低压LNG管道气压试验技术及工程实践

田伟，刘力炜，田炜

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）

为缩短开车前管道系统的干燥时间，确保管道系统内无水分残留，在征得业主、设计和监理方同意后，本项目的LNG、NG管道采用气压试验，试验介质选用干燥的氮气。针对气压存在的安全风险，本项目除按照设计文件和规范要求控制外，还编制了专项管道气压试验方案，组织了专家对专项方案进行论证，按照专家意见进行修订和完善，并按照规定程序完善了方案审批。

1 LNG、NG管线气压试验范围

表1

2 安全距离计算

本计算方法采用NASA推荐的安全距离计算方法，采用总能量换算为TNT当量，根据安全推荐爆炸压力影响系数算出安全半径。

管道中的能量：

式中：E -管道爆炸能量；P -管道爆炸时的压力；γ -空气绝热指数，1.402

转换为TNT能量：m=E/1424033；

式中：m -管道爆炸的TNT当量/kg

安全半径：R=λ·m1/3；

式中：R -安全半径；λ -爆炸压力影响系数，取值见表2。本项目λ选用zone1。

表2

经计算，本项目气体试压包最大安全距离如表3：

表3

3 施工准备

施工准备工作包括以下内容：方案已批准，并已进行了安全技术交底；管道系统已施工完毕，并符合设计及相关施工规范要求；管线焊接工作完成，且无损检测报告合格；所有与管道焊接的附件均已焊接完，无损检测报告合格；管道支架的型式、材质、安装位置正确，数量齐全，焊接质量合格；临时盲板进行编号并挂牌管理，确保盲板放置正确且标识明显；按照阀门开关检查表和标注的P&ID图纸，沿着作业路线进行检查，确定阀门的开关状态；试验用压力表已校验并在有效期内，其精度不低于1.6级，表的满刻度值应为被测最大压力的1.5～2倍，压力表不得少于2块；管线实体检查合格，管道已按试验的要求进行加固；检查所有的连接部件螺栓的张力和扭矩合格；试压设备报验合格；试压包资料齐全，试压包资料包括以下资料：

(1)管道焊接检查记录。(2)焊接比例确认表。(3)无损检测报告。(4)管道轴测图、设计变更及材料代用文件。(5)盲板安装、拆除记录。(6)管道流程图。

4 安全保障措施

为保障气压试验施工期间施工安全，采取如下安全保障措施：

气压试验施工前施工方案及JSA计划通过审查批准，做好技术安全交底；办理相应的作业许可证；进入现场必须戴好安全帽，系好帽带，2m以上（含2m）的高空悬空作业必须戴好安全带，扣好保险钩，高空作业时不准往下或向上抛掷材料和工具等物件；液氮泵橇操作人员必须经过三级教育，人员身体状况良好，作业时必须佩戴合格的工作服、手套、护目镜、防护面罩等劳动保护用品，防止液氮冻伤；高空作业人员必须经过三级教育及高空作业专项培训，人员身体状况良好，无高血压、心脏病等病史，作业时必须佩戴五点式安全带；所有工作人员必须严格遵守有关安全操作规程，确保人身和设备的安全；

试压区域设置警示隔离标识，试压区域内树立“正在试压，无关人员禁止入内”警告牌标志，并有专人巡逻。现场所有无关人员不得入内，所有工作人员需经相关培训交底后方可入场操作；成立统一的试压工作小组，指派专人负责，负责人与试压工作人员统一使用对讲机交流，统一指挥和协调工作；上层区域人员工作时必须配备对讲机，及时与下层人员保持联系，遇到紧急状况及时相互预警沟通，必须立即从安全爬梯迅速撤离，以防发生危险；试验人员不得位于盲法兰、管接头、紧固螺栓等可能飞出的路线上；检查确保临时盲板的厚度符合规范要求；压力试验前再次确认系统的连接点或软管不存在问题，压力试验时工作人员应尽量远离此危险范围；软管需要每隔一定的距离进行固定，以防止其移动；试验压力不得超过试验记录规定的压力；管道排出口朝向空旷方向，并在周围拉上警戒线；压力试验中，已受压管道不得敲击；管道试压前，检查管道与支架的紧固性和管道堵板的牢固性，确认无问题后，进行试压；压力较高的管道试压时，在警戒区域内安排人员负责警戒，禁止无关人员进入，升压和降压应缓慢进行，试验压力必须按设计或验收规范的规定，不得任意增加；服从业主、监理及公司现场安全管理部门和公司专职安全人员的管理、检查和指挥，不听从指挥者，管理人员有权暂停其工作，对其进行安全教育乃至处罚；试压期间布置警戒线，设置安全距离43m，无关人员不得进入。

5 气压试验程序

管道气压试验压力为设计压力的1.15倍，因此试验压力、各试压包管线容积如表4所示：

表4

试验介质采用干燥洁净的氮气。试验用压力表必须经过校验，并出具校验报告方可使用。现场使用的压力表精度等级为1.6级，量程为试验压力的1.5～2倍。每个系统安装2块压力表，分别置于系统的最高点和最低点。试压前要拉好警戒线，竖标识牌，做好隔离措施后方可进行管道预实验及气压试验。试验时的压力泄放装置使用装车橇内的1台安全阀，其设定压力不高于试验压力的1.1倍。气压试验时，必须进行预试验，预试验压力不应大于0.2MPa，预试压检验无泄漏后，可进行后续气压试验。

本次管道气压试验采用液氮储罐及液氮泵橇对管线进行压力试验，氮气经升压后，低压LNG管线、排净管线、返回气管线和放空管线系统通过主管线上的1寸导淋口或装车橇内注氮口接入，进行管道系统的升压；仪表风管线、氮气管线和工厂风管线系统通过用户接口接入，进行管道系统的升压。具体参考P&ID图纸。

气压试验时应逐步缓慢增压，当压力升至试验压力的50%或0.6MPa时（选较小值），并且稳压至少3分钟，未发现异常或泄漏，继续按试验压力的10%逐级升压，每级稳压3分钟，用发泡剂检测无泄漏后，再进行升压，直至达到试验压力。在试验压力下稳压10分钟，检查压力表无压降、无泄漏、无可见变形后，再将压力降至设计压力，采用发泡剂检测应无泄漏，稳压时间30分钟，确认压力表无压降、管线无变形后，可逐渐泄压。具体试压过程见图1，数据见表5：

图1

表5

试验过程中若遇泄漏，不得带压修理。应将系统的压力降至常压，由施工单位组织人员进行修理，修理合格后重新试压，直至合格。

试压合格后缓慢打开系统顶部的放空阀，缓慢降压，保证安全排放，直至压力降为常压。排放阀和排放的路线需要仔细选择，保证系统的每一部分都能彻底泄压。由于放气时会产生噪音，无关人员应远离放空点，操作阀门的人员必须戴耳塞方可作业。

管道试压合格后，立即填写管道试压记录，各方签字确认。

工艺管线泄漏性试验根据GB50235-2010第8.6.6节第6条，经气压试验合格，且在试验后未经拆卸过的管道可不进行泄漏性试验。故本项目不再进行单独的泄漏性试验。

6 结语

本项目低压LNG、NG管线的气压试验顺利实施，将原计划水压试验+空气吹扫+氮气置换的8天施工工期缩短为2天，保障了干燥惰化的效果，保证了露点温度达标。工业管道气压试验虽然危险，但是只要提高风险意识，采取切实可行的措施，细化试压方案，加强试压过程安全管理，就可以降低试压风险，保证管道气压试验工作安全顺利进行。

◆参考文献

[1] 张宏彬. 管道气压试验安全技术与管理[J].海洋工程装备与技术，2017，4(3)：173-177.

[2] 黄长久. LNG装置低温工艺管道安装技术及工程实践[J].中国石油和化工标准与质量，2017，(18)：179-181.

[3] GB50235-2010，工业金属管道工程施工规范[S].