未小會(huì)

(中國石油工程建設(shè)有限公司，北京100120)

GRE管道即玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂管，該種管道具有眾多優(yōu)點(diǎn)，因此，近些年來得到了廣泛應(yīng)用，GRE管道的應(yīng)用，使得管道行業(yè)的安全得到了有效的保障，同時(shí)，極大地延長了管道的使用壽命，因此，在未來該種管道材料仍然會(huì)得到大面積的推廣和應(yīng)用[1-2]。正是由于GRE管道具有眾多優(yōu)點(diǎn)，使得國內(nèi)外專家對(duì)其展開了深入研究，研究重點(diǎn)主要集中在GRE管道施工方面，對(duì)于GRE消防管道水壓試驗(yàn)的研究相對(duì)較少，如果水壓試驗(yàn)過程中出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)問題，不但會(huì)縮短管道的使用壽命，而且還可能會(huì)出現(xiàn)爆炸風(fēng)險(xiǎn)或事故，從而給施工單位造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，對(duì)GRE 消防管道水壓試驗(yàn)進(jìn)行深入研究也十分必要[3]。研究過程中，為了保障水壓試驗(yàn)順利實(shí)施，首先對(duì)GRE管道的特點(diǎn)及水壓試驗(yàn)的步驟進(jìn)行深入分析，探討水壓試驗(yàn)中的風(fēng)險(xiǎn)所在，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的原因，多角度提出有效的防控措施，為水壓試驗(yàn)的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)，并進(jìn)一步推動(dòng)GRE管道的研究與應(yīng)用。

1 GRE管道特點(diǎn)分析

(1) 耐腐蝕性強(qiáng)。GRE管道屬于一種玻璃鋼材料，該種管道主要是由玻璃纖維制造而成，與常規(guī)的鋼鐵管道相比，該種管道材料具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。圖1 所示即為常規(guī)鋼鐵管道腐蝕圖，如果管道材料出現(xiàn)腐蝕問題，不但可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，管道中輸送的介質(zhì)還可能會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生污染，因此，GRE管道可以在腐蝕性環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也不需要考慮腐蝕風(fēng)險(xiǎn)問題[4]。

圖1 常規(guī)鋼鐵管道材料腐蝕示意圖Fig.1 Schematic diagram of corrosion of common steel pipeline materials

(2) 耐磨性強(qiáng)。對(duì)于常規(guī)鋼鐵管道而言，經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行以后，不可避免地會(huì)出現(xiàn)磨損問題，圖2所示即為常規(guī)鋼鐵管道的磨損示意圖，磨損問題將會(huì)使管道的使用壽命大大降低。對(duì)于GRE管道而言，經(jīng)過大量的砂石磨損實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，其磨損狀況較為輕微，能有效維持其使用壽命。

(3) 質(zhì)量輕且強(qiáng)度高。與常規(guī)鋼鐵管道相比，在同直徑、同壁厚、同長度的前提下，GRE管道種類僅是鋼鐵管道的1/5，同時(shí)，其管道強(qiáng)度略大于鋼鐵管道，這從側(cè)面說明GRE管道的安全性高于鋼鐵管道[5]。表1為GRE管道與常規(guī)鋼鐵管道的對(duì)比情況。

圖2 常規(guī)鋼鐵管道材料磨損示意圖Fig.2 Schematic diagram of material wear of common steel pipeline

性能GRE管道鋼鐵管道抗腐蝕性具備不具備抗磨損性具備不具備重量較輕較重強(qiáng)度較高較低屈服性能較強(qiáng)較弱使用壽命較長較短耐高壓能力較高較低密封性較好較弱安全性較高較低使用范圍應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛

2 GRE消防管道水壓試驗(yàn)

(1) 試驗(yàn)準(zhǔn)備。進(jìn)行試驗(yàn)準(zhǔn)備是實(shí)施GRE消防管道水壓試驗(yàn)的前提，該階段的主要任務(wù)有三項(xiàng)，首先，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)GRE消防管道進(jìn)行安裝，安全質(zhì)量必須符合相關(guān)規(guī)定要求，確保管道可以一次整體試壓，在GRE管道運(yùn)輸?shù)倪^程中應(yīng)使用木底平板車，管道與管道之間使用木材隔開，圖3所示即為GRE管道運(yùn)輸圖；其次，如果GRE管道上含有儀表設(shè)備，則在進(jìn)行水壓試驗(yàn)之前應(yīng)使用盲板將其隔開，如果某些閥門也需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，則需要保證閥門所能承受的壓力大于水壓試驗(yàn)壓力；最后，水壓試驗(yàn)所使用的壓力儀表量程應(yīng)為實(shí)際水壓試驗(yàn)壓力的1.5倍～2倍，且整個(gè)水壓試驗(yàn)過程使用的壓力儀表數(shù)量不少于兩塊。

(2) 系統(tǒng)充水。在水壓試驗(yàn)準(zhǔn)備工作完成以后，首先應(yīng)將GRE管道內(nèi)的空氣排出，并檢查GRE管道上的密封劑是否固化，不同固化溫度下密封劑的固化時(shí)間如表2所示，待密封劑固化后，向其內(nèi)部注入一定量的水。在注水過程中，如果GRE管道所處地理位置起伏較大，則需要從地勢相對(duì)較低的位置注水，并在地勢較高的位置處排出空氣。在進(jìn)行水壓試驗(yàn)的過程中，周圍環(huán)境中的溫度、濕度等客觀因素都會(huì)對(duì)GRE管道壓力產(chǎn)生影響，因此，管道內(nèi)產(chǎn)生較小的壓力波動(dòng)屬于正?，F(xiàn)象，如果壓力波動(dòng)較大，則在試壓之前需要在管道中部使用沙袋將其壓住。

圖3 GRE管道運(yùn)輸圖Fig.3 GRE pipeline transportation chart

固化溫度/℃固化時(shí)間/h132416161811219244.5274293.5323382.5

(3) 加壓。在GRE管道注水以后，即可緩慢升高管道壓力，直至達(dá)到試驗(yàn)壓力為止，一般情況下，管道壓力的升高值不得高于0.7 MPa/min。當(dāng)管道壓力升高到設(shè)計(jì)壓力的1.5倍時(shí)，管道的穩(wěn)壓時(shí)間只有大于10 min才算合格，然后將管道壓力逐漸降低至設(shè)計(jì)壓力，管道的穩(wěn)壓時(shí)間只有大于30 min才算合格。

(4) 試壓合格后處理事項(xiàng)。在水壓試驗(yàn)完成以后，應(yīng)緩慢降低管道壓力，直至管道最高壓力點(diǎn)位置處的壓力降低至0時(shí)，才可以打開排氣口對(duì)其進(jìn)行排氣，在整個(gè)過程中應(yīng)防止管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓問題。如果在水壓試驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)了GRE管道泄漏問題，則需要先降低管道壓力，然后處理泄漏問題，不得帶壓處理缺陷。在試壓結(jié)束以后，應(yīng)及時(shí)將盲板拆除，并及時(shí)將管道內(nèi)的積液排出。整個(gè)水壓試驗(yàn)結(jié)束以后，應(yīng)由專業(yè)人員填寫水壓試驗(yàn)記錄表并簽字確認(rèn)。

(5) GRE管道的分段試驗(yàn)。如果GRE管道需要經(jīng)過大量的辦公區(qū)、油區(qū)等站外區(qū)域，則需要對(duì)其進(jìn)行分段水壓試驗(yàn)。在分段試驗(yàn)的過程中，盡可能在閥門部位將管道斷開，在斷開的部位應(yīng)使用斷開法蘭并加設(shè)盲板封堵。哈法亞油田的GRE管道就是使用了分段試驗(yàn)的水壓試驗(yàn)方式，其所使用的相關(guān)分段設(shè)備如表3所示。

3 GRE消防管道水壓試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析

對(duì)我國GRE消防管道水壓試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，最常見的水壓試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)為管道接口脫落問題，當(dāng)出現(xiàn)接口脫落問題時(shí)，將會(huì)對(duì)整個(gè)水壓試驗(yàn)過程產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。例如，某地對(duì)GRE消防管道進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)所采用的水資源為海水，由于海水本身就具有一定的腐蝕性，會(huì)對(duì)常規(guī)的鋼鐵管道產(chǎn)生腐蝕，因此，該地區(qū)采用GRE材料作為消防管道的主要材料，整個(gè)水壓試驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)壓力為2.6 MPa，當(dāng)管道內(nèi)水資源的壓力升高到2.0 MPa時(shí)，整條GRE管道僅出現(xiàn)了一處泄漏問題，該問題并沒有引起工作人員的重視，當(dāng)管道內(nèi)水資源的壓力升高到2.45 MPa時(shí)，GRE管道出現(xiàn)了大規(guī)模泄漏問題，并引發(fā)了管道位移，GRE管道的連接處出現(xiàn)了嚴(yán)重的接口脫落問題。通過對(duì)此事件進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，引發(fā)GRE 管道接口脫落問題的原因主要有四點(diǎn)：

(1)當(dāng)GRE管道出現(xiàn)一處泄漏問題時(shí)，并沒有引起工作人員的重視，在繼續(xù)升高管道壓力以后，管道內(nèi)出現(xiàn)了水壓不穩(wěn)問題，進(jìn)而導(dǎo)致接口脫落風(fēng)險(xiǎn)；

(2)進(jìn)行水壓試驗(yàn)前，盡管采取了一定的排氣措施，但管道內(nèi)的空氣并沒完全排出，在進(jìn)行水壓試驗(yàn)的過程中，空氣聚集于管道彎頭部位，此部位正是管道的連接位置，隨著管道水壓的持續(xù)升高，空氣在管道連接部位產(chǎn)生了氣囊，隨著氣囊的不斷膨脹，管道連接位置會(huì)出現(xiàn)滲漏問題，從而對(duì)管道產(chǎn)生了推力，使得管道產(chǎn)生位移，進(jìn)而引發(fā)接口脫落問題[6]；

(3) 在對(duì)GRE管道進(jìn)行整體檢查后發(fā)現(xiàn)，管道的實(shí)際施工與設(shè)計(jì)存在一定的誤差，在實(shí)際中，管道與支架進(jìn)行了焊接，并沒有在兩者的連接部位設(shè)置止推瓦片，從而使得管道無約束力，管道的穩(wěn)定性相對(duì)較差，在水壓的作用下出現(xiàn)了接口脫落問題；

(4) 現(xiàn)場工作人員缺乏安全意識(shí)，在進(jìn)行水壓試驗(yàn)之前，并沒有采取一定的安全措施，同時(shí)，也沒有通知水壓試驗(yàn)監(jiān)管部門，在水壓試驗(yàn)的過程中，出現(xiàn)問題后并沒有立即采取措施解決。在另一方面，也存在水壓試驗(yàn)監(jiān)管不到位的問題，現(xiàn)場監(jiān)管人員并沒有發(fā)現(xiàn)工作人員違規(guī)操作現(xiàn)象，沒有對(duì)工作人員起到約束作用[7]。

在進(jìn)行水壓試驗(yàn)的過程中，還可能會(huì)引發(fā)超壓、管道開裂、墊片破損、雜物傷人以及物體打擊等問題，這些問題的后果及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)如表4所示。盡管這些問題較為少見，但是在進(jìn)行水壓試驗(yàn)的過程中也應(yīng)盡可能避免這些風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。

表4 水壓試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)后果及等級(jí)Tab.4 Risk consequence and grade of hydraulic test

4 GRE消防管道水壓試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)防控措施

(1) 事故處理措施。通過分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)GRE消防管道水壓試驗(yàn)過程中出現(xiàn)接口脫落問題時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，因此，要及時(shí)采取一定的措施防止接口脫落問題擴(kuò)大化。首先，當(dāng)水壓試驗(yàn)過程中出現(xiàn)滲漏問題時(shí)，應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行及時(shí)的檢查，并對(duì)破損管道進(jìn)行更換；其次，出現(xiàn)滲漏問題以后，應(yīng)及時(shí)檢查管道是否出現(xiàn)了遷移問題，若出現(xiàn)遷移問題應(yīng)及時(shí)采取一定的措施進(jìn)行解決；最后，若出現(xiàn)了接口脫落問題，應(yīng)及時(shí)派遣維修人員，并及時(shí)制止水壓試驗(yàn)，當(dāng)接口脫落問題解決以后才能繼續(xù)試驗(yàn)。

(2) 事故預(yù)防措施。為了防止出現(xiàn)GRE消防管道水壓試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，首先應(yīng)對(duì)GRE 管道的施工過程進(jìn)行監(jiān)督，要求現(xiàn)場施工人員必須完全按照施工圖紙進(jìn)行工作，在施工完成以后，監(jiān)管人員應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行及時(shí)的檢查，防止出現(xiàn)違規(guī)施工問題；其次，規(guī)范水壓試驗(yàn)流程，當(dāng)管道內(nèi)的壓力升高到1.5 MPa時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止加壓，檢查管道是否出現(xiàn)滲漏問題，若無滲漏問題，方可繼續(xù)加壓，此后管道每升高0.5 MPa，都需要對(duì)其進(jìn)行停工檢查，直至達(dá)到水壓試驗(yàn)的額定壓力為止。管道壓力達(dá)到額定壓力以后，應(yīng)穩(wěn)定一段時(shí)間并對(duì)管道進(jìn)行檢查后才能進(jìn)行泄壓操作。

(3)加強(qiáng)安全管理。在安全管理方面，首先應(yīng)設(shè)立專門的水壓試驗(yàn)監(jiān)管部門，該部門的主要任務(wù)就是對(duì)整個(gè)水壓試驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)督，以防出現(xiàn)工作人員違規(guī)操作問題，監(jiān)管部門將對(duì)整個(gè)水壓試驗(yàn)過程起主要領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任；其次，制定合理的試驗(yàn)流程，在試驗(yàn)之前應(yīng)向相關(guān)部門備案，且只有在現(xiàn)場工程師同意的前提下，才能進(jìn)行試驗(yàn)；最后，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)人員進(jìn)行科學(xué)的培訓(xùn)，培訓(xùn)的主要目的是提高工作人員的知識(shí)水平和安全意識(shí)，并要求工作人員發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)問題后及時(shí)上報(bào)，全面保障試驗(yàn)過程順利實(shí)施。

5 結(jié)論

研究過程中，首先對(duì)GRE管道特點(diǎn)進(jìn)行分析，闡述進(jìn)行GRE消防管道水壓試驗(yàn)的基本步驟，通過調(diào)研國內(nèi)外水壓試驗(yàn)的實(shí)施情況，發(fā)現(xiàn)水壓試驗(yàn)過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)問題，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)問題出現(xiàn)的原因，分別從多個(gè)角度出發(fā)，提出多項(xiàng)解決措施，保障水壓試驗(yàn)順利進(jìn)行。通過研究，得出以下三條結(jié)論：

1)GRE管道具有耐腐蝕性強(qiáng)、耐磨性強(qiáng)以及質(zhì)量輕且強(qiáng)度高等特點(diǎn)，與常規(guī)鋼鐵管道相比，其優(yōu)勢明顯，因此，未來需要加強(qiáng)該種類型管道的推廣及應(yīng)用；

2)在進(jìn)行GRE消防管道水壓試驗(yàn)的過程中，應(yīng)按照試驗(yàn)準(zhǔn)備、系統(tǒng)充水、加壓以及處理試驗(yàn)結(jié)果的步驟進(jìn)行，且相應(yīng)步驟的操作應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定；

3)在實(shí)施GRE消防管道水壓試驗(yàn)的過程中，管道接口脫落問題是最常見、最嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)問題，引發(fā)該問題出現(xiàn)的原因較多，因此，需要從事故處理、事故預(yù)防以及安全管理三個(gè)角度出發(fā)，分別采取多項(xiàng)措施，防止風(fēng)險(xiǎn)問題擴(kuò)大化。