间 ,也频频发生了多起 空气试压撕裂管道的恶性事故 。在加拿大 ,一次撕 裂长度达到 4. 18 km 。1960 年在美国新墨西哥州 ,
1 、 管段划分的规范要求 Q/ S Y XQ1 —2003 西气东输管道工程线路工 程施工和验收规范〔2〕要求 ,水压试验管段不宜超过 35 km ,S Y0401 —98 气压试验管段不宜超过 15 km 。 输油输气管道线路施工及验收规范〔3〕也有相同的规 定 。另外 ,这两个规范对试压管段的高差也有规定 , 试压管段的高差不宜超过 30 m ,如果管段的高差超 过 30 m ,应根据该段的纵断面图计算管道低点的静 水压力 ,核算管道低点试压时所承受的环向应力 , 其值 不 得 大 于 管 材 最 低 屈 服 强 度 的 0. 9 倍。 Q/ S Y XQ1 —2003西气东输管道工程线路工程施工 和验收规范要求 ,低点试压时所承受的环向应力不 能超过管材最低屈服强度的 0. 95 倍 ,相对宽松一 些 。另外 , GB50251 —2003 输 气 管 道 工 程 设 计 规 范〔4〕要求 ,输气站和穿越大中型河流 、铁路 、二级以 上公路 、高速公路的管段应单独进行试压 。在目前 的施工中 ,穿越水压试验一般在地面上进行〔5〕,穿越 段试压合格后 ,再与其它管段连头 ,参加管段试压 。 2 、 管段划分的施工实例 按照规范要求 ,管段划分一般取站场 、阀室的出 入口为起止点 ,结合管道的长度和高差 ,确定具体的 位置 。目前 ,国内长输管道试压和管段划分拘泥于 规范 ,例如 ,涩宁兰输气管道采用 X70 管材 ,规格为 <660 ×7. 1 mm , 管 材 的 最 小 屈 服 强 度 σs 为 415 M Pa ,强度试验压力为 7. 04 M Pa , 其中鸡拉山试压 段长 35 km ,管段高差为 1 100 m 。经计算 ,低点环 向应力为 364. 3 M Pa , 管材屈服强度的 0. 9 倍为 373. 5 M Pa ,满足规范要求 ,但施工试压中仍将这段 分成两部分〔6〕,加大了作业量 。结合涩宁兰输气管 道的施工经验 ,随后颁布的 Q/ S Y XQ1 —2003 西气 东输管道工程线路工程施工和验收规范〔2〕将低点环 向应力值提高到 0. 95 倍的管材最小屈服强度 ,以便 在安全的前提下 ,尽量减少试压时的工程量 。
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油 气 储 运
2008 年
撕裂达到 12. 18 km〔10〕,是空气试压撕裂最长的一 次 。70 年代以后 ,水作为试压介质得到广泛应用 。 随着水试验的科学研究和现场施工经验的积累 ,目 前各国对试压介质都已经有了明确的规定 。
1 、 规范要求 GB50251 —2003 输气管道工程设计规范〔4〕对 输气管道试压介质的规定是 ,位于一 、二级地区的管 段可以采用气体或水作试验介质 ;位于三 、四级地区 的管段及输气站内的工艺管道应采用水作为试验介 质 ;在三级地区试压时最大环向应力小于 50 %σs , 四 级地区试压时最大环向应力小于 40 %σs , 且最大操 作压力不超过现场最大试验压力的 80 % ;如果所试 验的是新管子 ,并且焊缝系数为 1. 0 时 ,三 、四级地 区的管段及输气站内的工艺管段可采用空气试压 。 在 S Y0401 —98 输油输气管道线路施工及验收规 范〔3〕和 GB50251 —2003 输气管道工程设计规范〔4〕 的规定中 ,对试压介质选择的规定大致相同 。叶学 礼教授在 GB 50251 —2003 输气管道工程设计规范 关于试压的若干规定中 ,对国外五部标准就试压介 质的选择进行了比较 ,结果表明 ,在正常情况下 ,三 、 四级地区的管段及输气站内的工艺管道试验介质应 采用水 ,若用空气试压 ,则必须有条件限制以确保安 全〔11〕。综合国内外管道工程设计和施工规范 ,长输 管道试压介质应首选水 ,当水作试压介质条件不具 备 ,并且空气试压能满足管道环向应力及焊接要求 时 ,才允许空气作试压介质 。 2 、 空气试压及止裂韧性 在水资源匮乏 、高差大 、气温低的地区 ,如果以 水作为试压介质在使用上有局限性 ,可以用空气代 替 。使用空气试压时 ,如果管道有微小缺陷可能发 生泄漏或破裂 ,这是允许的 。但如果造成长距离的 爆破或撕裂 ,就属于事故 。当管道自身的承压应力 值大于管道的空气内压应力时 ,在某些缺陷部位会 发生起裂 ,但不会发生长距离的爆破和撕裂 。理论 上 ,管道的夏比试样冲击韧性值应大于止裂所需的 夏比试样冲击韧性值 。因此 ,以气体作为试压介质 , 在编制试压方案和组织试压前 ,应该对管体止裂韧 性进行计算 ,以防止发生管道爆破或撕裂事故 。文 献[ 12 ]以西气东输管道为例 ,详细说明了管道的止 裂韧性的计算过程 ,是计算止裂韧性较好的例子 。 该文献采用三种止裂韧性公式对空气试压时管道的 止裂韧性进行了计算 ,并与管材的韧性试验值比较 ,
第 27 卷第 9 期 孟祥启等 :长输管道的试压
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二 、管段划分
在对管道进行试压前 ,首先必须确定试压管道 的长度及起止点 ,即管段划分 。管段划分是一项非 常重要的工作 ,直接决定了清管 、试压的工作量 。管 段划分时 ,为使划分更为直观 ,考虑更为全面 ,应依 据设计说明书提供的中线测量成果表 ,画出整个段 落的纵断面简图 ,依据规范和现场实际情况进行 。
国外在进行管段划分时比较灵活 。参考规范要 求 ,结合具体情况 ,可以适当延长或缩短试压管段长 度 。苏丹输油管道〔7〕起自南部黑哥林格油区首站 , 经过奥贝伊德 、喀土穆 ,穿越尼罗河 、阿特巴拉河 ,翻 越红海山区 ,终止于苏丹港末站 。管道全长为 1 504 km ,管径为 711. 2 mm ,材质为 A PI 5L X60 ,钢管的 壁厚为 10. 72 mm 和 16. 36 mm ,设计压力分别为 9. 722 M Pa 和 14. 844 M Pa 。按照常规的试压分段 方法 ,1 504 km 的管道就需要分八十多段 ,这对于 部分地区严重缺水 、环境条件恶劣的苏丹而言施工 难度很大 。通过查阅国外的有关标准和规范 ,将试 压管段最长延长至 60 km ,管段数量比常规划分减 少了 1/ 3 。延长试压分段长度明显减少了工作量 , 但缺点是因管道过长 ,出现缺陷或泄漏的概率增加 。 总体试压时间有的长达几个月 ,多次升压 、降压 ,不 仅延误工期 ,也对管道造成了损伤〔8〕。
司派工程师对 68 个进口球阀进行了驻厂监造 ,取得 了很好效果 ,获得了业主的认可 。这是国内聘请阀 门启用工程师执行驻厂监造为数不多的一次 。
北京华油天然气有限公司派出 23 名技术人员 学习阀门启用相关技术 ,其中 12 人获得聘书 。2005 年该公司与 J HU 公司联合创办了阀门维护工程师 中国培训中心 (Valve Pro China) 。
(收稿日期 :2007210222) 编辑 :李在蓉
3 841000 ,新疆库尔勒塔里木油田西气东输气田建设项目经理部 ;电话 :13779660020 。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
2006 年底 ,中国石油管道公司派 7 名工程师赴 加拿大南阿尔伯达技术学院 ( SA I T) 阀门维护专业 工程师培训中心 (Valve Pro) ,接受以阀门启用为核 心的阀门维护专业培训 。在涩宁兰增压工程中 ,湖 东压气站实施了阀门启用 ,取得了明显效果 。为解 决管道工程的阀门技术管理“短板”问题 ,经过一年 多的调研 、对标 、研究分析 ,中国石油管道公司制定 了以阀门启用为核心的《油气管道工程通用阀门管
这些重大的长输管道 ,需要更加安全和有效的施工 工艺 。在长输管道工程中 ,试压是其中的一个重要 工序 ,是对管道施工质量 、材料性能 、管道整体性的 一次综合检验 。目前国际上普遍使用压力2容积曲 线法进行水压试验 ,将水压试验的压力提高至管材 最小屈服强度值的 1. 0～1. 1 倍 ,而国内还未应用此 方法 ,不少新建管道仍用空气做管道的强度试压介 质 ,落后当代水压试验技术 40 年〔1〕。结合现有的国 家规范和近几年国内外的施工情况 ,从管段划分 、试 压介质选择 、试验压力三个方面进行综述 。
· 5 0 · பைடு நூலகம் 油 气 储 运 2008 年
经验交流
长输管道的试压
孟 祥 启 3 彭 顺 斌
(中国石油塔里木油田公司)
孟祥启 彭顺斌 :长输管道的试压 ,油气储运 ,2008 ,27 (9) 50～54 。
摘 要 长输管道试压是管道施工中的一道重要工序 ,是对管材和焊接质量的综合检验 。从 管段划分 、试压介质的选择 、试验压力的确定等方面对试压工作进行了论述 ,介绍了国内外先进的 施工实例和试压理念 ,旨在推动实现试压工作的专业化 ,保证管道长期运行的安全性 。
理规定》企业标准 ,在阀门启用的理念探究和标准制 定等方面 ,先行了一步 。
2007 年年底 ,中石化川气东输项目正在筹划采 用阀门启用 。
综上所述 ,可以得出以下结论 。 (1) 阀门启用的本质是技术集成 ,属于一种创 新技术 ,能有效改善油气管道工程的阀门技术状况 , 降低管道投产 、运行的风险 ,提升管道运行品质 ,丰 富管道完整性管理内容 。 (2) 以阀门启用理念为核心 ,加强阀门专业人 才培养 ,不断完善相应标准 ,积极实践并贯穿管道工 程建设全过程 ,这将对我国管道工程建设起到积极 的作用 。
主题词 长输管道 试压 试压介质 屈服强度
一 、前 言
随着我国油气工业的迅速发展 ,长输管道工程 也随之增加 。到 2005 年 ,我国已经先后建成了西气 东输 、陕京二线 、忠武线等长输管道 ,积累了大量的 施工经验和技术数据 。目前 ,连接新疆和广州的西 气东输二期工程正处在规划设计阶段 “; 川气东送” 工程已经获得国务院正式核准 ,管道干线预计全长 1 702 km ,最大输气量将超过 150 ×108 m3 / a 。建设
试压时管段划分直接决定了试压的工程量 ,多 试压一段 ,就必然多一个整体的试压程序 ,因此在进 行管段划分时 ,应综合考虑国内外的规范和施工实 例 ,结合管道沿线的自然环境和施工工期 ,准确计算 各点的压力值 ,灵活确定试压管段的起止点 。
三 、试压介质的选择
常用的试压介质是洁净水和空气 ,也可以是天 然气或惰性气体 (氩气 、氮气等) ,根据实际情况需 要 ,防冻液也可用作试压介质 。早期管道试压 ,特别 是输气管道 ,一般使用空气作为试压介质 。20 世纪 70 年代以前 ,以空气作为试压介质 ,发生了几次重 大事故 。1964 年 ,我国在建设威成输气管道时 ,使 用空气试压 ,雷碑坳跨越工程在试压时整体炸飞 。 国外在 20 世纪 50～70 年代间 ,也频频发生了多起 空气试压撕裂管道的恶性事故 。在加拿大 ,一次撕 裂长度达到 4. 18 km 。1960 年在美国新墨西哥州 ,
1 、 管段划分的规范要求 Q/ S Y XQ1 —2003 西气东输管道工程线路工 程施工和验收规范〔2〕要求 ,水压试验管段不宜超过 35 km ,S Y0401 —98 气压试验管段不宜超过 15 km 。 输油输气管道线路施工及验收规范〔3〕也有相同的规 定 。另外 ,这两个规范对试压管段的高差也有规定 , 试压管段的高差不宜超过 30 m ,如果管段的高差超 过 30 m ,应根据该段的纵断面图计算管道低点的静 水压力 ,核算管道低点试压时所承受的环向应力 , 其值 不 得 大 于 管 材 最 低 屈 服 强 度 的 0. 9 倍。 Q/ S Y XQ1 —2003西气东输管道工程线路工程施工 和验收规范要求 ,低点试压时所承受的环向应力不 能超过管材最低屈服强度的 0. 95 倍 ,相对宽松一 些 。另外 , GB50251 —2003 输 气 管 道 工 程 设 计 规 范〔4〕要求 ,输气站和穿越大中型河流 、铁路 、二级以 上公路 、高速公路的管段应单独进行试压 。在目前 的施工中 ,穿越水压试验一般在地面上进行〔5〕,穿越 段试压合格后 ,再与其它管段连头 ,参加管段试压 。 2 、 管段划分的施工实例 按照规范要求 ,管段划分一般取站场 、阀室的出 入口为起止点 ,结合管道的长度和高差 ,确定具体的 位置 。目前 ,国内长输管道试压和管段划分拘泥于 规范 ,例如 ,涩宁兰输气管道采用 X70 管材 ,规格为 <660 ×7. 1 mm , 管 材 的 最 小 屈 服 强 度 σs 为 415 M Pa ,强度试验压力为 7. 04 M Pa , 其中鸡拉山试压 段长 35 km ,管段高差为 1 100 m 。经计算 ,低点环 向应力为 364. 3 M Pa , 管材屈服强度的 0. 9 倍为 373. 5 M Pa ,满足规范要求 ,但施工试压中仍将这段 分成两部分〔6〕,加大了作业量 。结合涩宁兰输气管 道的施工经验 ,随后颁布的 Q/ S Y XQ1 —2003 西气 东输管道工程线路工程施工和验收规范〔2〕将低点环 向应力值提高到 0. 95 倍的管材最小屈服强度 ,以便 在安全的前提下 ,尽量减少试压时的工程量 。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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油 气 储 运
2008 年
撕裂达到 12. 18 km〔10〕,是空气试压撕裂最长的一 次 。70 年代以后 ,水作为试压介质得到广泛应用 。 随着水试验的科学研究和现场施工经验的积累 ,目 前各国对试压介质都已经有了明确的规定 。
1 、 规范要求 GB50251 —2003 输气管道工程设计规范〔4〕对 输气管道试压介质的规定是 ,位于一 、二级地区的管 段可以采用气体或水作试验介质 ;位于三 、四级地区 的管段及输气站内的工艺管道应采用水作为试验介 质 ;在三级地区试压时最大环向应力小于 50 %σs , 四 级地区试压时最大环向应力小于 40 %σs , 且最大操 作压力不超过现场最大试验压力的 80 % ;如果所试 验的是新管子 ,并且焊缝系数为 1. 0 时 ,三 、四级地 区的管段及输气站内的工艺管段可采用空气试压 。 在 S Y0401 —98 输油输气管道线路施工及验收规 范〔3〕和 GB50251 —2003 输气管道工程设计规范〔4〕 的规定中 ,对试压介质选择的规定大致相同 。叶学 礼教授在 GB 50251 —2003 输气管道工程设计规范 关于试压的若干规定中 ,对国外五部标准就试压介 质的选择进行了比较 ,结果表明 ,在正常情况下 ,三 、 四级地区的管段及输气站内的工艺管道试验介质应 采用水 ,若用空气试压 ,则必须有条件限制以确保安 全〔11〕。综合国内外管道工程设计和施工规范 ,长输 管道试压介质应首选水 ,当水作试压介质条件不具 备 ,并且空气试压能满足管道环向应力及焊接要求 时 ,才允许空气作试压介质 。 2 、 空气试压及止裂韧性 在水资源匮乏 、高差大 、气温低的地区 ,如果以 水作为试压介质在使用上有局限性 ,可以用空气代 替 。使用空气试压时 ,如果管道有微小缺陷可能发 生泄漏或破裂 ,这是允许的 。但如果造成长距离的 爆破或撕裂 ,就属于事故 。当管道自身的承压应力 值大于管道的空气内压应力时 ,在某些缺陷部位会 发生起裂 ,但不会发生长距离的爆破和撕裂 。理论 上 ,管道的夏比试样冲击韧性值应大于止裂所需的 夏比试样冲击韧性值 。因此 ,以气体作为试压介质 , 在编制试压方案和组织试压前 ,应该对管体止裂韧 性进行计算 ,以防止发生管道爆破或撕裂事故 。文 献[ 12 ]以西气东输管道为例 ,详细说明了管道的止 裂韧性的计算过程 ,是计算止裂韧性较好的例子 。 该文献采用三种止裂韧性公式对空气试压时管道的 止裂韧性进行了计算 ,并与管材的韧性试验值比较 ,