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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(tǒng)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說,管道長度有十幾萬米,且走向復雜,要想保證該項工作的順利進行,就必須提早做好預備工作,選擇合理的,科學的試驗方案是試驗成功的關鍵。
1 試壓系統(tǒng)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,甚至幾百個試壓包。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了難度,需要我們?nèi)婵紤]各種有關因素。
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系統(tǒng);(2)根據(jù)管道設計壓力,依據(jù)試驗介質(zhì)來進行具體劃分;(3)對于管徑小的,系統(tǒng)應適當增大,對于管徑大的,系統(tǒng)要小;(4)包含在同一個系統(tǒng)內(nèi)的管線應盡量避免分散。
2 試驗介質(zhì)的選取
壓力試驗過程中所需要的介質(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)來進行。只有液壓試驗操作確實存在困難或行不通時,才可以考慮進行氣壓試驗。因而,在試驗過程中,一般選取液體介質(zhì)來完成實驗。
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,越來越多的采用氣體作為介質(zhì)來進行試驗。相比于液體介質(zhì),氣體介質(zhì)具有臨時設施用量少,方便排放,無水跡等優(yōu)點,但是氣壓試驗能夠與嚴密性試驗一起進行,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(tǒng),對液體溫度的要求也各不相同。如果設計沒有規(guī)定溫度,一般來說,合金鋼管道系統(tǒng),液體溫度不能小于15 ℃,非合金鋼或低合金鋼管道系統(tǒng),液體溫度不能小于5 ℃,且應不小于對應金屬材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度,并且高溫度應不超出試驗介質(zhì)的沸點。高溫高壓管道隨著管壁變厚,材質(zhì)韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高,因此要依據(jù)詳細情況升高試驗溫度。試驗時要測試管壁溫度,保證材料試驗溫度不會與它的韌脆轉(zhuǎn)變溫度相接近。試驗過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(nèi)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(guī)定時,采用下式進行計算:
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(shù),液體壓力試驗時K取1.5;氣體壓力試驗時K取1.15;[δ]1/[δ]2:溫度修正系數(shù),如果設計溫度低于200 OC 時值取1,如果[δ]1/[δ]2 大于6.5 時,取6.5。
如果將設備和管道作為一個系統(tǒng)進行實驗,設備試驗壓力大于管道試驗壓力時,依照管道試驗壓力來測試。
當管道系統(tǒng)設備的試驗壓力低于系統(tǒng)的試驗壓力,但不低于管道設計壓力的1.15 倍時,經(jīng)過建設單位、監(jiān)理單位、設計單位的批準,依照設備的試驗壓力進行測試。
4 壓力試驗方法
通常情況下,管道安裝之后都應按照規(guī)范要求進行系統(tǒng)壓力試驗,試驗方法的選取直接影響著試驗速度與勞動強度。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(tǒng)劃分首先進行強度實驗,重點查看焊接情況,然后開始嚴密性試驗,主要對法蘭密封面的連接狀況進行檢查。這種方法能夠分階段實現(xiàn)壓力試驗的工作,簡化了施工程序并且減少了泄漏點。
(2)設備與管道聯(lián)合試驗法。就是將設備與管道系統(tǒng)串聯(lián)起來進行壓力實驗的方法,這個方法經(jīng)常應用于管道與設備焊接在一起,不能插入盲板來隔離或者盲板數(shù)量多,拆裝難度大時。除此之外,當設備之間連接沒有導淋,分支,單個設備的盲腸管和放空的管線時考慮用此方法進行試驗。
(3)系統(tǒng)串聯(lián)試驗法。即將壓力、位置相近的試壓系統(tǒng)串聯(lián)起來,按照系統(tǒng)大小和試驗壓力不同分別按規(guī)范要求安裝壓力表和控制閥,同時開始壓力實驗的方法。實驗過程中每一個控制閥處必須有專人操作,并且保證與總控制閥處溝通方便,以便于及時控制各點壓力值。
(4)單條管線試驗法。即將單條管線進行實驗的方法,此法經(jīng)常應用于管道較長,直徑較大的管道或不方便帶人進行試驗的管道,都可以將單*條管線成立一個系統(tǒng)進行試驗,但是這種方法效率不高。
在計劃每年60 萬噸乙烯裝置,30 萬噸合成氨裝置中,都應用上述方法來確定壓力試驗方法,都取得了顯著的效果,各裝置一直穩(wěn)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。液壓實驗時,應按照“低點進水,高點排氣”的準則,要先把各管段高點的閥門,法蘭,排凝口,排氣口等開關打開,在向管道系統(tǒng)注水前,將管道系統(tǒng)內(nèi)的氣體排放干凈。等到管道系統(tǒng)內(nèi)水足夠時,關閉所有臨時排氣孔,然后對管道系統(tǒng)進行緩緩逐級升壓,先升壓到實驗壓力的30%,穩(wěn)壓5 min,管道不變形,無泄漏,不降低壓力。繼續(xù)緩慢升壓到強度試驗壓力的60%,穩(wěn)壓5 min,管道不變形,無泄漏,不降低壓力。繼續(xù)慢慢升壓到試驗壓力,穩(wěn)壓10 min,這時專業(yè)人員可以對管道系統(tǒng)開始詳細排查,如果管道沒有泄漏,變形,壓力降低等異常現(xiàn)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始嚴密性試驗,停壓0.5 h,專業(yè)技術人員再次對試壓管道系統(tǒng)開始詳細排查,如果管道沒有泄漏,變形,壓力降低等異?,F(xiàn)象,表明嚴密性試驗符合要求。
(2)氣壓試驗。在進行氣體壓力實驗前,應先對系統(tǒng)進行預實驗,預試驗壓力應大于等于0.2 MPa,預實驗過程中如果不存在任何異?,F(xiàn)象方可開始正式的氣壓測試。氣體壓力測試前,要準備好發(fā)泡劑,用來進行泄漏檢測。在氣體壓力實驗過程中,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,檢查人員對系統(tǒng)開始全面檢測,若無任何異狀或泄漏現(xiàn)象時,接著按實驗壓力的10% 逐級增加壓力,每級穩(wěn)壓3 min,并進行全面檢查,直到增加至試驗壓力,穩(wěn)壓10 min,如果沒有異?,F(xiàn)象,將壓力逐漸減少至設計壓力,專業(yè)技術人員再次對試壓管道系統(tǒng)進行詳細檢測,確認管道,無任何異?,F(xiàn)象,表明強度和嚴密性試驗符合要求。
6 試壓過程中的注意事項
試壓是一項具有危險性的工作,在試壓現(xiàn)場5 m 范圍內(nèi),都屬于危險區(qū)域。需要提前懸掛警示標志,無關人員嚴禁進入試壓區(qū)域及周圍。對于已經(jīng)拆卸下來的螺栓,應該按照規(guī)格做好分類擺放,并使用SO2 做好涂刷。
用防雨布進行遮蓋,并對法蘭面進行清理,避免螺栓銹蝕,損壞。不管是氣壓或者液壓試驗,試驗時一旦發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象,不允許帶壓進行修補,消除隱患后從新開始實驗。
液壓試驗結束后,應緩慢將壓力降下來。管道設備要排放液體時,要首先把放空閥打開,把管道內(nèi)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
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,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(tǒng)規(guī)模大并且數(shù)量多,走向復雜的特點,試驗前應做好準備工作,才能提高試驗效率,保證試驗平穩(wěn)有序的進行。石油管道的安全性尤為重要,會對生產(chǎn)的安全性產(chǎn)生直接影響,因此試壓時要加強對試壓管道的系統(tǒng)檢查,通過試壓技術的合理應用,保證管道的運行質(zhì)量,試壓完畢后要及時恢復試壓管道系統(tǒng)。