空气试压在山西煤层气管道工程中应用

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1、空气试压在山西煤层气管道工程中应用　　摘要：本文依据相关理论、标准、规范，结合山西煤层气管道工程，论证了空气试压的可行性、安全性，陈述了空气试压流程及方法和环境温度对试压的影响。Abstract：Thisarticle，basedonrelevanttheories，standardsandnorms，combinedwithShanxiCBMpipelineproject，demonstratedthefeasibilityandsafetyoftheairpressuretest，statedtheairpressuretestpr

2、ocessandtheimpactofmethodsandenvironmentaltemperatureonthepressuretest.关键词：空气试压；强度试压；严密性试验；爆炸范围Keywords：airpressuretest；strengthpressuretest；tightnesstest；explosiverange中图分类号：TE973文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）19-0052-020引言8山西煤层气（天然气）管道工程约85%的管道地处吕梁山脉，管道所经地区地形、地貌和地质条件非常复杂，区

3、域内水源匮乏，即使部分水源充足地区，也因环境污染而导致水质远未达到试压用水条件，且试压工期主要集中在冬季，因此通过参建相关方的调研评估决定该工程一、二级地区采用空气试压。1空气试压的可行性及应用目前，管道试压主要遵循美国、加拿大等西方国家以及我国的规范和标准。并且我国的标准GB50369与美国国家标准ANSI/ASMEB31.8，在试压介质选择原则上有共同之处，两者都规定可以使用空气作为试压介质。依据我国《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）10.2.3[1]与《油气长输管道工程施工和验收规范》（GB50369-2006）

4、14.1.6中“输气管道位于一、二级地区的管段可采用气体或水作试压介质”[2]。因此，山西煤层气（天然气）二期管道一级和二级地区可采用空气进行压力试验。到目前为止，国内外已有多条长输管道采用了空气（天然气）试压方法。欧美国家在大型高压输气干线上进行气压试验的实例较少，主要有加拿大NormanWells管道的气压试验。苏联应用的实例最著名的是西伯利亚—中央的6条输气管道系统气压（天然气）试验，其中10721km的管道采用天然气试压。8随着我国管道建设事业的迅速发展，我国多条位于一、二级地区的输气管道采用空气进行了气压试验，主要有陕京输气管

5、道、涩宁兰输气管道、西气东输管道等。山西煤层气（天然气）管道工程一、二级地区管道采用空气作为试压介质无论是标准、规范，还是技术上都是可行的。2空气试压的安全性分析2.1钢管止裂分析气压试验的韧性分析，根据相关管道止裂公式[3]：Battelle：CVN=2.382×10-5б■■（Rt）1/3（1）AISI：CVN=2.377×10-4б■■D0.5（2）式中：CVN—2/3尺寸夏比试样冲击韧性值/J；бh—环向应力/MPa；D—钢管外径/mm；R—钢管半径/mm；t—钢管壁厚/mm。采用以上公式，对山西煤层气（天然气）管道一、二级地区

6、的各种型号管道的CVN值进行了计算，结果见表1。山西煤层气（天然气）管道工程，按照其管材数据单中的夏比冲击功显示可知，X70管材-20℃时的夏比冲击功平均值为135J；X60管材-10℃时的夏比冲击功平均值为100J；X52管材-5℃时的夏比冲击功平均值为90J；由此可见以上各种管材的夏比冲击功试验值远高于计算值。因此，理论上在进行气压试验时，以上管材管体的韧性是满足要求的。2.2空气试压时发生爆炸的危害区域2.2.1爆炸能量管道爆炸时仅在瞬间泄压，未来得及与外界发生热量交换，因此是一个绝热膨胀过程，其爆炸能量为理想气体绝热膨胀所释放的

7、能量。公式为：8E=■1-■■×1000（3）式中：E—管道物理爆炸能量/kJ；P0—大气压力，取0.101325MPa；P1—管道爆破时的压力/MPa；V—管道体积/m3；K—空气的绝热指数，取值1.402。爆炸能量可依据TNT爆炸能公式转换为TNT当量。公式为：WT——E/QT（4）式中：QT—1kg的TNT的爆炸能，取4520kJ/kg；WT—管道爆炸的TNT当量/kg。2.2.2管道爆炸波及半径对人员的伤害及建筑物的破坏主要是爆炸冲击波引起的，选用超压—冲量准则，进行计算。①轻伤半径R。R表示在此处耳膜因冲击波作用破坏或轻微损伤

8、的概率为0.01，它要求冲击波的超压分值为17KPa，将该值带入公式（5）、（6）可求出R。公式为：ΔPs=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019（5）Z=R×■■（6）式中：△P