長輸管道清管試壓施工的技術特點分析

該文根據油建一公司在山區管道工程中多年的施工經驗，對山區小口徑長輸管道的試壓清管過程中的設備的選用，施工技術、難點處理等問題進行了分析。

技術要點與難點

伴隨著我國西氣東輸一、二線的全面竣工和三線工程的開工，我國在能源運輸方面全面進入管道階段。在長輸管道建設的高峰期，長輸管道的清管和試壓是管道施工中的一個重要工序，如何安全經濟的完成清管和試壓一直是我們關注的問題。經過綜合分析，我們可以發現山區小口徑長輸管道的區別于其它管道，有著以下幾個難點：山區管道山高路陡，試壓設備出入困難，水源分布不均勻，上水困難，試壓管段劃分困難。管道口徑小，使用熱煨彎頭多，彎頭角度大，通球時易卡球。管道敷設起伏大、高差大，導致通球試壓壓差大，對管道易產生危險。針對以上幾個難點問題，本文提出幾點解決方案。

施工過程中的注意事項

管道分段要科學合理。對于山區、丘陵段等起伏大的地貌，在清管試壓過程中無論是氣阻還是高程產生的水壓差都非常大，對于設備及管道的安全性要求都是非常高的，針對這些問題，管道清管長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度。因此，除了應遵循GB50369的分段要求外，根據我們以往的施工經驗，在清管試壓的分段時應遵循以下原則：

一般情況下，以不同的地區類別作為一個試壓段（30km以內），在經過環向壓力屈服強度核算后，也允許不同的地區類別的管段合并為同一試壓段。當一個試壓段中含有兩段相鄰等級地區的管道試驗壓力可按較低管道的標準進行。當閥室及站場兩端管道壁厚有變化時，且長度通常在300m以內的可與前后主管線一起試壓。

清管分段的長度盡可能的短，在起伏大的地區一般不超過10km，根據空壓機的工作壓力和幾個起伏段的高差，在幾個起伏的最后一個高點安裝放空閥（放空閥安裝的位置應從清管的起點開始起算）。

局部地段強度試壓可采用先做氣壓試驗，再進行清管，最后利用管內存留的高壓空氣進行起伏大、設備難以到達的管段的清管施工。

如果一個起伏段高差較大，可把這個起伏段單獨作為一個整體進行清管，可在清管段的末端設計一個排污段，并把清管段與排污段之間用帶孔厚鋼板隔開（防止清管器進入排污段），這樣管段內的污物可以流到排污段并經過末端的排污閥排走，既完成了清管，又可使管道內充滿高壓空氣，從而可以作為試壓介質繼續進行壓力試驗。

合理選用清管試壓設備：

高壓壓風車。當采用高壓壓風車對管道進行升壓試驗時，高壓壓風車的排量不宜小于8m3/min，工作壓力不小于20MPa。

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，開放孔聚氨脂泡沫清管器。

所有清管、測徑、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程中清管器運行的準確位置。

上水設備。注水泵：原則上要求在600米揚程時泵的排量達150m3/h以上，以防在試壓管段內夾雜空氣。

升壓泵：一般為注塞泵，原則上要求能將壓力升到試驗壓力1MPa以上，應當維持穩定的加壓速度，并應在出口配備流量計。

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

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小時制圖。

壓力表：彈簧管型，表盤直徑150mm，量程為1.5倍的試驗壓力，0.2MPa增量。環境測溫儀：普通溫度計，在試壓時測量環境溫度。

電子溫度測量裝置：在水壓試驗時附在管道上，測量管壁溫度和土溫，測量精度應達到0.5℃。

清管的過程控制：

施工現場準備：清掃前，在管道兩端開挖操作坑，在操作坑開口兩側1m處打設兩排鋼板樁，鋼板樁采用拉森型嚙合式鋼板樁，頂部預留200mm于地面以上。這樣可以隔離管溝附近的地下水，降低坑側地面載荷對溝壁的壓力。用1.2m3單斗在試壓管段兩端開挖操作坑，操作坑規格為6m€？m€？m（經驗值，可按不同管徑及要形進行調整），進行收發球簡的安裝。

啟動壓風機、頂球運行：打開閥門，啟動壓風機向管內充氣，同時記錄兩頭壓力表讀數的變化情況和氣體的流量，當壓力表的讀數高于壓風機2的輸出壓力時，停下壓風機2，啟動壓風機1繼續向管內充氣。清管器運行速度控制在4～5km/h，工作壓力0.05～0.2MPa，如遇阻可提高壓風機的工作壓力，但最大壓力不得超過10MPa。

跟蹤儀跟蹤：啟動壓風機前，按照通球掃線前確定的跟蹤點安排人員蹲守，用通過檢測儀檢測，一旦清管器通過，立即通知下一班蹲守人員，并做好記錄，轉移到另一蹲守點。

球運行至收球筒后，閥門1開始大量排氣，說明清管順利完成，待氣體排盡，壓力回零后可打開收球筒，取出清管器，檢查清管器皮碗的外型尺寸變化、劃傷程度，對磨損較大的皮碗進行更換。對低頻信號發生器充電檢修，準備下一管段的清掃。

試壓過程控制：

建立上水系統。沉降池、泵基礎打設好后，建立上水系統。在每個試壓段管段的首末端安裝放空管線、壓力表和溫度計套，在首端還應安裝壓力自動記錄儀、壓力天平、試壓進水管和控制閥門。在整個管路的酋、末端設收，發球裝置，以便于試壓后取出清管球、試壓水排放及管路的吹掃。

管線試壓。試壓時為對水源進行綜合利用，可幾個管段用管進行連接后，中間用閥門隔開，第二管段的試壓可利用第一段的水。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，利用壓風機將兩套清管器推至第一、第二試壓段分界，連通上水流程，啟動離心泵，向管線內注水，以水壓驅動兩套清管器分別向兩端前進，清除管線內空氣。清管器到達管段末端后，關閉放空閥門，注滿水后24小時，待水溫一致，接高壓泵車開始進行水壓試驗。水壓試驗按以下程序進行，并做好試壓記錄。穩壓時間應在管道兩端壓力平衡后開始計算。在環境溫度較低時，試壓完成后立即對試壓合格管道進行清管，并將試壓設備及閥門內的水放盡。管道試壓合格后，切割連通閥門，在管道兩端安裝收發球筒，重復清管步驟，清除管道內積水，至少清管兩次，直到管道內無游離水為止。

對出現卡球故障的處理

管道清管過程中，如果處理不當，就會出現卡球，如何處理，有以下幾點建議：

如果清管器卡在管道內，要設法進行增壓推動，但增壓不得超過設計壓力，而且不能增加到收發球筒的額定壓力。如果確定造成卡球的原因是含水，可以采用更高的壓力來推動清管器。如果更高的壓力也不能使管內清管器的運動，則必須進行割管取出清管器，判斷卡球位置可采用電子跟蹤儀，也可采用經驗公式進行判斷，公式如下：

L=Q4TPOZ/€%od2TOPQ=€%id2TOPV/4TPOZ（式中：Q，進氣速度；P，清管器行走壓力，PO，大氣壓力；V，清管器行走速度，T，進氣溫度；TO，環境溫度。Z，空氣壓縮系數；d，管內徑）

山區長輸管道的試壓因地勢、地型的不同，以及設計的要求不同及各地區的地形千差萬別，不能一概而論，本文是對我們以往施工工程的清管試壓施工的經驗總結及提煉，對于施工中遇到的新情況、新問題，還要進一步加以研究和解決。

（作者單位：遼河石油勘探局

油田建設工程一公司）