中缅天然气管道清管试压关键技术

周子栋 夏 政 徐 娜 林 罡 刘 斌 周 彬

1.西安长庆科技工程有限责任公司，陕西 西安 710018；2.四川石油天然气建设工程有限责任公司，四川 成都 610213

0 前言

中缅天然气管道 （国内段）第1标段 （简称中缅1标段），管道直径1 016mm，材质X80，设计压力10MPa，与中缅原油管道并行或同沟敷设。管道沿线地形起伏剧烈、山高谷深、河流宽深，不仅为管道施工带来很大困难，而且对完工后的管道清管、测径和试压也提出了技术挑战。中缅1标段地区等级主要为一级、二级和三级，从安全角度考虑，管道全线采用清洁水试压。一级地区强度试验压力11.0MPa，二级地区强度试验压力12.5 MPa，三级地区强度试验压力14.0MPa，稳压时间4 h，合格标准为无泄漏。严密性试验压力为设计压力10MPa，稳压时间为24 h，合格标准为压降不大于1%试验压力值，且不大于0.1MPa［1］。本文对中缅1标段施工准备、清管、测径和试压排水等关键技术的实施进行了介绍。

1 施工准备

中缅1标段管道清管、测径、试压基本流程见图1，根据施工流程准备相关工作。

施工开始前，首先需要申请试压作业许可，并获得试压用水和排水的批准，进行试压段划分，准备试压头、收发球筒等设备。

1.1 试压段划分

图1 清管、测径、试压基本流程

管道试压前，必须先划分试压管段。平原地区相对山区简单，而山区管道，不仅要考虑地区等级、水源情况、穿跨越工程、站场阀室位置以及施工条件等因素，还需要结合沿线高差等情况复核管材的承压能力［2］。合理的管段划分，在满足试压要求的前提下，能减少施工工作量。

根据GB 50369-2006《油气长输管道工程施工及验收规范》的要求：试压时管道低点处的环向应力按照不大于管材最低屈服强度的0.9倍控制，对于山区高差较大处，其值不大于0.95倍［3］。试压分段中各区段长度一般平原地段小于35 km，山区、丘陵的管段分段应根据沿线高差具体划分。根据地区等级对应的强度试验压力以及0.95倍屈服强度限制条件进行校核（大变形钢管按屈服强度90%控制），计算出不同地区等级允许的最大高差。中缅1标段沿线高差较大，线路试压总长469.2 km，共划分试压段114段，单段最长试压距离16.78 km，同一试压段最大高差522m，试压分段相关计算结果见表1。

根据计算结果允许的高差，结合水源条件、沿线地形地貌、地区等级、大中型穿跨越及隧道位置等进行清管试压分段。此方法在保证工程安全的前提下，最大限度地减少了段落划分，降低施工难度和强度。

表1 中缅1标段线路试压分段相关计算

线路途经的工艺阀室、隧道等单出图管段应单独进行试压，试压合格后再与其他管段连头，参加管段试压。

1.2 清管、试压设备

1.2.1 试压头预制

试压头必须采用与试压段材质相同、壁厚相等或高一级的钢管制作，试压头在使用时需统一编号，使用次数不超过5次，椭圆封头压力必须满足试验压力要求。所有用来预制试压头的部件都必须具有合格证书，相关材料必须报监理审批。试压头示意见图2。

试压头和阀门在使用前进行15MPa的强度试验，试验介质为清洁水，强度试验稳压时间4 h，无泄漏、无爆裂为合格,试压头的试压过程需经监理现场签字确认。

图2 试压头示意图

1.2.2 清管器收发装置预制

清管器发送（接收）装置采用δ=14mm Q 235钢板卷制成Ф1 219圆筒，圆筒与异径接头焊接，长约2.5m。其制造厂家应具备压力容器制造资质，使用前应进行试压，试验压力为2.4MPa。清管器发送（接收）装置见图3。

图3 清管器发送 （接收）装置

1.2.3 其它试压设备选择

根据工程实际需要合理配置试压设备，包括：空气压缩机、清管器、注水设备、仪表、钢管和管件等。试压用的仪表在使用前应经过有资质的计量检测部门检测合格，并经监理确认后方可使用。临时用管道、管件、阀门、法兰、垫片、螺栓和其他试压配件的设计压力不低于试压压力，注水泵、高压泵和试压头采用刚性配管连接［4］。

2 管道清管、测径技术

管道分段清管测径施工是在线路焊接完回填后，压力试验前，利用空压机向管段内注入压缩空气，从而推动清管器进行管段内杂物清扫和管道变形测量的一项重要工序，所用的清管器直径比管道内径过盈3%～5%。

测径目的是确定管道存在的失圆、皱痕、凹坑或其他变形的程度，中缅1标段主体线路测径使用测径板，直径不小于该管段内径的92%并小于该段热煨弯管内径的95%，隧道等单出图穿越段测径板直径为管段内径的92.5%，测径板厚度为8～10mm。管线清管测径步骤如下：

a）安装好清管器发送（接收）装置并做好相关准备工作后，启动空压机通入直板清管器，清除焊渣等碎屑。

b）通带尼龙盘刷的清管器，清除灰尘等杂物。

c）在清管器上安装测径板，通清管器测径。

清管器的运行速度控制在3～5 km/h,最高压力不超过1.6MPa，清管器运行速度可通过调整清管器接收装置上的放空和排污阀开度控制。清管过程中，操作人员应守在测试段两端，监视装在清管器发送（接收）装置上的压力表，如有任何可能导致清管失败的压力异常变化，操作人员应立即电话报告试压工程师，由试压工程师进行判断。

当出现接收端气体排量很大，清管器停止运行或运行速度很慢的情况，可能是清管器中途损坏所致，需泄压后装入新的清管器，重新清管。当出现清管器被卡，接收端不排气或排气非常小的情况，可能是管道变形或管道内有杂物所致，需发带跟踪仪的清管器，找出卡点，通知相关方分析原因，并提出解决方案。

当清管器接收装置收球端不再排出杂物，清管作业合格。测径清管器到达末端后，如测径板没有明显变形、褶皱，测径作业合格。

3 管道试压

3.1 试压准备

清管、测径合格后，拆除管段两端清管器发送（接收）装置，将试压头焊接在待试压管段两端，在试压段首端连接试压设备，在末端焊接排空管线；试压操作坑需进行防塌方处理，两侧放缓坡，坡度小于60°，缓坡需设施工便道；进行沟下作业时，沟上有人看护，防止落石、塌方等事故；对水压试验工序进行危险源分析，试压头前方严禁站人，并远离人口稠密区；现场设置警戒线、警示牌、无关人员不得进入；为了计量注水量，在注水管路上安装流量计，使用符合要求的清洁水；在试压头的双头针型阀上分别连接远传数字压力表和圆图记录仪，压力表和圆图记录仪的终端位于试压安全区域内；温度计安装在试压头和管线连接处，紧靠管壁且用土掩埋；水压升压前做最后检查，确认试压泵、连接管、接头完好，试压泵状况良好。

设置沉降池，在泵入口处安装过滤器，过滤泥沙和杂物，达到要求后将清洁水注入管道。注水前应从选定的水源采集样本进行化验分析，确认试压用水清洁，pH值为中性，对管道无腐蚀作用。上水点应设置沉淀池和蓄水池，蓄水池容量应满足上水要求，池内表面必须做硬化处理。管道试压流程见图4。

图4 管道试压流程

3.2 压力试验

为了在注水过程中隔绝空气进入试验段管线，在注水前先将2个机械清管器装入已预制好的试压头内，再将试压头与试压管段焊接。在第一个清管器前注入水100m3，然后发出第一个清管器，每隔30min记录注水体积、压力和注水温度。当注水清管器到达末端，关闭注水泵和阀门，停止注水。注水结束后，关闭充水管段两端阀门，进行24 h的温度稳定，使管内的水与土壤充分进行热交换。

温度稳定后，确认所有试压准备措施已经就位，开始向管道加压，升压尽量保持适当恒定的速度。升压阶段划分见图5，图5中ps为强度试验压力，pt为严密性试验压力。

图5 试压阶段划分

试压期间，检漏人员目测所有可视的连头，并沿管线进行巡查，检查是否有泄漏现象，如有泄漏，应立即中断试压，对管道进行泄压、维修。如压降不满足要求可再延长24 h继续观测。如果试验不合格，由施工单位找出漏点并进行维修后，再重新试压［5］。

3.3 降压排水

压力试验顺利完成后，半开阀门，缓慢降压，防止引起颤动。降压完毕后，为了保证空气不进入管道，在试压管段的高点位置应保持有一定的正压。排水施工时必须取得当地相关部门的排水许可，且应通过沉降池沉降后排放。

试压完成后，采用2台排量大于30m3/min、最高压力为2.4MPa的空压机排水。首先将空压机与试压头连接，空压机推动注水前预置在试压头内的清管器，将管内试压水推出。推水过程中通过控制末端排水阀门，在末端建立一定背压，使清管器平稳运行，以免产生“气阻”现象。

3.4 扫水验收

试压段完成排水后将试压头割除，焊接临时清管器发送（接收）装置，进行深度扫水。首先发送直板清管器进行扫水，当末端无明水排出时发送泡沫清管器进行深度扫水，DN 1 000管段深度扫水以连续2个泡沫清管器含水量不大于1.5 kg为合格。扫水合格后再次进行测径，测径清管器到达末端后，测径板没有明显变形、褶皱，测径合格。

试压段完成试压后，段落连接焊缝必须进行100%射线检测和100%超声波检测，达合格。

4 结论

管道的清管、测径、试压是在管道投产前检验管道是否存在隐患的最重要环节。通过清管、测径、试压，对中缅1标段的施工质量、材料性能、管道整体性进行了一次综合检验，对不合格的管段及时采取措施整改，使中缅1标段管道成功投产，安全平稳运行。在长距离、大口径、高压力的天然气输送管道工程中树立了典范，供类似工程借鉴。

［1］GB 50251-2003，输气管道工程设计规范［S］.GB 50251-2003，Code forDesign ofGasTransm ission Pipeline Engineering［S］.

［2］潘江芹，毕彩玉，曾九令.山区长输管道施工中试压分段的技巧［J］.石油工程建设，2008，34（3）：75-77.Pan Jiangqin,BiCaiyu,Zeng Jiuling.Skill of Dividing Pipeline into Sections for Long Distance Pipeline Pressure Tests in Mountainous Region［J］.Petroleum Engineering Construction,2008,34（3）：75-77.

［3］GB 50369-2006，油气长输管道工程施工及验收规范［S］.GB 50369-2006，Code for Construction and Acceptance of Oil&Gas Transmission Pipeline Engineering［S］.

［4］孟祥启，彭顺斌．长输管道的试压 ［J］．油气储运，2008，27（9）:50-54.Meng Xiangqi，Peng Shunbin．Pressure Test of Long Distance Pipelines［J］.Oil&Gas Storage and Transportation， 2008，27（9）：50-54.

［5］周剑琴，张 龙.西气东输山区段管道水压试验技术研讨［J］.天然气与石油，2004，22（3）：36-39.Zhou Jianqin，Zhang Long.Discusses on Hydrostatic Test of the Segments Located in Mountain Areas of“W est to EastGas Pipeline”［J］.Natural Gasand Oil， 2004，22（3）：36-39.