文/賈成華 李彥奇 劉聚民

管道運輸是與鐵路、公路、水運、航運并列的五大運輸行業(yè)之一，被廣泛應用于石油、天然氣產品的輸送。管道的埋地敷設具有隱蔽性好、占地面積小、油氣不易積聚等優(yōu)點，因此，無論是長輸管道還是庫站內油料輸轉用的管道，大多采用埋地敷設。隨著使用年限的增加，管道在遭受土壤腐蝕或第三方破壞的情況下，會存在嚴重的安全隱患，因此必須定期對管道進行強度、嚴密性及腐蝕狀況等的檢測。壓力檢測是在管道內檢測或直接檢測不可實施的情況下進行的[1]，是長期以來被工業(yè)界接受的管道強度和密封性能檢測方法[2]。

表1 GB 50253－2003中壓力檢測時的壓力值、穩(wěn)定時間及合格標準[4]

表2 GB 50369－2006中壓力檢測時的壓力值、穩(wěn)定時間及合格標準[7]

表3 SY0401－98中壓力檢測時的壓力值、穩(wěn)定時間及合格標準[8]

1.檢測介質的選擇

目前，常見的管道壓力檢測介質主要有潔凈水和壓縮空氣兩種，在GB/T 16805－2009《液體石油管道壓力試驗》中對檢測介質有了新的規(guī)定：“可選用液體石油、空氣或惰性氣體置換試壓水；如果使用空氣或惰性氣體，應考慮壓縮空氣的能量儲備”[3]。在管道檢測中，采用水或者壓縮空氣的有效性是一樣的，但采用壓縮空氣時，其壓縮系數(shù)大，在同樣的檢測壓力下，采用壓縮空氣時管道內儲存的能量大，在管道破裂處氣體急劇膨脹，使破裂擴展，進而造成管道的進一步損害，不但造成經濟損失，且易造成人身傷亡事故，而采用水介質時，由于水的不可壓縮特性，管道內試壓介質的減壓速度大于管道的開裂擴展速度，因此，不會造成管道的大段破裂和嚴重的次生災害，將損失降至最低。

因此，GB50253－2003《輸油管道工程設計規(guī)范》中規(guī)定：試壓介質應采用水。在人煙稀少、寒冷、嚴重缺水地區(qū)，可以酌情采用氣體作為試壓介質，但管材必須滿足止裂要求。試壓時必須采取防爆安全措施[4]。在特殊情況下，如一些裝備器材用水試驗后保養(yǎng)不便或不允許用水試驗，此時進行壓力檢測時應采用輸送介質作為檢測介質。

2.檢測管段的劃分

管段的劃分直接決定了壓力檢測的工作量，是一項非常重要的工作，因此在對管線進行壓力檢測時必須確定檢測管道的長度及起止點，進行管段的劃分。國家標準對埋地管道壓力檢測時的管段劃分給出了相關規(guī)定，在GB50253－2003《輸油管道工程設計規(guī)范》中規(guī)定：“壁厚不同的管段應分別試壓”[4]。GB50369－2006《油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范》中規(guī)定：“分段水壓試驗的管段長度不宜超過35 km，試壓管段的高差不宜超過30 m；當管段高差超過30 m時，應根據(jù)該段的縱斷面圖，計算管道低點的靜水壓力，核算管道低點試壓時所承受的環(huán)向應力，其值一般不應大于管材最低屈服強度的0.9倍，對特殊地段經設計允許，其值最大不得大于0.95倍。試驗壓力值的測量應以管道最高點測出的壓力值為準，管道最低點的壓力值應為試驗壓力與管道液位高差靜壓之和。氣壓分段試壓長度不宜超過18 km。”[5]國外對檢測管段長度的劃分則沒有明確規(guī)定，在具體實施過程中比較靈活，可根據(jù)實際情況適當延長或縮短檢測管段的長度。

因此，在壓力檢測過程中為了減小工作量，應根據(jù)水源分布情況和管段的落差，結合管段沿線的自然環(huán)境，準確計算各點的壓力值，從而靈活確定檢測管段的起止點，合理劃分檢測管段的長度。

3.檢測壓力的確定

強度檢測的試驗壓力是壓力檢測的關鍵，只有強度試驗的壓力值達到足夠高，才能比較充分地暴露管道缺陷。當強度試驗壓力提高到管材屈服強度的100.0%～110.0%之間時，缺陷的暴露率可以大大提高。

因此，若要排除更多的潛在缺陷，就必須提高強度試驗壓力[6]。

目前國內埋地管道在進行壓力檢測時應按照GB50253-2003《輸油管道工程設計規(guī)范》、GB50369－2006《油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范》及SY0401－98《輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規(guī)范》中強度及嚴密性試驗要求來實施。表1至表3分別給出了上述三個標準中水壓試驗和氣壓試驗時的壓力值、穩(wěn)定時間及合格標準。

4.管道內壓力控制方法

管道壓力檢測過程中對管道內壓力的監(jiān)測是通過在試壓管段兩端安裝壓力圖表記錄儀連續(xù)繪制壓力曲線，同時還有壓力天平和壓力表，可供工作人員隨時讀取壓力數(shù)值，同時根據(jù)溫度測量儀器測出的管道內部溫度和地溫對壓力進行修正。

在給檢測管段增壓時，一般的做法是先緩慢地增加試驗壓力，每小時升壓不得超過1 Mpa；達到試壓段最高點處的最低試驗壓力的30%時，穩(wěn)壓30min并檢查所有的管件和連接段，看是否有泄漏；繼續(xù)增大壓力至試驗壓力的60%，穩(wěn)壓30min同時檢查有無泄漏情況和系統(tǒng)的完整性；然后根據(jù)試壓計劃，繼續(xù)增加壓力達到預定的壓力值，當壓力穩(wěn)定后，開始計時，直到達到規(guī)定的穩(wěn)壓時間。壓力檢測時壓力升壓穩(wěn)壓過程如圖1所示。

5.檢測設備及儀表的選擇

用于壓力檢測的設備、閥門、管件及儀表應滿足工序要求，并經檢驗、標定合格。

（1）壓力表的選擇。壓力檢測用壓力表應經過校驗，并應在有效期內，其量程為試驗壓力的1.5～2.0倍，壓力表精度應不低于1.5級。表盤直徑不應小于150 mm，最小刻度應能顯示0.05 Mpa。每個檢測管段的壓力表應不少于2塊，分別安裝在管段的首末兩端。壓力檢測管段的段首還應安裝一臺自動壓力記錄儀（24h）連續(xù)。

圖1 壓力檢測升壓穩(wěn)壓圖

（2）溫度計的選擇。壓力檢測用溫度計應避免陽光直射，其分度值應不大于1℃，溫度計不少于4支，1支測管壁溫度、2支測檢測介質的溫度（首尾各1支）、1支測土壤溫度。壓力檢測管段的段首還應安裝一臺自動溫度記錄儀（24h連續(xù)）。

（3）機泵的選擇。根據(jù)壓力檢測段的高程差，選擇能滿足最大高程差的大排量泵為充水泵，選擇能滿足檢測壓力的可調節(jié)排量的泵做為升壓泵。

6.結論

壓力檢測技術作為一種對埋地輸油管道強度和密封性能檢測的重要手段，能夠及時發(fā)現(xiàn)管道缺陷，消除安全隱患，確保輸油管道的安全運行。

[1] TSG D7003－2010 壓力管道定期檢驗規(guī)則——長輸（油氣）管道[S].

[2] 陳剛, 何仁洋, 劉長征等. 埋地鋼質管道完整性檢測評價技術進展與工程應用[A]. 第六屆全國工程結構安全防護學術會議論文集[C], 2007: 29-36.

[3] GB/T 16805－2009 液體石油管道壓力試驗[S].

[4] GB50253－2003 輸油管道工程設計規(guī)范[S].

[5] GB50369－2006 油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范[S].

[6] 宮淑毓, 楊鋒平. 輸氣管道試壓技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 管道技術與設備,2013(1), 47-49,59.

[7] GB50369－2006 油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范[S].

[8] SY0401－98輸油輸油管道線路工程施工及驗收規(guī)范[S].