耿丹丹

北京燕華工程建設(shè)有限公司 北京 102502

石油化工裝置配管工程的重要工序之一是壓力試驗(yàn)。其目的是考核管道缺陷是否在超設(shè)計(jì)壓力狀態(tài)下擴(kuò)展、開裂或滲漏；同時(shí)，考核密封元件及焊縫的致密性，以保證施工安裝質(zhì)量和裝置安全穩(wěn)定的長周期運(yùn)行。試驗(yàn)有選擇、有步驟的進(jìn)行，便于施工人力、物力、財(cái)力的調(diào)配，減少不必要的重復(fù)性勞動(dòng)及原材料的浪費(fèi)。但由于管道縱橫交錯(cuò)，千差萬別，不同的工藝要求、操作條件、材質(zhì)、位置、規(guī)格等，對試驗(yàn)方法的選擇都有不同程度的影響。尤其是大型化工裝置，管道有十幾萬米，上千個(gè)線號(hào)，確保每一根管道參加試驗(yàn)，并選擇最佳方案進(jìn)行，難度是可想而知的。所以，如何使決策具備預(yù)見性、科學(xué)性、合理性是壓力試驗(yàn)成功的關(guān)鍵。

某裝置管道長度共計(jì)約16945m，材質(zhì)大部分為20#鋼管道。工藝物料管道設(shè)計(jì)壓力最高達(dá)4.4MPa，設(shè)計(jì)溫度最高為314℃，公用工程管道設(shè)計(jì)壓力最高達(dá)8.0MPa，設(shè)計(jì)溫度最高為250℃。管道壓力試驗(yàn)在冬季進(jìn)行，氣溫較低，給管道壓力試驗(yàn)帶來很大難度。

1 試驗(yàn)介質(zhì)的選取

1.1 標(biāo)準(zhǔn)分析

各國標(biāo)準(zhǔn)對壓力試驗(yàn)介質(zhì)的選取限制甚嚴(yán)[1]，都規(guī)定管道的壓力試驗(yàn)以液體為試驗(yàn)介質(zhì)，只有在較低的試驗(yàn)壓力下才允許采用氣體為試驗(yàn)介質(zhì)，各國標(biāo)準(zhǔn)對氣壓試驗(yàn)的限制如表1 所示。

表1 氣壓試驗(yàn)限定條件對比表

因上述原因，所以在施工中，大多施工單位均采用液體介質(zhì)進(jìn)行管道的壓力試驗(yàn)。但是隨著石油化工工業(yè)的不斷發(fā)展，先進(jìn)工藝技術(shù)的不斷引進(jìn)，越來越多的石油化工管道不適于用水作介質(zhì)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。而且，由于設(shè)計(jì)條件、現(xiàn)場施工條件和環(huán)境條件的限制，有時(shí)液壓試驗(yàn)操作相當(dāng)不便或不可能開展。因此，用氣體介質(zhì)進(jìn)行管道的壓力試驗(yàn)，在石油化工裝置的安裝和檢修中越來越常見。

與液壓試驗(yàn)相比，用空氣作為試驗(yàn)介質(zhì)有許多的優(yōu)越性，即空氣來源容易，臨時(shí)設(shè)施用量少，不用設(shè)高點(diǎn)放空和低點(diǎn)排凝，排放容易，不留水跡，試壓需用的時(shí)間較少，并且可以和嚴(yán)密性試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，減少了施工程序等。但是氣壓試驗(yàn)致命的缺點(diǎn)是氣體突然減壓膨脹可能引起爆炸，安全性差，易出事故。

1.2 管道失效模式分析

管道壓力試驗(yàn)中所發(fā)生的事故大部分是由于管道焊縫及熱影響區(qū)斷裂引起的，這是由于在管道焊接過程中存在不同程度的缺陷。據(jù)《壓力管道缺陷評(píng)定》（ASMEIWB- 3650）介紹，管道破壞有3 種模式，即塑性破壞失效、韌性撕裂失效和脆性斷裂失效[2]。

前兩種破壞模式，是由于管道薄膜應(yīng)力超過材料的屈服極限和強(qiáng)度極限，從而引起管道破壞，這種情況下，管道一般不碎裂，而只是產(chǎn)生一個(gè)裂口，裂口的大小與所采用試驗(yàn)介質(zhì)的儲(chǔ)能有關(guān)。因?yàn)楣艿啦凰榱?，所以對于前兩種破壞模式來說，造成的危害性較小。造成這兩種破壞的原因有以下幾個(gè)方面：

(1) 設(shè)計(jì)不合理，管道壁厚較?。?/p>

(2) 試驗(yàn)時(shí)違反操作規(guī)程，管道系統(tǒng)超壓；

(3) 在用管道使用中有腐蝕現(xiàn)象，引起壁厚減薄。

(4) 脆性破壞模式，也就是低應(yīng)力脆斷。管道的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力，破裂時(shí)根本沒有宏觀變形，產(chǎn)生大量碎片，產(chǎn)生的危害性極大。其破裂的主要原因有[3]：管道焊縫或管材本身存在缺陷；管道材料的韌性差；管道所處的環(huán)境溫度低；管道所受到的應(yīng)力較大。

從管道產(chǎn)生破裂的機(jī)理可以看出，壓力試驗(yàn)的介質(zhì)對管道破裂沒有任何影響，理論上來講，只要將試驗(yàn)系統(tǒng)的儲(chǔ)能限制在一定范圍內(nèi)，采用氣體或液體介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)沒有本質(zhì)區(qū)別。

1.3 確定試驗(yàn)介質(zhì)的步驟

1.3.1 強(qiáng)度校核

管道的強(qiáng)度[2]校核見式（1）。

式中：P──系統(tǒng)試驗(yàn)壓力，MPa；

Di──系統(tǒng)管道內(nèi)徑，mm；

[σ]t──試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；

φ──焊縫系數(shù)；

δ──管道計(jì)算壁厚，mm；

t──管道實(shí)際壁厚，mm；

當(dāng)δ≤t 時(shí)，管道強(qiáng)度足夠，不可能發(fā)生塑性破壞和韌性撕裂。

當(dāng)δ＞t 時(shí)，管道強(qiáng)度不足，降低試驗(yàn)壓力重新校核。

事實(shí)上，在一般情況下，對于新安裝的壓力管道，其壁厚已經(jīng)考慮了壁厚負(fù)偏差和腐蝕情況，因此管道強(qiáng)度足夠；對于在用壓力管道，管道的實(shí)際壁厚必須是現(xiàn)場實(shí)際測量的。

1.3.2 韌性校核

采用斷裂前先泄漏判據(jù)作為防止脆性斷裂的方法，首先假設(shè)管道中存在潛伏裂紋，由于試驗(yàn)原因引起裂紋擴(kuò)展，要求所使用的材料斷裂韌性能保證不發(fā)生脆性斷裂，而只會(huì)引起泄漏。

材料在裂紋尖端附近發(fā)生小范圍屈服時(shí)，采用線彈性斷裂力學(xué)判據(jù)進(jìn)行校核[2]，見式（2）。

式中：KI──張開型應(yīng)力強(qiáng)度因子，N/ mm3/2；

Y──裂紋形狀修正系數(shù)；

σ──與裂紋平面平行的截面上的正應(yīng)力，MPa；

a──裂紋尺寸，假定為壁厚的2 倍，mm；

KIc──材料斷裂韌性，N/ mm3/2。

其中：σ 值是均布的拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力之和。

當(dāng)KI＜KIc時(shí)，斷裂前先泄漏，KI≥KIc時(shí)，先斷裂后泄漏。

對于材料在裂紋尖端附近發(fā)生大范圍屈服時(shí)，采用彈塑性斷裂力學(xué)判據(jù)進(jìn)行校核，見式（3）。

式中：δ──斷裂張開位移，mm；

E──彈性模量，MPa；

σs──材料屈服強(qiáng)度，MPa；

δc──材料斷裂韌性，mm。

當(dāng)δ＜δc時(shí)，斷裂前先泄漏，δ≥δc時(shí)，先斷裂后泄漏。

1.3.3 確定試驗(yàn)介質(zhì)

管道經(jīng)過上述方法校核以后，在滿足材料強(qiáng)度及韌性指標(biāo)的條件下，可以選擇氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)，若滿足不了上述要求，必須采用液體作為試驗(yàn)介質(zhì)。值得指出的是，對于在用壓力管道，一般情況下，應(yīng)選擇液體作為試驗(yàn)介質(zhì)，因?yàn)楣艿肋\(yùn)行一段時(shí)間后，可能產(chǎn)生腐蝕、蠕變和疲勞等現(xiàn)象，強(qiáng)度指標(biāo)、韌性指標(biāo)發(fā)生不同程度的劣化，只有現(xiàn)場取樣進(jìn)行試驗(yàn)，才能得到真實(shí)的數(shù)據(jù)，因此，在沒有使用準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核的情況下，試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)選用液體。

1.3.4 儲(chǔ)能計(jì)算

對于各種失效模式來說，氣壓試驗(yàn)所造成的危害性要比液壓試驗(yàn)大得多，這是因?yàn)闅鈮涸囼?yàn)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的儲(chǔ)能要比液壓試驗(yàn)大得多。因?yàn)橐构艿纼?nèi)介質(zhì)的壓力從大氣壓力增加到試驗(yàn)壓力，就必須對介質(zhì)做功，這些功將以內(nèi)能的形式儲(chǔ)存在介質(zhì)之中。一旦管道破裂，儲(chǔ)存在介質(zhì)中的能量就釋放出來。壓縮一定容積的氣體至某一壓力所需要的功要比壓縮同體積的液體至相同壓力時(shí)大得多。也就是說，管道一旦破裂，相同體積、相同壓力的氣體爆炸時(shí)所釋放出的能量要比液體大得多[2]。

根據(jù)氣體熱力學(xué)原理，理想雙原子氣體空氣被壓縮時(shí)所做的功計(jì)算公式見式（4）。

式中：Ug──氣體膨脹所做的功，即儲(chǔ)存在空氣中能量，J；

P ──容器內(nèi)空氣的絕對壓力，MPa；

V ──容器的容積，m3。

壓縮常溫水時(shí)所做的功計(jì)算公式見式（5）。

式中：Ul──壓縮水所作的功，即儲(chǔ)存在水中的能量，J；

P──容器內(nèi)水的絕對壓力，MPa；

V──容器的容積，m3。

此式適用于水的絕對壓力P＜50MPa 的情況。

比較式（4）與式（5）即可得，氣體爆炸能量（Ug）和液體（水）爆炸能量（Ul）之比見式（6）。

Ug/ Ul=1.13P[1- (0.1/ P)0.2857]×106/ (10P- 1)2（6）計(jì)算出各種常用壓力下的氣體與液體爆炸能量之比值如表2 所示。

表2 常用壓力下的Ug/ Ul 值

從表2 可以看出在同一條件下，氣壓試驗(yàn)時(shí)的儲(chǔ)能要比液壓試驗(yàn)時(shí)大數(shù)千倍，壓力越低，比值越大。因此，在選擇氣體做試驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，必須對系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)能進(jìn)行限制，以保證管道一旦破裂不會(huì)造成大的事故，但是由于這一能量值與許多因素有關(guān)，我國規(guī)范及ASME都未做出具體的規(guī)定。國外一些工程公司在這方面有具體要求，如美國Kellogg 公司對氣壓試驗(yàn)時(shí)的儲(chǔ)能、相應(yīng)的焊縫檢驗(yàn)要求和試壓審批資格進(jìn)行了限制（見表3）。

表3 Kellogg 公司氣壓試驗(yàn)系統(tǒng)儲(chǔ)能限定表

kellogg 公司推薦的進(jìn)行儲(chǔ)能計(jì)算的公式見式（7）。

式中:E──氣壓系統(tǒng)的儲(chǔ)能,J；

V──氣壓系統(tǒng)的體積，m3；

P──氣壓試驗(yàn)壓力，MPa。而且一般要求試驗(yàn)系統(tǒng)的儲(chǔ)能不超過3.4×107J。

我國標(biāo)準(zhǔn)《石油化工建設(shè)工程項(xiàng)目交工技術(shù)文件規(guī)定》（SH3503- 2017）也要求超越規(guī)范條件采用氣壓試驗(yàn)時(shí)，所有焊接接頭需經(jīng)檢測合格。而現(xiàn)實(shí)施工中由于時(shí)間及現(xiàn)場條件等因素的影響，所有焊接接頭全部檢驗(yàn)很難做到，而且會(huì)浪費(fèi)大量的資源。焊接的一個(gè)重要問題是由于焊接工藝控制不嚴(yán)，從而使焊縫存在缺陷。所以應(yīng)嚴(yán)格要求焊工持證上崗，嚴(yán)格按焊接工藝要求施焊，控制焊接環(huán)境、焊條領(lǐng)用等工作，加強(qiáng)質(zhì)量控制，按施工時(shí)的正常比例對焊口進(jìn)行隨機(jī)抽檢。并且規(guī)范本身要求管道系統(tǒng)壓力試驗(yàn)合格后應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)介質(zhì)宜采用壓縮空氣，同樣是氣壓試驗(yàn)，但并沒有對焊縫檢驗(yàn)有任何特殊要求，而如果焊縫中存在缺陷，也并不一定會(huì)在強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，所以在采用氣壓試驗(yàn)時(shí)該公司超越了規(guī)范的要求，在采用氣壓試驗(yàn)時(shí)并沒有對焊口加大比例進(jìn)行檢驗(yàn)。某化工廠重整- 加氫聯(lián)合裝置、20 萬t/ a 聚丙烯裝置及乙烯改擴(kuò)建裝置等，大部分系統(tǒng)都是進(jìn)行的氣壓試驗(yàn)，其中最高試驗(yàn)壓力達(dá)到8.6MPa，但系統(tǒng)劃分均較小，儲(chǔ)能均低于3.4×107J。

1.3.5 氣壓試驗(yàn)應(yīng)注意的其他問題

氣壓升壓速度的控制。從脆性斷裂學(xué)可知加載速度對中、低強(qiáng)度鋼脆性有明顯的影響，一般隨著加載速度增加，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，同樣表現(xiàn)出鋼的斷裂韌性降低，所以在采用氣壓進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范的要求逐級(jí)緩慢升壓,使系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力緩慢均衡。

溫度也是造成金屬材料脆性斷裂的重要因素之一，當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，可以采用壓縮空氣為介質(zhì)進(jìn)行壓力試驗(yàn)，但因?yàn)椴牧系拇嘈噪S環(huán)境溫度的降低而增大，所以應(yīng)嚴(yán)格注意管道材料在不同溫度下的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

經(jīng)以上分析可知，只要環(huán)境溫度不是特別低，強(qiáng)度校核、缺陷評(píng)定不超過管道材料許可的性能指標(biāo)，限制系統(tǒng)儲(chǔ)能低于3.4×107J，控制升壓速度，并對現(xiàn)場實(shí)物進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，就可以超越規(guī)范的要求，靈活選取試驗(yàn)介質(zhì)。

2 試驗(yàn)溫度與試驗(yàn)壓力的確定

2.1 試驗(yàn)溫度的確定

2.1.1 相關(guān)規(guī)定

(1) SH3501 中規(guī)定：液體壓力試驗(yàn)時(shí)液體介質(zhì)的溫度，當(dāng)設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，非合金鋼和低合金鋼管道系統(tǒng)，液體溫度不得低于5℃；合金鋼管道系統(tǒng)，液體溫度不得低于15℃，且應(yīng)高于相應(yīng)金屬材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度。氣壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)溫度必須高于金屬材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

（2）GB50235 中規(guī)定：試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度不宜低于5℃，當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)采取防凍措施，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)應(yīng)測量試驗(yàn)溫度，嚴(yán)禁材料試驗(yàn)溫度接近其脆性轉(zhuǎn)變溫度。

2.1.2 確定試驗(yàn)溫度

材料的韌性不好是造成管道破壞的主要原因之一，所以要了解鋼材從縮性變成脆性的溫度即所謂的脆性轉(zhuǎn)變溫度，碳鋼和低合金鋼都有冷脆現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的溫度概念又涉及溫度、試驗(yàn)溫度、介質(zhì)溫度、環(huán)境溫度和材料溫度等，對于材料冷脆來說，正確的概念應(yīng)當(dāng)是試驗(yàn)時(shí)的材料溫度，介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度只是影響材料溫度的因素，GB50235 中規(guī)定的應(yīng)該是試驗(yàn)時(shí)的材料溫度。但由于現(xiàn)場施工不太了解每種材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度，因而就規(guī)定了試驗(yàn)時(shí)的最低介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度，可以認(rèn)為在這個(gè)溫度下材料不會(huì)發(fā)生脆性破壞。

高溫高壓管道（如鍋爐給水管道）應(yīng)按具體情況適當(dāng)提高試驗(yàn)溫度，因?yàn)殡S著管壁厚度增加，材質(zhì)脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，鋼材缺口脆性增加；

試驗(yàn)時(shí)應(yīng)防止因溫度驟變或設(shè)備泄漏，使管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓；

還有一些特殊情況應(yīng)特殊處理，如3.5%Ni 低溫鋼管道，只要液體不凝固，低于5℃也可試壓，因?yàn)?.5%Ni是低溫材料，脆性轉(zhuǎn)變溫度可達(dá)－100℃以下。

2.2 試驗(yàn)壓力的確定

（1）管道系統(tǒng)的試驗(yàn)壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)文件規(guī)定執(zhí)行。若設(shè)計(jì)未作規(guī)定時(shí)，按式（8）進(jìn)行計(jì)算[3]。

式中：Pt──試驗(yàn)壓力，MPa；

K──系數(shù)，液體壓力試驗(yàn)時(shí)取1.5，氣體壓力試驗(yàn)時(shí)取1.15；

P0──設(shè)計(jì)壓力，MPa；

[σ]1──試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；

[σ]2──設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；

其中，P0按試壓系統(tǒng)諸多管線號(hào)中高者確定；[σ]1/ [σ]2為溫度修正系數(shù)。

（2）對位差較大的管道，如附塔管道，應(yīng)將試驗(yàn)介質(zhì)的靜壓計(jì)入試驗(yàn)壓力中。試驗(yàn)壓力應(yīng)以最高點(diǎn)的壓力為準(zhǔn)，但最低點(diǎn)的壓力不得超過管道組成件的承受力；

（3）真空管道試壓以內(nèi)壓試驗(yàn)方法進(jìn)行，其試驗(yàn)壓力為0.2MPa。

（4）夾套管內(nèi)管的試驗(yàn)壓力應(yīng)按內(nèi)部或外部設(shè)計(jì)壓力高者確定。夾套管的外管試驗(yàn)壓力按a、b 的要求確定；

（5）對承受內(nèi)壓的埋地鑄鐵管道的試驗(yàn)壓力為：當(dāng)P0≤0.5MPa 時(shí)，Pt=2P0；當(dāng)P0＞0.5MPa 時(shí)，Pt=P0+0.5。

（6）埋地鋼管道，規(guī)范還要求其最低試驗(yàn)壓力不應(yīng)低于0.4MPa；

（7）當(dāng)管道與設(shè)備在同一系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，管道的試驗(yàn)壓力等于或小于設(shè)備的試驗(yàn)壓力時(shí)，應(yīng)按管道的試驗(yàn)壓力進(jìn)行試驗(yàn)；液壓試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)管道系統(tǒng)試驗(yàn)壓力高于設(shè)備試驗(yàn)壓力，且設(shè)備試驗(yàn)壓力不低于管道設(shè)計(jì)壓力的1.15 倍時(shí)，經(jīng)建設(shè)單位同意，按設(shè)備的試驗(yàn)壓力進(jìn)行試驗(yàn)。值得注意的是，管道壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力值應(yīng)符合下列要求：液體壓力試驗(yàn)時(shí)，不得超過試驗(yàn)溫度下材料屈服點(diǎn)的90%；氣體壓力試驗(yàn)時(shí)，不得超過試驗(yàn)溫度下材料屈服點(diǎn)的80%。

3 繪制試壓系統(tǒng)圖及試壓表格

按工藝流程圖及所劃分的系統(tǒng)繪制試壓用系統(tǒng)圖，試壓系統(tǒng)圖應(yīng)包括以下內(nèi)容：

管道號(hào)；介質(zhì)流向；試驗(yàn)壓力；系統(tǒng)內(nèi)空氣排放點(diǎn)；試壓用臨時(shí)加固位置(如膨脹節(jié)需要設(shè)置臨時(shí)約束裝置)；臨時(shí)盲板位置，并對其進(jìn)行編號(hào)；試驗(yàn)介質(zhì)入口；試驗(yàn)介質(zhì)排放口；壓力表位置；臨時(shí)連接線。

試壓系統(tǒng)圖繪制完成后，根據(jù)系統(tǒng)圖整理出每個(gè)系統(tǒng)所有管線清單，然后以系統(tǒng)為單元配備管道單線圖、管支架及特殊附件圖，制定管道檢查項(xiàng)目表，按項(xiàng)目表逐一進(jìn)行檢查核對驗(yàn)收。

4 試壓盲板的確定

常用試壓盲板有橢圓形封頭（管帽）；帶加強(qiáng)肋的平蓋封頭、插入式盲板和法蘭蓋，以往經(jīng)常采用憑經(jīng)驗(yàn)、查手冊的方法確定盲板厚度，既不科學(xué)，也難以滿足各種現(xiàn)場條件的需要，而且容易因盲板厚度不足引起事故，或太厚造成浪費(fèi)，應(yīng)根據(jù)不同工藝條件合理計(jì)算并選用。

（1） 橢圓形封頭：一般適用于DN300mm、PN 6.4MPa 以上的管道系統(tǒng)，按式（9）計(jì)算封頭壁厚[3]。

式中：φ——焊縫系數(shù)，整體沖壓φ=1；

C——封頭壁厚附加量，C=1～3mm；

Di——管道內(nèi)徑，mm。

（2）帶加強(qiáng)肋的平蓋封頭：適用于DN200mm、PN 4.0MPa 以上的管道系統(tǒng)，按式（10）計(jì)算封頭厚度。

式中：DC——當(dāng)量直徑，根據(jù)支撐節(jié)距按圖1 確定最大內(nèi)切圓直徑。

圖1 帶加強(qiáng)肋平蓋封頭

帶加強(qiáng)肋平蓋封頭焊接安裝應(yīng)符合結(jié)構(gòu)要求：底板厚度不小于8mm，支撐加強(qiáng)肋應(yīng)等間隔對稱布置，肋板厚度不小于10mm，高度（H）應(yīng)滿足式（11）。

5 壓力試驗(yàn)方法與步驟

5.1 試驗(yàn)方法的選取

試驗(yàn)方法的選取合適與否，對試驗(yàn)速度，勞動(dòng)強(qiáng)度有著直接的影響，下面是壓力試驗(yàn)中幾種常用方法。

5.1.1 逐項(xiàng)試驗(yàn)法

逐項(xiàng)試驗(yàn)法[4]就是先按系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，主要檢查焊口質(zhì)量，保證強(qiáng)度試驗(yàn)合格；最后由建設(shè)單位加入，按生產(chǎn)流程擴(kuò)大系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，重點(diǎn)檢查法蘭密封面的連接情況。

此法適用于大型石油化工裝置管道的壓力試驗(yàn)，特別是在調(diào)節(jié)閥、孔板等未到貨，而其余管道已安裝完畢，工期又比較緊張的情況。

采用此法可以分階段完成壓力試驗(yàn)的工作，充分利用時(shí)間，減少泄漏點(diǎn)和施工程序。例如燕化化工二廠20 萬t/ a 聚丙烯裝置管道壓力試驗(yàn)時(shí)，采用了此法，提前完成了試壓工作，取得了顯著效果。

5.1.2 設(shè)備與管道聯(lián)合試驗(yàn)法

即在管道系統(tǒng)進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，將管道系統(tǒng)與設(shè)備串聯(lián)在一起，或在設(shè)備試驗(yàn)時(shí)，帶入部分管道進(jìn)行試驗(yàn)的方法。

當(dāng)管道系統(tǒng)與設(shè)備串聯(lián)時(shí)，必須保證系統(tǒng)試驗(yàn)壓力符合規(guī)范要求。而且試驗(yàn)前應(yīng)核對設(shè)備的基本設(shè)計(jì)條件，進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核，確保設(shè)備的安全。當(dāng)設(shè)備試驗(yàn)帶入管線時(shí)，應(yīng)按設(shè)備試驗(yàn)壓力校核管道的強(qiáng)度。

此法適用于下列情況：

（1）設(shè)備與管道之間是焊接連接，無法加入盲板進(jìn)行隔離；

（2）切制盲板數(shù)量、規(guī)模較大，盲板拆裝困難時(shí)。例如：重整－加氫聯(lián)合裝置CHP18 系統(tǒng)，空冷器A－201 被帶入系統(tǒng)一起試壓，因?yàn)锳－201 進(jìn)出口若加盲板，需32 塊、DN600mm、厚30mm 的盲板，切制安裝工作量均較大[4]。

（3）設(shè)備間相連的無任何分支、導(dǎo)淋、放空的管線和單個(gè)設(shè)備的盲腸管。例如：30 萬t/ a 乙烯改擴(kuò)建裝置中，C－1101 塔配有一根長10m，直徑為1m 的盲腸管，因?yàn)槊ぐ灏惭b相當(dāng)不便，所以隨設(shè)備一起進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

5.1.3 系統(tǒng)串聯(lián)氣壓試驗(yàn)法

此法就是將位置、壓力相近的各試壓系統(tǒng)串聯(lián)起來，根據(jù)試驗(yàn)壓力和系統(tǒng)大小分別按規(guī)定裝設(shè)控制閥和壓力表，然后同時(shí)進(jìn)行壓力試驗(yàn)的方法。系統(tǒng)串聯(lián)氣壓試驗(yàn)法如圖2。

圖2 系統(tǒng)串聯(lián)氣壓試驗(yàn)法

試驗(yàn)時(shí)要求各系統(tǒng)控制閥處必須有專人負(fù)責(zé)操作，而且與總控制閥處聯(lián)系方便，各點(diǎn)控制要及時(shí)準(zhǔn)確。升壓后依據(jù)各系統(tǒng)壓力高低依次關(guān)閉各系統(tǒng)控制閥，并分別進(jìn)行檢查，最后一個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉控制閥時(shí)，要及時(shí)關(guān)閉打壓車。也可以先試大系統(tǒng)或壓力高的系統(tǒng)，試驗(yàn)合格后將氣體串入小系統(tǒng)或低壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

此法適用于石油化工裝置中，管道設(shè)備較密集處的管道系統(tǒng)的氣壓試驗(yàn)，如泵區(qū)等。采用此法可以充分利用較少的設(shè)備高效地完成大量管道的試驗(yàn)，而且各系統(tǒng)介質(zhì)可以相互補(bǔ)充，提高功效。

5.1.4 單條管線試驗(yàn)法

就是將一條管線單獨(dú)進(jìn)行壓力試驗(yàn)的方法。適用于各試驗(yàn)系統(tǒng)不方便帶入進(jìn)行試驗(yàn)的管道，和管道較長，直徑較大的管道，均可單條管線成立一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，如：燕化3 萬t/ a 丁基橡膠裝置中，一根DN700mm, 長120m 的有縫不銹鋼管道，因?yàn)閮?chǔ)能太大，單獨(dú)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。此法可以避免安裝過多的臨時(shí)線，但效率較低。

5.2 氣壓試驗(yàn)步驟

氣壓試驗(yàn)步驟如圖3 所示。

圖3 液壓及氣壓試驗(yàn)步驟

6 結(jié)論

(1) 試壓系統(tǒng)的劃分應(yīng)以設(shè)計(jì)壓力為基礎(chǔ)，管道操作單元為區(qū)域，并充分考慮介質(zhì)、管道位置、盲板安裝難易等因素。

(2) 大型石油化工裝置，可以突破規(guī)范的要求，選取氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)。

(3) 用氣體介質(zhì)進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)格控制系統(tǒng)大小、焊接質(zhì)量、升壓速度、盲板厚度等因素，且系統(tǒng)儲(chǔ)能限制在3.4×107J 以下，完全具有安全性。