吳錦江

中國(guó)石化江蘇油建工程有限公司，江蘇揚(yáng)州225261

山地長(zhǎng)輸管道的清管掃線與試壓

吳錦江

中國(guó)石化江蘇油建工程有限公司，江蘇揚(yáng)州225261

山地長(zhǎng)輸管道的特點(diǎn)是彎頭多、高差大，管道清管試壓情況復(fù)雜，施工過程常出現(xiàn)堵球、氣阻、管道擺動(dòng)等問題，編制好施工方案，控制好清管掃線、注水、試壓的關(guān)鍵步驟是工程順利完工的保障。在簡(jiǎn)要介紹了山地長(zhǎng)輸管道清管掃線、試壓工作主要工序的基礎(chǔ)上，較為詳細(xì)地論述了掃線、試壓方案的編制，給出了管道分段長(zhǎng)度的計(jì)算方法、施工設(shè)備的技術(shù)要求、試壓的組織管理方式；闡述了清管掃線、試壓時(shí)管道上水、試壓過程的控制要點(diǎn)，提供了管道上水時(shí)控制管道背壓、球前漏水量的方法；指出了管道排水、初步干燥階段的施工關(guān)鍵點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

山地長(zhǎng)輸管道；清管掃線；試壓

清管掃線、試壓工作是山地管道施工的重要節(jié)點(diǎn)。由于施工工期緊以及山地長(zhǎng)輸管道清管掃線、試壓工作自身的特殊性，為避免施工事故的發(fā)生，必須做好山地管道清管掃線、試壓的各項(xiàng)工作。

山地長(zhǎng)輸管道清管掃線、試壓的主要工序見圖1。在這些工序中，清管掃線、注水、管道強(qiáng)度試壓步驟是關(guān)鍵，由于這些步驟最容易產(chǎn)生堵球、氣阻、管道擺動(dòng)等現(xiàn)象，因此控制好這些工序是工作重點(diǎn)。

1 山地管道掃線、試壓方案與設(shè)備要求

首先根據(jù)山區(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)的地貌、管徑、上水條件等編制管道清管掃線、試壓方案。由于山地大管徑管道的特點(diǎn)是彎頭多，高差大，這就要求在試壓前，針對(duì)這一特點(diǎn)做好山地管道清管掃線、試壓方案的制訂工作[1-2]。

山地掃線試壓設(shè)備基本要求：清管器必須不漏氣，上水要盡可能快，以減少水推球時(shí)球前的漏水量。應(yīng)盡量由低點(diǎn)向高點(diǎn)上水，最好具備100 m3/h的上水能力，設(shè)備揚(yáng)程應(yīng)足以推動(dòng)清管器上升到管段最高點(diǎn)。

圖1 山地管道的清管掃線、試壓工序

（1）空氣壓縮機(jī)。每臺(tái)壓力等級(jí)為2.5 MPa，最大排氣量為30 m3/min，能以足夠的速度推動(dòng)清管器，并可克服由高差產(chǎn)生的靜水壓頭。

（2）清管器。用于清管、注水、排水的清管器應(yīng)配備有電子跟蹤裝置，管道彎管和彎頭的曲率半徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，清管器的直徑過盈量應(yīng)達(dá)到管內(nèi)徑的5%～8%。具體類型如下：清管器可采用直板皮碗混合、剛性軸、雙向型的；鋼絲刷清管器可采用剛性軸、雙向型的；注水清管器可采用剛性軸、配備4片雙向聚酯盤型的；排水清管器可采用與注水清管器相同的類型。

（3）山地試壓及注水設(shè)備。應(yīng)采用多級(jí)離心泵，在2.5 MPa揚(yáng)程時(shí)泵的排量為100 m3/h，以防試壓段內(nèi)夾雜空氣。注水泵應(yīng)形成足夠的排壓，以達(dá)到規(guī)定的注水速率。高壓泵或泵車可采用車載泥漿泵，排量0.002 m3/沖程，可將管道壓力提升到最高試驗(yàn)壓力15 MPa以上。壓力泵應(yīng)能維持穩(wěn)定的加壓速度，出水管道應(yīng)安裝止回閥（安裝位置盡量靠近試壓管道），出水管應(yīng)配備螺線式?jīng)_程計(jì)數(shù)器或小量程的流量計(jì)，以便測(cè)量管道試壓水的增量或者從管中抽出的水量。潛水泵可采用100QG80-50/4型號(hào)，目的是為車載泥漿泵供水。注水管可采用無縫鋼管，最小規(guī)格D 89 mm×6.0 mm，以焊接方式連接，并連接隔斷閥和止回閥，額定承受壓力為最大試驗(yàn)壓力。流量計(jì)可采用智能渦輪流量計(jì)，帶有LWY（DN 80 mm、PN16 MPa）型號(hào)的計(jì)量?jī)x表，帶遠(yuǎn)傳數(shù)字輸出，可準(zhǔn)確地計(jì)量流量，顯示m3/s和累計(jì)量，準(zhǔn)確度在0.5%以上。儀表應(yīng)附帶當(dāng)前校驗(yàn)證書。水過濾器可采用自制過濾器，1.0 MPa時(shí)過濾能力為0.35 m3/s，過濾器的網(wǎng)眼為40目/cm2和60目/cm2，以便需要時(shí)能清除附著的污物。

（4）儀表。壓力表可采用彈簧管型，表盤直徑為150 mm，量程為0～25 MPa，最小刻度顯示0.05 MPa，精度不低于1.5，有當(dāng)前校驗(yàn)證書，使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)壓力表。壓力天平用于記錄首端強(qiáng)度試壓及嚴(yán)密性試壓，精度0.4級(jí)，最小刻度0.01 MPa。照明應(yīng)滿足為空氣壓縮機(jī)、泵及空壓機(jī)到試壓棚的管道區(qū)提供照明的要求。

（5）輔助設(shè)備。包括容量16 m3的儲(chǔ)水箱、CAT320挖掘機(jī)、16 t汽車吊、平板拖車、油槽卡車、100 kV發(fā)電機(jī)等。

2 山地管道清管掃線工作的要點(diǎn)

山地管道首次掃線必須用直板強(qiáng)力清管器進(jìn)行清管。這樣可把施工中可能遺留的雜物清掃出來，也避免因雜物使清管器漏氣而造成堵球情況發(fā)生。當(dāng)管內(nèi)銹蝕嚴(yán)重時(shí)，可加裝鋼絲刷。皮碗清管器在后端氣壓作用下密封較好，可以較好地被驅(qū)動(dòng)。

檢測(cè)點(diǎn)的布置。由于清管器在管道轉(zhuǎn)角、穿跨越處易出現(xiàn)卡球、堵球現(xiàn)象，因此檢測(cè)點(diǎn)原則上應(yīng)設(shè)置通過指示儀，也可根據(jù)需要每5 km設(shè)置一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，沿線設(shè)2～3臺(tái)通過儀，隨時(shí)觀測(cè)球的運(yùn)行狀況。清管器選用帶定位裝置的電子清管器，球運(yùn)行時(shí)應(yīng)觀察壓力表，做好壓力記錄，并備用1～2臺(tái)低頻信號(hào)跟蹤儀以便找球時(shí)使用。如遇到球受阻情況，可逐步提高壓力，但最大不得超過2.5 MPa。

通常清管器運(yùn)行壓力為0.05～0.3 MPa（過彎頭、穿越段或遇到爬坡時(shí)或管中有水等障礙物時(shí)壓力有可能增大），如果運(yùn)行壓力超過一般空壓機(jī)允許的最高壓力0.8 MPa時(shí)，且此時(shí)還不能解阻，即認(rèn)為清管器遇卡。此時(shí)應(yīng)采取以下措施：

（1）根據(jù)運(yùn)行速度計(jì)算清管器的大概位置，用電子接收儀探測(cè)裝有電子發(fā)射儀的清管器的具體位置，而后卸壓管道首末端進(jìn)行斷管分析并進(jìn)行障礙清除。障礙排除后焊接斷管，焊縫要進(jìn)行射線探傷、超聲波探傷，合格后繼續(xù)清管。

（2）若出現(xiàn)壓力長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定不動(dòng)，且末端出氣很均勻的情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以判斷清管器出現(xiàn)了串氣，此時(shí)應(yīng)考慮加大進(jìn)氣量或從首端發(fā)射封堵器或再發(fā)一個(gè)過盈量較大的清管器進(jìn)行清管。

3 山地管道試壓要點(diǎn)

3.1 管道上水

選擇上水點(diǎn)應(yīng)盡量考慮由低點(diǎn)向高點(diǎn)上水，這可降低氣阻風(fēng)險(xiǎn)。向試壓管道內(nèi)注水前，應(yīng)對(duì)取水點(diǎn)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，以確認(rèn)試壓用水清潔，pH值為中性或弱堿性，且對(duì)管道沒有有害影響，最后將水質(zhì)分析化驗(yàn)報(bào)告提交監(jiān)理分部。

上水時(shí)背壓的控制。當(dāng)山地上水遇到下坡管段時(shí)，管段的水位低于進(jìn)水高度，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，進(jìn)口端呈負(fù)壓，當(dāng)下坡段為陡崖管段時(shí)，水的動(dòng)能勢(shì)能會(huì)急劇增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致管道變形。因此，當(dāng)計(jì)算預(yù)計(jì)清管器即將到達(dá)陡崖段時(shí)，要提前關(guān)閉排氣端閥門，以提高球前空氣壓力，降低清管器行走速度，同時(shí)加快上水速度，保證進(jìn)口端不產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)計(jì)算預(yù)計(jì)上水量已過陡崖段時(shí)，要立即打開排氣閥門，保證排氣，不出現(xiàn)氣阻問題。

球前漏水量控制。球前漏水過多是產(chǎn)生氣阻的重要原因。為減少球前漏水量首先要選擇密封性好的新球。管道試壓段起伏較多時(shí)，要加快球速，縮短試壓管道長(zhǎng)度。球前漏水量一定要小于彎管的存水量，不使球前形成氣室。試壓時(shí)，必須球到開始試壓，管道中必須無空氣。在觀察收球筒時(shí)，當(dāng)看到前端排水閥不出水了，說明球已到收球筒了；如果沒到，必須將球前水和空氣排干凈直至球到為止。

3.2 試壓過程

（1）為使管道應(yīng)力平緩變化，升壓到0～5 MPa間，每升1 MPa需穩(wěn)壓15 min；升壓到5～10 MPa間的1/3、2/3時(shí)，應(yīng)分別停止升壓，并拍照保存記錄；然后穩(wěn)壓15 min，待管道內(nèi)的壓力平衡后，檢查系統(tǒng)有無異常情況，若無則繼續(xù)升至試驗(yàn)壓力。

（2）升壓至規(guī)定的測(cè)試壓力后關(guān)閉所有閥門，強(qiáng)度試驗(yàn)穩(wěn)壓4 h，若沒有發(fā)生裂管、明顯的壓降，或壓降不大于1%試驗(yàn)壓力值且不大于0.1 MPa時(shí)，則強(qiáng)度試驗(yàn)合格。

（3）強(qiáng)度試驗(yàn)合格后，打開放空閥門，將壓力緩慢降至嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力值，進(jìn)行嚴(yán)密性試壓。嚴(yán)密性試驗(yàn)維持24 h，如果沒有出現(xiàn)最大為1%且不大于0.1 MPa的壓力降，則嚴(yán)密性試驗(yàn)合格，予以驗(yàn)收通過。

（4）試壓結(jié)束以后，打開排水閥泄壓，泄壓時(shí)應(yīng)嚴(yán)密觀察壓力下降情況，排水應(yīng)緩慢進(jìn)行，12.5～5 MPa間的降壓速度為0.5 MPa/h，每降1 MPa停壓15 min，5 MPa至常壓間的降壓速度為1 MPa/h，期間壓降處于1/3、2/3時(shí)，停壓15 min。泄壓至常壓后，開啟壓風(fēng)機(jī)推動(dòng)掃水球掃除管道內(nèi)的水。

4 排水和初步干燥要點(diǎn)

試壓結(jié)束后，開始排水。排水盡量由高點(diǎn)向低點(diǎn)排水，用高壓壓風(fēng)車來進(jìn)行球推水作業(yè)。由于山地管道殘留有大量試壓水，所以清管推球壓力會(huì)較高，升壓過程時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，壓力一般會(huì)高于2 MPa，但必須小于發(fā)球筒所能承受的最大壓力，要求收、發(fā)球筒上的法蘭及法蘭蓋可承受大于2.5 MPa以上的壓力。

排水步驟：首先用直板清管器將水推出，推水時(shí)要注意排水速度，以保證不發(fā)生氣阻。排完水后，要反復(fù)發(fā)送皮碗型清管器，對(duì)試壓段管道進(jìn)行排水，直到管道不再排除游離水時(shí)為止。

然后通泡沫清管球，進(jìn)一步清除管道內(nèi)殘水?？梢淮伟l(fā)送三個(gè)球，以加快干燥速度。清管和初步干燥接近結(jié)束時(shí)，相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)清出物和掃出水進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，當(dāng)連續(xù)兩個(gè)泡沫清管器（通泡沫清管器前應(yīng)進(jìn)行稱重）含水量不大于1.5 kg時(shí)即為合格。

5 結(jié)束語

山地長(zhǎng)輸管道清管掃線、試壓工作是一項(xiàng)技術(shù)要求嚴(yán)，施工難度大的工作。工作程序必須嚴(yán)格執(zhí)行試壓方案，各施工單位要嚴(yán)格試壓質(zhì)量管理，以降低山地試壓事故的發(fā)生，縮短試壓施工周期，提高試壓一次成功率，為實(shí)現(xiàn)山地長(zhǎng)輸管道優(yōu)質(zhì)工程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]GB 50369-2006，油氣長(zhǎng)輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]GB 150-2011，鋼制壓力容器[S].

Pigging and Pressure Test ofL ong Distance Pipeline in Mountainous Area

WU Jinjiang
Sinopec Jiangsu Petroleum Construction Engineering Co.，Ltd.，Yangzhou 225261，China

The features of long distance pipeline in mountainous area are of many bents，big elevation difference，complex situation of pigging and pressure test，construction troubles such as pig blockage，gas blockage and pipeline swing.This paper discusses the compilation of pigging and pressure test scheme in detail，presents the computation method of sectional pipeline lengths，technical requirements of construction equipment，organization and management modes for pressure test.It describes key controlpoints during pigging，water filling into pipeline and pressure test，gives the method of controlling pipeline back pressure and water leakage volume，points out the key construction matters for attention in pipeline drainage and primary drying phases.

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10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.017

吳錦江（1963-），男，上海人，工程師，2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)，現(xiàn)從事長(zhǎng)輸管道施工工作。

2015-06-24