高落差長輸管道中試壓分段技巧

李丹劉昊蘇鋒位世榮張學鵬王小強

（1．中國石油管道局工程有限公司設計分公司，河北 廊坊 065000；2．中國石油管道局工程有限公司第六工程公司，天津 300280，3中國石油天然氣股份有限公司西南管道分公司，四川 成都 610000）

高落差長輸管道中試壓分段技巧

李丹1劉昊2蘇鋒1位世榮1張學鵬1王小強3

（1．中國石油管道局工程有限公司設計分公司，河北 廊坊 065000；2．中國石油管道局工程有限公司第六工程公司，天津 300280，3中國石油天然氣股份有限公司西南管道分公司，四川 成都 610000）

在油氣長輸管道施工建設中，存在山區段或者高落差段的情況。由于這類地形復雜，地勢起伏大，管道試壓施工受到多種因素制約，試壓分段既需要確保試壓安全，又要考慮盡可能減少分段以節約成本和縮短工期，因而比平原段試壓劃分復雜困難。本文以中緬油氣管道工程PL06標段為例，介紹了高落差管道試壓分段的相關經驗和方法。

山區管道；高落差；長輸管道；試壓分段

中緬油氣管道工程PL06標段天然氣線路都位于撣邦高原區域，起點位于撣邦皎脈區Pin lein村的QCD058樁，終點為撣邦皎脈區的QDA038+111m樁，線路水平長度為46.58km。管道設計壓力為10MPa，管材材質為API 5L PLS2 X70M，規格為φ 1016×14.6mm螺旋縫埋弧焊鋼管、φ1016×17.5mm、21.0mm直縫埋弧焊鋼管。沿線主要為開闊平緩的丘陵和山間平原、盆地，部分地段地形起伏較大，其中還有南塘河大峽谷穿越，起伏劇烈，地形地貌極其復雜，加上管線口徑極大，設計壓力較高，給管道試壓作業造成較大的困難，在施工技術、施工組織上是一個考驗。

1 管道試壓的基本要求

在長輸管道建設施工中，試壓是一道關鍵工序，管道在建成后必須經過強度試壓和嚴密性試壓，方可投產。管道強度試壓的目的一是驗證管道的整體強度（檢驗焊縫和母材的承壓能力），能否承受管道以后運行的壓力。二是為提高管道輸量和管道輸送能力提供試驗依據。根據國家標準和一些主要的行業標準的施工要求，長輸管道試壓施工應分段進行。對于地勢相對平緩的地段，制約分段的因素較少，只需考慮水源、地區等級（輸氣管道）、進場道路狀況等因素。而對于山區段或者高落差段管道試壓，不僅要考慮以上因素，還要結合管道沿線高差、管線壁厚、管線材質（強度）等進行綜合分析計算。在山區段或高落差段施工，既要保證試壓安全、施工便利，又要最大限度的減少分段數，因此合理劃分試壓段是試壓施工中非常關鍵的環節。

2 試壓段的劃分的方法

按傳統的施工方法，在山區段或高落差地段進行管道試壓作業，需要劃分較多試壓段來滿足試壓要求，這樣存在較多黃金口，工程質量、工期和成本都不是很理想。根據中緬油氣管道工程國外段PL06標段的施工經驗，將天然氣管道劃分試壓段的經驗做法總結如下：

第一步：根據設計提供的文件、線路圖紙等，按照管道走向，列出每個地區等級管道（不同壁厚）的起止位置、長度、最高和最低位置管底標高，若條件允許，可以畫出整條線路走向的縱斷面圖，標出不同地區等級的管段，以便分段更直觀、清晰。中緬天然氣管道PL06標段穿越南塘河大峽谷（QDA037-QNT103），該段進行單獨試壓，不列入整體線路試壓分段。

第二步：根據中緬清管試壓技術規范要求，當管段高差超過30m時，應根據該段的縱斷面圖，計算最低點的管道環向應力，其值不應大于管材最低屈服強度的0.9倍。其中，最低點管道內壓力為試驗壓力與該點靜水壓力之和[1]。但考慮到本標段管道走向起伏較大，為了減少試壓分段，與設計溝通，提高了最低點管道環向應力值（經設計出文提高到0.95倍）以盡可能減少試壓分段數。

天然氣管道設計壓力為10MPa，管材材質為API 5L PLS2 X70M，規格為φ1016×14.6mm螺旋縫埋弧焊鋼管、φ1016× 17.5mm、21.0mm直縫埋弧焊鋼管。首先進行試壓段強度校核，根據巴洛等式

σs=Pmaxd/2δ（1）

σs—管道試壓允許的環向應力（MPa）； P—允許的最大試壓壓力（MPa）；

d—管道內徑（mm）； δ—管道壁厚（mm）；

X70鋼最小屈服強度為485MPa。

由公式（1）計算可知允許的最大試壓壓力Pmax：

Pmax=σs/2δ

管道試壓所承受的最大壓力在每個分段管道高程最低的位置，該位置壓力P：

P=P0+P靜（2）

其中P0為管道最高位置的壓力，即規范要求的試驗壓力，P靜為管道最低位置的靜水壓力。

根據液體壓強公式：

P靜=ρgh（3）

由于P≤Pmax，根據公式（2）可得：

P靜≤Pmax-P0，

根據公式（3）可得：

h≤（Pmax-P0）/（ρg）

可計算出最大允許高差h。

根據上述公式計算得出一、二級地區允許最大高差分別為263米、393米。

結合以上計算結果，再依據現場水源、道路和排水等實際情況，此標段劃分為7個分段（南塘河大峽谷穿越段單獨試壓，不列入本次分段劃分）。

由此可以確定高落差試壓分段可以遵循以下原則：

（1）每個試壓分段長度應盡可能大，可以包括1個或2個相鄰地區等級，但不宜出現3個以上地區等級或不相鄰的地區等級，這樣會導致分段長度大大降低。當分段中某個地區等級的高差超過了其所允許的最大高差，應該將該段再次劃分，分到上一段或下一段中，直到各個分段都符合要求。

（2）當分段出現多個地區等級時，由于地區等級高的管道強度試驗壓力較大，應考慮將其作為每個分段內的最低位置，以保證低的地區等級管道分段可以盡可能變長。

[1]CMOG-PJ-TE-RP-09中緬油氣管道工程（緬甸段）清管試壓施工技術規范.

[2]GB50369-2014油氣長輸管道工程施工及驗收規范.

李丹（1988-）女，中國石油管道局工程有限公司設計分公司工藝室，工程師。