简化长管气瓶水压试验设施

张恒生

摘 要：随着社会经济的发展，天然气已经被普遍使用，而长管拖车定检工作也逐步展开。目前，长管气瓶水压试验所用的设备像一座炮楼，既占用场地，又浪费资金，造价较高。鉴于此，适当改造水压试验所用的设备，并针对其中存在的问题提出简单、实用的解决方案具有非常重要的意义。

关键词：长管拖车；长管气瓶；排气；端塞

中图分类号：TH49 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.072

1 概述

随着西气东输工程的逐步深入，长管拖车定检在即。目前，我国尚未颁布此类设备的制造、定期检验标准和有关规范。按照美国DOT3AAX和DOT3T制造的长管拖车气瓶的定期再检验的规定：“割伤、戳伤或凿伤超过规定值和定期再检验5年的气瓶，必须通过水压试验来检验其强度。”

盛装天然气介质的长管气瓶的长度为10 975 mm，质量约为2 730 kg，而长管气瓶的外径比较小，约559 mm，其工作压力很高，一般为22 MPa左右。气瓶中的介质为易燃易爆品，并且能量极大，所以，一旦发生安全事故，波及范围会很广，后果将十分严重。在做水压试验时，需要打口深度超过15 m的井，并用吊车把长管气瓶垂直吊入井中。

如果将长管气瓶平放做水压试验，虽然气瓶不用吊车将它高高竖立起来，但是，在开始进水时，随着进水量的增加，上部的空气渐渐被压缩，压力也随之增大，进水量逐渐减少。这时，气体滞留在气瓶中。虽然空气是可以压缩的，但水是不可以压缩的。如果这时候给试压泵加压，被压缩的空气就会储存更高的能量。水压试验作为一项综合性安全检验方式，并且是超载试验，为气瓶已有或未出现的问题的（主要是裂纹）产生和发展提供了可能——当气瓶强度不够或气瓶存在气陷的情况时，气瓶就可能被破坏或者失效，甚至还会有爆炸的危险，会对相关人员和设备造成很大的伤害。因此，水压试验只能验证气瓶的强度，不能作为核定气瓶工作压力的依据，而且保压时间也不能超过相关规定的要求。为了保证压力容器水压试验的安全性和稳定性，压力容器定期检验规则第三十三条规定，压力容器充满液体，滞留在压力容器中的气体必须排净；GB/T 9251—1997气瓶水压试验方法4.5规定，试验装置连同受试瓶内的空气应完全排出。由此可知，气瓶垂直放置的目的是便于排气。

2 方案介绍

为了节省资金，不占用场地，不用制造体积较大的试验设施，保证长管气瓶水压试验能够安全、顺利地完成，特提出了一个折中方案，即自制一个龙门手动葫芦吊。该方案是把长管气瓶斜竖放置，改造长管拖车气瓶尾部的端塞，制作一个小巧的排气装置。但是，这个方案只适用于小批量试验。因为长管气瓶比较长，所以，要采用非常规的放置方法。

2.1 排气原理

当长管气瓶开始进水时，随着进水量的增多，水位升高，与软管相连的浮子因为受到浮力也开始上浮。随着长管气瓶上部压力的逐渐增大，与软管相连的上端塞一头与大气相通，气瓶上端的气压大于大气压。在这个压力的作用下，上端空气通过软管排出，当与气瓶相连的截止阀一端有水排出时，气瓶上部的空气很快就会排尽。这时，关闭截止阀，进水完毕。

2.2 巧制排气装置和液压系统

长管气瓶尾部端塞采用标准的G3缧纹，它的直径为86～87 mm，端塞旋入深度约为80 mm。端塞内外有2个接口，其中一个较细的接口是天然气的排污放散口，直径约3 mm，正好可以作为进水时的排气口。在其上装1只截止阀，进水时，打开阀门与大气相通排气，试压时关闭。另外还有一个较粗的接口，它是天然气出口，直径为6 mm，与较粗的管路相通。在其上安装一个阀门，进水时打开，进水完成后关闭。同时，将一根直径为6 mm的管路作为试压泵的接口，进水时关闭，进水完毕后打开试压。

2.3 排气装置的制作

在制作排气装置时，具体步骤是：①卸下长管拖车气瓶尾部的端塞，割去端塞内侧较细的排污放散管路，并留下一小段，以便于与软管连接。②准备一根软管，长度要大于气瓶的半径，而且必须能够达到气瓶直边R处的最高点。制作一个中空的金属浮子，最好是球形。因为长管气瓶的水压试验压力很高，达33.3 MPa，而球形受力状况比较好、耐压，直径小于端塞86 mm，所以，能够放入气瓶中。球形的金属浮子有两腔，一腔是中空的，这是为了让金属球有浮力；另一腔则用软管穿过，稍露出几毫米，并在软管上对称地挖几个小凹槽。这样，当金属浮子升到最顶部时，为了防止水的黏度影响排气，气体就会从凹槽中进入软管，使得排气更顺畅（也可以用一块硬质木块代替浮子）。但是，在此过程中要注意，软管要固定在浮子上。③软管的另一端连接已割去的排污放散口管路留下的管口，并将其固定好。使用时，只需先放入浮子接上试验装置就可以进水、排气。④排气装置必须要有足够的强度，而且密封性要好。

2.4 长管气瓶的放置角度和方位

在进行水压试验中，当长管气瓶斜竖放置时，需要选择一个与地平面合适的角度。假设气瓶的半径为R，气瓶在竖直方向上与地平面的角度为α，气瓶的长度为A，那么，以气瓶上部端塞为中心点作一条水平线，从逻辑上讲，当α为0°时，就是气瓶水平放置时的方位，浮子上升高度最大，为气瓶的半径；当α为90°时，就是气瓶垂直放置时的方位，浮子的上升高度最小。由此可知，α越小，上部的气空间越大；α越大，上部的气空间越小。另外，浮子的上升高度也与气瓶与水平面的角度有关，即气瓶半径的余弦Rcosα。当气瓶长度为10 975 mm，直径为559 mm时，如果α为45°，上端距离地面的高度达7.7 m，完成相关操作会比较困难，也不安全；当α为30°时，浮子的上升高度约为242 mm，软管的长度应大于斜边半径，小于两直角边的和，而气瓶上部顶端距离地面的高度达5.5 m。由于气瓶比较长，如果气瓶与地面的角度过大，就需要使用吊车，操作起来也不是特别安全。鉴于此，自制手动龙门葫芦吊可操作起吊高度为6 m左右，当α为30°左右时，长管气瓶顶部距离地面的高度最佳。

3 结束语

随着长管拖车的广泛应用，有关长管气瓶的检验业务也越来越多。在进行长管气瓶的内测水压试验时，也可以借鉴本文介绍的方案。目前，在做长管气瓶水压试验时，长管气瓶是垂直放置的，斜竖放置还没有先例。因此，在完成相关工作时可参考本方案。

〔编辑：白洁〕