肖 迪

中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)有限公司 廣西 桂林 541004

2013 年，某項(xiàng)目對(duì)一條尚未投用的加氫裂化管線充入氫氣測(cè)試壓力過程中，發(fā)生焊縫開裂閃燃；2008 年，某公司在進(jìn)行壓力容器水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，低壓封頭突然崩裂，致使3 人當(dāng)場(chǎng)死亡；2009 年，某項(xiàng)目管道在做氣密性試壓時(shí)突然發(fā)生爆裂事故。以上案例有兩起是發(fā)生在氣密性試驗(yàn)過程中，這不能不引起我們的思考，強(qiáng)度試驗(yàn)如果按要求的壓力和時(shí)間進(jìn)行，為什么試壓系統(tǒng)能承受壓力更高的強(qiáng)度試驗(yàn)？而在進(jìn)行相對(duì)壓力較低的氣密性試驗(yàn)反而會(huì)發(fā)生泄漏呢？應(yīng)該如何安全、嚴(yán)謹(jǐn)、真實(shí)、順利地進(jìn)行壓力試驗(yàn)?zāi)兀恳韵陆Y(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例對(duì)整個(gè)壓力試驗(yàn)階段易疏忽的細(xì)節(jié)及因素進(jìn)行詳細(xì)論述，并對(duì)《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》（GB50235- 2010）中壓力試驗(yàn)的規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)充說明。

1 壓前應(yīng)該重點(diǎn)檢查的內(nèi)容

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按設(shè)計(jì)的最新版圖紙施工，所有變更全部完成，保證無施工漏項(xiàng)；“三查四定”是管道試壓前最后的聯(lián)合檢查，所以應(yīng)格外認(rèn)真，任何A 類、B 類尾項(xiàng)均應(yīng)在此時(shí)整改完成（特殊原因除外），檢查后由各方簽字確認(rèn)；應(yīng)保證試壓方案已通過監(jiān)理審批合格，試壓用壓力表、試壓泵等器具已進(jìn)行設(shè)備入場(chǎng)報(bào)驗(yàn)，試壓用具均已備好并且無損壞，保證具備試壓條件。

管道試壓前，現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)進(jìn)行以下檢查：

（1）管道組成件是否按圖施工（彎頭、三通等管道走向，法蘭墊片的磅級(jí)是否正確）；

（2）有坡向要求的管道是否按圖有坡度；

（3）閥門類型是否正確，材料代碼是否與圖紙相同；

（4）帶箭頭的閥門（止回閥、截止閥、蝶閥、進(jìn)口低溫球閥）是否與圖紙要求相符；

（5）儀表調(diào)節(jié)閥位號(hào)是否正確，箭頭方向是否與圖紙相符，不能參與試壓的儀表閥門是否已拆除并用短管連接完畢；

（6）安全閥位號(hào)是否正確，鉛封是否完好，標(biāo)牌是否在，進(jìn)出口是否用盲板進(jìn)行隔離；

（7）膨脹節(jié)方向是否與流向相同，位號(hào)是否正確，約束裝置是否緊固；

（8）法蘭上螺栓是否齊全，長(zhǎng)短是否合適；

（9）法蘭墊片是否都加了正式墊片；

（10）導(dǎo)淋、排氣、儀表嘴是否按圖安裝，有無漏裝現(xiàn)象；

（11）管道開馬鞍口的，圖紙是否要求做補(bǔ)強(qiáng)板；

（12）8 字盲板、插環(huán)是否按要求安裝；

（13）臨時(shí)支架是否都已經(jīng)拆除，管道點(diǎn)焊在梁上的是否已經(jīng)打磨（施工現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)焊情況嚴(yán)重的，必須嚴(yán)查）；

（14）最后填寫試壓包檢查確認(rèn)表。

其中檢查管托、管架、擋塊數(shù)量位置應(yīng)符合要求，特別是安全閥校驗(yàn)、彈簧吊架螺栓拆除、膨脹節(jié)約束裝置拆除等非常容易被忽視，相關(guān)的管道資料報(bào)驗(yàn)資料也經(jīng)常漏項(xiàng)，在施工中應(yīng)當(dāng)預(yù)以重視。

根據(jù)施工單位完成的試壓包資料，表中應(yīng)由焊接工程師對(duì)管道焊接相應(yīng)資料及實(shí)體進(jìn)行檢查確認(rèn)；由無損檢測(cè)工程師對(duì)檢測(cè)比例、擴(kuò)探比例進(jìn)行確認(rèn)；由設(shè)計(jì)人員對(duì)軸測(cè)圖版次進(jìn)行確認(rèn)等；由試壓負(fù)責(zé)人總體檢查，進(jìn)行最后的簽字確認(rèn)。需要強(qiáng)調(diào)的是，試壓前的確認(rèn)單要由各個(gè)專業(yè)共同確定，只有各方均確認(rèn)完畢后，方可進(jìn)行壓力試驗(yàn)。否則，不得為了進(jìn)度要求而自行進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

2 常見誤區(qū)分析

2.1 泄漏

試壓時(shí)發(fā)生泄漏是常見現(xiàn)象，無論水壓還是氣壓，必須泄壓后再處理泄漏點(diǎn)。水壓時(shí)發(fā)生泄漏會(huì)有水滴出甚至噴出，氣壓時(shí)則會(huì)有非常刺耳的噪音發(fā)出（泄漏較大時(shí)），常發(fā)生在法蘭螺栓連接處。帶壓處理泄漏點(diǎn)是最施工現(xiàn)場(chǎng)最常見誤區(qū)之一，必須在系統(tǒng)泄壓的情況下緊固螺栓，處理漏點(diǎn)。因?yàn)榫o固螺栓時(shí)會(huì)改變連接件的受力，受力不均勻可能會(huì)使螺栓失效留下后患。雖然原法蘭螺栓經(jīng)過規(guī)定工況條件下的強(qiáng)度計(jì)算，承受規(guī)定的預(yù)緊力和系統(tǒng)壓力，并有一定的安全余度，但是絕不能任意增加載荷，特別是螺栓經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，受到腐蝕、疲勞老化作用，其強(qiáng)度必然降低，此時(shí)承受的載荷無從驗(yàn)證。雖然水壓試驗(yàn)泄壓很快，水的爆炸能量小，因?yàn)橐后w的體積壓縮比很小，但水壓僅僅是相對(duì)于氣壓相對(duì)安全而已，安全永遠(yuǎn)是相對(duì)的，沒有絕對(duì)的安全。在高壓的情況下，一旦螺栓斷裂，水通過狹縫的速度很高，與密封面和空氣的摩擦?xí)a(chǎn)生很多熱量，如果近距離接觸泄漏口，高壓水會(huì)象針一樣噴射而導(dǎo)致人員受傷。而發(fā)生水壓事故時(shí)，水的沖擊力及脫離試壓系統(tǒng)的零部件對(duì)人的傷害更難以預(yù)測(cè)。氣壓試驗(yàn)時(shí)，敲擊扳手還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致管道壓力系統(tǒng)內(nèi)局部壓力急劇升高，甚至發(fā)生炸裂現(xiàn)象。因此，帶壓處理泄漏點(diǎn)、緊固螺栓，有可能造成螺栓斷裂，使原本常見的現(xiàn)象變成事故，后果難以預(yù)料。另外，法蘭處發(fā)生泄漏還存在法蘭密封面或者纏繞式墊片不清潔現(xiàn)象，例如存在灰土或細(xì)小石粒。一旦密封面或墊片粘有極小粒的碎石，無論怎么緊固螺栓，都無法消除漏點(diǎn)。所以安裝時(shí)檢查法蘭密封面是非常必要的，不能給后續(xù)工作留下泄漏隱患。

2.2 變更

在施工過程中，出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更不可避免，即便是試壓合格的管線變更也時(shí)有發(fā)生。規(guī)范要求對(duì)變更內(nèi)容重新進(jìn)行壓力試驗(yàn)是非常必要的，但此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)往往已不具備試壓條件，比如試壓風(fēng)車或試壓泵已調(diào)運(yùn)其他現(xiàn)場(chǎng)。而當(dāng)變更僅僅增加個(gè)排凝點(diǎn)、增加個(gè)放空點(diǎn)、管線加一道焊口等小修補(bǔ)，該如何處理呢？根據(jù)規(guī)范規(guī)定，采取預(yù)防措施并能保證結(jié)構(gòu)完好的小修補(bǔ)或增添物件，可不重新進(jìn)行壓力試驗(yàn)，但又如何來確定一個(gè)變更是屬于大修補(bǔ)還是小修補(bǔ)，如何保證新增變更結(jié)構(gòu)完好呢？規(guī)范規(guī)定，經(jīng)設(shè)計(jì)或建設(shè)單位同意，可以不重新試壓，但現(xiàn)實(shí)情況往往很難書面同意。因?yàn)闆]有人能確保新增管線結(jié)構(gòu)完好、強(qiáng)度足夠。有人提出，此時(shí)可以對(duì)焊縫進(jìn)行100%無損檢測(cè)，但無法確保母材質(zhì)量。如存在母材缺陷該如何判斷呢？圖1 為某項(xiàng)目水壓試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)母材缺陷問題，試壓時(shí)水沿著母材裂紋流出，屬于嚴(yán)重的管件母材缺陷。如果是氣壓試驗(yàn)，母材缺陷將會(huì)導(dǎo)致炸裂，這是很危險(xiǎn)的。如果在投料試車階段未試壓而導(dǎo)致管線發(fā)生質(zhì)量問題，后果是非常嚴(yán)重的。所以哪怕是再小的修補(bǔ)，無論是設(shè)計(jì)還是建設(shè)單位都不會(huì)輕易同意不進(jìn)行試壓。因此，沒有明確不進(jìn)行試壓的文件，即使是再小的變更也不能放過，更不能因?yàn)樽非筮M(jìn)度工期而疏忽質(zhì)量隱患。

2.3 水壓與氣壓

規(guī)范規(guī)定，0.6MPa 以上的管線進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)需經(jīng)過設(shè)計(jì)和建設(shè)單位同意。因?yàn)闅鈮涸囼?yàn)很危險(xiǎn)，其威力是水壓的80 倍，一般情況氣壓試驗(yàn)都不會(huì)在廠房進(jìn)行。氣體一旦膨脹，體積很大，壓力試驗(yàn)時(shí)其能量會(huì)幾十倍的增長(zhǎng)，爆炸能量很大，危險(xiǎn)程度增加。一旦試驗(yàn)失敗會(huì)發(fā)生管線破裂, 壓縮空氣的急劇膨脹則會(huì)產(chǎn)生爆炸一樣的效果,任何材料碎片會(huì)被快速膨脹的空氣加速像子彈一樣彈射出去。因壓縮氣體的危險(xiǎn)性, 很少被用來做壓力試驗(yàn)的介質(zhì)。液壓試驗(yàn)如果有裂口，能量馬上就能釋放。而氣體試驗(yàn)時(shí)，如果存在裂口薄弱環(huán)節(jié)，能量則會(huì)暫時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)積聚，當(dāng)達(dá)到薄弱環(huán)節(jié)無法承受時(shí)，壓力會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)釋放產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波。管線之所以要進(jìn)行壓力試驗(yàn)，是因?yàn)槿绻芫€強(qiáng)度不夠發(fā)生破裂，也要讓破裂發(fā)生在試壓階段，否則會(huì)在生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)生重大事故。所以規(guī)范上表明，在做壓力試驗(yàn)時(shí)水應(yīng)該是首選介質(zhì), 除非水壓試驗(yàn)因各種原因存在不可行性，才會(huì)選擇壓縮氣體。設(shè)計(jì)的管道數(shù)據(jù)表里，只要壓力大于0.6MPa，試壓介質(zhì)一欄里都會(huì)寫著“水”。所以沒有得到設(shè)計(jì)的明確書面告知進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)，堅(jiān)決不能進(jìn)行氣壓試驗(yàn)。

水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力是超過設(shè)計(jì)壓力的（一般為管道設(shè)計(jì)壓力的1.5 倍），但是這一壓力只需要穩(wěn)定10min，就必須馬上降到設(shè)計(jì)壓力，然后才能開始現(xiàn)場(chǎng)檢查有無泄漏。強(qiáng)度壓力試驗(yàn)的目的不同于嚴(yán)密性試驗(yàn)，強(qiáng)度壓力試驗(yàn)只持續(xù)10min，就是檢查管線系統(tǒng)在一定壓力下會(huì)不會(huì)發(fā)生爆炸，所以要堅(jiān)決避免在壓力過程中去檢查管線。因?yàn)闊o法預(yù)知這個(gè)壓力下管線是否會(huì)因?yàn)楹附硬缓细窕蛘吣覆挠辛鸭y等原因而發(fā)生爆裂，也就是說在升壓過程中隨時(shí)都有可能爆管。進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)的時(shí)候，只要水壓時(shí)壓力表不降，氣壓時(shí)聽不到漏氣的劇烈刺耳噪音就可以。氣壓時(shí)不能以壓力表不降作為不泄漏的條件，因?yàn)榭諝鈮嚎s性很大，當(dāng)有小漏氣發(fā)生時(shí)，壓力表也會(huì)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)幾乎保持不變。規(guī)范沒要求在強(qiáng)度試驗(yàn)的時(shí)候去檢查泄漏，只能緩慢升壓。緩慢升壓是很重要的，因?yàn)檫@樣可以為管線充分變形留出時(shí)間，使管線內(nèi)外壁溫度保持一致，避免產(chǎn)生壓力沖擊；裂紋擴(kuò)展和缺陷暴露也需要時(shí)間，一旦有異?，F(xiàn)象能及時(shí)停止升壓，這是一個(gè)平穩(wěn)的過程。強(qiáng)度試驗(yàn)壓力穩(wěn)壓10min 后，證明這個(gè)系統(tǒng)可以承受此壓力，起碼不會(huì)爆裂；然后降到相對(duì)較低的設(shè)計(jì)壓力，此時(shí)再去檢查管線是否存在泄漏，也就是進(jìn)行嚴(yán)密性檢查。所以，嚴(yán)格按照規(guī)范上的每個(gè)試壓步驟和條款執(zhí)行，是安全試壓必不可少的條件。

氣壓試驗(yàn)時(shí)也應(yīng)緩慢升壓，升至試驗(yàn)壓力的50%時(shí)，如未發(fā)現(xiàn)異狀或泄漏，則應(yīng)繼續(xù)升壓。此時(shí)，該如何理解“如未發(fā)現(xiàn)異狀或泄漏”，用什么樣的方法，如何確定沒有異狀或泄漏？實(shí)際上，當(dāng)升壓過程中聽到刺耳噪音或者壓力表不升壓，那一定是泄漏或者屬于異狀狀態(tài)。但此試壓階段規(guī)范并沒有明文確定這時(shí)要用泡沫劑檢測(cè)泄漏點(diǎn)，道理也很簡(jiǎn)單，和水壓試驗(yàn)時(shí)一樣，因?yàn)椴淮_定在升壓過程中管線是否能承受這個(gè)壓力，或者暫時(shí)能承受住某個(gè)壓力，是否在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到疲勞極限，所以規(guī)范要求降到設(shè)計(jì)壓力后再用泡沫劑檢查是否存在泄漏。其實(shí)這里面有一個(gè)難點(diǎn)，就是在理想狀態(tài)母材沒問題的情況下，這樣的步驟是可以的。如果母材有裂紋，而這樣的裂紋在漏氣的時(shí)候是幾乎不會(huì)發(fā)出噪音的，或者發(fā)出的微弱漏氣聲音完全被施工現(xiàn)場(chǎng)噪音覆蓋，此時(shí)在整個(gè)升壓過程中很難發(fā)現(xiàn)這種泄漏。而之后隨著壓力的升高或者穩(wěn)壓階段隨時(shí)都有可能發(fā)生爆裂，一旦爆裂將造成嚴(yán)重后果。雖然這樣的情況概率很低，但依然存在可能性，因此，需要在材料生產(chǎn)及檢驗(yàn)等步驟上嚴(yán)格把關(guān)。之所以沒有規(guī)定在試壓前和緩慢升壓階段噴涂泡沫劑，是默認(rèn)母材質(zhì)量絕對(duì)合格，以及出于對(duì)人員安全的考慮等。

3 結(jié)束語

壓力管道廣義而言，不僅是承受管線內(nèi)流體或氣體壓力的密閉容器，更是一種具有潛在爆炸危險(xiǎn)的特種設(shè)備，一旦試壓時(shí)發(fā)生爆炸事故將造成嚴(yán)重的后果。壓力管線爆炸時(shí)，爆破能量在向外釋放時(shí)是以沖擊波能量、碎片能量及管線殘余變形能量三種形式表現(xiàn)出來的，后兩者所消耗的能量大概只占總爆破能量的3%～15%，也就是說大部分爆炸能量用于產(chǎn)生空氣沖擊波（氣壓）。所以試壓前做好試壓準(zhǔn)備，嚴(yán)格按照規(guī)范和方案執(zhí)行，不遺漏、不疏忽任何關(guān)鍵點(diǎn)，才能順利安全完成試壓工作。