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量和正常生產。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，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，需要我們全面考慮各種有關因素。
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；（2）根據管道設計壓力，依據試驗介質來進行具體劃分；（3）對于管徑小的，系統應適當增大，對于管徑大的，系統要??；（4）包含在同一個系統內的管線應盡量避免分散。
2　試驗介質的選取
壓力試驗過程中所需要的介質一般分為兩種，一種采用液體，一種采用氣體。由于壓力試驗介質的選擇受各種標準影響，管道壓力測試一般選擇液體介質來進行。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，一般選取液體介質來完成實驗。
然而，由于石油化工的不斷發展，受施工環境，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。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來進行試驗。相比于液體介質，氣體介質具有臨時設施用量少，方便排放，無水跡等優點，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，對液體溫度的要求也各不相同。如果設計沒有規定溫度，一般來說，合金鋼管道系統，液體溫度不能小于15 ℃，非合金鋼或低合金鋼管道系統，液體溫度不能小于5 ℃，且應不小于對應金屬材料的韌脆轉變溫度，并且高溫度應不超出試驗介質的沸點。高溫高壓管道隨著管壁變厚，材質韌脆轉變溫度升高，因此要依據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產生負壓。
（2）試驗壓力的確定。當設計對試驗壓力未做明確規定時，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 ：試驗溫度下材質的許用應力，MPa ；[δ]2 ：設計溫度下材質的許用應力，MPa ；K 為系數，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，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。
當管道系統設備的試驗壓力低于系統的試驗壓力，但不低于管道設計壓力的1.15 倍時，經過建設單位、監理單位、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范要求進行系統壓力試驗，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）設備與管道聯合試驗法。就是將設備與管道系統串聯起來進行壓力實驗的方法，這個方法經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）系統串聯試驗法。即將壓力、位置相近的試壓系統串聯起來，按照系統大小和試驗壓力不同分別按規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，在向管道系統注水前，將管道系統內的氣體排放干凈。等到管道系統內水足夠時，關閉所有臨時排氣孔，然后對管道系統進行緩緩逐級升壓，先升壓到實驗壓力的30%，穩壓5 min，管道不變形，無泄漏，不降低壓力。繼續緩慢升壓到強度試驗壓力的60%，穩壓5 min，管道不變形，無泄漏，不降低壓力。繼續慢慢升壓到試驗壓力，穩壓10 min，這時專業人員可以對管道系統開始詳細排查，如果管道沒有泄漏，變形，壓力降低等異?，F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，專業技術人員再次對試壓管道系統開始詳細排查，如果管道沒有泄漏，變形，壓力降低等異?，F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象方可開始正式的氣壓測試。氣體壓力測試前，要準備好發泡劑，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，檢查人員對系統開始全面檢測，若無任何異狀或泄漏現象時，接著按實驗壓力的10% 逐級增加壓力，每級穩壓3 min，并進行全面檢查，直到增加至試驗壓力，穩壓10 min，如果沒有異?，F象，將壓力逐漸減少至設計壓力，專業技術人員再次對試壓管道系統進行詳細檢測，確認管道，無任何異?，F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，在試壓現場5 m 范圍內，都屬于危險區域。需要提前懸掛警示標志，無關人員嚴禁進入試壓區域及周圍。對于已經拆卸下來的螺栓，應該按照規格做好分類擺放，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，試驗時一旦發現泄漏現象，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，把管道內的試驗用水排放干凈，排放前要充分考慮安全環保方面的要求。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規模大并且數量多，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，保證試驗平穩有序的進行。石油管道的安全性尤為重要，會對生產的安全性產生直接影響，因此試壓時要加強對試壓管道的系統檢查，通過試壓技術的合理應用，保證管道的運行質量，試壓完畢后要及時恢復試壓管道系統。