高海拔山地长输蒸汽输送管道水压试验技术研究

贺圣波

（贵州西能电力建设有限公司，贵州 贵阳 550081）

0 引言

在长输蒸汽管道的施工过程中，管道试压是一件非常重要的工序，通过试压可以了解到管道的施工质量、管材性能以及管道整体的完整性。通过长输管道试压，可以保证管道在正常的运行压力之下不会出现泄漏的情况，可以对管道的强度以及连接处的应力进行测试。在高海拔地区的山区进行长输蒸汽管道敷设的时候，往往会遭遇地形不平整，高低落差较大的情况，这在管道试压中就对管材的性能、管段划分、试压工艺等提出了挑战。在高海拔山地进行管道试压技术研究对于保障长输管道的长期安全运行有着积极的影响。

1 研究意义

在长输蒸汽输送管道建成之后，必须对其进行强度试压和气密性测试，测试通过方可投入生产，管道投产前试压是保证管道能够安全可靠运行的一道重要保障。我国西南地区基本没有集中供热，企业为了满足生产工艺要求，大部分安装小锅炉，其容量小、参数低，锅炉热效率低，燃煤、燃油燃烧不完全，对环境污染严重。由燃煤热电联产机组长距离输送蒸汽的项目将越来越多，而此地为高海拔山地，地势复杂多变，致使管道施工难度极大。对于高海拔山区的长输蒸汽管道试压方式，国内外都还没有标准的施工方式，因此在进行试压的过程中需要充分结合以往的经验、分析各种施工工艺，在施工前制定出完整的施工技术方案以及施工流程，以便在检查过程中降低问题的出现的可能。

管道强度试压通常采用的试压压力较大，通过压力检测，可以消除管道内部的缺陷，让管道的安全度能够得到提升。同时通过管道试压，可以让尖端存在的小缺陷产生塑性变形，让尖端处钝化，降低缺陷发生概率。按照屈服强度进行试压能够消除管道焊接过程中存在的残存应力，如果焊接位置存在着残余应力，就会让焊接接头腐蚀情况加重。虽然理论上较高的试压压力能够更好地确定管道的质量，对管道内部的缺陷进行排查，但是考虑山地长输管道的情况，如果采用的压力过高就会让管道发生屈服，只有在合理的压力范围内进行试压才能切实提高管道的使用寿命。

对管道进行严密性试压能够起到检查管道整体严密性的效果，由于国际上没有通用的管道试压标准，因此各国对稳压的时间的规定存在一些争议。诚然，稳压时间越长，就会让施工中投入的费用越高，让施工工期延长，但是如果稳压时间太短，就无法对管道进行充分的检查，为未来管道的运行埋下了安全隐患。在高海拔的山地地区进行管道严密性试压的时候，设定好合理的稳压时间具有非常重要的工程价值。对于我国高海拔山区长输蒸汽输送管线来说，进行试压技术的优化，能够确保管线可以顺利的投入生产中，保障了管线运行的安全，同时降低了管道试压的施工难度和工作量，因此优化管线试压技术有着非常重要的意义。

2 管道试压压力的研究现状

根据多年的研究和实践，得出了以下结论：长输管道想要在设计压力下无故障地进行安全运行，必须要保证试压压力的合理，对于高海拔的山地地区，管道高低落差较大，选择适当的试压压力就显得更加非常重要，只有管道的试压时的压力足够大，才能让管道中的各种缺陷暴露出来，以便施工人员采取相应的维护措施，让管道运行的安全性得到保障。

很多国内外的学者都对长输管道进行了较高压力的试压试验，都得出了自己的结论。学者潘家华提出了这样的观点，在长输管道进行试压时，如果压力过高，就能可能让管道承压能力发生逆转，对于管道承压来说是不利的[1]。学者赵嘉伟在输水工程中发现大口径管道功能性试验,经常采用单口水压试验的方式进行。根据现行规范，在实际试验操作中，存在进水口设置有缺陷、试验压力及稳压时间不合理、试验压降不符合实际情况等问题，面对这些情况，合管道功能性试验的基本原则，对大口径管道单口水压试验进行改良优化，就可以大幅度提升整体试验方案[2]。另外还有相关学者发现较高压力虽然会让管道的承压能力逆转，但是管道承压能力不会出现大幅度的下降；还有试验表明，用水试压能够让管道内裂纹的扩展速度降低。

在国际上，很多国家都在工程实践中倾向使用高强水压对长输管道进行试压试验，也取得一定的成效。在我国西气东输工程中，对长输管道进行试压试验时规定以95%SMYS作为最高试验压力[3]。

3 国内常用的试压方法以及缺点

3.1 水压试验流程

水压试验临时系统安装→水压试验系统检查→系统注水→初次升压至1/2设计压力→系统全面检查→继续升压至设计压力→系统全面检查→升压至水压试验压力（稳压10分钟）→系统全面检查→降压至设计压力→系统全面检查→结束试验，排除管道存水系统恢复。

3.2 临时系统安装

用厚度为12mm以上的钢板将试验段两端的管口封住，在管线最高处和最低处装设压力表，在中间高点加装一套排气阀。

3.3 水压试验前系统检查

试验管道管托全部安装到位、疏水阀安装完毕、所有阀门处于关闭状态、临时系统安装完毕。

3.4 系统注水

系统排气阀打开，注水至排气阀开始冒水。

3.5 水压试验

保持升压速率≤0.3MPa/min，直至系统压力升至1/2设计压力0.8MPa，停止升压泵动作。系统全面检查是否有泄漏（重点是焊缝），如有缺陷，泄压消缺。

保持升压速率≤0.3MPa/min，继续升压至设计压力1.6MPa，停泵检查，及时消缺。

保持升压速率≤0.3MPa/min，继续升压至水压试验压力2.4MPa，稳压10分钟，检查。

开始降压，保持降压速率≤0.5MPa/min，降至设计压力稳压30min，全面检查。

上述操作焊缝如有渗水或泄漏痕迹，重新水压。

3.6 试验结束

水压试验结束后打开所有疏水阀放水，排除系统存水。拆除临时系统，开始后续安装工作。

3.7 试验注意事项

（1）严禁敲打带压管道、设备；（2）严禁带压进行管道、设备消缺工作；（3）升压及超压过程中严禁站在堵板的对面或阀门法兰的侧面；（4）系统升压、降压过程中应停止检查；（5）水压试验时严禁操作阀门。

3.8 质量控制

要求：达到水压试验压力稳压10分钟无泄漏。所有参加水压试验的设备（增压泵、压力表等）必须是检验合格设备。传统的试压方案未考虑管道落差对压力的影响，当管道落差过大时，管道最低点和最高点将由于水自身的压强造成很大的压差，管道上安装的压力表的读数会产生很大的偏差，要想保证最高点的压力，必然会造成最低点超压。

4 对管道试压技术方案的优化改进

由于传统的管道试压技术存在一定的缺陷，为施工带来了不可预料的风险，因此需要对传统长输管道试压的方式进行一定的改进，让其能够保证最佳试压效果的同时，提高施工的安全性，使长输管道可以更好更稳定的工作。

在对长输管道进行试压的时候，应该对管道所处的地形地势进行考察，研究高海拔山区地势的复杂情况，在试压之前制定试压方案，并召开专项会议，召集工作和技术人员进行共同讨论，确保认方案无误、可执行性高。

在试压之前要对管段进行合理划分，分段进行注水试压，注水过程应该全部使用背压的方式。对于长距离下坡段的管道和垂直落差较大的管道，应计算因落差造成的压差，通过计算，在合适的位置安装隔离阀门。在试压过程中当低处的管道压力达到试验压力后关闭隔离阀门，然后继续升压，低处管道的压力维持不变，高处的管道压力升到试验压力，这样就避免了低处管道超压，让长输管道的试压质量得到充足保障。试压完成后进行排水的时候，为了防止水土流失和水资源浪费，降低管道排水带来的噪音，可以选用二级过滤系统和降噪系统[4]。

5 高海拔山区长输管道清管测径水压试验准备阶段的技术要点

对于高海拔长输管道的试压工作来说，十分管理，六分在试压之前，三分在试压中，一分在试压后。只要严格对试压前的管理工作进行划分安排，准备好必要的技术方案以及设备，就能很大程度上保证试压工作能顺利的高质量开展。

在进行试压工作之前，要对工作内容以及试压介质进行危害识别，制定详细可行的试压方案以及应急预案，对实施方案的技术人员和施工人员进行专项交底，保证接受交底的人员都能够掌握方案内容，同时要检查装置的安全措施，确保在试压管段内的管道、容器以及设备都能按照技术方案以及图纸的要求完成施工。

在管段试压中，试压头是需要承受所有的管内压力以及清管器的推进压力的，因此必须对试压头进行严格的测试，保证其能够达到水压试验最大压力值的1.5倍以上，这样才能保证稳压阶段试压头不会出现意外。每一个试压头都应该进行标注，将序列号、试压日期、试压压力大小进行标注。试压前要对试压头进行严格检查，保证试压头内部的垫片、O型环、管件、阀门等构件完整、试压头不会漏水，能够满足技术方案的所有安全方面的要求。在焊接试压头完成之后，要对焊缝进行全射线检查[5]。

在长输管道建设期间会带来很多的施工垃圾，并且进行清管测径和管压试验之后，可能会排出大量的脏物和废水，因此应该做好废料处理工作，在测试段的末端提前设置排污点，保证排污场地设置面积足够大，排污坑的容积足够容纳管道内的水。同时如果测试管段周围具有较多居民居住的村落或者较多居民居住，一定要注意好降噪施工，特别是在清管排气的过程中要降低噪音的产生，同时要对管道进行加固，防止排污管抖动过大，提高测试的安全性。

6 结语

在长输蒸汽输送管道中，对管道进行试压是一项非常重要的工序。目前国内外对高海拔山地地区管道试压的研究相对较少，国际上也没有统一管道试压的标准，但是实践表明我国在进行管道试压时采用的压力系数相较于发达国家更为保守，而更高的管道试压压力能够让管道内部的细小尖端缺陷发生钝化，使缺陷对管道寿命的影响更低。因此我国应该积极向国际尖端企业的试压标准看齐，在保证管道安全的情况下，逐渐加大管道试压压力，让我国高海拔山地长输蒸汽输送管道的质量和寿命都得到提升。