天然气长输管道试压介质选择与稳压时间探讨

徐群

[摘 要]天然气长输管道建成后为保证管道的安全性就必须进行试压，管道试压过程中关键的控制参数是试压压力和稳压时间。本文是从试压介质的选择、试压管段的优化、试压压力和稳压时间等几个方面展开相关探讨。

[关键词]试压 介质 压力 稳压

中图分类号：P4581 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0085-01

输气管道试压是管道施工过程中的一道重要工序，它是对管道施工质量、管材性能及管道整体强度的一次综合检验，也是投产前对管道系统能否在设计压力下安全运行的最后一次检验。本文主要是从试压介质和稳压时间两个方面来进行相关探讨.

一、试压介质的选择

1、介质种类

目前，常见的管道试压介质主要有洁净水和压缩空气2种。试压介质也可以是天然气或惰性气体，根据实际情况需要，防冻液也可用作试压介质。在GB/T16805-2009和API-RP-1110-2007中对试压介质有新的规定，即在满足标准中所规定的特定条件时，试压介质也可以是雷特蒸汽压小于0.05MPa的液体石油。

2、国内外规范要求

GB50251-2003和GB50369-2006中都规定：一级、二级地区的管段可采用气体或水作试验介质；三级、四级地区的管段应采用水作为试验介质。如果所试验的是焊缝系数为1.0的新管子，当三级、四级地区试压时，最大环向应力分别小于50%SMYS（管材规定的最小屈服强度）、40%SMYS，且最大操作压力不超过现场最大试验压力的80%时，可采用空气试压。加拿大国家标准CSA-Z662《石油和天然气管线系统》第8.4.1条规定：试压介质应当用水（不分地区）。管材符合加拿大国家标准关于切口韧性要求且焊缝系数为1的新管道，在试压时存在下述一种或多种条件时，就允许采用空气或不可燃、无危害气体作为试压介质：环境温度过低、符合水质的水量不够、排水不便、管线纵剖面引起水试压分段过多、不允许管段任何点强度试压产生的环向应力超过最低屈服强度σs的80%。

以上国内外标准都要求正常情况下三级、四级地区的管段应采用水作试验介质，如果采用空气试压，必须有条件限制并确保安全。因此，水就成为了各个标准中的首选试压介质。国内在空气试压这方面提出的条件限制参考了国外的标准，但是仍然没有国外的标准具体化。考虑到空气试压的危险性及国内的实际情况，对试压介质的种类及适用地区可进一步的完善。

二、试压分段优化

在进行油气管道试压前，必须先确定试压管道的长度及起始点，划分试压管段。平原地区，试压分段相对简单，对山区管道试压分段，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。合理的管段划分，可以在满足试压要求的前提下，减少清管、试压以及管线连头工作量。水压试验分段长度不宜超过35km.《油气长输管道工程施工及验收规范》规定试压管段高差不宜超过30m，但对于山区段，试压段高差很难控制在30m以内，否则试压段落太多。对于山区陡坡段，结合管道线路纵断面图，计算管道低点的静水压力，核算管道低點试压时所承受的环向应力，该值一般不应大于管材最低屈服强度的0.9倍，对特殊地段（主要指山区高差较大处），该值不大于管材最低屈服强度的0.95倍。试压段落的最大允许试压压力可根据试压时允许的管道环向应力、管道公称直径及管道壁厚计算确定。根据最高点及最低点的水压试压压力并结合水的密度便可计算出最大允许高差。

三、试压压力和稳压时间

在试压过程中，管道内压不会造成管道屈服，管道处于弹性状态，管道轴向应变σX=0，环向应力为，得出管道轴向应力和环向应变为：

式（6）是水试压稳压时间的数学模型，它反映了管道稳压时间t与管内含气量f、管道内压力及其变化ΔP、管径D、管容、泄漏孔当量孔径d的关系。

参考文献

[1] 蔡亮. 国外油气站场管道试压试验标准剖析[J].天然气与石油，2014，（03）：15-18+8.

[2] 杨锋平，罗金恒，赵新伟，吴建成，王琴，杨理践.输气管道高强度试压方法及其在X80管道上的实践[J].石油学报，2013，（06）：1206-1211.