OFFSHORE OIL
2006年6月
文章编号:1008-2336(2006)02-0108-05
海底管道系统的压力试验
曲 杰
(中海石油油田建设工程公司渤海分公司工程管理分公司,天津塘沽,300452)
摘 要:根据挪威船级社5RulesForSubmarinePipelineSystems61981版和5OffshoreStandardDNV-OS-F101SubmarinePipelineSystems62000版规范以及澳大利亚标准5AS1978-1987Pipelines-Gasandliquidpetroleum-Fieldpressuretest2ing6对海底管道系统的压力试验的操作技术和相关计算进行了阐述,以供相关工程技术人员参考。关键词:海底管道系统;压力试验;操作程序中图分类号:TE973.6;P754 文献标识码:A
海底管道系统在铺设完成后应进行压力试验。压力试验是管道系统的最终检查,包括强度试验和泄漏试验,目的是证实被试验的管道系统是严密不漏的,并具有所要求的结构强度来承受预定的安全要求的设计压力。压力试验应按批准的程序进行。
管道系统的压力试验范围应是从清管球发射器到接收器区间的管道,压力试验应在管道系统全部安装后和管道保护工作(如埋设或覆盖)完成后进行。
本文假定安装的海底管道所用管材,在制作期间全部进行过工厂压力试验。
进行目检的试验管段,稳压期可减为完成目检工作所需要的时间,但不得少于2小时。压力试验程序的技术。
2 压力试验程序的技术要求
要求至少应包括以下内容:
(1)压力试验的技术要求和规范;(2)管道系统的技术参数;
(3)试验介质(包括添加剂);
(4)试验介质和添加剂的混合要求;(5)试验压力;
(6)稳压时间;
(7)全部试压用设备的说明;(8)全部试压所用仪器的说明;(9)通讯联络方式;(10)压力试验系统连接图;(11)加压顺序;
(12)压力试验的监视和记录;(13)卸压。
1 压力试验的设计标准
根据DNV1981版海底管道系统规范,管道系统最低试验压力至少应为设计压力的1.25倍。试压时环向应力一般不应超过额定最小屈服极限的90%。在特殊工况环境下,应考虑采用更高的试验应力。
稳压期一般应为24小时。然而,若对试验管段能进行100%的目检,稳压期减为完成目检工作所需要的时间,但不得小于2小时。对短的试验管段,如立管,稳压8小时即可。DNV海底管道系统规范2000版中提出,对于容积不超过5000m的管道系统,稳压时间可以相应减短。
泄漏试验压力应是设计压力的1.1倍。对于泄漏试验,稳压期一般应为24小时。对能100%
3
3 压力试验的介质
管道系统的压力试验通常是采用水为介质进行的静水压力试验,其所用的水必须是洁净的。
收稿日期:2005-09-12;改回日期:2005-11-16
作者简介:曲杰(1976)),男,工程师,现从事水下工程和海底管线维修检测的作业管理。
第26卷 第2期曲 杰:海底管道系统的压力试验
# 109#
在海洋工程中通常以海水为试验介质,DNV海底管道系统规范2000版中对压力试验中使用的海水质量有明确的规定:
(1)使用的海水应通过50Lm的过滤网进行过滤,海水中悬浮物平均含量不能超过20g/m3。(2)使用前对海水的成分应进行分析,并采取有利措施除去或抑制海水中的有害物质。
(3)如果进行压力试验后的海水要很长一段时期留存在管道系统内,则应在注水过程中添加5.1 管道系统的密封
对于管道系统的密封应采用盲板或盲法兰。
盲法兰可根据管道系统上配对法兰的磅级和型号进行选取(参照标准ANSIB16.5和APISPEC6A),并根据法兰的密封面形式、试压介质、操作条件等选取密封垫片。
安装时,首先检查法兰密封面是否洁净,光洁度是否合适,有无机械损伤和腐蚀损害。检查垫片和紧固件的形式、材料、尺寸和质量是否符合规杀菌剂和防腐剂,防止内部细菌和海生物的生长以及管道内部腐蚀的产生和发展。
4 压力试验的设备要求
在进行压力试验程序中,用于测量压力、容积和温度的仪器/设备,必须具有合适的量程并经认可的计量单位校验达到足够的精度。这种校验一般不得超过一年,压力试验前应提供计量仪器的标定合格证。
压力试验中,对测量仪器的具体要求如下:压力表:测量量程至少为试验压力的1.5倍,测量精度不低于1.5级,压力表不少于2块。
静载压力计:测量量程至少为试验压力的1.25倍,测量精度为+0.1Bar,灵敏度0.05Bar。
流量计:则应具有0.1%的测量精度和0.1%的灵敏度。
测量温度设备:测量精度度应为+1.0e,灵敏度为0.1e
试压中使用的盲板、管汇及其他管件和阀门应按照指定的标准进行设计,设计压力不能低于管道系统的试验压力,个别附件在预制完成后应按照不低于管道系统试验的压力进行压力测试。
5 压力试验的操作程序
在试压工作进行前,应对管道系统的完整性进行检查,检查所有管道系统以及附件按照设计图纸要求完工,所有的管道焊接工作全部完成并进行了合格的无损检测等。
管道系统在压力试验前,一般都进行了合格的清管作业,因此在对管道系统进行密封前,管道内已经充满了水(海水、防腐剂、荧光剂和海生物抑制剂等)。
定要求。安装垫片时,应将两法兰密封面对准,距离不能太大,垫片放入正确位置,均匀有序地拧紧螺栓,保持螺栓荷载只能用于压紧垫片,不能用来拉拢法兰。有预紧力要求的螺栓上紧时应用力矩扳手。
对管端直接进行密封时,应采用焊接盲板的形式,盲板是压力管道中常用的一个管道元件,盲板的强度设计安全系数至少为2。5.2 压力试验系统连接
根据批准的程序连接试验系统,并进行系统测试,对稳压期间使用的高压管线、阀门、仪表和管汇应按照试压流程图(见图1)进行连接,并以1.1倍的管道系统试验压力进行1小时的泄漏试验,试验期间压力应保持在测试压力以上并且所有的连接处不发生泄漏。
压力试验场地应有可靠的安全防护设施,并应经施工经理和安全监督检查认可。压力试验程序中,不得进行与试验无关的工作,无关人员不得在试验现场停留。5.3 压力试验的加压程序
当系统连接测试完成后,对所有的阀门状态进行确认,并得到现场业主和第三方机构认可的前提下,正式开始进行加压工作。
加压前应将管端的排气阀和试压泵端的卸压阀全部打开,启动试压泵,当两阀门确认没有气体排出时停止试压泵,关闭排气阀和卸压阀,开始准备进行加压程序。
在对管道系统进行加压程序中,压力应按照1Bar/m的速度缓慢升到试验压力的35%,在这期间,压力每升高1Bar时,要对压力和注水量进行相对应的记录,并根据记录结果绘制注水容积和压力值的关系曲线(图2),以便计算试压管道系统内残余的空气含量。
当压力增加到试验压力35%的时候,应计算
# 110# 海 洋 石 油
2006年6月
图1 试压流程
Fig.1Hypotheticaltestflowchart
$P为试验压力,kPa;V0为管道系统的容积,L;t为管道系统壁厚,mm;D为管道系统外径,mm;E为管道材料的弹性模量,kPa;L为管道材料的松泊系数0.27;V为水的压缩性0.453@10
-6
/kPa。
管道系统内空气含量的计算公式为:
Va=Vs-$V@100Vt1
式中:Va为空气含量(占总容积的%);
图2 P-V曲线
Fig.2Determinationofvolumeofair
Vs为加压到试验压力的35%时的实际介质的容积,L;
$V为加压到试验压力的35%时的理论介质的容积,L;Vt为管道系统容积,L。
如果残余空气含量Va超过管道系统容积的0.2%时,加压过程应停止,对系统进行卸压,并重新进行排气加压工作。
对系统继续加压时,当压力以1Bar/m的速度缓慢升到试验压力的50%时,停止加压,对管道系统进行1小时的稳压。
如系统无泄漏和异常情况,继续以1Bar/m的速度升压到设计试验压力的95%,然后减缓升压速度,控制在0.1Bar/m左右,将压力升到试验压力的100%。考虑停泵时产生的压降,可将停
管道内的残留气体含量Va。
根据AS1978-1987AustralianStandard/Pipelines-Gasandliquidpetroleum-Fieldpres2suretesting0,给出了压力与容积的理论计算公式。
受约束的管道系统:$V=V
0
$P$V$P=V0
DtDt
1(1-L2)+VE
1(5-4L)+VE4
不受约束的管道系统:
式中:$V为到达试验压力p所需要的介质
的体积,L;
第26卷 第2期曲 杰:海底管道系统的压力试验
# 111#
泵前系统的压力设定为高于设计试验压力0.5Bar左右。
5.4 压力试验的稳定程序
加压后,考虑到试压时温度的变化将对压力产生较大影响,必须给予管道系统充分的稳定时间。高压注入的水和周围环境间明显的温差会导致很长的稳定时间。
稳定期间应关闭加压流程的阀门,并检查阀门是否泄漏,如果阀门泄露,应采用丝堵对阀门进计算),+0.4%的压力变化是可以接受的。若压力出现较大的下降,则认为试验不合格,或者延长稳压期,或者重新进行压力试验,直至在24小时内,压力变化均符合要求为止。
在试验进行前,应提供在压力状态下,温度对压力影响的计算报告,以便清楚地表明试验介质温度和环境温度对压力的影响。
在AS1978-1987AustralianStandard
/Pipelines-Gasandliquidpetroleum-Fieldpres2行封堵,不得采用连续加压以维持试验压力不变的做法。不得在压力状态下进行螺栓的紧固。
在稳定期间,压力、环境温度和海底温度每15分钟应记录一次。
在稳定期间,如果压力持续下降,应对管道系统的法兰和其他机械连接的密封状况进行检查,如果可能,可以直接进行目检或使用其他监测设备。
如果在1小时的稳定期间,压力不变或者压降小于试验压力的0.25%(因为难以判断是否由于诸如温度变化而引起压力的微小变化),则稳定过程都认为是合格。5.5 压力试验的稳压程序
压力稳定合格后,如出现由于诸如温度变化而引起小于试验压力的0.25%压降,应重新将压力升至试验压力(如需要),并记录注水量。
在24小时的稳压期间,压力、空气温度和海底温度每30分钟应记录一次,自计压力计对压力进行全程记录。并绘制压力和温度(海底温度)的关系曲线。
如果在稳压期间,压力的变化超过了试验压力并且有继续上升的趋势,将压力卸放到试验压力是允许的,但是应对卸压排水量进行测量和记录。
5.6 压力试验的接受标准
在压力试验期间业主和第三方人员应在现场进行全程监督和检验。
在稳压期间,若试验管段内全部压力部件能保持完整且无泄漏,则应认为试验合格。因为难以判断是否由于诸如温度变化而引起压力的微小变化,所以,试验压差+0.2%的变化是允许的。DNV海底管道系统规范2000版中增加,在解释试验结果中,如果能提供由于温度波动或其他因素引起的压力变化报告(参见压力温度变化关系
suretesting0规范中给出了在温度变化与压力变化的公式:
受约束的管道系统:
$P=
26470D/t+100
K
不受约束的管道系统:$P=
D/24230t+95
K式中:$P为温度变化1e时压力变化值,kPa;
t为管道系统壁厚,mm;D为管道系统外径,mm;
K为温度系数(参见图3),mm。
图3 温度系数表
Fig.3Effectoftemperatureonpressure
5.7 压力试验的卸压程序
当所有的压力试验数据和报告被批准确认合
# 112#
格后,应立刻进行卸压工作。
海 洋 石 油
(2)计量设备的标定证书(3)空气含量计算报告
(4)压力和温度关系的计算报告
2006年6月
管道系统卸压时应按照不超过1Bar/m的速度进行缓慢卸压,将系统压力降为0。
试压完成后应及时拆除临时焊接盲板,并考虑是否对管口进行临时封堵。
(5)用于签字批准的压力试验报告
7 结论
6 压力试验的报告
管道系统压力试验是一项高风险的作业,严
压力试验报告至少应包括以下内容:
(1)压力、温度记录报告
格的操作程序是保障压力试验工作顺利进行的关键。
Fieldpressuretestofsubmarinepipelinesystem
QuJie
(ChinaOffshoreOilFieldConstructionEngineeringCompanyBOHAIBranch,Tanggu300452,China)
Abstract:Thepaperdescribesthefieldpressuretestprocedureandcalculationofsubmarinepipelinesystemaccordingto/DNVRulesForSubmarinePipelineSystems19810,/OffshoreStandardDNV2OS2F101Sub2marinePipelineSystems20000and/AS197821987Pipelines2GasandLiquidPetroleum2FieldPressureTest2ing0.
Keywords:submarinepipelinesystem;pressuretest;operationprocedure
我国能源立法提速
能源趋紧,立法提速。2006年1月1日起,5可再生能源法6及与之配套的9部规定陆续施行,相关的专项资金管理办法和税收优惠规定正在制定;1月24日,经国务院批准,一个由15家单位组成的5能源法6起草组正式成立,拉开立法序幕;北京等地也将为节约能源制定地方性法规,,这些法律规定正在为节能开道,为新能源保驾。
在5可再生能源法6中,可再生能源的地位确认、价格保障、税收优惠等都写进了法律。与之配套的9部规定,更是把保护绿色能源细化到发电管理、价格分摊、技术规范等。
多次参与能源立法的全国人大环资委法案室主任孙佑海博士认为,今后的能源立法将更加重视三方面内容:注重制度设计的配套性、可操作性;突出节约能源、提高效能、保护环境;着力把经济手段写入法律。
专家预测,一个日趋完善的能源法律法规群将在今后一个时期出现:5煤炭法6、5电力法6、5节约能源法6将加快修订;5能源法6、5建筑节能管理条例6等10余部法律法规将抓紧起草;2007年,以推进能源资源高效利用和综合利用为重要内容的循环经济法,计划提请全国人大常委会审议,,再加上刚刚实施的5可再生能源法6,将构建一个稳定、经济、安全、清洁的能源供应体系,大大提高我国能源安全的保障能力。
李晓兰摘编自5人民日报62006年2月24日
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容