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长输管道试压、清洗、吹扫、干燥11

长输管道通球扫线、试压技术

1综述

我国石油工业正处于一个新的发展时期,中西部油气区新资源的发现,有必要建设大量新的重要管道。因为管道作为输送手段,与其他输送方式相比有较大优点⑴输送成本低;⑵建造价格低,施工周期短;⑶占地面积小;⑷节省能源、人力;⑸安全性高;⑹公害小,几乎无污染。管道由于其在能源传输上的优势地位,使它在国民经济及地方经济发展中起到越来越大的作用。石油、天然气、成品油甚至煤都将更多地通过管道运输。由于高压、大口径管道比低压小口径管道更经济,所以大口径长输管道已成为管道工业的发展趋势。随着国家西部大开发战略的实施,长输管道工程必将有新的更快发展,这无疑给施工企业带来了良好的发展机遇。如何把握机遇、占领市场是每个企业都在思考的问题,而优良的资质及业绩,过硬的管理、技术及装备水平应该是其中的基本着眼点。长输管道施工完毕要经过一系列试验才能投入使用,这部分工作包括清管、试压、通球扫线、干燥,目的就是清扫管腔内的杂物,排除管线内的隐患和缺陷,取得较大的安全度。为管道投产创造条件。施工单位对此应该高度重视,必须编制可靠的技术措施、安全措施并认真执行,对出现的问题,依据设计要求及有关规范及时处理。

2 基本施工技术

2.1 施工工序

长输管道施工的一般工序如下:

线路交桩--测量放线--开拓施工带--修施工便道--防腐管拉运--布管--管线组对--焊接--无损探伤--补口补伤--防腐检漏--开挖管沟--管道下沟--回填--地貌恢复--截断阀室安装--三桩埋设--分段吹扫清管--分段试压--连头碰死口--阴极保护--全线通球扫线--联合试运--投产从中可以看出试压、通球扫线、干燥与其他各工序的衔接关系管道是在下沟回填后进行分段清管和分段试压。分段试压合格后,连接各管段的碰口焊缝只需进行100%射线探伤,可不再进行试压。穿(跨)越大中型河流、铁路、二级以上公路、高速公路的管段应单独进行清管和试压。如果设计有特别要求,管道投产前还要进行站间试压和站间清管,以及输气管道的干燥。试压前编制通球试压措施,并报业主和监理审批,试压成立试压小组,组长由项目经理担任,成员为项目工程师、安全员、质检员、监理工程师。通球、试压时设巡线小组。施工中须根据情况统筹安排,保证效率,稳妥进行。

2.2 吹扫清管

管道吹扫清管在管道下沟回填之后进行,一般以阀室间距为一个吹扫单元,清管设备为高、低压压风车。分段清管应设临时清管收发装置,清管接受装置应设置在地势较高的地方,50m内不得有居民和建筑物。所使用的清管器直径过盈量应为管内径的5%~8%,清管前应确认清管段内的线路截断阀处于全开状态,清管时的最大压力不得超过管线设计压力,清管器移动速度应控制在10Km/h左右,以免引起管道、阀腔或支座的损坏。管线首端安装发球筒,将清管器置于其中,用空压机将空气介质从发球端注入空气,清管次数不应小于两次。管线通球末端安装收球筒,该装置周围50m内不得有居民和建筑物。当球通出后,应立即关闭球阀,并及时通知管线首端停止供气。当管道通球完毕后,将末端球阀关闭。当管道进行水压实验时,管道试压上水过程中还应进行一次通球扫线,以水为动力源,利用水推动清管器将管内残留的沙土等污物除掉。

2.3 管道试压

早期由于对强度试压使用的介质无明确规定,曾出现过不少严重事故。由于水压试验与气压试验对强度试压有效性是一样的,但气压试验时,管道内试压气体储存能量大,在管道破裂处急剧膨胀,使破裂扩展,进而使管道的破裂可达几公里甚至更长,不但会造成经济损

失,且易造成人身伤亡事故。而水压试验没有长距离爆破的危险,因而不会造成生命、财产的损失,因此许多国家的油、气管道规范对气体进行强度试压均作了限制。美国输油管道规范明确规定:当操作压力所引起的环向应力大于0.2倍管材规定的最小屈服极限或试验压力达到1.2倍设计压力值时,必须以水为介质进行强度试压;试验压力大于或等于设计压力的1.25倍时可采用分段试压,其死口(Tie-in)处的焊缝进行100%射线探伤后不必进行整体试压。规范不允许用气体进行强度试压。而按照我国SY0401—98?输油输气管道线路工程施工及验收规范?规定,二级至四级输气管道强度试验压力为1.25~1.5倍设计压力。我国专家对国内几起试压事故分析后建议:无论油管线还是气管线,除采取特殊的措施外,不要采用气体作为强度试压的介质。

我国的规范中有相应规定:

①在条件允许的情况下,应首选洁净水作为试压介质;

②输气管道位于一、二类地区的管段可采用空气作为试压介质;

③输气管道位于三、四类地区的管段应采用洁净水作为试压介质;

压力试验时,请监理、业主、施工单位现场监督,共同认可后,在试验报告上签字验收。试验时,要求各岗位人员认真巡视检查,每小时向指挥员汇报压力变化情况,并做好压力变化记录。

2.3.1 水压试验

分段水压试验的管段长度不宜超过35km,试验段高差不宜超过30m,如果管段的高差超过30m,应根据该段的纵断面图,计算管道的低点的静水压力,核算管道低点试压时所承受的环向应力,其值不得大于管材最低屈服强度的0.9倍。试验压力值的测量应以管道最高点测出的压力值为准,管道最低点的压力值应为试验压力与管道高差静压之和。试压用压力表应经过校验,并应在有效期内。压力表精度应不低于1.5级,量程为被测最大压力的1.5-2 倍。试压时的压力表应不少于2块,分别安装在试压管段的两端以便参照。

2.3.1.1管道试压分段和试压程序

管道试压分段时尽可能考虑和阀室间距一致,这样可以极大地便于管线阻水、导水,可以利用阀室的干线截断阀,方便施工。管道上水前要计算用水量,根据水源的分布情况,统一考虑,以便取水。数段或十几段集中上水,打破施工单位和管理区段的界限,这样可充分利用水资源,可以使施工单位或承包区段互不制约。当条件不完全具备时,可以考虑串联上水,逐段倒水。在管道试压程序的安排上,应考虑自高点端逐次向低点端逐次试压,并在试压设备的布置上,除第一段外,均布置在试压管段的高点端,这样便于利用上段管线存水,为下一段管线试压时补水。在试压水的排放上,要统筹考虑,最好等供水区域内全部管段成后再将试压水排掉,以作备用。

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2.3.1.2管道试压的方法和技术要求

上水过程中的排气可采用高点放空和加隔离球的方法,,高点放空时,放空头溢水要控制足够时间,以利气体排空。放空完毕,关紧放空阀。施工中应尽可能避免高点放空,优选加隔离球法。即利用上水时加进的清管器将水和空气隔离开,利用水推动管内空气外移,并最终将管段内空气排出,清管器取出后,要检查清管器的磨损情况,决定是否重复利用。管道压的速度和试压压力值按设计要求的施工验收规范进行但对管段试压使用的测量仪表,除使温度计、压力表外,还应引入温度自动记录仪和压力自动记录仪,以便对管段在压力试验过中的温度变化和压力变化进行连续的记载,为试压结果的科学判定创造条件。

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升压时,可利用往复泵或泥浆车加压,压力应缓慢上升。仔细进行巡线检查,检查系统有无异常情况,发现渗漏打上标记降压后立即处理。升至强度试验压力后开始稳压。稳压时间应在管段两端压力平衡后开始计算。强度试压合格后,进行严密性试验,即将管道的压力降到工作压力压。当试压环境温度低于时,应采取防冻措施如管道预热,预热时要缓慢升温。加压时,要记录添加的试验介质量与压力值的关系曲线,以便估计试验管段内的残余空气量。加压后,必须有足够的时间使管段中的压力稳定。如果试验管段破裂或泄漏,则事故处应予以修补,并应对该段重新试压。应在实际试压前恰当的时间(几小时前)注入试验液体。注入时要分段进行,以保证残留在试验管段内的空气体积最小。加压后,考虑在试压时温度的变化对压力产生较影响,必须给予充分的稳压时间,注入的试验液体和周围环境间明显的温差会导致很长的稳压时间(几天)。试压合格后,打开首尾放空阀卸压,并采用清管器清管,以便将管段内的水清除干净。严禁管内存水。输油、输气管道分段水压试验时的压力值、稳压时间及允许压降值应符合下表:表1 水压试验压力值、稳压时间及允许压降值

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2.2.1.3管道试压结果的判定

管线水压试验结果的判定,采用公式计算法来确定,传统的判别方式仅以压降不低于1%为标准,应该说科学性不强,因为它既没有考虑到试压水中含有空气对试压结果的影响,也对由温度变化对试压结果造成的影响考虑不够。新的管道试压结果的判定,主要包括以下内容:

2.2.1.

3.1 试压管段内空气存在试验的判断

将试压水排放一定量,然后测定其排水后的压降,再计算出其在该条件下的理论压降,并将排水后的压降与理论压降相比,求得其值,将该值与某一基准值相比较,若大于基准值,则为合格,否则应采取相关措施。通过试验管段内空气量的测定及处理,就可以排除管段内由于有大量空气而存在的误判。

2.2.1.

3.2 严密性试验的判定

在西气东输工程的试压结果判定问题上,应采用新的判定方法,根据试验阶段管道容积、管径、钢管的当量比厚、钢材的弹性模量、水的压缩系数、水温及地温的变化、压力变化等系数,通过一系列计算,视计算结果来判定严密性试压是否合格。从而大大提高了水压试验的可靠性、科学性、可信性,以确保管道的密封性能。

2.3.2

气压试验在一、二类地区,因为人口及建筑稀少,如果没有水压条件,可采用气压。试压区域(距试压设备和试压段管线50m以内为试压区域)内严禁有非试压人员,在升压过程中,巡线人员应与管道保持6m以上的距离。升压的速度不宜过快,压力应缓慢上升。当压

力升至0.3倍和0.6倍强度试验压力时,应分别稳压30min,进行巡线检查,检查系有无异情况,发现渗漏打上标记,降压后立即处理。如无异常情况继续升压。升至强度试验压力后开始稳压。所用加压设备为空气压缩机。其他技术要求与水压类似,要严格按规范执行。

试验压力值及稳压时间如下:

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强度试压以管道不破裂、无渗漏为合格,严密性试压以压降不大于1%试验压力为合格。

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2.3.3 劳动组织

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岗位职责如下:

打压组:负责流程的安装、流程的开启。

巡逻组:负责稳压过程中管线监查,发现泄漏或其它异常情况马上汇报,及时处理。压力监

测组:首尾各设一个监控点,密切监视压力表变化情况,发现问题及时汇报。应急处理组:负责电机、泵的应急维修和异常情况的处理。总指挥:负责试压过程总指挥,严格按试运程序指挥,对反馈信息及时发出处理指令。2.4 全线通球扫线全线通球扫线在管线连头后、试运前进行。扫线可采用二皮碗单体清管器,第一次清管时清管器带有电子探测定位仪,以便跟踪清管器的行走情况。通球扫线基本条件是:管段分段试压已经完成。经检查管线已全部连通,球阀及旁通管路、管件、通球指示器、感应件等全部安装完毕。全线截断阀门、旁通阀门开关灵活,全线截断阀处于全开位置,旁通阀为全关位置。通球扫线用数台空压机压缩空气推动清管器,如受阻可逐步提高压力,但最大推球压力不得大于工作压力。操作方法如下:①检查确认清管器完好无损,表面洁净无污,电子探测定位仪安装正确;②发球筒、收球筒处于发、收工作状态,相关的阀门开关位置正确。压力表、通球指示器安装正确;③打开发球筒,将清管器从发球筒装入,关闭发球筒,开动空压机将压缩空气通过连接管线压入发球筒,驱动清管器行走,当清管器通过末站通球指示器后,立即通知首站空压机停机,同时关闭收球筒前阀门,先放空再打开收球筒,清除杂物并将球取出。

2.5输气管道干燥

输气管道投产前,还要进行管道的干燥,干燥前应多次用清管器清扫了管内残余水注入吸湿剂再次清管。然后用干燥的空气将吸湿剂的挥发物吹扫干净,在清管接收端测量管内空气露点,直至管内的空气露点比输送条件下最低环境温度低5℃,隔2小时复测一次,合格后封闭管线。管道干燥的方法很多,如抽真空干燥法、净化天然气干燥法、超干空气干燥法等,但目前国际上较常用的莫过于甲醇干燥法,因为该方法效率高、效果好、成本低、安全可靠,同时也能满足环保要求,下面就甲醇干燥法作简要叙述。

2.5.1

甲醇干燥的机理甲醇具有极强的吸水性,可以在瞬时以任何比例与水混合。因此利用甲醇这一特性,可以在甲醇组列到达时,将管内残留的游离水和液态水溶解在甲醇液中,变成混合液,在甲醇组列通过后,其混合液参入组列中,最终从管内排出,从而实现管道干燥的目的。

2.5.2甲醇干燥的方法

2.5.2.1

甲醇干燥前的准备工作为确保干燥合格,在各施工单位分段试压后清管扫线的基础上,管道干燥施工组必须再一次进行通球扫线。扫线用清管器选用四皮碗式,用压缩空气驱动,每隔1.5小时发送一个清管器,其行走速度一般为10Km/h左右。干燥前清管扫线的标准为,小时内相隔一定距离的三个清管器组列连续通过后,下一个组列只清除忽略不计的水量,或无水排除。

2.5.2.2

干燥组列的制作通过清管站或首站、分输站的发球装置,配以一些临时设施,将适量的甲醇液注入到待干燥的管道内,注入时,用清管器将甲醇液和其它介质加以隔离,将甲醇液进行封闭,使之在管段内处于含水管壁与清管器皮碗所组成的圆柱形密闭空间内,从而形成甲醇液与清管器组成的干燥组列。

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2.5.2.3

干燥组列的发送

利用天然气或干燥空气对组列施以连续不断的推动力,使之以一个确定的速度前进,在组列经过带水管段过程中,将管段内残留的水吸收干净,并在组列通过时将水分带走。

2.5.2.4

干燥组列进行的检测调整应密切关注干燥组列的运行速度,利用跟踪装置准确检测组列的运行速度,将信息传到发球端,因为速度过快则达不到干燥效果,速度过慢会效率低下,

易造成甲醇泄漏。由发球端通过气体的压力和流量及时调节组列的运行速度。

2.5.2.5

干燥组列的接受当干燥组列即将到达被干燥管段的终点时,清管站、分输站末站的收球装置及一些临时设施的操作人员要做好接收准备工作,之后在接收过程中,要做好放空和排污工作,要做好清管器的取出和甲醇混合液的回收或燃烧工作。

2.5.2.6

干燥效果的确认在混合液排放过程中,通过测量甲醇在混合液中的体积占有量,来判断管道干燥是否合格。合格后要做好管端封闭或业已通气管段的试运保障工作。

2.5.2.7

甲醇的处理及安全措施

●采取措施予以回收

●采取措施将甲醇烧掉

●操作人员必须配备劳动保护措施,佩带风镜及防护面具

●施工现场设安全警戒及消防设施

结束语长输管道的通球扫线和试压作为检验工序,约占整个干线工程量的四分之一,施工组织者应该高度重视,在编制整体施工方案时应结合管线特点,考虑日后管线通球、扫线、试压的方案,尽量利用拟建泵站的水源、电源、机泵、阀。这样有利于抓住工程建设的主要矛盾、关键线路,将管道线路施工、管线试压、联合试运等工序有机的结合起来,通盘考虑,环环相扣。从而实现工程建设有条不紊、节省工期、降低成本.

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