管道分段水试压基本原则(讲稿)要点.pdf
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1、管道分段水试压基本原则 中国石油天然气管道局 二 OO二年七月六日 第1 页 共 23 页 目录 一、总则 2 页 1、范围 2、标准 3、参考文献 二、西气东输管道分段水试压的总体要求2 页 1、水压试验适应的管线地区类别 2、水压试验点的选择 3、水压试验分段长度的要求 4、水压试验对管道高差的要求 5、西气东输管道水试验压力及合格标准 6、试压用水的要求 7、水试压对施工环境的要求 三、施工程序及方法4 页 1、施工程序 2、施工计划 3、施工准备 四、注水、清管测径及排气8 页 1、总则 2、注水和排气 3、清管和测径 五、试压 10 页 1、试压前的准备 2、试压前的稳定性 3、加压
2、 4、压力试验 5、降压排水 6、试验记录资料 六、材料、设备和仪表要求15 页 七、健康、安全和环境20 页 第2 页 共 23 页 一、总则 1、范围 CNPC 西气东输管道分公司建设的西气东输干线管道,长度1500 公里、口 径 1016 毫米。 本原则适用于西气东输干线管道分段压力测试。 本原则明确提出了最低的施工技术要求,以便承包商准备详细的工作程序 在施工现场实施,从而成功地完成管线的分段试压。 清管、干燥另有规定。 2、标准 下列版本的规范和标准作为参考依据: 西气东输工程线路施工及验收规范Q/SY XQI-2001 输油输气管道线路工程施工及验收规范SY 0401-98 输气管
3、道设计规范GB 50251-98 3、参考文献 “管道试压设计初步方案”- 西气东输设计联营体2002 年 4 月 “输气管道气压试验技术研究”- 管道公司科研中心2002 年 4 月 二、西气东输管道分段水试压的总体要求 1、水压试验适应的管线地区类别 一类、二类、三类、四类地区都可以选用水做为试压介质; 2、水压试验点的选择 水压试验点的选择要考虑邻近水源地、多管段上水、可靠的排水点、清 管大型设备的停放、进出现场的路况、足够的设备摆放场地等问题。 3、水压试验管道分段长度的要求 第3 页 共 23 页 西气东输管道分段水压试验时管段的长度不宜超过35km 分段过长地形复杂,会造成上水困难
4、和排水困难。管线一旦泄露造成试 压损失太大。应当尽量缩短试压长度,减少试压时间。 4、水压试验对管道高差的要求 水试压时高差影响比较大,每100 米高差的静水压力为1 Mpa 左右,因 此水试验压力应以高点的压力读数合格为准,且低点的管道环向应力不得超 过钢管最低屈服极限的0.9 倍。按 0.9 倍屈服极限计算一类地区允许高差为 150m ,二类地区允许高差为250m ,三类地区允许高差为400m ,四类地区允 许高差为 750m 。但是考虑到高差太大,上水时会引起“水击”现象,造成危 险。西气东输管道水试压允许高差为150m以内(低压以1.5Mpa 为上限) 。 应尽量避免在山区试水压。 5
5、、西气东输管道水试验压力及合格标准 地区等级强度试验压力严密性试验压力 一类地区 压力值( MPa ) 11(1.1 倍设计压力)10(设计压力) 稳压时间( h) 4 24 二类地区 压力值( MPa ) 12.5(1.25 倍设计压力)10(设计压力) 稳压时间( h) 4 24 三类地区 压力值( MPa )14(1.4 倍设计压力)10(设计压力) 稳压时间( h) 4 24 四类地区 压力值( MPa ) 15(1.5 倍设计压力)10(设计压力) 稳压时间( h) 4 24 合格标准不爆 压降不大于 1% 试验压力 (0.1 MPa) 第4 页 共 23 页 6、试压用水的要求 试
6、验用水的过滤标准应符合50m 的过滤标准,过滤后水中的悬浮物平 均重量不超过 20g/m 3。试压注水之前,应对过滤水取样进行实验室(有资质 的机构)检验,确认过滤站的性能符合要求的过滤标准。 对注入管道内的水都应添加防腐剂,防止细菌产生和内部腐蚀(使用杀 菌剂和氧气清除剂) 。然而,假如承包商能够用一种试验方法模拟说明未处 理的水不会侵蚀管线,可允许不注入化学剂。此过程一定要考虑到水会在管 线内存在相当于 1.5 倍的预计试压时间。 水源必须是能够满足一整段试压用水的储量,不能间歇式上水。 7、水试压对施工环境的要求 环境温度低于 5时,裸露的试压管体必须进行加热或保温。 环境温度低于 -5
7、时,禁止进行水压试验。 三、分段水试压施工方法 应用正确的试压施工程序检验西气东输分段管道的强度和严密性能,防 止管道泄露。 1、施工程序 1.1 、施工计划管道承包商应根据本“原则”编制一份详细的试压施工 方案,并提前 2 周报业主批准。 1.2 、施工准备管道承包商按批准后的方案进行施工前的准备。 1.3 、管道清管用压缩空气推动清管器对管线进行至少2 遍清扫,清除 杂物。 1.4 、注水、清管测径和排气采用一系列清管器隔离进行注水排气,并 第5 页 共 23 页 能加装测径板实现测径功能。 1.5 、管道强度试验提高管道内的试验压力,并超过设计压力,来检验 管道的强度。 1.6 、管道严
8、密性试验将管道内的试验压力达到设计压力,进行长时间 的稳定,来检验管道的密封性能。 1.7 、降压、排水试验合格降压后,将管道内的试验水用清管器(压缩 空气推动)推出,排入下一段待试管线或允许排放的环境当中。 1.8 、管线分段预干燥采用干空气法(或真空法)对管线进行预干燥, 使管线内的空气露点降到比当时环境温度低5。 不合格 不合格 施工计划 施工准备 注水,清管测径和排气 管道强度试验 管道严密性试验 降压、排水 泄压、维修 管道清管 管道预干燥 第6 页 共 23 页 2、施工计划 施工方案中应包括但不限制以下内容: 提供一份参加此项工程管理人员的名单和他们的资格、职权和责任。 提供一份
9、工程示意图,说明所有设备、管件、阀门、仪表和临时接头 的位置和高程,注明所有管件、阀门和设备的额定值,标明临时收发 球装置的位置。 准备试压的详细资料,包括注水、清管测径、排气及每个注水点的加 压程序、温度稳定期、上水和排水管线和减压方法。 考虑潜在的安全和环境危险,包括必要的措施和应急计划。 压力试验的详细步骤包括: 监测受试压管段两端的压力、流量和温度。 确定注水管段“残留空气”的量。 理论压力/ 体积和压力/温度曲线图。 所有与试压有关的计算方法。 清管器的定位和跟踪方法。 应急/ 取出卡住的清管器的恢复方法。 清管器的型号和临时收发球装置的详细资料。 使用的所有化学剂的详细资料、注入方
10、法和安全注意事项。 一份详细的工程计划,说明每段管线所有试压工序的预计日期和工期。 所有仪器的有效证书,以及效验参考标准(调拨到本工程前不超过3 个月) 。 HSE手册。 第7 页 共 23 页 3、施工准备 3.1 、待试压的管线全部质量检验合格,且已经下沟回填完成。经单独试 压的站场、线路截断阀及其他设备不能与管道一起试压。 3.2 、试压施工方案经业主或监理批准后,作为指导施工的依据,承包商 应严格执行。承包商试压待业主或监理现场检查核实批准后方可实施。 3.3 、试压管头和管尾的安装如下图 图 1 试压首端示意 图 2 试压末端示意 封头 压力 (温度 ) 测量系统 温度计 球阀 闸阀
11、 无缝钢管 流量测量装置 水压设备 泄压阀 温度计 流量测量装置 闸阀 球阀 万向节 压力温度 测量系统 第8 页 共 23 页 试压支管在主管线上开孔连接部位必须进行等面积补强和加筋板(四 块均布)。 主管线底部必须填实,使管线获得可靠的支撑。 四、管道清管 1、为使管道在注水前达到一定的洁净程度,必须进行压缩空气清管。 四、注水、清管测径和排气 1、总则 1.1 、管道试压前,应对管线进行注水、清管侧径和排气以保证清除管内 空气、清洗管道、进一步清除杂物及检查管道没有几何变形。 1.2 、为节省用水,管道注水、清管侧径和排气一次性完成, 注水使用过滤 水来完成。水质按第二章第6 条规定要求
12、。 1.3 、清管测径结合起来进行,用一单串清管器进行操作,如果是连接在 一起的,必须考虑清管器通过弯头的能力。成串的清管器应包括清洗(无钢 刷)和测径清管器,清管器应选择高密封、双向式的,每个清管器有四个盘 (皮碗或直板)。测径清管器与清洗清管器相同,测径清管器安装有测径板, 可安装在前部或后部。成串清管器至少包括4 个清管器,第 1 个和第 4 个清 管器应安装清管器跟踪仪。每个跟踪仪有不同的发射频率。清管器分布图如 下: 测径清管器 (*) 测径清管器清洗清管器清洗清管器(*) 标有(*) 符号的清管器上安装有跟踪仪 相邻的两个清管器之间可以用过滤水作为缓冲剂, 距离不得少于1m ,或者
13、用 第9 页 共 23 页 可靠的万向节联接,并提供能够通过最小曲率半径弯头的证据。 2、注水和排气 2.1 、注水时要保证充足的水源,避免断流时清管器前的空气大量进入水 图 3 中。有些情况是不能避免水中进入空气的如图3,这样必须在注水开始通过 控制末端的排空阀门来建立注水背压,控制清管器下坡速度,减少空气穿入 水中的量。在注水末端收到清管器后,如果排水条件允许,可继续注水以排 出更多的空气。停止注水后,通过测量注水量和排水量与管道的几何容积相 比较,可初步估测管线内的空气含量。 2.2 、在清管器到达试压末端时(前后一段时间) ,管线中空气与水混合形 成有压缩空气包的段塞流状态,在接近上坡
14、时,压缩空气膨胀,排水端承受 的力会加强。 如果出现这种情况应适当控制排放阀门,控制流量, 减少冲击。 排放管应适当加以锚固以便承受朝排水端运行的清管器产生的脉冲力和可 能出现的“水击”现象。 2.3 、如果需要,注水时还要注入化学剂。 2.4 、注水和排气,以成串清管器顺利、不间断的通过整条管线为合格。 且初步估测空气含量,小于 5% 为合格。 为了评定此注水和排气是否顺利完成, 应做以下测量和记录: 注水压力和流量 水 G G P 背 空气 G 管线 P 第10 页 共 23 页 清管器通过的时间 化学剂的注入比率(如果有的话) 管线排放出的水量 估测空气含量 3、清管和测径 3.1 、清
15、管和测径单根成串清管器同时进行,成串清管器应不间断通过管 线,其速度范围在0.1m/s 和 1m/s 之间。 3.2 、在每个清管器前面所收到的固态物质的数量应该从体积和重量方面 加以评定,并显示体积减少的趋势。成串清管器最后一个清管器前面所收 到的固态物质的量应等于或小于2 升。如果超出此数量,业主代表和管道承 包商代表组织技术协商,达成一致,采取措施。 3.3 、用 2 个高密封,双向式的清管器,4 个盘,以测量管道,每个清管 器应安装一个测径铝板,其直径为正常管道内径的95% ,厚度为 12mm 。此铝 板应按 45 度间隔做径向切口。 3.4 、管道承包商应提供所有的测径铝板,上报业主
16、批准。在放置试验段 里之前,业主应立即做出参考标志。运行后,应检查测径铝板,查看是否有 损坏或不符合常规的迹象,如:凹凸现象。如果受到损伤,业主和管道承包 商应对其产生的原因进行研究,分析管道入口边的压力变化趋势及清管器停 止运行的位置,并对试验段要进行的必要修理达成一致。再次运行新的测径 铝板前,管道承包商应做出所有达成一致的行动。如果测径铝板外观检查无 损伤,管线被认为合格。 3.5 、清管测径合格,要对以下情况进行记录: 第11 页 共 23 页 清管器推出杂物的数量和种类 测径铝板运行前后的客观描述 五、试压 1、试压前的准备 所有与管线连接的临时设施已进行过2 小时、最小试验压力相当
17、于试 验压力的 1.25 倍的试验。 所有设备都进行过试车或试验室检测。 所有仪器仪表都进行过效验。 已建立有效的通讯手段,并进行了试验。 一切程序都已得到批准。 试压曲线如图: 2、试压前的稳定性 注水用的过滤水加压后进入管道,它具备一定的温度, 埋地管道也具备一 定的温度,温差会形成热量交换, 需要时间。这一过程从注水开始就在进行。 注水结束后,还应提供24 小时的稳定时间。虽然温度对水压的影响非常小, 但为减少误差还是要进行充分的热交换。同时可以使管道内的空气与水有时 24 40.50.5 30% P试 60% P试 时 间 (h) P试 P 工 24 其中:P试为强度试验压力。 第12
18、 页 共 23 页 间分离,得到稳定的气团,如果可能,试压首末端可进行排气(必要时可高 点排气)。 记录各项温度数据 3、加压 3.1 、先利用注水泵的扬程对管线加低压(各种泵的扬程不同),再用容 积式试压泵继续加压。每小时加压不得超过5Mpa ,一直到试验压力的95% 。 最后的 5% 试验压力,每小时加压不得超过1 Mpa。 3.2 、加压升至30% 强度试验压力,停止升压,稳压15min;再升至60% 强度试验压力,稳压15min。稳压期间对管道进行检查,无异常现象,升至 强度试验压力。 3.3 、加压时应当记录增加同样体积的水,压力的变化有多少。通过计算 和绘制压力 / 体积的图可以得
19、出相对准确的试验水中的空气含量。此计算要 在压力达到 30% 试验压力前进行。 空气含量的百分比 =(空气体积 / 管线容积) *100 3.4 、如果残留空气量大于5% 时,继续升压前,管道承包商应当与业主协 商,分析情况采取措施。 3.5 、每隔 15 分钟记录 , 加水体积和压力的读数, 直到达到强度试验压力。 选择压力读数的位置按第二章第4 条要求,两点的压力以高点读数到达试验 压力为准。 4、压力试验 4.1 、按照上述第二章第5 条所给的压力值,加压完成后确认强度试验 压力,进行 4 小时的强度稳定试验,这期间管道不爆裂为合格。 第13 页 共 23 页 4.2 、强度稳压合格后,
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