影响工业管道试验的因素分析

张豪灿 何佳梦

摘 要：工业管道是石油、化工、轻工、制药、矿山等工业企业管道设施的总称。工业管道广泛应用于各行业、各个城乡区域。工业管道与压力管道范围有交叉，但工业管道范围要大。二者交叉范围的管道，涉及工艺流程多，生产环境复杂，输送介质多样，管道安装环境多变。工业管道的概念包括：连接的设备设施、管子、阀门、管件和支吊架等内容。在介质输送过程中，管道的性能就显得尤为重要，直接影响介质输送的效率、安全性及外界环境。管道试验项目主要包括：强度试验和严密性试验，而强度试验又细分为液压试验与气压试验。本文主要对影响管道强度试验及严密性试验的因素进行了探讨。

关键词：强度试验；泄漏试验；影响因素

中图分类号：TV672 文献标志码：A

1 试验前检查是影响试验成败的关键

工业管道包括连接的设备设施、管子、阀门、管件和支吊架等内容。对于管道试验来说，任何设备性能及连接出现问题，都将直接影响试验结果。管道试验前主要检查的内容如下：（1）焊缝的目视检查，检查焊缝是否有缺陷，是否存在点焊的现象等；（2）机械连接件的目视检查，检查连接件的完整性，是否有可见裂纹；（3）法兰是否加装垫片，是否为正式垫片；（4）设备是否还在寿期，是否已老化，是否为废旧设备；（5）试验用管道、管件、配件的承压等级是否符合试验所需压力要求。

2 影响管道强度试验的因素

2.1 强度试验方法的选择。强度试验的试验方法又分为液压试验与气压试验。就液压试验与气压试验的选择问题，通常选择相对安全的液压试验。由于气体的可压缩性，高压下同体积的气体与液体在泄漏至常压后，气体与液体的体积相差甚大。同时，液体是不可压缩性流体，在管道强度试验不合格有泄漏时，系统压力可以瞬间释放；而气体强度试验有小的裂口时，压力不会瞬间降下来，继续升压等到系统某点达到极限时，系统会产生大破口，瞬间大量气体漏出，产生爆炸式膨胀，压力才得以释放。

某些特殊情况下也会考虑采用气压作为强度试验。当直径较大的管道采用支吊架固定的形式，采用液体试压容易超过支吊架所能承受的荷载，可以考虑用气体试压。另外极端低温下，用水试压极易结冰，可用气体试压来代替。

2.2 试验压力与试验温度的影响

（1）对于液压试验：（a）试验压力不低于1.5倍设计压力；（b）设计温度比试验温度高的情况下，试验压力PT应满足：PT≥1.5PD×S1/S2。其中，PD为设计压力，MPa；S1为试验温度下管道许用应力，MPa；S2为设计温度下管道许用应力，MPa；当S1/S2>6.5时，取6.5。管道许用应力S的值与管道材质、管道厚度、管道加工工艺和管道温度有关，可以通过常用钢管许用应力表（GB50316—2000）进行查找；（c）试验压力应小于该温度下不超过屈服强度的最大压力；压力试验保压期间，需考虑打压介质热膨胀而导致的管道超压。为了减少打压介质在保压期的热膨胀，可以在管道外适当包裹保温层。但保温层的加设又会为保压期间查漏带来困难。所以，打压期间选择温度相对恒定的环境进行，试压管道尽量避免阳光照射，或者采取必要的温控措施。

（2）对于气压试验：（a）气压试验压力的选择。承受内压的工业金属管道，气压试验压力应为设计压力的1.15倍；真空管道为0.2MPa；（b）由于气体性质原因，相比于液压试验，温度对气压试验的影响更为显著。试验时应加装1.1倍设计压力的安全阀，防止由于温度影响而导致的管道超压。

2.3 液压试验管道残存气体的影响

液压试验前，需要对管道系统进行液体介质充注，充注至管道实体状态后，方可进行管道打压。但如果液体介质充注不充分，会导致管道内残存气体。由于气体的可压缩性，残存的气体必然导致管线打压压力与实际所需压力产生偏差，进而导致最终管线试压结果不准确。对于布置复杂的工业管道，需要预先制定管道排气方案，排气效果将直接影响管道打压结果。

2.4 试验介质的选择对试验的影响

液压试验：工业金属管道打压时液压介质的选择与管道材质密切相关。对于水质要求不高的管道进行压力试验时，可采用廉价的水来作为试压介质；奥氏体不锈钢管道进行试压时，水中氯离子含量要低于50ppm；对于有溶氧易蚀的管道，可以考虑预先在水中添加不对管道腐蚀的除氧剂，氧含量合格后进一步进行压力试验。

气压试验：与液压试验相似，管道的材质对气压试验所需气体介质要求不同，常用介质包括普通空气、经处理的无油不含有机物的干燥空气、氮气等。

2.5 垂直分布管道试验的影响因素

对于垂直分布式压试验管网，影响管网试压的因素尤其应该考虑高差对管网试压的影响。液体注满管网后，底部承压要高于顶部承压。为了将所有管线进行压力试验，可以采用分层试压的方法，即通过隔离阀，将高差较大的垂直管网进行分层，每层单独试压。通过分层试压的方法，可以有效减少高差对管网试压的影响。

2.6 系统试验顺序的安排对管道试验的影响

如果管道进行压力试验后，因检修或者设计需求而导致的管线拆卸、焊接、改造，则压力试验需重新执行。因此，对系统试验前应做好整体规划与整体把控，减少返工风险。

2.7 压力表的选取对管道试验的影响

（a）压力表的量程应为被测压力的1.5～2.0倍，如果管道设计压力1MPa，按照试压压力为设计压力的1.5倍，则压力表量程应选择2.25MPa～3.00MPa（即1.5×1.5MPa～1.5×2.0MPa）压力范围。

（b）压力表的精度不得低于1.6级（允许误差/测量上限×100%=±1.6%），压力表是否校验，试压装置的压力表不得少于两块，以减少压力表失效不准的风险，同时可以比较多块压力表示数，减小误差。

3 影响管道泄漏试验的因素

3.1 泄漏试验的前提：对于输送危害性流体或者可燃气体的管道，需要进行泄漏试验；另外，在管道进行泄漏试验前，必须先进行管道的强度试验且合格。如果先进行管道的泄漏试验后执行强度试验，由于强度试验压力比泄漏试验压力高，可能会使之前进行的泄漏试验失效。换言之，强度试验后无法保证泄漏仍合格。

3.2 泄漏试验压力的选择：一般选用设计压力，试验压力达到设计压力后，需要对阀门填料、机械连接点等连接处进行发泡剂检查。

3.3 泄漏试验的检查：泄漏试验检查应提前编制详细的检查方案，罗列所有连接件、密封面、焊口等连接处。对于复杂的管网，需要对管网设备进行专业检查，需要对各法兰面进行检查，对阀门阀杆、阀门与管道连接处进行全面检查。由于检查工作量较大，需提前进行人员分工，提前对检查人员进行相关交底，让检查人员熟悉检查范围及检查内容，切不可遗漏任何待检点。在试验压力下，经稳压24h后进行压力监测，合格标准为管网无压力降。试验过程中如发现泄漏要做好标记，必须在泄压后进行检修，不得带压修补。

结语

综上所述，管道试压成败的关键在于試压前的检查，试验检查是管道试验的前提和基础。通过试验前检查，预先排查出系统试验存在的问题，可以有效减少返工的风险，提高效率。此外，影响管道的强度试验及泄漏试验的因素较为繁杂。对于复杂的试验管网及试压设备，试验期间的检查工作量较大，需预先制定检查方案、试验方案及应急预案。由于管道试验核心是为管道打压，试验过程中，需要对试验压力进行合理有效控制。同时，考虑到试压介质的热物性，需要对试验期间的温度进行控制，防止保压期间温度波动而对试验结果产生影响。最后，管道试验的规模可大可小，将各种影响因素及风险提前考虑并加以预防，可以大大提高试验成功率。

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