浅析石油化工工艺管道的压力试验

石油化工装置配管工程的后一道工序是压力试验，旨在检测管道系统的严密性和强度能不能达到设计要求。以保证工艺管道装置质量和正常生产。对于大型化工装置来说，管道长度有十几万米，且走向复杂，要想保证该项工作的顺利进行，就必须提早做好预备工作，选择合理的，科学的试验方案是试验成功的关键。
1　试压系统的划分
由于不同的压力管道在工艺要求，操作条件等方面都有差异，所以不同的压力管道试验方法也各不相同，所以测试前需要将管道分成几十个，甚至几百个试压包。试压包的划分应充分考虑到管道的等级，介质，位置及工艺流程，设计压力，设计温度，盲板安装难易程度等诸多因素。这给试压包的划分带来了难度，需要我们全面考虑各种有关因素。
一般情况下，我们主要遵照以下准则：（1）不要把公用工程管道与工艺管道划分到同一个系统；（2）根据管道设计压力，依据试验介质来进行具体划分；（3）对于管径小的，系统应适当增大，对于管径大的，系统要小；（4）包含在同一个系统内的管线应尽量避免分散。
2　试验介质的选取
压力试验过程中所需要的介质一般分为两种，一种采用液体，一种采用气体。由于压力试验介质的选择受各种标准影响，管道压力测试一般选择液体介质来进行。只有液压试验操作确实存在困难或行不通时，才可以考虑进行气压试验。因而，在试验过程中，一般选取液体介质来完成实验。
然而，由于石油化工的不断发展，受施工环境，设计条件等多种因素影响，很多的管道压力试验不适合用液体作介质。因而，在安装石油化工装置时，越来越多的采用气体作为介质来进行试验。相比于液体介质，气体介质具有临时设施用量少，方便排放，无水迹等优点，但是气压试验能够与严密性试验一起进行，从而减少施工程序。
3　试验温度与试验压力的确定
（1）试验温度的确定。对于不同材料的管道系统，对液体温度的要求也各不相同。如果设计没有规定温度，一般来说，合金钢管道系统，液体温度不能小于15 ℃，非合金钢或低合金钢管道系统，液体温度不能小于5 ℃，且应不小于对应金属材料的韧脆转变温度，并且高温度应不超出试验介质的沸点。高温高压管道随着管壁变厚，材质韧脆转变温度升高，因此要依据详细情况升高试验温度。试验时要测试管壁温度，保证材料试验温度不会与它的韧脆转变温度相接近。试验过程中要注意防止由于装置泄漏或者温度突然变化使管道内产生负压。
（2）试验压力的确定。当设计对试验压力未做明确规定时，采用下式进行计算：
Pt=KPa[δ]1/[δ]2
式中，Pt 为试验压力，MPa ；Pa 为设计压力，MPa ；[δ]1 ：试验温度下材质的许用应力，MPa ；[δ]2 ：设计温度下材质的许用应力，MPa ；K 为系数，液体压力试验时K取1.5；气体压力试验时K取1.15；[δ]1/[δ]2：温度修正系数，如果设计温度低于200 OC 时值取1，如果[δ]1/[δ]2 大于6.5 时，取6.5。
如果将设备和管道作为一个系统进行实验，设备试验压力大于管道试验压力时，依照管道试验压力来测试。
当管道系统设备的试验压力低于系统的试验压力，但不低于管道设计压力的1.15 倍时，经过建设单位、监理单位、设计单位的批准，依照设备的试验压力进行测试。
4　压力试验方法
通常情况下，管道安装之后都应按照规范要求进行系统压力试验，试验方法的选取直接影响着试验速度与劳动强度。因而试验方法的选择合适与否显得非常重要。具体的常用方法有如下几种。
（1）逐项试验法。此法为了确保强度试验合格，应该按照系统划分首先进行强度实验，重点查看焊接情况，然后开始严密性试验，主要对法兰密封面的连接状况进行检查。这种方法能够分阶段实现压力试验的工作，简化了施工程序并且减少了泄漏点。
（2）设备与管道联合试验法。就是将设备与管道系统串联起来进行压力实验的方法，这个方法经常应用于管道与设备焊接在一起，不能插入盲板来隔离或者盲板数量多，拆装难度大时。除此之外，当设备之间连接没有导淋，分支，单个设备的盲肠管和放空的管线时考虑用此方法进行试验。
（3）系统串联试验法。即将压力、位置相近的试压系统串联起来，按照系统大小和试验压力不同分别按规范要求安装压力表和控制阀，同时开始压力实验的方法。实验过程中每一个控制阀处必须有专人操作，并且保证与总控制阀处沟通方便，以便于及时控制各点压力值。
（4）单条管线试验法。即将单条管线进行实验的方法，此法经常应用于管道较长，直径较大的管道或不方便带人进行试验的管道，都可以将单*条管线成立一个系统进行试验，但是这种方法效率不高。
在计划每年60 万吨乙烯装置，30 万吨合成氨装置中，都应用上述方法来确定压力试验方法，都取得了显著的效果，各装置一直稳定运行。由此看出，上述压力试验的方法是可行的。
5　压力试验的步骤
（1）液压试验。液压实验时，应按照“低点进水，高点排气”的准则，要先把各管段高点的阀门，法兰，排凝口，排气口等开关打开，在向管道系统注水前，将管道系统内的气体排放干净。等到管道系统内水足够时，关闭所有临时排气孔，然后对管道系统进行缓缓逐级升压，先升压到实验压力的30%，稳压5 min，管道不变形，无泄漏，不降低压力。继续缓慢升压到强度试验压力的60%，稳压5 min，管道不变形，无泄漏，不降低压力。继续慢慢升压到试验压力，稳压10 min，这时专业人员可以对管道系统开始详细排查，如果管道没有泄漏，变形，压力降低等异常现象，表明强度试验符合要求，而后将压力逐步降低到设计压力开始严密性试验，停压0.5 h，专业技术人员再次对试压管道系统开始详细排查，如果管道没有泄漏，变形，压力降低等异常现象，表明严密性试验符合要求。
（2）气压试验。在进行气体压力实验前，应先对系统进行预实验，预试验压力应大于等于0.2 MPa，预实验过程中如果不存在任何异常现象方可开始正式的气压测试。气体压力测试前，要准备好发泡剂，用来进行泄漏检测。在气体压力实验过程中，应该缓慢逐步使压力升高，当压力增加到试验压力的一半时，检查人员对系统开始全面检测，若无任何异状或泄漏现象时，接着按实验压力的10% 逐级增加压力，每级稳压3 min，并进行全面检查，直到增加至试验压力，稳压10 min，如果没有异常现象，将压力逐渐减少至设计压力，专业技术人员再次对试压管道系统进行详细检测，确认管道，无任何异常现象，表明强度和严密性试验符合要求。
6　试压过程中的注意事项
试压是一项具有危险性的工作，在试压现场5 m 范围内，都属于危险区域。需要提前悬挂警示标志，无关人员严禁进入试压区域及周围。对于已经拆卸下来的螺栓，应该按照规格做好分类摆放，并使用SO2 做好涂刷。
用防雨布进行遮盖，并对法兰面进行清理，避免螺栓锈蚀，损坏。不管是气压或者液压试验，试验时一旦发现泄漏现象，不允许带压进行修补，消除隐患后从新开始实验。
液压试验结束后，应缓慢将压力降下来。管道设备要排放液体时，要首先把放空阀打开，把管道内的试验用水排放干净，排放前要充分考虑安全环保方面的要求。压力试验完毕后，不允许在管道上修理或者增加物件。
7　结语
管道试压是验收管道工程施工及装置质量的后一道工序，由此可见，管道试压是一项特别重要且*的工作。大型石油化工装置工艺管道具有系统规模大并且数量多，走向复杂的特点，试验前应做好准备工作，才能提高试验效率，保证试验平稳有序的进行。石油管道的安全性尤为重要，会对生产的安全性产生直接影响，因此试压时要加强对试压管道的系统检查，通过试压技术的合理应用，保证管道的运行质量，试压完毕后要及时恢复试压管道系统。