新规范气密性试验使用中存在的问题及解决方法

新规范气密性试验使用中存在的问题及解决方法

1 前言

城镇燃气输配工程施工及验收规范(CJJ33—2005)中为确保城市燃气管网的安全运行，提高了管网严密性试验的要

求(要求压力降为133Pa，根据其条文解释基本为无压力降，

133Pa为人的视觉误差),这对提高城市管网投入运行前的门

槛，确保城市管网的安全运行都具有重大意义。

在新规范颁布后,我市天然气管网在验收过程中执行该规范时,采用加头部装置管道温度计的办法来测定管内温

度，但在实际使用中多次出现问题。经与西安、咸阳、铜川等

地同行了解，均使用此种方法,这种取样办法存在的问题在实

际中使施工部门、运行部门存在较多的漏判和误判，给工作带

来不必要的资源消耗和安全隐患。

由于对管道内介质温度的采集手段相对贫乏，采用头部装置测管内温度相对于外界温度来计算，虽然较以允许微漏

为理论基础的旧规范前进了一步，但其在现实工程验收中存在

较大的方法问题。主要由于头部装置外露，受外界温度变化影

响较大，即使安装在埋地部分，也因绝大多数管道均有埋地和

架空两部分而无法准确测定，由此收集到的温度数据失真，使

管道验收存在误判和漏判的重大问题。解决该方法问题对提高

新规范的适应性、提高其权威性有重要作用。

对全架空及全埋地管道因不存在该问题，因此不是本文讨论的范围。

2 存在问题及其表现特征

规范12.4.5中的气密性试验公式：

式中△Pˊ——修正压力降(Pa)；

H1、H2——试验开始和结束时的压力计读数(Pa)；

B1、B2——试验开始和结束时的气压计读数(Pa)；

T1、T2——试验开始和结束时的管内介质温度(℃)。

该公式中的理论基础为理想气体定律：即存封闭条件下，一定量的气体在温度、压力、体积3位参数中PV/T为一定值。

2.1 问题表现

(1)在管道验收中，管道系统的体积为一定值，即变量只有P、T两个变量。据此，在假设管道系统气密性试验合格的前提下，则有P1/T1=P2/T2，即P2/T1—P1/T2=0，即△P=0，但在实践应用中我们发现在管道气密性试验合格的前提下，△P绝大多数为负值，我们为此曾在新建管网中加入乙醚进行气密性试验，证明管网无泄漏后，其理论计算△P仍为负值。这就说明我们对P、T的数据的采集存在较大问题。

(2)多例受外界影响判断结果反复的事实，说明P、T 的数据采集有问题：

原因：为什么会产生此种现象呢，经过我们理论分析认为：气体中分子运动相当活跃，而压力就是单位时间内分子运动撞击所表现出现的物理特性。即在一段管网内,即使管道长度较大,但因分子运动的特性,其压力表现是相当一致的,空气因其导热系数小(273K即0℃时空气的导热系数ˆ=0.0243w ／m·k根据现行国家标准CB4272—92规定,平均温度在350℃以下时导热系数低于O.12w／m·k的材料为保温材料),是良好的绝热层,其温度传递相当慢。同样一段管网，因为我们采集数据的位置特征不一,就有可能出现截然不同的判断结果，即合格的变为不合格，不合格的变为合格，从而使我们的管网安全最重要检测手段一气密性试验流于形式，甚至靠天吃饭(主要受T1、T2的差异影响)。我们所在城市就此出现过多例，管网验收不合格但未查出任何漏点，连续验收时又为合格的情况。

规范12.4.1要求气密性试验在管线全线回填后进行，但现实生活中绝大多数管道都有架空部分，这就使我们无法真实测量其管内温度，从而带来应用上的问题。

2.2 规律

经过我们在日常验收工作中的大量统计表明，气密性试验工作表现出如下明显特征：

(1)当开始验收时的外界温度T1，24h后的外界温度为T2：

当T2>T1时，管网不合格的比率大幅之升。

当T2

(2)当埋地管道在整个验收管道中的比例较大时，管网的合格率也大幅提高。

经我们对温度进行单因素敏感性分析，中压管道在温度上升1℃情况下，在外界气温为0℃和20℃的情况下，压力降均在2 000 Pa左右，低压管道压力降均在400 Pa一500 Pa 之间。该压力降与规范中的133Pa比均足以影响判断结果。这就证明温度是管网压力降的敏感因素。

分析其原因：我们认为由于压力P传递快(分子运动快)，而温度传递慢(空气是良好的绝缘层)，我们通过加装头部装置测得压力P对位置的特征不敏感，而温度T对数据采样的位置相当敏感。为验证该分析，我们曾在我市果品公司天然气管网改线工地进行了试验，在试验合格、打入乙醚不漏后，即存管道两端加装两套头部装置，1套架空，l套埋地(仅露出表盘)，进行24h试验，每隔1h读数1次。

试验结果证明：T架空与T埋地在24h测试中，25组数据温度最高相筹4℃，而压力基本相同，温度相差4℃足以导致结果误判。

3 现行加装头部装置测管内温度方式的优缺点分析

缺点：温度数据采集失真，无法真实测定管内温度，易受外界干扰，带来漏判的安全隐患和误判的不必要资源消耗。

优点：取样容易、经济，易于设点，能保证管网设施施工的连续性。

面临问题：气密性试验作为天然气管网施工质量的主控项目，寻找一种经济、简捷、有效的办法来解决该问题成为新规范气密性试验的主要困难。

4 解决问题的方法

为解决该问题应同时采取以下措施：

(1)在实际中应对头部装置处的管道采取夏季遮阳、冬季保温、常年挡风的办法减少外界温度影响。

(2)经过我们对验收过程中的经验，管道温度失真应与埋地管道占总管道长度的比例、24h前后温差有关系，我们对实行新规范以来验收的100多个工程的埋地管道所占比例、第一天和第二天的温差进行相关图(相关图分别以T2-T1、T修-T2和埋地管道占总管道长度百分比、T修-T2为横、纵坐标)分析。

经过数理分析，推导以下公式：主要针对既在埋地又有架空管道时，当拟验收管网基本为埋地管，出地部分仪有lm～2m时，对第24h后的温度按以下公式调整：