王玉堂，鄒方政，王慶濤，葉楠，于翰彬(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266555)

1 壓力試驗準(zhǔn)備工作

1.1 編制試驗方案

在石油化工工藝管道安裝過程中，施工技術(shù)人員在對其壓力試驗方案進行編制時，工作開展的前提條件就是對施工場地進行全面實地考察，從而根據(jù)其場地環(huán)境設(shè)計出形影的施工方案。然后是在工作人員進行管道試驗前的準(zhǔn)備工作，施工單位提前與各承包商、監(jiān)理、設(shè)計施工等單位進行協(xié)商，并在獲得審批資格后進行施工作業(yè)。

1.2 劃分試壓系統(tǒng)

在開展實際壓力試驗工作時首先要進行試壓系統(tǒng)劃分，才能為后續(xù)的實地施工工作提供極大地便利。一般將壓力管道劃分為工藝管道與公用工程管道，在壓力試驗中包括這兩大部分，其中對于工藝管道的劃分，根據(jù)管道工藝流程與設(shè)計壓力等條件詳細(xì)劃分管道壓力系統(tǒng)。在同一壓力管道系統(tǒng)安裝過程中根據(jù)其工藝流程要求，一般是利用設(shè)計壓力將工藝管道劃分為低、中、高和超高四部分壓力設(shè)計。此外，溫度對材料性能的影響也是試壓系統(tǒng)劃分的重要因素，在工藝管道設(shè)計中其溫度也各不相同，一般范圍在5～30 ℃，當(dāng)設(shè)計溫度大于試驗溫度時其試壓系統(tǒng)劃分就是對其承載能力的最大考驗。在完成試壓系統(tǒng)劃分之后，再根據(jù)相關(guān)設(shè)計圖紙等對其管道安裝過程中的具有相同材質(zhì)、相近壓力、布局類似以及流程相貫通的各個管道系統(tǒng)部件進行組合，從而形成統(tǒng)一的試壓系統(tǒng)。

1.3 整理試壓資料

在施工技術(shù)人員完成試壓測試的前提下，必須將每次試驗的完整信息進行整理分析。信息數(shù)據(jù)主要包括管道安裝工藝流程中管道設(shè)計圖紙、壓力試驗以及試驗條件的記錄信息，還包括管道的焊接記錄、射線影響報告以及熱反映處理報告等方面。在之后將整理的數(shù)據(jù)結(jié)果交由相關(guān)審核單位，再由承包商、建立以及設(shè)計單位等進行驗證處理，檢驗合格后在進行實際管道壓力試驗。

2 壓力試驗介質(zhì)選取

2.1 選取試驗介質(zhì)

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格表明，壓力試驗介質(zhì)的選取都以液體為主，除此之外只有在較低壓力試驗下才選取氣體作為試驗介質(zhì)，因此大多管道施工過程中選用液體作為試驗介質(zhì)。但目前由于石油化工工藝管道在利用水作為試驗介質(zhì)方面存在一定缺陷，且極易受到外界環(huán)境因素影響，所以液壓試驗的可操作性比較低。而以氣體作為試驗介質(zhì)則由多種優(yōu)勢，比如：來源廣泛、設(shè)施量少以及容易排放等特性，因此在石油化工裝置的安裝中一般選用氣體介質(zhì)作為管道的壓力試驗材料。此外，以氣體為介質(zhì)的壓力試驗存在安全漏洞，故而在進行試驗時必須加強安全防患意識。

2.2 分析管道失效模式

在管道壓力試驗中其大多事故原因是由管道焊接缺陷引起的，比如焊接縫隙及熱影響區(qū)域斷裂等原因。經(jīng)研究表明，管道失效模式的產(chǎn)生主要由于兩種原因：一是由于工藝管道系統(tǒng)材料的強度與曲度極限不足以滿足當(dāng)前管道的薄膜應(yīng)力，從而借由各種因素影響而產(chǎn)生管道破壞現(xiàn)象，進而出現(xiàn)塑性破壞或韌性撕裂，比如：設(shè)計不合理，管壁較??；違反操作流程，管道超壓；腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，致使管壁變薄。這種破壞程度一般只是出現(xiàn)管道裂口，裂口程度與試驗介質(zhì)儲能有關(guān)，故而這種破壞程度危害性較小。而第二種原因則是因為材料的許用應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管道應(yīng)力需求，故而產(chǎn)生脆性斷裂，又稱之為低應(yīng)力脆斷，比如管接縫或管材自身缺陷，故而管道破裂時產(chǎn)生大量碎片，危害性極大。

2.3 明確試驗介質(zhì)步驟

在明確試驗介質(zhì)步驟的過程中假若施工場地條件不佳，則必須進行校核檢驗確定試驗介質(zhì)。而其校核監(jiān)測主要分為兩方面：一是強度校核，主要與兩個數(shù)據(jù)密切相關(guān)，分別是管道計算壁厚度δ和管道實際壁厚度t。在校核過程中，若δ≤t則說明管道實際強度良好，不會產(chǎn)生塑性破壞或韌性撕裂；若δ＞t時則表明管道設(shè)計強度過強，此時應(yīng)當(dāng)降低試壓壓力強度。一般而言，新配備的壓力管道各項性能良好，滿足當(dāng)前壓力試驗強度，而相較于已在用管道，其壓力管道、實際壁厚等都產(chǎn)生了不小改變，因此此時應(yīng)該進行現(xiàn)場實際測量，并以此數(shù)據(jù)位基準(zhǔn)進行壓力試驗。二是韌性校核，首先假若壓力管道中存在裂紋潛伏，此時進行壓力試驗就會導(dǎo)致裂紋擴展，所以在施工時要選擇良好韌性的管道建材，此外，若壓力管道出現(xiàn)斷裂，則進行壓力試驗的前提是進行泄漏判定，從而防止脆性斷裂。之后再通過管道校核來完成明確試驗介質(zhì)的最后步驟，在管道材料強度與韌性指標(biāo)皆合格的前提條件下，選擇具有安全性與科學(xué)性的氣體作為壓力試驗介質(zhì)，而管道系統(tǒng)一經(jīng)使用，在一段時間后就會產(chǎn)生腐蝕、蠕變以及疲勞等各種現(xiàn)象，其強度與韌性相對而言就有所降低，此時若沒有精確數(shù)據(jù)作為試驗依據(jù)，則液體試驗介質(zhì)是最好的選擇，能夠很好地避免危險事故的發(fā)生[1]。

3 確定試驗溫度與壓

3.1 定試驗溫度

在液壓介質(zhì)試驗過程中溫度適宜同樣也是試驗成功的關(guān)鍵，假若管道溫度未得到及時明確，此時可根據(jù)施工管道與設(shè)備材料進行試驗溫度明確，若管道材質(zhì)為非合金鋼或低合金鋼，管道設(shè)計試驗溫度不低于5 ℃，若管道材質(zhì)為合金鋼，則試驗溫度應(yīng)當(dāng)不低于15 ℃。同時材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)遠(yuǎn)低于管道系統(tǒng)溫度，從而避免試驗溫度超過脆性轉(zhuǎn)變溫度，進而引起管道脆性斷裂，同時要根據(jù)實際狀況在合理范圍內(nèi)提高試驗溫度，從而避免因管壁厚度增加而管道材料脆性轉(zhuǎn)變溫度升高的結(jié)果，進而使管道缺口或焊接處的脆性強度增加。此外，試驗介質(zhì)存在介質(zhì)沸點，此時試驗溫度應(yīng)該低于介質(zhì)沸點，并且在壓力試驗前做好準(zhǔn)備工作，提前預(yù)防溫度驟變或設(shè)備泄漏等危險問題。

3.2 確定試驗壓力

在試驗中要確定試驗壓力，首先應(yīng)該以設(shè)計文件為依據(jù)。假若未明確規(guī)定設(shè)計資料，此時則應(yīng)該以相關(guān)公式的分析結(jié)果為準(zhǔn)，比如經(jīng)由試驗壓力、試驗溫度下的許用應(yīng)力以及設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力等數(shù)據(jù)進行比較，假若壓力管道的對位差數(shù)值過大，此時試驗介質(zhì)靜壓則應(yīng)列入試驗壓力中，而在試驗壓力中則應(yīng)以最高點壓力為最高基準(zhǔn)，最低點壓力為其管道組件承受力的最低標(biāo)準(zhǔn)。此外，確定管道與設(shè)備焊接處試驗壓力，必須確保兩者在同一系統(tǒng)內(nèi)進行試驗，若設(shè)備試驗壓力大于管道試驗壓力，則試驗壓力以管道試驗壓力為標(biāo)準(zhǔn)并進行試驗工作，反之亦然，此時選擇設(shè)備試驗壓力進行壓力試驗工作時，管道設(shè)計壓力應(yīng)不高于設(shè)備試驗壓力的0.87倍。

4 壓力試驗的方法步驟

4.1 壓力試驗方法

據(jù)試驗考究表明，工藝管道壓力試驗主要應(yīng)用設(shè)備與管道聯(lián)合、系統(tǒng)串聯(lián)、單挑管線以及逐項實驗等試驗法。其中逐項試驗法是先進行管道強度試驗，確認(rèn)焊接口質(zhì)量后，再進行密閉性試驗，并以此工作流程為基準(zhǔn)檢測法蘭密封面的連接狀態(tài)。這種方法比較適用于大型石油化工管道裝配壓力試驗。而設(shè)備與管道聯(lián)合試驗法，則是因為管道系統(tǒng)鋪設(shè)時本身存在設(shè)備與管道的串聯(lián)相接，假使此時兩者焊接處無法用盲板進行隔離，這時就可以采用此種方法。系統(tǒng)串聯(lián)試驗法主要是管道鋪設(shè)時存在壓力相近、位置類似的試壓系統(tǒng)，此時應(yīng)該將此類系統(tǒng)進行串聯(lián)試驗，從而保證整個管道試驗系統(tǒng)影響因素相似，這種方法可以用在管道較為密集區(qū)域。單條管線試驗法則是對一套管線進行壓力試驗，這種方法比較適用于管道較長、直徑較大或不便帶入試驗的壓力管道。

4.2 壓力試驗具體步驟

在進行壓力試驗時要同時考慮液壓與氣壓試驗的雙向進行，其中進行水壓試驗時，在對管路注水操作前，首先將法蘭、閥門以及排氣口等開關(guān)開啟。當(dāng)管道注滿水時，鄰近排氣系統(tǒng)全部封閉。此時在管道系統(tǒng)內(nèi)部進行逐步升壓，直到緩慢升至試驗強度的30%，此時經(jīng)過5 min的穩(wěn)壓階段，若未出現(xiàn)泄漏、變形以及降壓等各種異?，F(xiàn)象時則繼續(xù)緩慢升壓，并在穩(wěn)壓10 min后，讓各個相關(guān)技術(shù)部門工作人員對整個試驗管道系統(tǒng)進行統(tǒng)一檢測，直至檢測壓力試驗強度指標(biāo)合格，之后再進行降壓處理，從而使試驗壓力緩慢降至設(shè)計壓力試驗程度，并在停壓30 min后，再次進行全面檢測。而在進行氣壓試驗時，首先進行以壓力范圍為0.2 MPa左右浮動的預(yù)實驗。若無異常出現(xiàn)則可進行氣壓試驗，此時要先在放置泄壓裝置的試驗系統(tǒng)中進行發(fā)泡劑泄漏試驗，假若檢測合格，此時在試驗中設(shè)定其壓力試驗強度不得超過0.345 MPa，然后在逐步緩慢升壓，當(dāng)升至壓力試驗的50%時，進行管道系統(tǒng)的全面檢查工作，若無泄漏，此時其升壓工作可進行逐級10%的設(shè)計壓力緩慢上升，并且每級穩(wěn)壓3 min，同時進行逐級全面檢查工作，最后直到其壓力升至試驗壓力并穩(wěn)壓10 min后，若無異常出現(xiàn)，則可將壓力緩慢降至設(shè)計壓力。此外，試壓工作都是較為危險的工作范疇，所以在進行試壓時要確保施工技術(shù)人員具有安全防患意識[2]。

5 結(jié)語

總而言之，通過對石油化工工藝管道系統(tǒng)的充分了解與研究，在試壓系統(tǒng)中采取安全、科學(xué)以及穩(wěn)定的試驗方法，試壓前要做好準(zhǔn)備工作，過程中則要加強管道系統(tǒng)的全面檢查，結(jié)束后則應(yīng)該及時回復(fù)試壓管道系統(tǒng)，這種方法不僅能夠促使壓力管道保持長期、穩(wěn)定、安全的正常運行，而且能夠保證石油工業(yè)的正常生產(chǎn)。