FPSO项目管线高压密性试验通用做法研究

谭晓光

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266520）

FPSO又称浮式生产储油卸油装置，可将从地层抽取的原油进行初步加工后储存在舱室内，达到一定数量后，通过穿梭油轮运输到陆地。FPSO内的管线工艺复杂，材质众多，在预制安装完成后，压力试验可以检测焊口的强度，但对于管线的完整性，特别是对管线上法兰节点、螺纹连接处、人孔及阀门的严密性检验，密性试验是必要的手段。随着作业水深及油气田开采深度加大，工艺管线的承压要求也不断增加，相应的管线高压密性试验越来越多。以我公司承建的某FPSO项目为例，对其中涉及的高压密性试验进行研究，并对其中的通用做法进行总结。

1 密性试验的介质、压力及温度要求

密性试验的介质通常包括淡水（氯离子含量不超过50ppm）、洁净的压缩空气及氮气。试验介质的选择通常由被测管线系统设计投产后运行的介质所决定，如被测管线设计运行介质为液体，则可用淡水作为密性试验介质；如被测管线设计运行介质为气体，则可选用压缩空气或氮气作为密性介质。对于试验压力大于0.6MPa的气密包宜采用氮气，试验包要经五级编校审批准。

按照ASME规范、详设规格书及管线数据表可确定试验压力，通常试验压力为系统内管线操作压力的1.1倍，小于设计压力；当操作压力的1.1倍大于设计压力时，试验压力取设计压力的0.95倍。对于系统内有安全阀的，不能超过安全阀整定压力的0.9倍。

试验应在稳定的温度下进行，温差变化不能超过±5℃。环境温度应在10℃和50℃之间，并应将温度控制在金属的延性-脆性转变温度之上，如实际试验中接近该温度时，应采取加电热毯或其他措施，避免低温下金属变脆，增加试验的风险。

2 密性试验的安全距离要求

密性试验前必须完成相应管线、设备的压力试验，保证焊口的强度满足要求，并应按照程序要求进行法兰管理，检查螺栓扭矩值。

水密试验对于不大于10Bar的压力，隔离区为距离系统管线每个点4m。且压力每增加10Bar，隔离区向外增加1.5m（如试验压力为50Bar，隔离区为10m）。

在我公司承建的某FPSO项目中，最高气密压力达到了573.89Bar，危险性较大。因此气密试验时，安全距离按照ASME PCC-2 Article 5.1公式（II-2）and（II-3）气压安全距离公式进行计算，并参考其他项目选取适当隔离范围系数。公式如下：

其中：E -系统储能，J；k -测试流体比例因子，当测试气体为压缩空气或氮气时，k取1.4；Pa -绝对大气压；101kPa；Pat -绝对测试压力，Pa；V -测试系统容积；TNT -TNT当量，kg；R -隔离距离；Rscaled -隔离范围系数。根据上述公式，可计算出理论上的ZONE1、ZONE2，而ZONE3无相关计算标准，通常项目的区域至少在ZONE2外围。

ZONE1：禁区（升降压时禁止任何人员进入），是测试管线或设备可能产生碎片的区域，可造成人员伤亡。

ZONE2：限制区（非气密作业人员不得进入），此区域内风险评估为可造成人员肺部、耳膜伤害及设施损坏。

ZONE3：隔离区（无关人员不得进入），此区域内风险评估为飞溅物飞行距离影响区域，有潜在砸伤人员设施的风险。

最后综合考虑，E≤135.5MJ时，隔离距离为30m；E≤271MJ时，隔离距离为60m；E≥271MJ时，隔离距离按照上述公式计算Z O N E 1 及ZONE2。

3 密性试验的工装要求

对于高压气密（85Bar-574Bar）工装宜采用远程控制阀门开启关闭，如图1。

图1 远程控制阀门操作面板

工装材料应有第三方认证证书，工装制作完成后应整体进行100%PT，并进行15000Psi的水压试验，然后再进行至少9000Psi(620Bar)的气压试验（升降压步骤以10%速率缓慢进行，170kPa及600kPa处停泵检查，最大的升压速率不可超过每分钟20%的试验压力或0.5MPa/每分钟，两者取小值）。以确保工装安全性。最高点稳压时间不少于30分钟。

4 密性试验的升降压要求

对于采用淡水作为试验介质的密性包，升压步骤如表1：

表1 水密包升降压步骤

对于采用压缩空气或氮气作为试验介质的密性包，升压步骤如表2：

表2 气密包升降压步骤

同时对于储能大于1 0 0 M J 的气密包，每步升压调整为试验压力的1 0%，降压步骤为75%～50%～25%～170kPa～0kPa，如图2。当达到试验压力时，需稳压15分钟或检查所有连接点所需时间的较大值。

图4 储能大于100MJ的气密包升降压步骤

5 密性包编制及注意事项要求

（1）相同试验压力的管线、仪表以及设备应做在一个密性包文件中，密性包以阀门关闭或盲板封堵为边界点，在PID中将试验范围内管线、设备标记为红色，并配说明“Area under pressure承压区域”；高压密性包边界阀门后要设置泄放路线，PID中标记为绿色，在泄放路线中选定一个高低点阀门打开，拆下盲法兰或螺纹管帽。如阀门内漏时，可通过泄放路线将氮气排放到安全地点，避免非承压区域憋压或氮气在非安全地点聚集，使人窒息。

（2）在密性试验开始前，项目组应组织相关操作人员、检验人员、安全监督、技术人员以及业主等进行查线，保证待测密性包管线完整，证书齐全，相关一切准备就绪。并对相关风险点进行JSA分析，制定应急预案。

（3）气密试验应在所有法兰接口处缠上胶带并在胶带上开小孔，当达到试验压力后，可以使用泡沫溶剂（中性洗涤剂溶液或肥皂水）检测泄漏。如果系统压降超过10%，应考虑重新增压。

（4）当系统出现漏点时，标记泄漏位置，必须彻底泄压后再修复，修复完成后，按照程序重新试验。

（5）水密试验完成后，打开高点放空，将水排净，使用干燥空气将系统内吹干，直至露点达到0℃或规格书中要求的其他温度。

6 结束语

在FPSO或其他海洋工程项目中，对于工作介质为可燃、有毒流体的系统或其他需要保证严密性的系统，都应进行密性试验，以保证项目投产运行后的安全可靠。通过对密性试验通用做法的总结，可为其他项目提供可借鉴的经验。特别是对于风险性较大的高压气密，应多方面考虑，保证试验人员及设备的安全，顺利完成对系统的密性试验。

◆参考文献

[1] ASME PCC-2-2011，压力设备和管道的维修[S].

[2] ASME B31.3-2018，工艺管道[S].

[3] 刘焰明，朱武，陈兆胜，等. 某FPSO项目高压密性实验关键技术研究[M].中国设备工程，2018，(20)：134-136.