浅谈大口径高压厚壁管道试压

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1、浅谈大口径高压厚壁管道试压1.概述在化工装置安装工程中，管道工程的质量取决于三个方面的因素，一是管道施工用的产品材料质量，这是保证管道施工质量的先决条件。二是管道施工质量,在施工过程中必须严格按设计规定的规程规范进行操作施工，确保施工过程中的质量达标。三是管道试压的质量，化工装置的工艺管道试压是管道安装施工中十分重要的工序，也是检验管道的内在质量和管道施工质量，保证工程完工投料生产的必需的手段。可随着装置生产规模日益增大，管道U径及壁厚也随着增大，这给管道试压的实施带来了很大的困难。2.大口径高压厚壁管道试压准备水压试验前，应对水压试验范围内的管道进

2、行全而检査，确认系统完善、质量合格后方可上水进行水压试验。2.1大口径高压厚壁管道试压盲板的选择随着中高压大U径管道增多，以往凭经验、查手册确定试压封头的方法难以满足现场需要，甚至会因封头选用不当发生试压事故。常用管道试压封头有椭圆形封头（管帽）、平盖封头（平管底、承插焊平盖封头、带加强筋平盖封头）、盲板法兰和法兰盖。一般用于大口径高压厚壁管道（一般DN400、PN4.0MPa以上），应采用椭圆形封头。按下式计算封头的壁厚8=PD/（2[o]l^-0.5P）+C式中：P为管道试验压力（MPa）;

3、叫1为设计温度下材料需用应力（MPa）；S为封头厚度（

4、mm）;+为焊缝系数，整体冲压*=1;C为封头壁厚附加量，C=1〜3mm;D为管道内径（mm）。在祌华煤制烯烃项目甲醇装置屮，高压圈的厚壁管均采用封头进行封堵试压，而且试压很成功。相反，在艽它装置中有的高压管道试压采用平盖封头而发生了事故。2.2水压试验流程及临吋管线水压试验一般按以下流程进行：试压的编制、审核、批准＞试压准备＞管线检查►水压试验►管线冲洗►干燥►管线恢复水压试验用临时管线主要括上水管、升压管和放水管，上水管从水源点接出，一般都连接到系统的正式疏水管或放水管上，有的也连接到系统的主管上。为使管道中气体顺利排出，应在管道的最高点设置排气

5、点。放气点一般选在管道的最高点，大多情况仅靠最高点放气并不能满足系统放气，许多死角要靠边界阀门的开关来排气。1.问题提出在神华煤制烯烃项目甲醇装置工艺管道压力试验的过程中碰到以下实际问题：空冷器及集合管充水过程中，由于管道走向、形式、试压进水口、排气口设置问题，造成管道内部大量气体堆积，灌水后使用压力泵进水，进水量大、耗时长。2.理论分析4.1压力与注水量的关系水压试验成功的基础在于能排除试压段屮的空气。将残留在管道屮的空气的量降到最低限度，这些观点在试压规范中是一再强调的。水压试验当奋空气遗留在试压段中时，带来众多的问题。首先就会使升压的时间延长，

6、因为水是不可压缩的，而空气是可以压缩的。不仅延长升压的时间，同时还浪费能源。所耗用的能量用在压缩残留的空气，压缩水和扩张管道。这些能量都将在管道爆裂时顿时释放出来。如果残留的空气量很大，将在管道破裂时形成巨人灾害性的破坏。破坏的能量就是来源于压缩空气、水和扩张管道的能量。仅有百分之几的空气，需增加极大的能量来压缩，并将在事故时造成巨大的破坏。在管道升压过程中，通过下列公式计算出单位试验压力增加的理论注水量，画出理论P-V曲线图。单位试验压力增加对应注水量增加的理论计算公式[21:dv=Vdp[(D/Et)(l-o2)+l/k]式中：dv为增加的水量(

7、m3);V为试压管道的容积(n?);dp为增加的压力(kPa);D为管道外径(mm);E为杨式弹性系数(2X108)；t为管道壁厚(mm)；<0为泊松系数(0.3);k为水的弹性模数(2343961kPa)。再通过流量计测量出单位试验压力增加的实际注水量，画出实际P-V曲线图，通过理论P-V曲线与实际P-V曲线对照分析，可及时发现管道是否有泄漏或管中是否存在大量的空气，并采取相应措施保证水压试验的顺利进行。4.2管道内存在气体与注水量的关系管道内部残余气体是由于管线的高程造成的，任何一处只需两端都有比它低的地方，这里就可能存气。一般设计上在最高点设一

8、排气阀，在施工规程屮也要求在不能自由排气的高点设置排气阀，以排除管内空气。其次，由于管线设计吋的考虑疏忽，容易遗漏部分制高点的排气阀门，造成管内积气。再者，由于试压过程中进水点、排气点的设置不合理，产生管道内部积气无法排除，给试压造成注水量大的困难。管道作水压试验时，先向管道内充满水，而后使用增压泵继续向管内注水，方能在管内产生水压，最终达到设计耍求的水压试验压力，管内存水量相应增多了，这是由于管壁受水压而产生封拉压力，环向伸长了，管子的截而积相应增大了；二是管内的水和未排净的空气受压密度堉大了，也就是体积比原來无压时缩小了。因而就需要向管内增补水量

9、。相反，管子要降压时，就必须放出这些水量。管道内部积气与注水量的关系，根据有关规范推算出的公式△V=Q[1/