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长距离天然气管道清管试压技术


随着城市圈建设的高速发展,天然气作为一种清洁能源被广泛利用,天然气在城市能源结 构中所占比重越来越大, 各个城市长距离燃气管道的建设随之蓬勃发展。 长输管道作为一种安全 有效的运输方式, 近年来长输管道的施工在国内已形成一个很大的潜在市场, 国内各施工单位也 在实践中不断规范,提高施工和管理能力,以增强各自的整体竞争能力。为了保证输气品质,清 管试压成为施工中的重要环节。 笔者有

幸参与了安徽省天然气芜湖至铜陵天然气管道工程和湖南 省岳阳市至岳阳县天然气管道工程, 就长距离天然气管道的清管试压工作归结以下体会与大家共 勉。

1 施工准备
1.1 清管、试压分段 (1)管段划分原则

①根据《输油输气管道施工及验收规范》进行管道试压段划分:通常采用水试压,水试压 段不宜超过 35km。 随着我国管材及施工质量水平的提高, 根据我们的施工经验管段可适当加长。

②根据管道高差进行管道试压段划分:当最高点达到设计最高压力时最低标高点的实际试 验压力必须保证低于该管道最低屈服强度 95%的压力。

详细参照以下公式:

E=(P1-P2)W

E—最大高程差;

P1—最大试验压力(kPa);

P2—最小试验压力(kPa);

W—98m 水柱产生的压力(1MPa=98m 水柱产生的压力)。

(2)带套管穿越的二级以上干线公路及单出图的河流穿越段单独进行试压,试压介质用水、 强度试验及严密性试验压力按设计文件执行,试压结束后,将穿跨越段管道与干线管道连通,参 与干线管道的试压。

1.2 合理选择通球设备 (1)清管器是靠向管内输入介质产生的压差为动力运行的。要根据管道的管径、长度及工期 要求合理选择空压机的压力、排量及台数,一般清管器的速度控制在每小时 4~8km。这样可根 据管径计算出每分钟所需要的压缩空气量,即:

Q=πd2T0PmV/4P0TZ

式中:Q—单位时间进气量;

T—清管后管段内气体的平均温度;

V—清管器运行速度;

Pm—推清管器压力;

P0—0.101325;T0—293.15K;

Z—气体的压缩系数;

d—管道内径。

(2)清管器的选择

①清管——直板清管器。

②扫水——直板加皮碗清管器。

③干燥——吸水清管器(开放孔聚氨脂泡沫清管器)。

所有清管、注水、排水清管器建议配备电子跟踪装置,以便于确定清管扫线过程中清管器 运行的准确位置。见图 1。

1.3 水试压用介质技术要求 (1)针对管道设计操作压力较高, 为确保试压及管道长期运行时的安全, 使用清洁水(如果现 场附近有水源可经过处理达到要求后直接进行试压用)作为试压介质,进行强度及严密性试压。

(2)试用于水压试验的水质必须符合以下要求:

①pH6~9;②盐份含量最大 2000mg/L;③总悬浮物 50mg/L;④如果水试压介质达不到 上述要求,可采用水处理设备进行水质处理,以满足设计要求。

(3)不得排放含有油脂或其它物质的水,使用的水源应根据现场具体情况列出水源点、取水 位置、 排水点、 排水位置得到当地水利管理部门批准, 禁止在许可规定排水位置以外的地方排水。

2 施工技术
2.1 管道清管施工技术 (1)在每个试验管段的末端安装临时接收器,接收管段的施工碎屑和清管器。发射和接收筒 应预先试压合格。

(2)清管作业白天进行,使用不伤害内涂层的(软聚酯杯形皮碗清管器及泡沫清管器)清管器 进行清管,清管器运行速度为 4~8km/h。清管器要通过全部试验管段。清管作业时不得使用黄 油或者类似物质润滑清管器。按以下四步对管线进行清管和测径。

第一步:通直板双向 8 片聚酯盘清管器,清除固体物质和碎屑。

第二步:通带尼龙盘刷的清管器,清除灰尘和氧化皮。如果清除不净,应增加清管次数继 续清理。

第三步:通测径清管器(直板双向 8 片聚酯盘清管器)。

第四步:通泡沫清管器,清除水气和氧化皮。要求至少使用两个泡沫清管器(发射间隔时间 为 1h)。

(3)如果清管器卡在管道内,设法增压推动。增压一般不超过 2,000kPa,而且不能超过发 射和接收筒的额定压力。如果确定含水是造成卡壳的原因,采用更高的压力以利于水的移动。如 果使用这种办法仍然不能使管内清管器移动,就割管取出,然后修补管道;或者换用额定压力更 高的发射筒。

(4)清管的验收标准是:管道不见排出杂物;泡沫清管器到达收球筒的时候,增重不超过有 关标准及设计要求同时也没有明显的变色。

(5)清管完成后,拆除临时接收器和发射清管器用的发射头,然后用封头密封,防止管内进 入灰尘,水或异物,保证试验管段试压时内部清洁。

2.2 管道试压注水完成后,在所有的接口处(除了压力表,压力天平或高压泵的接口)安装盲 法兰或封头。

⑴管道的强度试验

①缓慢地增加试验压力,达到试压段最高点的最低试验压力的 30%。检查所有的管件和连 接段,看是否有漏水情况。继续增大压力至试验压力的 60%,检查漏水情况和系统的完整性; 然后根据试压计划,继续增压力。

②按每分钟不大于 75kPa 的均速率增加试验压力, 达到试压段的最高点的最小试验压力的 102%。维持这样的压力直到地面上管子和管件都检漏完毕,现场监理确定压力和温度稳定。在 低标高点,压力范围(开始)为最低试验压力加 2%,而最高不能超过规定的 95%最低屈服强度。

③压力稳定后, 试压管段开始 4h 强度测试前, 要达到试验压力。 在稳压试验的前 30min, 每 5min 记录一次压力天平的读数。下个 30min,每 10min 记录一次压力天平读数。在下一个 小时,每 15min 记录一次读数,以后每 30min 记录一次。

④如果强度试验在规定的最低测试压力下保持了 4 个小时,没有发生裂管、明显的压降或 者由于温度损失要增加水量,则强度试验就可验收通过。

⑤试压期间如果发生管道破裂,要进行修补,修补后重复要进行压力试验,直至试压达到 设计要求为止。

⑵管道的严密性试验

①降压,将试压管段最高标高点的压力降到严密性试验压力(可根据记录或计算确定)。从 接收端试压头泄压, 有利于注水清管器完全进入到试压头内。 要使用足够强度的和安全的排水管, 按照批准的方法排水。

②严密性试验压力稳定后,开始 24 小时的严密性试验。在整个严密性试验过程中,记录 仪和压力天平继续工作。

③检查外部管道和管件有无漏泄情况,如果可能,将漏泄水收集到容器内,或者计算它的 数量。 如果试验管道发现看得见的漏泄, 要停止试验, 修补漏泄, 重新开始 24 小时严密性试验。

④在规定的最低压力下, 严密性试验维持 24 小时, 如果没有出现最大为 1%(100kPa)的压 力降,则严密性试验合格,予以验收。可能需要超过 24 小时,以便将压力稳定到小于 100kPa 的变化值。

⑤达到严密性试验结果后,试验段准备排水。拆卸所有的现场接头和仪表。

2.3 管道排水施工技术 (1)如果地下水位较高采用弯管将排水端接到地面以上,以便水排放,同时控制水倒流。

(2)排水管道要有足够的强度,安全的支撑,并在排水端固定排水管以免排水时摆动。

(3)通过第二个注水清管器驱回发射头,用压缩空气将水从试压段内排出。防止在管段排水 时憋压,清管器排水速度限定在最高排量为 450m3/h。

(4)在出发点接收回第二个注水清管器之后,应将第一个注水清管器推回出发点。然后再拆 除试压头,在试压段两头重新安装清管收发筒。增加皮碗清管器清管,直至清管器到达接受头的 时候,清管器前没有流水。估计至少需要运行 4 次(个)皮碗清管器。

(5)用皮碗清管器排水后,应使用泡沫清管器,直到泡沫清管器在接收时是干燥的、不出现 明显变色(因灰尘造成)。建议:在清管器发射前和接收后称测其重量,泡沫清管器增加的重量应 小于 1.5kg。

(6)先打开排水阀, 利用地形的自然高差压力, 将管道内的水排出。 然后用清管球清管排水, 高差较小、起伏不大的地段利用压缩机直接打气排水;地形起伏较大、高差大的地段,因管道内 余水产生的压强较大,利用相邻段储气后,平气推球排水。

3 安全操作要点
(1)试压开始前技术负责人向参加试压的施工人员进行交底和技术培训,做到每个人知道自 己的工作范围、操作规程、注意事项以及遇到紧急情况时的应急处理措施。 (2)树立警告标志和路障,未经许可人员禁止入内。试压开始前,在通往施工作业带的所有 进口道设置警告标志,管道内压力解除后再撤去标志。这些标志上要有用中英文两种文字标出: “警告–管道在进行高压试验切勿靠近”。水压试验区域 50m 之内(即,试验掩蔽处,管汇,压 力泵,仪表等)(根据实际情况)只限参与试压的工作人员进入,禁止人员在打压头对面停留。

(3)清管器采用收、发球筒装取,拆卸清管器时应待管道内的压力排空后进行,试压时以管 线为中心,50m 内为禁区并派专人巡线警戒,升压过程中在管线裸露的首末端设警示标志,设 专人值班,严禁无关人员进入。通球、试压过程中随时注意压力表压力变化,发现异常情况时, 立即查明原因,采取措施。

(4)试压期间密切注意天气情况,下雨前采取预防措施,重要仪表设备不得裸露在外,雨天 注意用电安全,对于电缆、电线能架空的尽量架空,不能架空的采取埋地措施,配电箱、电器开 关设防水罩,地面铺设绝缘橡板,防止触电。


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