高压蒸汽管道系统的试验压力探讨

李莉

（中国昆仑工程有限公司，北京 100037）

关键字：高压蒸汽管道；动力管道；工业管道；管道压力试验

近几年，石油化工企业利用靠近电厂或者自建电厂的优势，在新建或者改扩建装置普遍采用高压蒸汽作为热源，为工艺装置提供热量，取得了很好的经济效应。但是在高压蒸汽管道的压力试验时，都遇到同一个问题：由于电厂管道与石油化工企业管道采用的技术规范不同，不同规范的管道试验压力在数值上有较大差别，管道施工方、建设方及设计院在高压蒸汽管道试压方案、试压压力值上存在争议。本文将从压力管道级别划分、管道采用的技术规范比较等角度分析问题产生的原因，分歧的焦点所在，对高压蒸汽管道的试验压力进行探讨，并提出解决方案。

1 高压蒸汽管道系统的试验压力问题产生原因分析

以石油化工企业近期使用较为广泛的高压蒸汽规格来讨论，蒸汽的设计温度545 ℃，设计压力10.5 MPa，蒸汽由发电厂产生，经厂际或厂区管廊，送到各石化装置。此蒸汽管道由不同的设计院承担设计，在设计文件中此蒸汽管道在各区域内的压力试验值存在很显著的差异：

（1）电厂内一般由电力设计院完成，设计文件规定：管道试压按设计压力的1.5 倍进行，试压数值为15.75 MPa。

（2）厂际或厂区管廊以及石化装置的设计文件规定：管道试压按设计压力的1.5 倍再乘以材料的许用应力温度修正系数，试压数值为36.09 MPa。

这就导致了一个问题：同一蒸汽管道系统在电厂及装置间试验压力差别很大，高温管道试验压力数值差距为1 倍以上。为此施工方及建设方都提出：蒸汽管道系统能否作为一个整体试压？试压压力应该采取哪个数值？

要讨论高压蒸汽管道的试验压力，首先要分析这一问题产生的原因。从设计文件可以看出，问题根源在于电厂内高压蒸汽管道与装置内高压蒸汽管道采用不同的技术规范，不同规范对试验压力的表述是不一致的。为彻底解决这一问题，我们必须从压力管道的监管类别、技术规范的适用范围、技术规范的具体规定入手，分析原因，确定解决方案。

2 高压蒸汽管道的压力管道分级

TSG R1001—2008《压力容器压力管道设计许可规则》[1]（国家质量监督检验检疫总局颁布）附件B：“压力管道类别、级别”规定如下：

GC 类（工业管道）：指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。

GD 类（动力管道）：火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道。

2019 年6 月1 日起，TSG 07—2019《特种设备生产和充装单位许可规则》[2]（国家市场监督管理总局颁布）取代TSG R1001—2008《压力容器压力管道设计许可规则》，但在新规则以及国家市场监督管理总局颁布的各项法规中，压力管道的类别没有新定义，仅将GD 类改为GCD 类，因此TSG 07—2019仍然沿用了TSG R1001—2008 中对压力管道类别的定义。从定义中可以看出：火力发电厂的高压蒸汽管道属于动力管道范畴，厂际及厂区管廊以及装置高压蒸汽管道属于工业管道范畴。因此高压蒸汽管道在电厂及石油化工企业应分别遵循动力管道和工业管道的技术规范，从而导致设计文件中采用技术规范不同，压力试验的数值有差异，要分析差异原因以及解决这一问题，我们需要研究技术规范的具体规定。

3 高压蒸汽管道采用的技术规范适用范围

3.1 动力管道采用技术规范

动力管道的主要技术规范为： GB 50764—2012《电厂动力管道设计规范》[3]以及DL/T 5054—2016《火力发电厂汽水管道设计规范》[4]，其中GB 50764—2012 为国家规范，DL/T 5054—2016 为行业规范。两本规范的主编单位均为中国电力工程顾问集团东北电力设计院，内容具有较强的一致性，规范内容涵盖管道设计、管道施工、管道检验等方面内容。

GB 50764—2012《电厂动力管道设计规范》的1.0.2 条明确规范的适用范围：本规范适用于火力发电厂范围内输送蒸汽、水、气和易燃易爆、有毒及腐蚀性液体或气体等介质的管道设计。

DL/T 5054—2016《 火力发电厂汽水管道设计规范》的1.0.2 条明确规范的适用范围：本规范适用于火力发电厂范围汽水蒸汽管道设计，不适用于给排水管道、消防水管道和直接空冷机组大口径薄壁排汽管道的设计。

从规范的适用范围来看：电厂内的高压蒸汽管道可以采用GB 50764—2012 或者DL/T 5054—2016的相关规定执行，但是超出电厂范围外进入工业园区的高压蒸汽管道显然不适用这两本规范。

3.2 工业管道采用技术规范

工业管道相关的技术规范为TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程 工业管道》[5]、GB/T 20801.1 ～ 6—2020《压力管道规范 工业管道》[6]。其他国家标准如GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》（2008 年版）[7]、GB 50235—2010《工业金属管道工程施工规范》[8]、GB 50517—2010《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》[9]、GB 50184—2011《工业金属管道工程施工质量验收规范》[10]等。上述规范规定了工业管道的设计、施工、检验及质量验收等各方面内容，需要配套适用，适用于工业金属管道。

GB/T 20801.1《压力管道规范工业管道 第1 部分：总则》的1.5 规定：本部分不适用GCD 类动力；TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》第一章第五条规定：本规程不适用于动力管道；GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》1.0.3规定：本规定不适用于电力行业的管道。

从规范的适用范围可见：热电厂的高压蒸汽管道属于动力管道，显然不适用于TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程 工业管道》、GB/T 20801.1《压力管道规范 工业管道 》、GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》以及其他工业管道相关的技术规 范。

4 不同技术规范对管道试验压力的规定比较

4.1 动力管道采用技术规范的规定

GB 50764—2012《电厂动力管道设计规范》对试验的规定：管道安装完毕后，应按照设计规定对管道系统进行严密性试验；试验压力不应小于设计压力的1.5 倍。

DL/T 5054—2016《 火力发电厂汽水管道设计规范》对水压试验的相关规定内容如下：水压试验可用于检验管道组成件的强度及管系的严密性。

（1）管道组成件的强度试验为PT= 1.25P[σ]T/ [σ]t或1.5P中的较大值。

式中PT——试验压力；

P——设计压力；

[σ]T——钢材在试验温度下的许用应力；

[σ]t——钢材在设计温度下的许用应力。

（2）管道安装完毕后，应对管道系统进行严密性试验，水压试验的压力不应小于1.5 倍设计压力。

比较GB 50764—2012《电厂动力管道设计规范》与DL/T 5054—2016《 火力发电厂汽水管道设计规范》相关规定，可以看出两本规范对管道试验的要求有所区别：其中GB 50764—2012 对管道仅提出严密性试验要求，对强度试验无明确要求；DL/T 5054—2016 对管道的强度试验数值进行了规定，但不对强度试验做强制要求，对严密性试验做强制要求。两本规范都一致要求管道系统应按不小于设计压力的1.5倍进行严密性试验，这也是目前电厂管道试验普遍采用1.5 倍设计压力的规范依据，也是电厂管道试压的常规做 法。

4.2 工业管道采用技术规范的规定

工业管道相关的技术规范中对管道压力试验的规定比较一致，主要规定为：

（1）管道安装完毕，热处理和无损检验合格后，每个管道系统应进行压力试验以保证其承压强度和密封性。

（2）管道液压试验的压力规定为：不得低于1.5倍设计压力；当设计温度高于试验温度时，试验压力为PT= 1.5P[σ]T/ [σ]t。

式中PT——试验压力；

P——设计压力；

[σ]T——钢材在试验温度下的许用应力；

[σ]t——钢材在设计温度下的许用应力。

（3）输送极度危害、高度危害流体以及可燃流体的管道应进行泄漏性试验，试验压力为设计压力。

从规范要求可以：工业管道的压力试验包括强度试验及泄漏性试验（严密性试验），其中管道的强度试验要求是必须的，试验压力为1.5 倍设计压力再乘以许用应力的温度修正系数，而泄漏性试验（即严密性试验）仅对特定介质做要求。就高压蒸汽管道而言，必须进行强度试验，但泄漏性试验（即严密性试验）不做要求。

4.3 试压压力的比较

从4.1 及4.2 的分析中可以看出，对于高压蒸汽管道，动力管道技术规范及工业管道技术规范对管道的试压要求有以下特点：

（1）管道试压目的一致，都是检验管道系统的强度及严密性。

（2）动力管道的强度试验压力值为1.25 倍设计压力与许用应力的温度修正系数的乘积；工业管道的强度试验压力值为1.5 倍设计压力与许用应力的温度修正系数的乘积。两者都需要考虑温度对许用应力的影响，但动力管道系数取值1.25，工业管道系数取值1.5。

（3）动力管道的严密性试验压力值为1.5 倍设计压力，工业管道的严密性试验压力值为设计压力，显然动力管道严密性试验压力更高[11-13]。

（4）动力管道的强度试验是可选项，严密性试验为必选项。

（5）工业管道的强度试验是必选项，仅对特定介质（极度危害、高度危害流体以及可燃流体）要求做泄漏性试验（严密性试验），而高压蒸汽按规范要求可不做严密性试验。

5 结论

通过上文对动力管道及工业管道的技术规范的分析，可以看出：高压蒸汽管道分别位于电厂内与工业企业内时，管道压力管道级别不同，管道试压的目的也不同。电厂内高压蒸汽管道试验是检查管道系统的严密性，工业企业内高压蒸汽管道试验是检查管道系统的强度，目的不同导致试验手段不同。对于高压蒸汽管道系统试压争议问题可以形成以下结论：

（1）高压蒸汽管道在电厂内属于动力管道（GCD类），在电厂外属于工业管道（GC 类），遵循不同的技术规范，原则应该分隔为两个系统试压，不宜整体试压。

（2）电厂内的蒸汽管道属于动力管道，应进行管道的严密性试验，按1.5 倍设计压力试压。

（3）电厂外的高压蒸汽管道属于工业管道，应该进行管道的强度试验，按设计压力的1.5 倍与材料的许用应力温度修正系数的乘积试压。