关于管道泄漏性试验的改进探讨

黄 峰

中化泉州石化有限公司 福建泉州 362103

1 规范对管道的泄漏性试验定义

1.1 什么是泄漏性试验

目前国内外规范对泄漏性试验定义是不一致的。

本文主要参照的规范，包括：

（1）SH 3501-2011《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》

（2）TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程—工业管道》（简称“管规”）

（3）GB 50235-2010《工业金属管道工程施工规范》

（4）GB/T 20801.5-2006《压力管道规范—工业管道》

（5）ASME31.3《ProcessPiping》

国内规范仅GB50235对泄漏性试验有明确定义，即条文“2.1.17泄漏性试验leaktest：以气体为介质，在设计压力下，采用发泡剂、显色剂、气体分子感测仪或其他手段等检查管道系统中泄漏点的试验”。其他3个规范虽没有明确定义，但条文中也表达同样的要求。

ASME 31.3 ProcessPiping中345 Testing要求进行LeakTest，包含了6个方面内容，即Hydrostatic、Pneumatic、Hydrostatic- Pneumatic、Initial、Sensitive、Alternative Leak Test，即管道泄漏性试验不仅包含了国内规范要求的水压、气压、初始运行压力试验，以及压力替代试验的要求，并且包含了敏感性泄漏试验。

1.2 泄漏性试验与敏感性泄漏试验有何异同

国内规范部分条文中还有敏感性泄漏试验，但没有对泄漏性试验与敏感性泄漏试验有何异同进行解释。

在SH3501第8.3.8条和GB50235第8.6.8条中明确“设计文件规定采用卤素、氦气、氨气或者气泡等其他方法（或其他敏感性气体）进行敏感性泄漏试验，应按专门技术规定进行”；在TG D0001-2009第93条中“采用敏感性气体进行较低试验压力的敏感性性泄漏试验”。

在SH3501-2011对第8.1.21条的条文解释中，管道的敏感性泄漏性试验是指以下试验之一：

（1）按照ASME BPV规范第V卷第10章规定的加压气泡试验法进行试验：要求在不低于105kPa或设计压力25%两者较小值的试验压力条件下，试验灵敏度不低于10-3atm·ml/sec，并用发泡剂（肥皂水等洗涤剂除外）进行检查。

（2）按照设计规定采用氦气、卤素、氨气或其他敏感性气体进行试验。

从ASME条文中看，SensitiveLeakTest即为敏感性泄漏试验,其要求包含在LeakTest中。

因此，可以认为敏感性泄漏试验应属于泄漏性试验的一种试验方法，在特殊的情况下可以代替泄漏性试验。

1.3 压力试验、气密性试验与泄漏性试验的关系

目前规范GB50235中 第2.1.16条“压力试验Pressure Test是指以液体或气体为介质，对管道逐步进行加压，达到规定的压力，以检验管道强度和严密性的试验”。强度试验为管道设计压力的1.5倍（水压试验）或1.15倍（气压试验），保压10min；严密性试验为管道设计压力，保压10min。其他规范要求也与此相同。

气密性试验一般指工程中交后，由生产部门组织，以空气、氮气或氢气为介质，对全装置、按照系统的操作压力对全装置进行泄漏检查的试验。

因此，管道泄漏性试验是在压力试验、气密性试验以外的要求。

1.4 小结

综上可见：

（1）目前国内规范对管道的试验要求有压力试验（包括强度和严密性）、泄漏性试验、敏感性泄漏试验；

（2）泄漏性试验与敏感性泄漏试验是有区别的；

（3）除规范要求的管道各项试验，生产还要求进行全装置、分系统的气密性试验。

2 现行主要的国内规范对“管道泄漏性试验”的具体要求

2.1 试验的管道范围

SH3501第8.3.1条规定为“输送极度危害介质、高度危害介质和可燃介质（工作温度低于60℃丙类可燃流体除外）以及设计文件规定的管道系统，应进行气体泄漏性试验”。

TSG D0001和GB/T 20801.5规定为“输送极度危害、高度危害流体以及可燃流体的管道进行气体泄漏性试验”。

GB50235规定为“输送极度危害介质、高度危害介质和可燃介质的管道”进行气体泄漏性试验。

四个规范对泄漏性试验的管道范围是基本一致。

2.2 试验介质

都是要求以气体为试验介质，介质宜采用空气；当按照设计文件或相关标准进行较低试验压力的敏感性泄漏试验时，可采用卤素、氦气、氨气或者其他敏感气体。

2.3 试验压力

SH3501第8.3.3条规定“试验压力为管道系统的设计压力或设备试验压力两者的较小者”。

TSG D0001无试验压力要求。

GB50235和GB/T 20801.5规定“泄漏性试验压力应为设计压力”。

其中，在SH3501的条文说明中明确解释：由于在管道系统中有些设备设计压力低于管道系统的设计压力，当设备的设计压力低于管道系统的设计压力1.25倍时，按照管道系统的设计压力进行泄漏性试验会造成设备超压。故硬性规定泄漏性试验压力为管道系统的设计压力存在不安全因素。所以规定为“试验压力为管道系统的设计压力或设备试验压力两者的较小者”，以保证试验时设备的安全。

2.4 试验的时机

规范要求泄漏性试验应在压力试验合格后进行，可结合装置试车同时进行。泄漏性试验结合装置试车同时进行主要是考虑试验时，施工单位往往难以解决升压设备或气源。

2.5 检查部位

检查重点应是阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等。

2.6 检查手段

当达到试验压力时，稳压10min后，用涂刷中性发泡剂的方法，检查所用密封点，无泄漏为合格。

3 国内规范对管道泄漏性试验要求的沿袭和修改历程

通过对SH3501、GB50235、TSG D0001等三个主要规范编制的历史沿袭来看管道泄漏性试验的要求。

3.1 三个规范的主要版本变化

SH 3501的主要版本有2011版、2002版（2001版）、1997版、1985版（SHJ501-85）。

GB 50235的 主 要 版 本 2010版、1997版、1982版（GBJ235-82）。

TSG D0001为2009版，此前版本有相关内容，但不具备执行性。

3.2 规范对管道泄漏性试验的要求的变化

（1）SHJ501-85、GBJ235-82版本：要求对管道系统按照设计压力进行泄漏量试验，并计算平均每小时的泄漏率应符合设计要求；试验压力为设计压力。

（2）SH3501-97、GB50235-97版本：修改内容为“要求管道设计压力进行泄漏性试验，并可结合装置试车同时进行”；规范由泄漏量试验要求改为泄漏性试验。

（3）SH3501-2002（2001）版本：明确需要进行泄漏性试验管道的范围应按照设计文件进行确定。

（4） SH3501-2011、GB50235-2010版本：该修订是结合TSG D0001-2009的要求进行编制，综合考虑管规的要求。SH3501-2011还结合了石化装置管道的实际情况，对试验压力进行修改为“管道系统的设计压力或设备试验压力两者的较小者”。

(5）TSG D0001-2009为2009年新编制。在此之前，有《压力管道安装安全质量监督检验规则（国质检锅[2002]83号发布）》、《压力管道安全管理与监察规定 劳部发[1996]》，都有要求，无具体可执行性条文，并没有对压力管道进行实质性的监管。

3.3 管道泄漏性试验和敏感性泄漏试验的要求起源

在GB 50235-97的条文解释中，对泄漏性试验要求的起源进行了说明。

规范的正文是如此表述的：

7.5.5 输送剧毒流体、有毒流体、可燃流体的管道必须进行泄漏性试验。

7.5.7 当设计文件规定以卤素、氦气、氨气或其他方法进行泄漏性试验时，应按相应的技术规定进行。

条文解释为：

7.5.5 原规范规定小于100kgf/cm2输送有毒、可燃介质的管道应进行泄漏量试验。这项规定源于50年代的苏联规范，沿用至今，经核查前苏联现规范已无此项规定。现按美国标准ANSI/ASMEB31及引进装置的试压经验，以泄漏性试验代替泄漏量试验。

7.5.7 本条是根据美国标准ANSI/ASMEB31增写的。

即该项要求原始是来源于前苏联规范，现在又根据ASME进行了修改，但与ASME的要求也有区别。

4 ASME31.3ProcessPiping对管道泄漏性试验要求

345 Testing具体条文包括以下内容：

345.2 General Requirement for Leak Test；345.3 Preparation forLeak Test；345.4 Hydrostatic Leak Test；345.5PneumaticLeak Test；345.6Hydrostatic-Pneumatic Leak Test；345.7 InitialLeak Test；345.8 Sensitive Leak Test；345.9AlternativeLeakTest。

按照条文，345.8SensitiveLeakTest为敏感性泄漏试验，其他的ASME要求的泄漏试验是与国内规范要求的水压、气压、初始运行压力试验、压力替代试验要求一致。

原规范的具体条文为：

345.8 SensitiveLeakTest

The testshallbe in accordance with the Gasand BubbleTestmethod specified in theBPV Code,Section V,Article 10,or by another method demonstrated to haveequalsensitivity.Sensitivity ofthetestshallbenot lessthan10-3atm·ml/secundertestconditions.

(a)Thetestpressureshallbeatleastthelesserof 105kPa(15psi)gage,or25%orthedesignpressure.

(b)Thepressureshallbegradually increaseduntila gage pressure the lesser of one-half the pressure of 170kPa (25psi)isattained,atwhich timeapreliminary checkshallbemade.Thenthepressureshallbegradually increased in stepsuntilthetestpressureisreached,the pressurebeing held long enough ateach step toequalize strains.

其中ASMEBPV SectionV,Article10中，BubbleTest包括 DirectPressure Technique和 Vacuum Box Technique。

核对国内规范，在NBT 47013.8-2012《承压设备无损检测第8部分：泄漏检测》中，该规范参照ASME BPV SectionV,Article10有关要求编制。

5 目前石化通常进行的气密性试验

在石化装置中，目前通常是进行全装置、按工艺系统的气密性试验为主。

气密性试验一般指工程中交后，由生产部门组织，以空气、氮气或氢气为介质，按照工艺系统的操作压力对全装置进行泄漏检查的试验。

（1）气密试验的范围为装置的全系统，包括设备、管道。

（2）试验介质先采用空气，再使用氮气，高压临氢装置最终采用氢气进行气密。

（3）试验压力为系统的操作压力，高压临氢系统根据实际情况确定。

（4）试验的时间选择在全装置吹扫合格、系统复位后，配合开车进行。

（5）检查重点是阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等。

（6）检查手段采用涂刷中性发泡剂的方法，检查所用密封点，以无泄漏为合格。

6 对现行国内规范管道泄漏性试验可操作性的探讨

6.1 从泄漏性试验要求的管道范围来看

泄漏性试验仅对极度、高度危害和可燃介质的管道进行。泄漏性试验的范围比装置开车前的系统气密试验范围小，不利于对装置进行全面的泄漏性检查。

6.2 泄漏性试验介质的选取

规范要求首选空气，根据现场情况也可使用氮气。

对于选用敏感气体进行试验，规定了可采用卤素、氦气、氨气及其他敏感气体，但管道规范对敏感气体没有进行定义。

6.3 试验压力和试验时机的问题

GB50235和GB/T 20801.5要求的管道泄漏性试验压力选用设计压力；TSG D0001无试验压力要求。在SH3501的条文中明确“试验压力为管道系统的设计压力或设备试验压力两者的较小者”，并且在条文解释中说明“由于在管道系统中有些设备设计压力低于管道系统的设计压力，当设备的设计压力低于管道系统的设计压力1.25倍时，按照管道系统的设计压力进行泄漏性试验会造成设备超压。故硬性规定泄漏性试验压力为管道系统的设计压力存在不安全因素。为了保证试验时设备的安全，所以确定试验压力值的选用原则”。

泄漏性试验应在压力试验合格后进行，对于施工过程来说，往往难以解决气源和升压设备，因此，规范提出该试验可以结合装置试车进行，可以利用装置的高压氮气，或者压缩机进行系统升压。

但是，在装置试车阶段，安全阀、爆破片等安全附件已安装到位。这些安全附件的整定值是以所在系统的操作压力确定的，也低于管道的设计压力，以管道系统的设计压力进行试验存在超压风险。即使是选用设备的试验压力，也存在超出安全附件整定压力的情况。要么就是隔离安全附件，要么就是降低泄露性试验压力。如果把安全附件切断、隔离加装盲板隔离，在进行泄露性试验后还要拆除盲板，恢复后的部位存在需要再次进行泄漏性检测，如果不再进行检查，又达不到泄漏性试验的检查目的。当把泄漏性试验的系统划分较大，采用系统内较低的设备试验压力值进行该系统的泄漏性试验，试验压力值还达不到系统的操作压力，也达不到试验目的。这点在泄露性试验中是难以解决的问题。

6.4 关于检查部位和检查手段

根据泄漏性试验的时间来看，在装置试车阶段，设备和管道的保温已基本完成。因此规范要求的检查重点应是阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等，采用涂刷中性发泡剂的方法，检查所用密封点，无泄漏为合格。

对于这些部位也是与试车要求的气密性检查要求是一致的。

规范中对气压试验合格的管道，且在试验后未经拆卸的管道，可不进行泄漏性试验。在实际施工中，进行管道气压试验，需要增加试压盲板，在试压完成后拆除盲板，对于整个管道系统来说已有拆卸部位。因此装置中并不会存在试验后未拆卸的管道，

6.5 施工过程对管道系统试压检查

在阀门安装前，对每台阀门用洁净水或空气进行试验，试验压力以阀门的公称压力为基准，进行强度试验（1.5倍公称压力），密封和上密封试验（1.1倍公称压力）。试验目的是检查阀体与阀体衬里、阀体与阀盖结合部位、填料函、上密封等部位。

管道也根据压力等级划分，进行了强度试验和严密性试验。

6.6 对于高压系统的检查

在石化装置中，高压系统的试压是难点。在施工过程，采用水压试验的方法对管道系统的强度和严密性进行验证。在开车过程中，先用空气气密，再利用装置压缩机进行氮气气密。对于氢气高压系统，最后采用氢气进行气密。

通过开装置压缩机进行高压系统的气密，也只能达到操作压力。

7 对管道采用敏感性泄漏试验的探讨

7.1 规范的要求

在SH3501第8.3.8条和GB50235第8.6.8条中，规定“当设计文件规定采用卤素、氦气、氨气或者气泡等其他方法进行敏感性泄漏试验，应按专门技术规定进行”。

在TG D0001-2009第93条中规定“可以按照设计文件或相关标准的规定，采用卤素、氦气、氨气或其他敏感气体进行较低试验压力的敏感性性泄漏试验”。

从ASME条文中看，SensitiveLeakTest即为敏感性泄漏试验。

7.2 试验范围

在试验范围上，规范没有说明什么管道宜采用敏感性泄漏试验。具体的试验范围要根据设计规定或相关标准执行，一般来说是按照设计规定执行。

7.3 试验介质

试验介质采用敏感气体，但是目前国内规范也没有对“什么是敏感气体”进行定义。仅在规范中列举了卤素、氦气、氨气或其他敏感气体。

一般来说，敏感气体是指对指定对象作用时产生显著变化（包括现象、动作、行为、物理性质等）的气体；如，某人对某种气体过敏，则该气体对该人就是敏感气体。我们要进行泄漏性试验，那么渗透性强、易泄漏的气体就是我们泄漏性试验中需要的敏感气体，例如，规范所列举的卤素、氦气、氨气。对于石化装置，氢气由于其分子量小、渗透性强，易检测，也应视为敏感气体。

7.4 关于试验压力要求

TG D0001-2009说明可以进行较低试验压力的敏感性泄漏试验，但具体的试验压力要求没有明确说明。

SH3501第8.1.21条的条文解释中“按照ASMEBPV规范第V卷第10章规定的加压气泡试验法进行试验：要求在不低于105kPa或设计压力25%两者较小值的试验压力条件下，试验灵敏度不低于10-3atm·ml/sec，并用发泡剂（肥皂水等洗涤剂除外）进行检查。”与ASME 31.3的345.8SensitiveLeakTest中“Thetestpressureshallbeatleastthelesserof105kPa(15psi)gage,or25%orthedesignpressure”一致。

7.5 检测方法

可依据的国内规范仅有NBT 47013.8-2012《承压设备无损检测 第8部分：泄漏检测》，该规范主要参照ASMEBPV规范第V卷第10章的有关要求，并结合国内的实际情况制定，该规范主要针对设备进行泄漏检测。

ASME BPV规范第V卷第10章《泄漏试验》可采用的试验方法包括：

ⅠBubbleTest-DirectPressureTechnique直接加压气泡试验

ⅡBubbleTest-Vacuum Box Technique真空罩气泡试验

ⅢHalogenDiodeDetectorProbeTest卤素二极管检漏仪探头试验

Ⅳ Helium Mass Spectrometer Test-Detector Probe Technique、TraceProbeTechnique、HoodTechnique，氦质谱仪试验（检漏仪探头技术、示踪探头、护罩技术）

ⅤPressureChangeTest压力变化试验

ⅥThermalConductivityDetectorProbeTest热电导检测仪探头试验

ⅦUltrasonicLeakDetectorTest超声波泄漏检测器检测

NBT 47013.8-2012《承压设备无损检测 第8部分：泄漏检测》可采用的试验方法包括：

（1）直接加压气泡试验

（2）真空罩气泡试验

（3）卤素二极管检漏仪探头试验

（4）氦质谱仪泄漏检测（吸枪技术、示踪探头技术、护罩技术）

（5）氨泄漏检测技术

（6）管道声波泄漏检测技术

（7）压力变化泄漏检测技术热导泄漏检测技术

（8）超声泄漏检测技术。

综合以上两个规范要求，通过比较，适合于管道系统敏感性泄漏检测的采用直接加压气泡试验或者是氨泄漏检测技术，其他几项主要使用于设备的泄漏检测。

直接加压气泡试验方法采用空气，在规范中要求的压力值为不低于105kPa或设计压力25%两者较小值。这样做的试验压力值还达不到气密性试验的压力，起不到检测的效果。

对于采用敏感气体检测，参照NBT 47013.8-2012的氨泄漏检测技术比较适合现场的实际情况，也便于操作。在附录G.4检测中，以氨气作为示踪气体，充入不同的浓度、对应相应的检测压力值，对被检设备或管道进行泄漏检测。

表1 试验压力、示踪气体浓度与保压时间对应关系表

作为示踪气体，规范要求是氨气。但是，氨气具有一定危险性，属于轻度危害介质，使用具有一定的危险性。在实际的工程案例中，有采用氦气作为示踪气体进行泄露性检测，即广东某地LNG线采用氦气作为敏感性气体，进行管道的氦敏感性泄漏试验；试验介质为10%氦气+90%氮气，试验压力区0.7MPa，使用护罩技术，采用专用检测枪检测泄漏。

在石化装置中，氢气是一种比较方便获取的气体，以氢气作为敏感气体，可以参照“表1”确定试验压力、气体浓度与保压时间，会是一种比较科学的敏感性泄漏检测方法。但氢气在一定浓度下存在爆炸的危险，在实际操作中，使用氢气作为敏感性气体在安全方面要特别重视。

8 针对管道泄漏性试验的建议

综合以上的分析可以得出以下结论：

8.1 石化装置的普遍做法

应按照目前石化装置的做法，进行全装置、按工艺系统的气密性试验，不再进行泄漏性试验。

（1）试验的范围为装置的全系统，包括设备、管道；

（2）试验压力为系统的操作压力，高压临氢系统根据实际情况确定试验压力；

（3）试验的时间选择在全装置吹扫合格、系统复位后，配合开车进行。

8.2 高压部位的可采用敏感性泄漏试验

（1）敏感性泄漏试验应属于泄漏性试验的一种试验方法，在特定的情况下可以代替泄漏性试验。

（2）试验介质除可选用规范所列举的卤素、氦气、氨气，也可以采用氢气作为介质；

（3）试验过程并按照空气试验、氮气试验，最后进行氢气试验的程序进行；

（4） 试验压力、气体浓度与保压时间按照NBT 47013.8-2012附录G执行。

总的来说，国内规范要求的管道泄漏性试验最早起源于苏联规范，苏联规范现在早已不执行，新版规范中此项要求是参照ASMEB31.3编制，但与ASME的要求也有区别。

现规范中的泄露性试验各项要求已不符合目前的管道工程实际执行情况，对于泄漏性试验应根据实际情况进行调整，即取消泄露性试验。应该直接采用石化装置的现有做法，即在管道压力试验合格后、装置开车前，以工艺系统的操作压力进行整体气密性检查；对高压部位可以采用敏感性泄漏试验。这对于现场质量的管控和检查、可操作性都是有益的。