作者：郑晓蒙

    油气管道空气试压方案研究与分析内容简介：

    长输管道在建成后必须经过强度试压和严密性试压，方可投产。管道强度试压的目的一是验证管道的整体强度，能否承受管道以后运行的压力；二是为提高管道输量和管道输送能力提供试验依据。管道强度试压介质分为空气和水2种。采用水进行管道分段强度试压，在管道存在缺陷而在试压中出现泄漏或破裂时，由于水具有不可压缩的特性，管道内试压介质的减压速度大于管道的开裂扩展速度，管道能够迅速止裂，不会造成大段破裂和严重的次生灾害，因此把水作为目前进行管道试压的首选试压介质。而采用压缩空气进行分段强度试压，在管道出现泄漏或破裂时，由于管道内介质的减压速度小于管道的开裂扩展速度，在管道止裂韧性不能满足止裂要求时会造成管道的大段破裂和严重的次生灾害，因此采用空气试压时钢材必须要满足韧性要求，为此一般试压强度较低。近年来随着国力的增长，能源需求越来越迫切，管道建设规模也随之加大，虽然水介质试压具有一定优势，为此管道途经地区受自然条件限制无法采用水试压的情况也会时有发生，如个别高落差山区、低温寒冷地区、沙漠或枯水地区等。空气试压方案势必将是一种行之有效的解决无水或者水试压无法满足试验的重要手段。因此空气试压方案的理论和实践的研究有着较为显著的实用价值和长远意义。

    1  国内外规范中对空气试压的具体规定

    1.1本研究收集的规范

    (1)国内的GB 50251-2003《输气管道工程设计规范》、GB 50253-2003《输油管道工程设计规范》、GB 50369-2006《油气长输管道工程施工及验收规范》。

    (2)国外的ASME B31. 4《液态烃和其他液体管线输送系统》(2009)、ASME  B31.8《输气和配气管道系统》(2010)、CSA -2662《石油和天然气管线系统》（2007加拿大）、BS EN  1594《天然气供气系统——最大操作压力超过16 bar的管线的基本要求》（2009英国）、IS0 1362《石油天然气工业——管道输送系统》（国际）、49CFR192《管道安全法天然气和其他气体的管道输送：联邦最低安全标准》（美国）。

国内外规范中关于采用空气试压的条件和要求，见表1。

    2  国内外规范对空气试压规定的分析对比

    2.1  国内天然气管道空气试压规范的对比分析

    对于输气管道，国内规范主要有GB 50251-2003和GB 50369-2006对空气试压进行了规定说明。

    (1)共同点

    对位于一、二级地区的管道均规定可以采用空气试压，强度试验压力为1.1倍和1. 25倍的设计压力，稳压时间为4h。

    对位于一、二、三、四级地区管道的严密性试验压力均为设计压力，稳压时间为24 h。

    (2)不同点

    GB 50251-2003对位于三、四级地区的管道在满足一定条件时可以进行空气试压，GB 50369-2006未提三、四级地区空气试压。

    GB 50369-2006提出了空气试压分段长度不宜超过18 km，且有试压防暴安全要求。

    2.2  国外天然气管道试压规范的对比分析

    对于输气管道，国外规范主要有ASME B31.8、CSA -2662、BS EN 1594、IS0 1362和49CFR192 5个规范对空气试压进行了规定说明。

    (1)5个规范相近点

    5个规范均明确可以采用空气试压。

    允许采用空气试压的客观条件主要为管道埋设深度内环境温度过低或缺少符合质量的试压水源，同时CSA -2662中还规定在高差大、排水困难地段以及IS0 1362中规定在不适合水试压的情况下也可以采用空气试压。

    允许采用空气试压的管道自身需要满足的条件主要为：是未使用的新管子，焊缝系数为1.0，ASME B31.8、CSA -2662和49CFR192中还规定了试压产生的最大环向应力与SMYS的关系。

    5个规范中对空气试压的压力如何检测判定和泄漏检测均没做详细说明。

    (2)5个规范不同点

    各规范对强度试压和严密性试压的压力规定不同，包括采用设计压力( DP)、最大操作压力(MOP)计算，压力等级不等。

    试压时间不同，强度试压时间最小15 min，最大为8h，严密性试压时间最小8h，最大为24 h。

    各规范对空气试压时的严密性试压要求不同，ASME B31.8和49CFR192未明确是否进行严密性试压，CSA -2662不要求进行严密性试压。

    2.3输油管道国内外空气试压规范的对比分析

    对于输油管道，国内外主要有GB 50253-2003、GB 50369-2006、ASME B31.4、CSA -2662和IS0 1362 5个规范对空气试压进行了说明。

    (1)5个规范相近点

    除ASME B31.4规定用水试压外，其他规范规定在缺水、寒冷、人烟稀少地区，允许输油管道采用空气试压，但管道应满足止裂要求。

    (2)5个规范不同点

    各规范对试压压力要求不同，强度试压压力国内标准为1.1倍设计压力，CSA -2662和IS0 1362规定为计算压力和1. 25 MOP，强度试压时间除ISO1362规定为1 h外，其他均为4h。

    严密性试压压力国内规范为设计压力，国外规范为1.1 MOP，试压时间除IS0 1362规定为8h外，其他规范主要为24 h。

    3  空气试压的案例分析

    近年来国内（1990年后）和国外采用空气试压的案例见表2。

    4分析结论

    根据上述理论和案例统计分析，管道采用空气试压时，主要是受试压区域内严重缺水和环境温度太低影响。国内一般都是小管径、压力较低的管道采用空气试压较多，对于大口径、高压力管道采用空气试压案例较少，空气试压分段长度一般在23 km以内；国外管道特别是前苏联进行大口径管道空气试压较早，试压分段划分长度也较长。可能考虑到输油管道材质一般未考虑止裂性能，另外油管道场站的水依托有强制性要求，因此对于输油管道空气试压案例尚未收集到。

    统筹规范和实践案例，对于今后采用气体作为介质试压的建议如下。

    (1)对于一、二级地区采用空气介质对天然气管道进行试压时，在理论、规范方面GB 50251-2003与ASME B31.8在空气试压部分规范较为详尽，因此在国内施工时建议主要以GB 50251-2003为准，同时要参考ASME B31.8规范，建议在二级地区空气试压时，增加试压产生最大环向应力< 75%。要求，强度试压可按MOP(非DP)的倍数考虑，根据试压各段的不同地形，详细核算环向应力最高点满足管材强度要求，另外可考虑空气试压时加入可嗅气体，方便检漏。

    (2)对于输油管道，若采用空气试压时，实施时除满足上述规范条件外，对于原油管道材质，要求必须满足止裂要求。

    (3)对于高压、大口径管道试压时，如果采用空气试压，建议试压分段长度控制在18 km以内，同时需要更加重视和加强管道试压期间的安全措施采用情况，建立有效的防范和应急处理预案。

    5评述：

    通过系统地分析国内外规范对采取空气试压的具体规定，总结分析出国内外规范对于空气试压的通用要求以及相应的限制条件。通过对国内外近几年来进行空气试压的案例分析，说明空气试压在管道施工实践过程中的应用现状。通过规范理论和实践案例的总结，系统地提出长输油气管道空气试压实际操作的通用前提条件以及需要注意的事项。