油气长输管道清管试压

蓝国耀

摘 要：本文根据作者在珠三角成品油管道二期工程、川气东送管道工程、诸暨桐庐成品油管道工程等上的施工经验，对油气长输管道工程的清管试压施工技术进行了总结。

关键词：长输管道；清管；试压

1 前言

油气长输管道较传统公路铁路运输具有安全、可靠以及经济效益好等诸多优点，随着我国综合国力的提高，长输管道工程正在快速发展，工作中就先后参与了川气东送、浙江金丽温输气管道工程、珠三角成品油管道二期工程的建设，摸索总结出了一些施工经验。清管试压是保证管道安全运行的重要工序，其作用主要有：①清除管道内的杂物，使管道保持清洁。②及时地发现管道存在的缺陷。本文将从施工用设备机具、清管作业、压力试验三个方面进行叙述。

2 设备机具

清管试压前，应准备好适合于工程实际情况的设备机具。这里以川气东送管道工程主干线Ф1016管道分段清管试压实际采用的设备机具为例。

2.1 空气压缩机

①英格索兰HP1070型1台，额定排气压力2.5MPa，额定排气流量30m3/min。

②英格索兰HP900型1台，额定排气压力1.03MPa，额定排气流量20m3/min。

③英格索兰HP750型1台，额定排气压力2.1MPa，额定排气流量20m3/min。

2.2 发电机

沃尔沃发电机2台，额定功率300kw，重量2.45t。

2.3 清管器

①普通清管器——刚性轴，配备8片双向聚酯盘，用于清理固体碎物。

②尼龙刷清管器——配备4片聚酯环形皮碗和尼龙盘刷，用于清除氧化皮和焊渣。

③注排水清管器——刚性轴，配备8片双向聚酯盘。

④测径清管器——同注水清管器类似，但是装有一个测径板（直径为试压段中最大壁厚钢管或者弯管内径的90% ，厚度为8mm）。

⑤吸水清管器——轻便的开孔聚氨脂泡沫清管器，比重约16—20kg/m3，长度至少1.5D，无涂层，子弹头型，用于管道排水干燥。

2.3 注水泵、试压泵

①注水泵4台，均为多级离心泵，电机驱动。其中，2台型号为D46-50×7，在350m扬程时泵的排量为46m3/h；2台型号为D85-45×3，在135m扬程时泵的排量为85m3/h。用于控制清管器行走速度和克服推动清管器的阻力和高差引起的静水压。

②试压泵2台，卧式柱塞泵，1台型号为3D4-2/25，额定排量为2m3/h，额定输出压力为25MPa；1台型号为3DS-3.6/40，额定排量为3.6m3/h，额定输出压力为40MPa，速度可调，配有减压阀。

③潜水泵4台，型号DN100，15kw，380V。

2.4 仪器、仪表

①压力天平—1台，液压型，型号PDW150，量程0-30MPa，精度0.025%额定压力。

②压力自动记录仪—2台，记录仪表盘直径为300mm，量程为20MPa，精确度±0.1%。

③温度自动记录仪—2台，直径为300mm，量程范围为-50至50℃，精确度±1℃。

④高精密压力表—12只，表盘直径为150mm，0.25级，量程为0-25MPa，最小刻度每格读数为0.01MPa。

⑤流量计—DN150型1台，额定压力3.5MPa，流量280m3/h；DN40型1台，额定压力25MPa，流量10m3/h。

⑥过滤网—40目。

⑦电子跟踪仪—电源是适合于注水作业的，放电时间是清管运行时间的2倍以上。

2.5 其他机具

①发球筒—快开盲板式，设计压力1.6MPa。

②收球筒—法兰盲板式，设计压力1.6MPa。

③试压封头—共6套，公称直径DN1000，预试压合格。

④试压棚—2个，集中放置配电柜、记录仪、压力天平等仪器。

2.6 儀器、仪表的校验

所有用于试压的仪器仪表在使用前均进行了校验，检验合格证交业主监理审查，并在有效期内使用。

3 清管测径

在试压管段的首末端安装收发球筒，连接空压机。

3.1 施工工序

①第一步：通普通清管器（带电子跟踪仪），清除管道内固体碎屑。

②第二步：通带尼龙刷的磁力清管器，清除管道内焊渣和氧化皮。

③第三步：通测径清管器，检测管道内径，确认管道是否存在变形。

④第四步：通泡沫清管器，清除管道内灰尘和氧化皮。

3.2 验收要求

清管作业验收要求：投入的最后一枚清管器清除的固态物质的量不超过2L，清管作业合格。

测径作业验收要求：测径板没有明显变形，也未出现凹凸现象、弯曲或损伤，测径作业合格。

3.3 控制要点

①对各类清管器进行质量及外观检查，掌握和保留其详细资料，经业主和监理检查合格后才能使用。

②收球筒应安装在地势较高且50m范围内无建筑物和人口的区域内，并应设置警示标识。

③清管器运行速度一般控制在0.1～1m/s为宜，工作压力0.05～0.2MPa。

④清管结束后，待气体排净、压力回零后方可打开收球筒。

⑤配备电子跟踪仪，确定清管器在运行中的定位。

4 管道试压

4.1 试压前的准备工作

①待试压管道焊接质量检验全部合格。

②试压管道全部下沟并完成回填。

③外防腐层音频检漏完成并合格。

④阴极保护焊接引线全部完成。

⑤确定试压介质，尽管有时可以采用气压试验，但大多数情况下还是采用洁净水。

4.2 水质化验

管道上水前，对取水点的水质进行化验，要求水质清洁，无油污，PH值6-9，最大盐分2000mg/L，最大固态悬浮颗粒不大于50mg/L。

4.3 管道运行备用管安装

在分段上水试压前，将每一种壁厚的两根钢管分别焊接到同壁厚的试压管段上，同管段一起试压。这种经过试压的钢管要割除并放在指定的地点，用于：①分段试压后的连头。②经测径清管器测定出有问题的管道必须割除褶皱或凹陷，需要一节管子代替。③若有管道破裂或损伤，需要一节管子代替。

4.4 试压设备的安装

在试压头内预先放置两枚注水清管器，然后按照相应的焊接工艺规程将试压头焊接到试压段的两端，进行RT、UT检测并合格；安装上水流程；在试压管段的首端安装一个压力天平、一台压力记录仪、一台温度自动记录仪、一块压力表，在试压管段的末端安装一台温度记录仪、一块压力表。利用潜水泵组在河水中取水注入设置在上水泵进口的钢制蓄水水箱（沉降池）内，潜水泵及水箱内设置过滤网对河水进行过滤。

4.5 注水排气

注水时要保证充足的水源，避免断流和间歇性注水以防止大量空气进入，首先打开接收端的排气阀，启动上水泵组，在第一枚清管器前注入300m长的冲洗水，水注入后，将流量计回零，然后将水转向注入第一枚清管器的后面，第一枚清管器将被注入的水推出发射筒。在第一枚注水清管器的后面注水300m，并紧跟第二枚清管器注水，发射第二枚清管器，以防止形成气穴。持续注水，直至试压管段注水完成。

注水清管器行走时，通过在接收端控制排气量来控制注水清管器的行走速度，保持注水清管器和接收端有充足的背压，防止下坡段注水清管器速度加快造成注水清管器后面的水流中断和空气进入。

4.6 强度试验

注水完成后，启动试压泵，缓慢地增加试验压力，每小时加压不得超过5MPa，达到试验压力的30%，稳压30min，稳压期间检查所有的管件和连接段，看是否有漏水情况，继续增大压力到试验压力的60%，稳压30min，再次检查管道，确认无异常后升至试验压力的95%，然后再以1MPa/h的速度升至强度试验压力，稳压4h，无泄漏则合格。

4.7 严密性试验

强度试压合格后，缓慢开启卸压阀，将压力降至严密性试验压力，稳压24小时，压降不大于1%的试验压力且不大于0.1MPa为合格。

4.8 卸压排水

试压完成后，先通过卸压阀将管道压力卸除，管道卸压时，要缓慢开关放水阀，保持每小时小于5MPa的速度连续降压，防止水击荷载损伤管道。地面排水点应安装排水缓冲设施，防止冲蚀地面或者损伤排水点的地表植被。

4.9 管线吹扫

启动空压机，利用压缩空气推动排水清管器进行排水。由于管道残留有大量试压水 所以试压后的第一次推水清管时管内压力会很高，升压过程时间会较长，压力一般会高大于一般发球筒所能承受的最大压力，所以第一次清管作业使用试压时的封头装置作为始终端收发球装置。待排出端无明显积水后，采用吸水清管器进行多次清扫。直到接收的泡沫清管器是干燥不变色的，且泡沫清管器增重小于1.5kg时方为吹扫合格。吹扫合格后，及时密封管口，待连头时再打开封堵。

5 清管试压注意事项

①试压分段原则为利于达到试压目的，并减少段落划分，减少连头数量，降低现场施工难度和强度，保证工程质量。试压分段应结合水源条件、沿线地形地貌、单体穿跨越工程位置、阀室位置、地区等级等情况进行。水压试验管段分段长度不宜超过35km，当试压管段高差大于30m时，应考虑低点的管道环向应力，其不得超过钢管最低屈服强度的0.9倍。

②由于长输管线分段试压基本上无法做到高点排空，采用注水清管器注水排气时要保证清管器前有充足的背压，以控制清管器的行走速度，防止形成气穴。如果管道内包含较多空气，试压将会失败。

③ 清管器内必须放置跟蹤器，清管作业时设人沿线跟踪监测其位置，以防发生卡球事件。如果发生卡球，可以采用更高的压力来推动清管器，当压力达到设计压力时，仍不能推动清管器，则必须进行割管以取出清管器。

参考文献：

[1]《油气长输管道施工及验收规范》 GB50369-2006. 中国石油天然气集团公司.

[2]《输气管道工程设计规范》. GB50251-2003. 中国石油天然气集团公司.