淺析石油化工工藝管道的壓力試驗

石油化工裝置配管工程的后一道工序是壓力試驗，旨在檢測管道系統的嚴密性和強度能不能達到設計要求。以保證工藝管道裝置質(zhì)量和正常生產(chǎn)。對于大型化工裝置來(lái)說(shuō)，管道長(cháng)度有十幾萬(wàn)米，且走向復雜，要想保證該項工作的順利進(jìn)行，就必須提早做好預備工作，選擇合理的，科學(xué)的試驗方案是試驗成功的關(guān)鍵。
1　試壓系統的劃分
由于不同的壓力管道在工藝要求，操作條件等方面都有差異，所以不同的壓力管道試驗方法也各不相同，所以測試前需要將管道分成幾十個(gè)，甚至幾百個(gè)試壓包。試壓包的劃分應充分考慮到管道的等級，介質(zhì)，位置及工藝流程，設計壓力，設計溫度，盲板安裝難易程度等諸多因素。這給試壓包的劃分帶來(lái)了難度，需要我們全面考慮各種有關(guān)因素。
一般情況下，我們主要遵照以下準則：（1）不要把公用工程管道與工藝管道劃分到同一個(gè)系統；（2）根據管道設計壓力，依據試驗介質(zhì)來(lái)進(jìn)行具體劃分；（3）對于管徑小的，系統應適當增大，對于管徑大的，系統要??；（4）包含在同一個(gè)系統內的管線(xiàn)應盡量避免分散。
2　試驗介質(zhì)的選取
壓力試驗過(guò)程中所需要的介質(zhì)一般分為兩種，一種采用液體，一種采用氣體。由于壓力試驗介質(zhì)的選擇受各種標準影響，管道壓力測試一般選擇液體介質(zhì)來(lái)進(jìn)行。只有液壓試驗操作確實(shí)存在困難或行不通時(shí)，才可以考慮進(jìn)行氣壓試驗。因而，在試驗過(guò)程中，一般選取液體介質(zhì)來(lái)完成實(shí)驗。
然而，由于石油化工的不斷發(fā)展，受施工環(huán)境，設計條件等多種因素影響，很多的管道壓力試驗不適合用液體作介質(zhì)。因而，在安裝石油化工裝置時(shí)，越來(lái)越多的采用氣體作為介質(zhì)來(lái)進(jìn)行試驗。相比于液體介質(zhì)，氣體介質(zhì)具有臨時(shí)設施用量少，方便排放，無(wú)水跡等優(yōu)點(diǎn)，但是氣壓試驗能夠與嚴密性試驗一起進(jìn)行，從而減少施工程序。
3　試驗溫度與試驗壓力的確定
（1）試驗溫度的確定。對于不同材料的管道系統，對液體溫度的要求也各不相同。如果設計沒(méi)有規定溫度，一般來(lái)說(shuō)，合金鋼管道系統，液體溫度不能小于15 ℃，非合金鋼或低合金鋼管道系統，液體溫度不能小于5 ℃，且應不小于對應金屬材料的韌脆轉變溫度，并且高溫度應不超出試驗介質(zhì)的沸點(diǎn)。高溫高壓管道隨著(zhù)管壁變厚，材質(zhì)韌脆轉變溫度升高，因此要依據詳細情況升高試驗溫度。試驗時(shí)要測試管壁溫度，保證材料試驗溫度不會(huì )與它的韌脆轉變溫度相接近。試驗過(guò)程中要注意防止由于裝置泄漏或者溫度突然變化使管道內產(chǎn)生負壓。
（2）試驗壓力的確定。當設計對試驗壓力未做明確規定時(shí)，采用下式進(jìn)行計算：
Pt=KPa[δ]1/[δ]2
式中，Pt 為試驗壓力，MPa ；Pa 為設計壓力，MPa ；[δ]1 ：試驗溫度下材質(zhì)的許用應力，MPa ；[δ]2 ：設計溫度下材質(zhì)的許用應力，MPa ；K 為系數，液體壓力試驗時(shí)K取1.5；氣體壓力試驗時(shí)K取1.15；[δ]1/[δ]2：溫度修正系數，如果設計溫度低于200 OC 時(shí)值取1，如果[δ]1/[δ]2 大于6.5 時(shí)，取6.5。
如果將設備和管道作為一個(gè)系統進(jìn)行實(shí)驗，設備試驗壓力大于管道試驗壓力時(shí)，依照管道試驗壓力來(lái)測試。
當管道系統設備的試驗壓力低于系統的試驗壓力，但不低于管道設計壓力的1.15 倍時(shí)，經(jīng)過(guò)建設單位、監理單位、設計單位的批準，依照設備的試驗壓力進(jìn)行測試。
4　壓力試驗方法
通常情況下，管道安裝之后都應按照規范要求進(jìn)行系統壓力試驗，試驗方法的選取直接影響著(zhù)試驗速度與勞動(dòng)強度。因而試驗方法的選擇合適與否顯得非常重要。具體的常用方法有如下幾種。
（1）逐項試驗法。此法為了確保強度試驗合格，應該按照系統劃分首先進(jìn)行強度實(shí)驗，重點(diǎn)查看焊接情況，然后開(kāi)始嚴密性試驗，主要對法蘭密封面的連接狀況進(jìn)行檢查。這種方法能夠分階段實(shí)現壓力試驗的工作，簡(jiǎn)化了施工程序并且減少了泄漏點(diǎn)。
（2）設備與管道聯(lián)合試驗法。就是將設備與管道系統串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行壓力實(shí)驗的方法，這個(gè)方法經(jīng)常應用于管道與設備焊接在一起，不能插入盲板來(lái)隔離或者盲板數量多，拆裝難度大時(shí)。除此之外，當設備之間連接沒(méi)有導淋，分支，單個(gè)設備的盲腸管和放空的管線(xiàn)時(shí)考慮用此方法進(jìn)行試驗。
（3）系統串聯(lián)試驗法。即將壓力、位置相近的試壓系統串聯(lián)起來(lái)，按照系統大小和試驗壓力不同分別按規范要求安裝壓力表和控制閥，同時(shí)開(kāi)始壓力實(shí)驗的方法。實(shí)驗過(guò)程中每一個(gè)控制閥處必須有專(zhuān)人操作，并且保證與總控制閥處溝通方便，以便于及時(shí)控制各點(diǎn)壓力值。
（4）單條管線(xiàn)試驗法。即將單條管線(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗的方法，此法經(jīng)常應用于管道較長(cháng)，直徑較大的管道或不方便帶人進(jìn)行試驗的管道，都可以將單*條管線(xiàn)成立一個(gè)系統進(jìn)行試驗，但是這種方法效率不高。
在計劃每年60 萬(wàn)噸乙烯裝置，30 萬(wàn)噸合成氨裝置中，都應用上述方法來(lái)確定壓力試驗方法，都取得了顯著(zhù)的效果，各裝置一直穩定運行。由此看出，上述壓力試驗的方法是可行的。
5　壓力試驗的步驟
（1）液壓試驗。液壓實(shí)驗時(shí)，應按照“低點(diǎn)進(jìn)水，高點(diǎn)排氣”的準則，要先把各管段高點(diǎn)的閥門(mén)，法蘭，排凝口，排氣口等開(kāi)關(guān)打開(kāi)，在向管道系統注水前，將管道系統內的氣體排放干凈。等到管道系統內水足夠時(shí)，關(guān)閉所有臨時(shí)排氣孔，然后對管道系統進(jìn)行緩緩逐級升壓，先升壓到實(shí)驗壓力的30%，穩壓5 min，管道不變形，無(wú)泄漏，不降低壓力。繼續緩慢升壓到強度試驗壓力的60%，穩壓5 min，管道不變形，無(wú)泄漏，不降低壓力。繼續慢慢升壓到試驗壓力，穩壓10 min，這時(shí)專(zhuān)業(yè)人員可以對管道系統開(kāi)始詳細排查，如果管道沒(méi)有泄漏，變形，壓力降低等異?，F象，表明強度試驗符合要求，而后將壓力逐步降低到設計壓力開(kāi)始嚴密性試驗，停壓0.5 h，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員再次對試壓管道系統開(kāi)始詳細排查，如果管道沒(méi)有泄漏，變形，壓力降低等異?，F象，表明嚴密性試驗符合要求。
（2）氣壓試驗。在進(jìn)行氣體壓力實(shí)驗前，應先對系統進(jìn)行預實(shí)驗，預試驗壓力應大于等于0.2 MPa，預實(shí)驗過(guò)程中如果不存在任何異?，F象方可開(kāi)始正式的氣壓測試。氣體壓力測試前，要準備好發(fā)泡劑，用來(lái)進(jìn)行泄漏檢測。在氣體壓力實(shí)驗過(guò)程中，應該緩慢逐步使壓力升高，當壓力增加到試驗壓力的一半時(shí)，檢查人員對系統開(kāi)始全面檢測，若無(wú)任何異狀或泄漏現象時(shí)，接著(zhù)按實(shí)驗壓力的10% 逐級增加壓力，每級穩壓3 min，并進(jìn)行全面檢查，直到增加至試驗壓力，穩壓10 min，如果沒(méi)有異?，F象，將壓力逐漸減少至設計壓力，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員再次對試壓管道系統進(jìn)行詳細檢測，確認管道，無(wú)任何異?，F象，表明強度和嚴密性試驗符合要求。
6　試壓過(guò)程中的注意事項
試壓是一項具有危險性的工作，在試壓現場(chǎng)5 m 范圍內，都屬于危險區域。需要提前懸掛警示標志，無(wú)關(guān)人員嚴禁進(jìn)入試壓區域及周?chē)?。對于已?jīng)拆卸下來(lái)的螺栓，應該按照規格做好分類(lèi)擺放，并使用SO2 做好涂刷。
用防雨布進(jìn)行遮蓋，并對法蘭面進(jìn)行清理，避免螺栓銹蝕，損壞。不管是氣壓或者液壓試驗，試驗時(shí)一旦發(fā)現泄漏現象，不允許帶壓進(jìn)行修補，消除隱患后從新開(kāi)始實(shí)驗。
液壓試驗結束后，應緩慢將壓力降下來(lái)。管道設備要排放液體時(shí)，要首先把放空閥打開(kāi)，把管道內的試驗用水排放干凈，排放前要充分考慮安全環(huán)保方面的要求。壓力試驗完畢后，不允許在管道上修理或者增加物件。
7　結語(yǔ)
管道試壓是驗收管道工程施工及裝置質(zhì)量的后一道工序，由此可見(jiàn)，管道試壓是一項特別重要且*的工作。大型石油化工裝置工藝管道具有系統規模大并且數量多，走向復雜的特點(diǎn)，試驗前應做好準備工作，才能提高試驗效率，保證試驗平穩有序的進(jìn)行。石油管道的安全性尤為重要，會(huì )對生產(chǎn)的安全性產(chǎn)生直接影響，因此試壓時(shí)要加強對試壓管道的系統檢查，通過(guò)試壓技術(shù)的合理應用，保證管道的運行質(zhì)量，試壓完畢后要及時(shí)恢復試壓管道系統。