石油化工管道压力试验常见误区讨论

肖 迪

中国石油天然气第六建设有限公司 广西 桂林 541004

2013 年，某项目对一条尚未投用的加氢裂化管线充入氢气测试压力过程中，发生焊缝开裂闪燃；2008 年，某公司在进行压力容器水压实验时，低压封头突然崩裂，致使3 人当场死亡；2009 年，某项目管道在做气密性试压时突然发生爆裂事故。以上案例有两起是发生在气密性试验过程中，这不能不引起我们的思考，强度试验如果按要求的压力和时间进行，为什么试压系统能承受压力更高的强度试验？而在进行相对压力较低的气密性试验反而会发生泄漏呢？应该如何安全、严谨、真实、顺利地进行压力试验呢？以下结合现场实例对整个压力试验阶段易疏忽的细节及因素进行详细论述，并对《工业金属管道工程施工规范》（GB50235- 2010）中压力试验的规定进行补充说明。

1 压前应该重点检查的内容

现场应按设计的最新版图纸施工，所有变更全部完成，保证无施工漏项；“三查四定”是管道试压前最后的联合检查，所以应格外认真，任何A 类、B 类尾项均应在此时整改完成（特殊原因除外），检查后由各方签字确认；应保证试压方案已通过监理审批合格，试压用压力表、试压泵等器具已进行设备入场报验，试压用具均已备好并且无损坏，保证具备试压条件。

管道试压前，现场还应进行以下检查：

（1）管道组成件是否按图施工（弯头、三通等管道走向，法兰垫片的磅级是否正确）；

（2）有坡向要求的管道是否按图有坡度；

（3）阀门类型是否正确，材料代码是否与图纸相同；

（4）带箭头的阀门（止回阀、截止阀、蝶阀、进口低温球阀）是否与图纸要求相符；

（5）仪表调节阀位号是否正确，箭头方向是否与图纸相符，不能参与试压的仪表阀门是否已拆除并用短管连接完毕；

（6）安全阀位号是否正确，铅封是否完好，标牌是否在，进出口是否用盲板进行隔离；

（7）膨胀节方向是否与流向相同，位号是否正确，约束装置是否紧固；

（8）法兰上螺栓是否齐全，长短是否合适；

（9）法兰垫片是否都加了正式垫片；

（10）导淋、排气、仪表嘴是否按图安装，有无漏装现象；

（11）管道开马鞍口的，图纸是否要求做补强板；

（12）8 字盲板、插环是否按要求安装；

（13）临时支架是否都已经拆除，管道点焊在梁上的是否已经打磨（施工现场点焊情况严重的，必须严查）；

（14）最后填写试压包检查确认表。

其中检查管托、管架、挡块数量位置应符合要求，特别是安全阀校验、弹簧吊架螺栓拆除、膨胀节约束装置拆除等非常容易被忽视，相关的管道资料报验资料也经常漏项，在施工中应当预以重视。

根据施工单位完成的试压包资料，表中应由焊接工程师对管道焊接相应资料及实体进行检查确认；由无损检测工程师对检测比例、扩探比例进行确认；由设计人员对轴测图版次进行确认等；由试压负责人总体检查，进行最后的签字确认。需要强调的是，试压前的确认单要由各个专业共同确定，只有各方均确认完毕后，方可进行压力试验。否则，不得为了进度要求而自行进行压力试验。

2 常见误区分析

2.1 泄漏

试压时发生泄漏是常见现象，无论水压还是气压，必须泄压后再处理泄漏点。水压时发生泄漏会有水滴出甚至喷出，气压时则会有非常刺耳的噪音发出（泄漏较大时），常发生在法兰螺栓连接处。带压处理泄漏点是最施工现场最常见误区之一，必须在系统泄压的情况下紧固螺栓，处理漏点。因为紧固螺栓时会改变连接件的受力，受力不均匀可能会使螺栓失效留下后患。虽然原法兰螺栓经过规定工况条件下的强度计算，承受规定的预紧力和系统压力，并有一定的安全余度，但是绝不能任意增加载荷，特别是螺栓经过长时间的使用，受到腐蚀、疲劳老化作用，其强度必然降低，此时承受的载荷无从验证。虽然水压试验泄压很快，水的爆炸能量小，因为液体的体积压缩比很小，但水压仅仅是相对于气压相对安全而已，安全永远是相对的，没有绝对的安全。在高压的情况下，一旦螺栓断裂，水通过狭缝的速度很高，与密封面和空气的摩擦会产生很多热量，如果近距离接触泄漏口，高压水会象针一样喷射而导致人员受伤。而发生水压事故时，水的冲击力及脱离试压系统的零部件对人的伤害更难以预测。气压试验时，敲击扳手还会产生振动，导致管道压力系统内局部压力急剧升高，甚至发生炸裂现象。因此，带压处理泄漏点、紧固螺栓，有可能造成螺栓断裂，使原本常见的现象变成事故，后果难以预料。另外，法兰处发生泄漏还存在法兰密封面或者缠绕式垫片不清洁现象，例如存在灰土或细小石粒。一旦密封面或垫片粘有极小粒的碎石，无论怎么紧固螺栓，都无法消除漏点。所以安装时检查法兰密封面是非常必要的，不能给后续工作留下泄漏隐患。

2.2 变更

在施工过程中，出现设计变更不可避免，即便是试压合格的管线变更也时有发生。规范要求对变更内容重新进行压力试验是非常必要的，但此时现场往往已不具备试压条件，比如试压风车或试压泵已调运其他现场。而当变更仅仅增加个排凝点、增加个放空点、管线加一道焊口等小修补，该如何处理呢？根据规范规定，采取预防措施并能保证结构完好的小修补或增添物件，可不重新进行压力试验，但又如何来确定一个变更是属于大修补还是小修补，如何保证新增变更结构完好呢？规范规定，经设计或建设单位同意，可以不重新试压，但现实情况往往很难书面同意。因为没有人能确保新增管线结构完好、强度足够。有人提出，此时可以对焊缝进行100%无损检测，但无法确保母材质量。如存在母材缺陷该如何判断呢？图1 为某项目水压试验过程中发现母材缺陷问题，试压时水沿着母材裂纹流出，属于严重的管件母材缺陷。如果是气压试验，母材缺陷将会导致炸裂，这是很危险的。如果在投料试车阶段未试压而导致管线发生质量问题，后果是非常严重的。所以哪怕是再小的修补，无论是设计还是建设单位都不会轻易同意不进行试压。因此，没有明确不进行试压的文件，即使是再小的变更也不能放过，更不能因为追求进度工期而疏忽质量隐患。

2.3 水压与气压

规范规定，0.6MPa 以上的管线进行气压试验时需经过设计和建设单位同意。因为气压试验很危险，其威力是水压的80 倍，一般情况气压试验都不会在厂房进行。气体一旦膨胀，体积很大，压力试验时其能量会几十倍的增长，爆炸能量很大，危险程度增加。一旦试验失败会发生管线破裂, 压缩空气的急剧膨胀则会产生爆炸一样的效果,任何材料碎片会被快速膨胀的空气加速像子弹一样弹射出去。因压缩气体的危险性, 很少被用来做压力试验的介质。液压试验如果有裂口，能量马上就能释放。而气体试验时，如果存在裂口薄弱环节，能量则会暂时在系统内积聚，当达到薄弱环节无法承受时，压力会在极短时间内释放产生强烈的冲击波。管线之所以要进行压力试验，是因为如果管线强度不够发生破裂，也要让破裂发生在试压阶段，否则会在生产运行中发生重大事故。所以规范上表明，在做压力试验时水应该是首选介质, 除非水压试验因各种原因存在不可行性，才会选择压缩气体。设计的管道数据表里，只要压力大于0.6MPa，试压介质一栏里都会写着“水”。所以没有得到设计的明确书面告知进行气压试验时，坚决不能进行气压试验。

水压试验的试验压力是超过设计压力的（一般为管道设计压力的1.5 倍），但是这一压力只需要稳定10min，就必须马上降到设计压力，然后才能开始现场检查有无泄漏。强度压力试验的目的不同于严密性试验，强度压力试验只持续10min，就是检查管线系统在一定压力下会不会发生爆炸，所以要坚决避免在压力过程中去检查管线。因为无法预知这个压力下管线是否会因为焊接不合格或者母材有裂纹等原因而发生爆裂，也就是说在升压过程中随时都有可能爆管。进行强度试验的时候，只要水压时压力表不降，气压时听不到漏气的剧烈刺耳噪音就可以。气压时不能以压力表不降作为不泄漏的条件，因为空气压缩性很大，当有小漏气发生时，压力表也会很长时间内几乎保持不变。规范没要求在强度试验的时候去检查泄漏，只能缓慢升压。缓慢升压是很重要的，因为这样可以为管线充分变形留出时间，使管线内外壁温度保持一致，避免产生压力冲击；裂纹扩展和缺陷暴露也需要时间，一旦有异常现象能及时停止升压，这是一个平稳的过程。强度试验压力稳压10min 后，证明这个系统可以承受此压力，起码不会爆裂；然后降到相对较低的设计压力，此时再去检查管线是否存在泄漏，也就是进行严密性检查。所以，严格按照规范上的每个试压步骤和条款执行，是安全试压必不可少的条件。

气压试验时也应缓慢升压，升至试验压力的50%时，如未发现异状或泄漏，则应继续升压。此时，该如何理解“如未发现异状或泄漏”，用什么样的方法，如何确定没有异状或泄漏？实际上，当升压过程中听到刺耳噪音或者压力表不升压，那一定是泄漏或者属于异状状态。但此试压阶段规范并没有明文确定这时要用泡沫剂检测泄漏点，道理也很简单，和水压试验时一样，因为不确定在升压过程中管线是否能承受这个压力，或者暂时能承受住某个压力，是否在短时间内就达到疲劳极限，所以规范要求降到设计压力后再用泡沫剂检查是否存在泄漏。其实这里面有一个难点，就是在理想状态母材没问题的情况下，这样的步骤是可以的。如果母材有裂纹，而这样的裂纹在漏气的时候是几乎不会发出噪音的，或者发出的微弱漏气声音完全被施工现场噪音覆盖，此时在整个升压过程中很难发现这种泄漏。而之后随着压力的升高或者稳压阶段随时都有可能发生爆裂，一旦爆裂将造成严重后果。虽然这样的情况概率很低，但依然存在可能性，因此，需要在材料生产及检验等步骤上严格把关。之所以没有规定在试压前和缓慢升压阶段喷涂泡沫剂，是默认母材质量绝对合格，以及出于对人员安全的考虑等。

3 结束语

压力管道广义而言，不仅是承受管线内流体或气体压力的密闭容器，更是一种具有潜在爆炸危险的特种设备，一旦试压时发生爆炸事故将造成严重的后果。压力管线爆炸时，爆破能量在向外释放时是以冲击波能量、碎片能量及管线残余变形能量三种形式表现出来的，后两者所消耗的能量大概只占总爆破能量的3%～15%，也就是说大部分爆炸能量用于产生空气冲击波（气压）。所以试压前做好试压准备，严格按照规范和方案执行，不遗漏、不疏忽任何关键点，才能顺利安全完成试压工作。