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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(yán)密性和強度能不能達到設(shè)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(fù)雜,,要想保證該項工作的順利進行,就必須提早做好預(yù)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(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(yīng)充分考慮到管道的等級,介質(zhì),,位置及工藝流程,,設(shè)計壓力,設(shè)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(guān)因素,。
一般情況下,,我們主要遵照以下準(zhǔn)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(shè)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(yīng)適當(dāng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)施用量少,,方便排放,,無水跡等優(yōu)點,但是氣壓試驗?zāi)軌蚺c嚴(yán)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(shè)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(yīng)不小于對應(yīng)金屬材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度,并且高溫度應(yīng)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(dāng)設(shè)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(shè)計壓力,MPa ,;[δ]1 :試驗溫度下材質(zhì)的許用應(yīng)力,,MPa ;[δ]2 :設(shè)計溫度下材質(zhì)的許用應(yīng)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(shè)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(shè)備和管道作為一個系統(tǒng)進行實驗,,設(shè)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(dāng)管道系統(tǒng)設(shè)備的試驗壓力低于系統(tǒng)的試驗壓力,,但不低于管道設(shè)計壓力的1.15 倍時,,經(jīng)過建設(shè)單位、監(jiān)理單位,、設(shè)計單位的批準(zhǔn),,依照設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yán)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(shè)備與管道聯(lián)合試驗法,。就是將設(shè)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(yīng)用于管道與設(shè)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(dāng)設(shè)備之間連接沒有導(dǎo)淋,,分支,單個設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)按照“低點進水,高點排氣”的準(zhǔn)則,,要先把各管段高點的閥門,,法蘭,排凝口,,排氣口等開關(guān)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(guān)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?,F(xiàn)象,表明強度試驗符合要求,,而后將壓力逐步降低到設(shè)計壓力開始嚴(yán)密性試驗,,停壓0.5 h,專業(yè)技術(shù)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(yán)密性試驗符合要求。
(2)氣壓試驗,。在進行氣體壓力實驗前,,應(yīng)先對系統(tǒng)進行預(yù)實驗,預(yù)試驗壓力應(yīng)大于等于0.2 MPa,預(yù)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(zhǔn)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(yīng)該緩慢逐步使壓力升高,,當(dāng)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(shè)計壓力,,專業(yè)技術(shù)人員再次對試壓管道系統(tǒng)進行詳細檢測,,確認(rèn)管道,無任何異?,F(xiàn)象,,表明強度和嚴(yán)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(biāo)志,,無關(guān)人員嚴(yán)禁進入試壓區(qū)域及周圍,。對于已經(jīng)拆卸下來的螺栓,應(yīng)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(jié)束后,,應(yīng)緩慢將壓力降下來,。管道設(shè)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(jié)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(fù)雜的特點,,試驗前應(yīng)做好準(zhǔn)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(shù)的合理應(yīng)用,,保證管道的運行質(zhì)量,試壓完畢后要及時恢復(fù)試壓管道系統(tǒng),。