山區(qū)小口徑長(zhǎng)輸管道清管試壓施工技術(shù)探討

摘要：本文根據(jù)我單位在珠三角成品油管道，西南成品油管道、魯皖成品油管道工程上多年的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)山區(qū)小口徑長(zhǎng)輸管道的試壓清管過(guò)程中的設(shè)備的選用，施工技術(shù)、難點(diǎn)處理等問(wèn)題進(jìn)行了探討 。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；清管；試壓

一、山區(qū)小口徑管道清管試壓難點(diǎn)概述

近年來(lái)，一直是國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸管道建設(shè)的高峰期，長(zhǎng)輸管道的清管和試壓是管道施工中的一個(gè)重要工序，如何安全經(jīng)濟(jì)的完成清管和試壓一直是我們關(guān)注的問(wèn)題。

山區(qū)小口徑長(zhǎng)輸管道的區(qū)別于其它管道，有著以下幾個(gè)難點(diǎn)：第一，山區(qū)管道山高路陡，試壓設(shè)備出入困難，水源分布不均勻，上水困難，試壓管段劃分困難。第二，管道口徑小，使用熱煨彎頭多，彎頭角度大，通球時(shí)易卡球。第三，管道敷設(shè)起伏大、高差大，導(dǎo)致通球試壓壓差大，對(duì)管道易產(chǎn)生危險(xiǎn)。針對(duì)以上幾個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，本文提出幾點(diǎn)解決方案。

二、清管試壓過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)

1、合理的進(jìn)行管道分段

對(duì)于山區(qū)、丘陵段等起伏大的地貌，在清管試壓過(guò)程中無(wú)論是氣阻還是高程產(chǎn)生的水壓差都非常大，對(duì)于設(shè)備及管道的安全性要求都是非常高的，針對(duì)這些問(wèn)題，管道清管長(zhǎng)度的劃分顯得很重要，劃分的合理性決定了清管試壓的工作量的大小及工作進(jìn)度。因此，除了應(yīng)遵循GB50369的分段要求外，根據(jù)我們以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在清管試壓的分段時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

(1)清管分段的長(zhǎng)度盡可能的短，在起伏大的地區(qū)一般不超過(guò)10km，根據(jù)空壓機(jī)的工作壓力和幾個(gè)起伏段的高差，在幾個(gè)起伏的最后一個(gè)高點(diǎn)安裝放空閥(放空閥安裝的位置應(yīng)從清管的起點(diǎn)開(kāi)始起算)。

(2)局部地段強(qiáng)度試壓可采用先做氣壓試驗(yàn)，再進(jìn)行清管，最后利用管內(nèi)存留的高壓空氣進(jìn)行起伏大、設(shè)備難以到達(dá)的管段的清管施工。

(3)如果一個(gè)起伏段高差較大，可把這個(gè)起伏段單獨(dú)作為一個(gè)整體進(jìn)行清管，可在清管段的末端設(shè)計(jì)一個(gè)排污段，并把清管段與排污段之間用帶孔厚鋼板隔開(kāi)(防止清管器進(jìn)入排污段)，這樣管段內(nèi)的污物可以流到排污段并經(jīng)過(guò)末端的排污閥排走，既完成了清管，又可使管道內(nèi)充滿高壓空氣，從而可以作為試壓介質(zhì)繼續(xù)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

(4)一般情況下，以不同的地區(qū)類別作為一個(gè)試壓段(30km以內(nèi))，在經(jīng)過(guò)環(huán)向壓力屈服強(qiáng)度核算后，也允許不同的地區(qū)類別的管段合并為同一試壓段。

(5)當(dāng)一個(gè)試壓段中含有兩段相鄰等級(jí)地區(qū)的管道試驗(yàn)壓力可按較低管道的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

(6)當(dāng)閥室及站場(chǎng)兩端管道壁厚有變化時(shí)，且長(zhǎng)度通常在300m以內(nèi)的可與前后主管線一起試壓。

2、合理的選用清管試壓設(shè)備

(1)高壓壓風(fēng)車

當(dāng)采用高壓壓風(fēng)車對(duì)管道進(jìn)行升壓試驗(yàn)時(shí)，高壓壓風(fēng)車的排量不宜小于8m3/min，工作壓力不小于20MPa。

(2)清管器的選擇

清管：采用直板清管器，剛性軸，配8片雙向聚酯盤；也可采用鬃刷清管器，配4片杯形皮碗加尼龍鬃盤刷。

掃水：直板加皮碗清管器，配8片雙向聚酯盤。

干燥：吸水清管器，開(kāi)放孔聚氨脂泡沫清管器。

所有清管、測(cè)徑、注水、排水清管器建議配備電子跟蹤裝置，以便于確定清管掃線過(guò)程中清管器運(yùn)行的準(zhǔn)確位置。

(3)上水設(shè)備

注水泵：原則上要求在600米揚(yáng)程時(shí)泵的排量達(dá)150m3/h以上，以防在試壓管段內(nèi)夾雜空氣。

升壓泵：一般為注塞泵，原則上要求能將壓力升到試驗(yàn)壓力1MPa以上，應(yīng)當(dāng)維持穩(wěn)定的加壓速度，并應(yīng)在出口配備流量計(jì)。

水過(guò)濾器：要求能在規(guī)定的壓力下滿足規(guī)定的流量(一般條件下在1.0～4.0MPa條件下為350L/s)，在需要時(shí)能清除淤泥，并配備有0-1.5MPa的壓差表，測(cè)量通過(guò)濾網(wǎng)的壓差。

(4)儀表

壓力天平：可采用電子式或液壓式，量程0-30MPa，精確度高于0.1％額定壓力。

壓力圖表記錄儀：記錄表盤直徑為300mm，量程為20MPa，能24小時(shí)制圖。

壓力表：彈簧管型，表盤直徑150mm，量程為1.5倍的試驗(yàn)壓力，0.2MPa增量。環(huán)境測(cè)溫儀：普通溫度計(jì)，在試壓時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度。

電子溫度測(cè)量裝置：在水壓試驗(yàn)時(shí)附在管道上，測(cè)量管壁溫度和土溫，測(cè)量精度應(yīng)達(dá)到0.5℃。

3、清管的過(guò)程控制

(1)施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

清掃前，在管道兩端開(kāi)挖操作坑，在操作坑開(kāi)口兩側(cè)1m處打設(shè)兩排鋼板樁，鋼板樁采用拉森型嚙合式鋼板樁，頂部預(yù)留200mm于地面以上。這樣可以隔離管溝附近的地下水，降低坑側(cè)地面載荷對(duì)溝壁的壓力。用1.2m3單斗在試壓管段兩端開(kāi)挖操作坑，操作坑規(guī)格為6m×5m×4m(經(jīng)驗(yàn)值，可按不同管徑及要形進(jìn)行調(diào)整)，進(jìn)行收發(fā)球簡(jiǎn)的安裝。

(2)啟動(dòng)壓風(fēng)機(jī)、頂球運(yùn)行

打開(kāi)閥門，啟動(dòng)壓風(fēng)機(jī)向管內(nèi)充氣，同時(shí)記錄兩頭壓力表讀數(shù)的變化情況和氣體的流量，當(dāng)壓力表的讀數(shù)高于壓風(fēng)機(jī)2的輸出壓力時(shí)，停下壓風(fēng)機(jī)2，啟動(dòng)壓風(fēng)機(jī)1繼續(xù)向管內(nèi)充氣。清管器運(yùn)行速度控制在4-5km/h，工作壓力0.05～0.2MPa，如遇阻可提高壓風(fēng)機(jī)的工作壓力，但最大壓力不得超過(guò)10MPa。

(3)跟蹤儀 跟蹤

啟動(dòng)壓風(fēng)機(jī)前，按照通球掃線前確定的跟蹤點(diǎn)安排人員蹲守，用通過(guò)檢測(cè)儀檢測(cè)，一旦清管器通過(guò)，立即通知下一班蹲守人員，并做好記錄，轉(zhuǎn)移到另一蹲守點(diǎn)。

球運(yùn)行至收球筒后，閥門1開(kāi)始大量排氣，說(shuō)明清管順利完成，待氣體排盡，壓力回零后可打開(kāi)收球筒，取出清管器，檢查清管器皮碗的外型尺寸變化、劃傷程度，對(duì)磨損較大的皮碗進(jìn)行更換。對(duì)低頻信號(hào)發(fā)生器充電檢修，準(zhǔn)備下一管段的清掃。

4、試壓過(guò)程控制

(1)建立上水系統(tǒng)

沉降池、泵基礎(chǔ)打設(shè)好后，建立上水系統(tǒng)。在每個(gè)試壓段管段的首末端安裝放空管線、壓力表和溫度計(jì)套，在首端還應(yīng)安裝壓力自動(dòng)記錄儀、壓力天平、試壓進(jìn)水管和控制閥門。在整個(gè)管路的酋、末端設(shè)收，發(fā)球裝置，以便于試壓后取出清管球、試壓水排放及管路的吹掃。

(2)管線試壓

①試壓時(shí)為對(duì)水源進(jìn)行綜合利用，可幾個(gè)管段用管進(jìn)行連接后，中間用閥門隔開(kāi)，第二管段的試壓可利用第一段的水。

②在第二試壓管段末端先后裝入兩套清管器，中間用空氣隔開(kāi)，利用壓風(fēng)機(jī)將兩套清管器推至第一、第二試壓段分界，連通上水流程，啟動(dòng)離心泵，向管線內(nèi)注水，以水壓驅(qū)動(dòng)兩套清管器分別向兩端前進(jìn)，清除管線內(nèi)空氣。

③清管器到達(dá)管段末端后，關(guān)閉放空閥門，注滿水后24小時(shí)，待水溫一致，接高壓泵車開(kāi)始進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

④水壓試驗(yàn)按以下程序進(jìn)行，并做好試壓記錄。穩(wěn)壓時(shí)間應(yīng)在管道兩端壓力平衡后開(kāi)始計(jì)算。

⑤在環(huán)境溫度較低時(shí)，試壓完成后立即對(duì)試壓合格管道進(jìn)行清管，并將試壓設(shè)備及閥門內(nèi)的水放盡。

⑥管道試壓合格后，切割連通閥門，在管道兩端安裝收發(fā)球筒，重復(fù)清管步驟，清除管道內(nèi)積水，至少清管兩次，直到管道內(nèi)無(wú)游離水為止。

三、卡球的處理技術(shù)

管道清管過(guò)程中，如果處理不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)卡球，如何處理，有以下幾點(diǎn)建議：

(1)如果清管器卡在管道內(nèi)，要設(shè)法進(jìn)行增壓推動(dòng)，但增壓不得超過(guò)設(shè)計(jì)壓力，而且不能增加到收發(fā)球筒的額定壓力。

(2)如果確定造成卡球的原因是含水，可以采用更高的壓力來(lái)推動(dòng)清管器。

(3)如果更高的壓力也不能使管內(nèi)清管器的運(yùn)動(dòng)，則必須進(jìn)行割管取出清管器，判斷卡球位置可采用電子跟蹤儀，也可采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行判斷，公式如下：

L=Q4TPOZ/φd2TOPQ=πd2TOPV/4TPOZ(式中：Q，進(jìn)氣速度；P，清管器行走壓力，PO，大氣壓力；V，清管器行走速度，T，進(jìn)氣溫度；TO，環(huán)境溫度。Z，空氣壓縮系數(shù)；d，管內(nèi)徑)

四、結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)輸管道的試壓因設(shè)計(jì)的要求不同及各地區(qū)的地形千差萬(wàn)別，不能一概而論，本文是對(duì)我們以往施工工程的清管試壓施工的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及提煉，希望對(duì)以后小口徑管道的清管試壓能有所幫助，不足之處，在所難免，以供大家借鑒。