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影响工业管道试验的因素分析

2018-03-24张豪灿何佳梦

中国新技术新产品 2018年6期

张豪灿 何佳梦

摘 要:工业管道是石油、化工、轻工、制药、矿山等工业企业管道设施的总称。工业管道广泛应用于各行业、各个城乡区域。工业管道与压力管道范围有交叉,但工业管道范围要大。二者交叉范围的管道,涉及工艺流程多,生产环境复杂,输送介质多样,管道安装环境多变。工业管道的概念包括:连接的设备设施、管子、阀门、管件和支吊架等内容。在介质输送过程中,管道的性能就显得尤为重要,直接影响介质输送的效率、安全性及外界环境。管道试验项目主要包括:强度试验和严密性试验,而强度试验又细分为液压试验与气压试验。本文主要对影响管道强度试验及严密性试验的因素进行了探讨。

关键词:强度试验;泄漏试验;影响因素

中图分类号:TV672 文献标志码:A

1 试验前检查是影响试验成败的关键

工业管道包括连接的设备设施、管子、阀门、管件和支吊架等内容。对于管道试验来说,任何设备性能及连接出现问题,都将直接影响试验结果。管道试验前主要检查的内容如下:(1)焊缝的目视检查,检查焊缝是否有缺陷,是否存在点焊的现象等;(2)机械连接件的目视检查,检查连接件的完整性,是否有可见裂纹;(3)法兰是否加装垫片,是否为正式垫片;(4)设备是否还在寿期,是否已老化,是否为废旧设备;(5)试验用管道、管件、配件的承压等级是否符合试验所需压力要求。

2 影响管道强度试验的因素

2.1 强度试验方法的选择。强度试验的试验方法又分为液压试验与气压试验。就液压试验与气压试验的选择问题,通常选择相对安全的液压试验。由于气体的可压缩性,高压下同体积的气体与液体在泄漏至常压后,气体与液体的体积相差甚大。同时,液体是不可压缩性流体,在管道强度试验不合格有泄漏时,系统压力可以瞬间释放;而气体强度试验有小的裂口时,压力不会瞬间降下来,继续升压等到系统某点达到极限时,系统会产生大破口,瞬间大量气体漏出,产生爆炸式膨胀,压力才得以释放。

某些特殊情况下也会考虑采用气压作为强度试验。当直径较大的管道采用支吊架固定的形式,采用液体试压容易超过支吊架所能承受的荷载,可以考虑用气体试压。另外极端低温下,用水试压极易结冰,可用气体试压来代替。

2.2 试验压力与试验温度的影响

(1)对于液压试验:(a)试验压力不低于1.5倍设计压力;(b)设计温度比试验温度高的情况下,试验压力PT应满足:PT≥1.5PD×S1/S2。其中,PD为设计压力,MPa;S1为试验温度下管道许用应力,MPa;S2为设计温度下管道许用应力,MPa;当S1/S2>6.5时,取6.5。管道许用应力S的值与管道材质、管道厚度、管道加工工艺和管道温度有关,可以通过常用钢管许用应力表(GB50316—2000)进行查找;(c)试验压力应小于该温度下不超过屈服强度的最大压力;压力试验保压期间,需考虑打压介质热膨胀而导致的管道超压。为了减少打压介质在保压期的热膨胀,可以在管道外适当包裹保温层。但保温层的加设又会为保压期间查漏带来困难。所以,打压期间选择温度相对恒定的环境进行,试压管道尽量避免阳光照射,或者采取必要的温控措施。

(2)对于气压试验:(a)气压试验压力的选择。承受内压的工业金属管道,气压试验压力应为设计压力的1.15倍;真空管道为0.2MPa;(b)由于气体性质原因,相比于液压试验,温度对气压试验的影响更为显著。试验时应加装1.1倍设计压力的安全阀,防止由于温度影响而导致的管道超压。

2.3 液压试验管道残存气体的影响

液压试验前,需要对管道系统进行液体介质充注,充注至管道实体状态后,方可进行管道打压。但如果液体介质充注不充分,会导致管道内残存气体。由于气体的可压缩性,残存的气体必然导致管线打压压力与实际所需压力产生偏差,进而导致最终管线试压结果不准确。对于布置复杂的工业管道,需要预先制定管道排气方案,排气效果将直接影响管道打压结果。

2.4 试验介质的选择对试验的影响

液压试验:工业金属管道打压时液压介质的选择与管道材质密切相关。对于水质要求不高的管道进行压力试验时,可采用廉价的水来作为试压介质;奥氏体不锈钢管道进行试压时,水中氯离子含量要低于50ppm;对于有溶氧易蚀的管道,可以考虑预先在水中添加不对管道腐蚀的除氧剂,氧含量合格后进一步进行压力试验。

气压试验:与液压试验相似,管道的材质对气压试验所需气体介质要求不同,常用介质包括普通空气、经处理的无油不含有机物的干燥空气、氮气等。

2.5 垂直分布管道试验的影响因素

对于垂直分布式压试验管网,影响管网试压的因素尤其应该考虑高差对管网试压的影响。液体注满管网后,底部承压要高于顶部承压。为了将所有管线进行压力试验,可以采用分层试压的方法,即通过隔离阀,将高差较大的垂直管网进行分层,每层单独试压。通过分层试压的方法,可以有效减少高差对管网试压的影响。

2.6 系统试验顺序的安排对管道试验的影响

如果管道进行压力试验后,因检修或者设计需求而导致的管线拆卸、焊接、改造,则压力试验需重新执行。因此,对系统试验前应做好整体规划与整体把控,减少返工风险。

2.7 压力表的选取对管道试验的影响

(a)压力表的量程应为被测压力的1.5~2.0倍,如果管道设计压力1MPa,按照试压压力为设计压力的1.5倍,则压力表量程应选择2.25MPa~3.00MPa(即1.5×1.5MPa~1.5×2.0MPa)压力范围。

(b)压力表的精度不得低于1.6级(允许误差/测量上限×100%=±1.6%),压力表是否校验,试压装置的压力表不得少于两块,以减少压力表失效不准的风险,同时可以比较多块压力表示数,减小误差。

3 影响管道泄漏试验的因素

3.1 泄漏试验的前提:对于输送危害性流体或者可燃气体的管道,需要进行泄漏试验;另外,在管道进行泄漏试验前,必须先进行管道的强度试验且合格。如果先进行管道的泄漏试验后执行强度试验,由于强度试验压力比泄漏试验压力高,可能会使之前进行的泄漏试验失效。换言之,强度试验后无法保证泄漏仍合格。

3.2 泄漏试验压力的选择:一般选用设计压力,试验压力达到设计压力后,需要对阀门填料、机械连接点等连接处进行发泡剂检查。

3.3 泄漏试验的检查:泄漏试验检查应提前编制详细的检查方案,罗列所有连接件、密封面、焊口等连接处。对于复杂的管网,需要对管网设备进行专业检查,需要对各法兰面进行检查,对阀门阀杆、阀门与管道连接处进行全面检查。由于检查工作量较大,需提前进行人员分工,提前对检查人员进行相关交底,让检查人员熟悉检查范围及检查内容,切不可遗漏任何待检点。在试验压力下,经稳压24h后进行压力监测,合格标准为管网无压力降。试验过程中如发现泄漏要做好标记,必须在泄压后进行检修,不得带压修补。

结语

综上所述,管道试压成败的关键在于試压前的检查,试验检查是管道试验的前提和基础。通过试验前检查,预先排查出系统试验存在的问题,可以有效减少返工的风险,提高效率。此外,影响管道的强度试验及泄漏试验的因素较为繁杂。对于复杂的试验管网及试压设备,试验期间的检查工作量较大,需预先制定检查方案、试验方案及应急预案。由于管道试验核心是为管道打压,试验过程中,需要对试验压力进行合理有效控制。同时,考虑到试压介质的热物性,需要对试验期间的温度进行控制,防止保压期间温度波动而对试验结果产生影响。最后,管道试验的规模可大可小,将各种影响因素及风险提前考虑并加以预防,可以大大提高试验成功率。

参考文献

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