第39卷第2期
石由ュ程设
输气管道站场试压标准的探讨
左勇,西之华,田或,许靖守,利春雷
(中国右油大然气管道工程有限公巨,河北郎坊065000)
摘要:针对国内外现行的几部输气管道规范对于站场试压要求不尽相同的现状,对各相关规范的试
压要求条款进行对比,通过理论分析对站内
管道试压介质及檍压时间进行探讨,以期为输气管道站场
试压提供较为合理的方案。
关键词:输气管道;站内试压:试压介质:稳压时间
doi:10.3969/lssn.1001-2206.2013.02.009
表1输气管道站内试压與体要求
长距离输气管道由于具有压力高、管径大及输
比
送介质压缩性强等特点,一旦发生事故将造成重大
项目标准编号
强度试验
严密性试验
损失。试压作为对管道施工质量及完整性的最后检
B50251-2003推荐以水作为试验介质应以空气作为试验介质
验措施,是保证管道运行安全的最后关卡。本文就
试验cB50540-200?应以水作为试验介质应以空气作为试验介质
介质
ASME B31.8
国内现行几部适用于输气管道站场工程试压的规范
推荐以水作为试验介质推荐以水作为试验介质
2012
进行初步探讨,以期为设计、施工及验收提供较为
50251-2003=15倍设计压力
设计压力
合理的参考依据。
试验cB50540-200915倍设计压力
设计压力
1国内现行输气管道站内试压标准状况
压力 ASME B38
≥15倍最大操作压力使环向应力达到20%
在我国输气管道站内工艺管道建设中、试压
-2012
最小屈服应力
验收一般执行的是GB50251-2003《输气管道工
GBS0251-2003
≥4h
稳压CB50540-2009
4h
24h
程设计規范)、CB505450石油天然气站内时间AsME1
工艺管道工程施工规范》和 ASME B31.8-2012
≥2h
未明确规定
2012
《气体输送和分配管道系统》。对比3部规范不难
1.2.2严密性试验对比
发现,各规范对输气管道站内试压具体要求不尽
关于严密性试验,CB50251-2003和CB50540
相同,甚至在有些方面差异甚大,很难在同一工
-2009均要求以空气作为试验介质,稳压时间较长
程同时执行上述规范,给设计、施工及验收带来
为24h; ASME B31.8-2012推荐采用水作为试验介
较大麻烦
质,稳压时间未明确规定。2部国内标准对严密性
1.1各规范对输气管道站内试压具体要求(见表1)试验的试验压力要求均相同,为设计压力;而
1.2各规范试压条款的对比
ASMIE B31.8-2012推荐使环向应力达到20%最小
1.2.1强度试验对比
屈服应力的严密性试验压力。
如表1所示,关于强度试验,3部规范均推
由以上对比不难看出,现行的有关输气管道站
荐以水作为试验介质,试验压力均需达到1.5场试压标准的主要争议在严密性试验试压介质的选
倍设计压力,最大的差异在于稳压时间的不同
取和强度试验及严密性试验的稳压时间两个方面。
ASMIE B31.8-2012要求为2h以上;GB50251
站场试压问题分析
2003与CB50540-2009要求相同,为4h以
2.1输气管道站场严密性试验试压介质的选取
压缩气体达到给定压力需要做的功远远大于
石山z文设
2013年4月
水。试验表明,在同一容器中,压力为6.9MPa的2.2.2严密性试验稳压时间的计算
空气势能是同压力下水势能的2500倍,并且随着
NG-18课题研究还表明,在强度试压阶段稳
压力的増大这一比例会更大。若管道在试压期间失压足够时间内,没有暴露缺陷的管道在以后低于试
效,这些势能将全部用于对管壁做功,导致管壁长验压力运行时,将不会出现破裂事故,因此在严密
距离撕裂。因此,使用气体作为试压介质,可能会性试验阶段,其主要目的是检查管道有无泄漏点。
带来工程破坏和人员伤に。国内外的管道建设中曾
根据输气管道受力状况,对于试验压力为P
发生过不少此类事故,而且无一例外都是使用气体(同设计压力)、外径为D、壁厚为8、容量为v的
作为试压介质。因此在当下长輸管道规范中一般推站内管道系统,采用密度为p的水进行严密性试
荐以水作为试压介质进行试压工作。
验,考虑试验时管道内残留的空气含量∫(一般规
由于水的表面张力远大于气体表面张力,对于定小于0.2%),假设所有泄漏孔隙可合并为直径d
试压时已经干燥的输气管道系统,以水作为介质进的薄壁圆孔,在内压变化△P(一般规定小于1%
行严密性试验检漏的灵敏性远不如采用气体。有数试验压力)时,管道所需稳压时间t与管道各项参
据显示,气压试验至少比相同压力下的水压试验灵数的关系式为:
敝60倍。气体可『以从水不能通过的微小孔隙中渗
t
D f
漏,而输气管道在运行时不允许轻微渗漏,但实际
E 6 P
工程建设中,先用水进行输气管道强度试压,再用式中一薄壁圆孔流量系数,通常取0.62;
空气做严密性试压是很难实施的,不仅由于介质置
D一钢管泊松比,通常取0.3;
换造成试压工序复杂化,而且由于气压试验的灵放
Z一管材弹性模量,通常取210GPa。
性是建立在管道干燥的基础上,若管道系统未完全
鉴于输气站场工艺复杂,管径、壁厚及区域压
干燥,则残留水会充满微小孔隙,使气压试验的灵力多种多样,为便于研究,将试压区域主要管道等
敏性尤从发挥。因此,对输气管道来说、虽然采用效为一种较大管径D,且容量向上圆整。输气管道
气压试验能极大提高检漏灵敏度,但从经济、实壁厚计算公式为
用、安全的角度考虑,其可操作性仍需商榷。
2.,2强度试验和严密性试验稳压时间的选择
2F「ors
2.2.1强度试验稳压时间的选择
式中F一一站场设计系数,三级地区取0.5、四
上世纪60年代末美国天然气协会(ACA)为
级地区取04
专『门研究管道水压试验成立了NG-18科研课题。
osJ钢材屈服强度MPa
这项研究表明,水压试验的稳压时间是必须的,
将公式(2)代入公式(1)得:
有些缺陷暴露需要时间,这是由于缺陷在高压下
△P(2FVJE
已经临近破裂,在稳压时进入不稳定状态,裂缝
尖端部位的塑性应变仍在持续发展,这种发展并
代人常数可化简为
未减轻压力,直至管道破裂为止;同时高压管道
长时间处于稳压状态会促使管道缺陷扩展,甚至
2VP=。(3.98x102x{o+9.19x10-)
出现试压中的压力逆反现象(即在高压发现泄漏
(4)
泄压修复后继续升压,在较低的压力下会再次出
利用上述模型分别对西气东输二线建设在
现新的漏点),所以高压下长时间稳压对管道是不级地区的某站场和西气东输一线建设在四级地区
利的
的某站场进行分析计算,其中三级地区站场参数
因此,在强度试验阶段采取较高的压力,稳压为:管材选用X70,(o.1=483MPa,严密性试验
免费区 