城鎮(zhèn)高壓燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)與壓力的探討

摘 要

摘要：對燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)的介質(zhì)與壓力進(jìn)行了多角度的分析和探討，提出了城鎮(zhèn)三、四級地區(qū)高壓燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)試驗(yàn)介質(zhì)與壓力的確定方法。關(guān)鍵詞：高壓燃?xì)夤艿溃粡?qiáng)度試驗(yàn)；試驗(yàn)介質(zhì)
摘要：對燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)的介質(zhì)與壓力進(jìn)行了多角度的分析和探討，提出了城鎮(zhèn)三、四級地區(qū)高壓燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)試驗(yàn)介質(zhì)與壓力的確定方法。
關(guān)鍵詞：高壓燃?xì)夤艿?；?qiáng)度試驗(yàn)；試驗(yàn)介質(zhì)；試驗(yàn)壓力
Discussion on Media and Pressure for Strength Test of Municipal High-pressure Gas Pipeline
LI Yong-wei
Abstract：The media and pressure for strength test of gas pipeline are analyzed and discussed from different aspects. The determination methods of media and pressure for strength test of high-pressure gas pipeline in class 3 and class 4 locations of city are put forward.
Key words：high-pressure gas pipeline；strength test；test media；test pressure
   隨著陜氣進(jìn)京一、二、三期工程以及西氣東輸一、二期工程的實(shí)施，各城市天然氣供應(yīng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，許多城市引入了4.0MPa及2.5MPa壓力級制的高壓天然氣管道。在高壓天然氣管道施工過程中，必然要通過壓力試驗(yàn)為投產(chǎn)后管道的安全運(yùn)行打下基礎(chǔ)。而高壓天然氣管道強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，是采用潔凈水還是采用壓縮空氣作為試驗(yàn)介質(zhì)以及采用壓縮空氣時(shí)試驗(yàn)壓力如何確定，在長輸燃?xì)夤艿篮褪姓細(xì)夤艿李I(lǐng)域一直是有爭議的問題[1～5]。
1 管道試壓的目的與規(guī)定
    管道試壓的目的是為了驗(yàn)證已完成焊接的管道的強(qiáng)度，評判管道能否承受以后運(yùn)行的壓力；嚴(yán)密性試驗(yàn)，是驗(yàn)證新建的管道是否有泄漏點(diǎn)[5、6]。管道經(jīng)強(qiáng)度試壓后可以消除破裂等事故，但并不是不會(huì)出現(xiàn)泄漏，泄漏事故對生產(chǎn)影響較小，可以不停氣進(jìn)行修復(fù)[3]。國內(nèi)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對于試壓的要求可追溯到《輸氣和配氣管線系統(tǒng)》ASME B31.8[1]。
   《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50235—97[7]規(guī)定，當(dāng)現(xiàn)場條件不允許使用液體或氣體進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，可采用下列方法代替：所有焊縫用液體滲透法或磁粉法進(jìn)行檢驗(yàn)，對接焊縫用100%射線照相進(jìn)行檢驗(yàn)。這種代替方法也是源自ASME B31的規(guī)定[7]。工業(yè)金屬管道包括地上和埋地管道。對于地上管道，如果所有的焊口都做了無損檢驗(yàn)，并且質(zhì)量達(dá)到了規(guī)范規(guī)定的要求，那么用無損檢驗(yàn)代替管道的強(qiáng)度試驗(yàn)是可以接受的。但對于埋地管道，在下溝回填的過程中，可能存在下管時(shí)的磕碰、回填的質(zhì)量以及溫度的影響等因素，無損檢驗(yàn)并不能保證接口焊縫以及管材本身焊縫沒有問題，所以各種埋地管道的壓力試驗(yàn)在相應(yīng)規(guī)范中均沒有明確說可以用其他方式代替。
    在國內(nèi)外輸氣管道建設(shè)的歷程中，均發(fā)生過壓力試驗(yàn)事故[3～5]。新建市政燃?xì)夤艿朗欠癜l(fā)生過壓力試驗(yàn)事故無從查證，而新建燃?xì)夤艿缐毫υ囼?yàn)時(shí)壓力升不上去的情況多有耳聞。管道之問的碰口未焊完即實(shí)施壓力試驗(yàn)，或因非開挖穿越工程兩端回填土不密實(shí)，產(chǎn)生不均勻沉降造成燃?xì)夤艿拉h(huán)焊縫開裂的實(shí)例，都說明了新建燃?xì)夤艿肋M(jìn)行壓力試驗(yàn)的重要性。無論是輸氣管道，還是市政燃?xì)夤艿溃诠こ淘O(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范中，均規(guī)定了對強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)的要求。
2 強(qiáng)度試驗(yàn)與管道安全的關(guān)系
    梁翕章老先生就輸氣管道試壓問題在《天然氣與石油》雜志連續(xù)刊載了3期文章[3～5]，對輸氣管道試驗(yàn)介質(zhì)和試驗(yàn)壓力值進(jìn)行了深入的分析論述，闡述了水壓試壓與輸氣管道安全、可靠性的關(guān)系，對ASME B31.8輸氣和配氣管道系統(tǒng)的試壓進(jìn)行了解讀。論文主要論述的是一、二級地區(qū)輸氣管道的試壓問題，但文中的內(nèi)容、觀點(diǎn)和結(jié)論對市政燃?xì)夤艿涝噳汉苡袔椭，F(xiàn)將一些精華內(nèi)容歸納羅列如下。
    ① 水壓試驗(yàn)的壓力越高，暴露的缺陷越多，越能暴露出小尺寸缺陷；與之相反，試驗(yàn)壓力處在低壓段時(shí)，暴露的缺陷少，容易暴露出大尺寸缺陷。
    ② 管道水壓試驗(yàn)的破裂事故，多出現(xiàn)在試壓強(qiáng)度為90%最小屈服強(qiáng)度以前，在此強(qiáng)度以上遺留的只是小漏點(diǎn)；試壓強(qiáng)度達(dá)不到90%最小屈服強(qiáng)度，將存在很多潛在發(fā)生破裂因素。
   ③ 輸氣管道水壓試驗(yàn)強(qiáng)度在100%～110%最小屈服強(qiáng)度范圍最為適宜。
    ④ 在高試驗(yàn)強(qiáng)度未出現(xiàn)的潛在缺陷，在低的運(yùn)行壓力下缺陷不會(huì)擴(kuò)展暴露。
    ⑤ 試壓時(shí)穩(wěn)壓時(shí)間是必須的，有些缺陷暴露是需要時(shí)間的，約有15%的缺陷是在穩(wěn)壓時(shí)暴露的。
    ⑥ 水壓試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)在于能排除試壓段中的空氣，僅有百分之幾的殘留空氣，需增加極大的能量來壓縮，并將在事故時(shí)造成巨大的破壞。
    目前的通行做法：管道強(qiáng)度計(jì)算只是影響管道安全的主要因素之一；管道選材從技術(shù)方面不僅要考慮強(qiáng)度問題，還要考慮管道的徑向失穩(wěn)問題。對低壓力管道，可能很薄的壁厚就能滿足管道的強(qiáng)度要求，而考慮徑向失穩(wěn)因素可能會(huì)選擇比理論計(jì)算值大得多的壁厚。而管道行業(yè)的另一個(gè)通行法則就是，管道的強(qiáng)度試驗(yàn)與設(shè)計(jì)壓力相關(guān)聯(lián)，不會(huì)因?yàn)楣艿烙凶銐虻膹?qiáng)度，就人為提高管道的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力；也不應(yīng)該為了進(jìn)行管道的強(qiáng)度試驗(yàn)，對管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)提出過高的要求。根據(jù)美國天然氣協(xié)會(huì)(AGA)研究院管道研究組開展的水壓試驗(yàn)證實(shí)，在高壓下未出現(xiàn)的潛在缺陷，在低的運(yùn)行壓力下缺陷不會(huì)擴(kuò)展暴露。因此在最高試驗(yàn)壓力下，乘以安全系數(shù)，作為管道運(yùn)行的最高操作壓力，對管道的安全是有根據(jù)的[3～5]。
3 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力與強(qiáng)度設(shè)計(jì)的關(guān)系
    管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)階段根據(jù)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行的，強(qiáng)度設(shè)計(jì)只針對設(shè)計(jì)壓力，與強(qiáng)度試驗(yàn)壓力無關(guān)。在工程實(shí)施過程中，有可能根據(jù)材料的變化修改設(shè)計(jì)。原則上，強(qiáng)度試驗(yàn)只是在設(shè)計(jì)條件下去驗(yàn)證材料和施工的質(zhì)量，而不會(huì)由于強(qiáng)度試驗(yàn)的問題再去修改設(shè)計(jì)成果。
    在進(jìn)行管道強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，采用液體作為試驗(yàn)介質(zhì)，試驗(yàn)壓力一般取設(shè)計(jì)壓力的1.5倍；而采用氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)時(shí)，試驗(yàn)壓力一般取設(shè)計(jì)壓力的1.15倍以下，并且對采用氣體進(jìn)行壓力試驗(yàn)規(guī)定了一系列嚴(yán)格的條件和要求[1]。一方面是為了同樣達(dá)到有效驗(yàn)證管道整體強(qiáng)度的目的，另一方面也是考慮一旦管道發(fā)生破裂，必須盡量降低這種破裂對試驗(yàn)人員及周圍環(huán)境所帶來的危害。采用空氣作為試驗(yàn)介質(zhì)時(shí)，一旦管道破裂，其彈性壓能釋放的后果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泄壓帶來的后果。如果采用氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)，試驗(yàn)壓力取值又與液壓試驗(yàn)壓力取值一致，在不改變管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)的前提下，這種做法是不安全的，也是不科學(xué)的。但非要通過修改管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，將氣壓試驗(yàn)壓力提高到液壓試驗(yàn)壓力值，將產(chǎn)生本末倒置的局面，變成不是用壓力試驗(yàn)來驗(yàn)證管道的強(qiáng)度，而是管道要有足夠的強(qiáng)度來保證壓力試驗(yàn)的安全。這對管道工程建設(shè)來講是不合理、不可接受和不可承受的。
    對于燃?xì)夤こ?，由于輸送介質(zhì)易燃、易爆的特點(diǎn)，工程設(shè)計(jì)和建設(shè)的質(zhì)量對安全運(yùn)行的影響至關(guān)重要，相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工驗(yàn)收規(guī)范也有非常明確的規(guī)定。在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量、嚴(yán)格施工安裝要求的前提下，管道的強(qiáng)度試驗(yàn)就成為驗(yàn)證管道整體強(qiáng)度、確保管道長遠(yuǎn)安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著材料科學(xué)和焊接技術(shù)的進(jìn)步，也隨著燃?xì)庑袠I(yè)管理水平和安全要求的提高，燃?xì)夤こ探ㄔO(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)要求也越來越嚴(yán)，使得燃?xì)夤こ探ㄔO(shè)質(zhì)量不斷提高。在這種前提下，三、四級地區(qū)燃?xì)夤艿赖膹?qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)也從只能用水?dāng)U展到水、氣均可，但用空氣進(jìn)行管道強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)為了保證試壓過程的安全，必須適當(dāng)增加管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求[1、6]。
4 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力與管道安全的關(guān)系
    新建管道的安全運(yùn)行靠管道的安全設(shè)計(jì)和強(qiáng)度試驗(yàn)來驗(yàn)證和保證，而不是靠強(qiáng)度試驗(yàn)壓力值的大小來保證和驗(yàn)證。不同種類的管道，有不同的安全設(shè)計(jì)系數(shù)；同一種管道，在不同的設(shè)計(jì)和使用條件下，也有不同的安全設(shè)計(jì)要求。管道安全性是與經(jīng)濟(jì)性緊密相關(guān)的，管道安全性要求不同，對管道的強(qiáng)度試驗(yàn)要求也就不同，不能對安全性要求不同的管道提出同樣的強(qiáng)度試驗(yàn)要求。舉例來講，對于設(shè)計(jì)壓力為10.0MPa、強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)為0.72、試壓壓力不小于1.1倍設(shè)計(jì)壓力、試壓強(qiáng)度為90%最小屈服強(qiáng)度以上的一級地區(qū)的輸氣管道和設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa、強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)為0.3、試壓壓力為1.5倍設(shè)計(jì)壓力、試壓強(qiáng)度為不大于40%最小屈服強(qiáng)度的四級地區(qū)的市政燃?xì)夤艿纴碇v，不能認(rèn)為哪種管道更安全或不安全。為了位于四級地區(qū)的市政燃?xì)夤艿栏踩?，不可能、也不允許將該管道的試壓強(qiáng)度更改為90%最小屈服強(qiáng)度以上。
    對于燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)來講，小的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)意味著高的安全性，而大的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)意味著低的運(yùn)行安全性。強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)又與試壓時(shí)環(huán)向應(yīng)力大小緊密相關(guān)。一、二級地區(qū)輸氣管道采用小的設(shè)計(jì)安全系數(shù)是為了降低工程造價(jià)，卻帶來了高的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，因而必須采用高試壓強(qiáng)度和安全的試壓方式。即便是高試驗(yàn)壓力，和管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)相比，也是低安全系數(shù)，只是依靠實(shí)驗(yàn)結(jié)論，采用低于試驗(yàn)壓力的壓力去運(yùn)行，即能保證管道的運(yùn)行安全。對于三、四級地區(qū)來講，采用比設(shè)計(jì)壓力高得多的壓力進(jìn)行試驗(yàn)，目的也是為了保證管道的安全。
5 市政燃?xì)夤艿浪畨涸囼?yàn)的難點(diǎn)
    燃?xì)夤艿赖乃畨涸囼?yàn)對確保管道長期安全使用很重要。但就從管道強(qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)的選擇來講，管道試壓介質(zhì)的確定與管道設(shè)計(jì)壓力、管徑、用管強(qiáng)度、管材的韌性及焊接質(zhì)量有關(guān)，還與管道沿線地形條件、供水條件、施工單位的試壓設(shè)備配置有關(guān)，特別是試壓方式選擇對今后的管道運(yùn)行可能造成的影響等因素也有關(guān)。因此，試壓介質(zhì)的確定應(yīng)該綜合分析管道的具體情況，從試壓安全保證、經(jīng)濟(jì)性、可行性、對管道運(yùn)行的影響等方面全面進(jìn)行考慮。水壓試驗(yàn)盡管有安全可靠等眾多好處，但是對不同工程建設(shè)的各種復(fù)雜內(nèi)部、外部條件而言，必然存在其適用的條件和不足[8]。
    對于市政燃?xì)夤艿?，如果采用水作為試?yàn)介質(zhì)進(jìn)行管道的強(qiáng)度試驗(yàn)，無疑從安全角度考慮是非常合理的，對于單項(xiàng)燃?xì)夤艿拦こ桃矐?yīng)該是首選的試壓方式。但是，與輸氣管道長距離、等徑、無分支、建設(shè)周期相對較短的特點(diǎn)相比，市政燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)有很多特點(diǎn)，穿跨越多，分支多，管徑變化多，高程變化多，周期長，這就為采用清管球方式的水壓試驗(yàn)帶來
了重重障礙，即便是克服種種困難、高代價(jià)實(shí)施了水壓試驗(yàn)，后續(xù)的排水工作也是一大難題。
    水壓試驗(yàn)技術(shù)在我國輸氣管道上應(yīng)用的歷史不長，但在國外輸氣管道上的應(yīng)用卻已經(jīng)幾十年了，并正在向深度發(fā)展。學(xué)習(xí)這門技術(shù)，跟上時(shí)代，并能掌握運(yùn)用到我國輸氣管道建設(shè)上尚有大量的工作要做[5]。2.5MPa以上壓力級制的燃?xì)夤艿肋M(jìn)入城鎮(zhèn)的時(shí)間并不長，能夠完成具有城鎮(zhèn)燃?xì)馓攸c(diǎn)的水壓試驗(yàn)隊(duì)伍也需要不斷涌現(xiàn)、壯大，試壓技術(shù)也需要不斷探索和提高。因此，目前只從試壓安全角度去選擇試驗(yàn)介質(zhì)，忽略強(qiáng)度試驗(yàn)的技術(shù)性、可操作性和經(jīng)濟(jì)性，是不可取的。
6 強(qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)與壓力的選擇
    對于三、四級地區(qū)燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，是采用潔凈水還是采用壓縮空氣作為試驗(yàn)介質(zhì)以及采用壓縮空氣時(shí)試驗(yàn)壓力如何確定，近年來一直爭論不休。石油天然氣行業(yè)的石油科學(xué)與技術(shù)論壇上，各方技術(shù)人員對三、四級地區(qū)用壓縮空氣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)壓力的取值各抒己見，實(shí)施中分別取1.1倍、1.15倍、1.25倍、1.5倍設(shè)計(jì)壓力的都有，最后也沒有爭論出一個(gè)大家公認(rèn)的結(jié)果。在燃?xì)庑袠I(yè)，這種爭論也是此起彼伏。近十幾年，北京市四級地區(qū)的高壓燃?xì)夤艿啦捎脡嚎s空氣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力就分別采用過1.15倍、1.25倍、1.5倍的設(shè)計(jì)壓力。
    事實(shí)上，目前造成這種模糊局面的原因有3個(gè)。一是強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)問題，二是城鎮(zhèn)燃?xì)獾囊?guī)范體系問題，三是《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003[9]條文規(guī)定的問題。把這3個(gè)問題搞清楚了，三、四級地區(qū)燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)的問題也就清楚了。
6.1 強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)
   《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006[10]和《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003對三、四級地區(qū)高壓燃?xì)夤艿缽?qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)的規(guī)定見表1。
表1 強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)規(guī)定
規(guī)范名稱
強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)
三級地區(qū)
四級地區(qū)
《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》
0.4
0.3
《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》
0.5
0.4
    從表1可以看出，對于同一工程設(shè)計(jì)，選擇不同的規(guī)范，管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)結(jié)果也不同。理論上講，《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006中對三、四級地區(qū)的管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求比《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003中對三、四級地區(qū)的管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求高出25%以上。
6.2 城鎮(zhèn)燃?xì)庖?guī)范體系
    燃?xì)夤艿缐毫υ囼?yàn)的規(guī)范要求及規(guī)范對比已在文獻(xiàn)[1]中進(jìn)行了詳細(xì)的介紹?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006雖然將市政燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力提高到了4.0MPa，并對城鎮(zhèn)高壓燃?xì)夤艿劳ㄟ^的地區(qū)進(jìn)行分級，不同等級地區(qū)采用不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)進(jìn)行管道設(shè)計(jì)。但是相應(yīng)的施工驗(yàn)收規(guī)范的要求并沒有同步跟進(jìn)，造成在工程實(shí)施過程中，只能參照執(zhí)行輸氣管道工程的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
    根據(jù)城鎮(zhèn)燃?xì)獾奶攸c(diǎn)，城鎮(zhèn)高壓燃?xì)夤艿缽?qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)的取值與《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003不同，2.5MPa以上壓力級制高壓燃?xì)夤艿赖钠渌O(shè)計(jì)要求基本與《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003一致。在參照執(zhí)行輸氣管道工程的施工驗(yàn)收要求時(shí)，就產(chǎn)生了差異，造成按照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006設(shè)計(jì)的燃?xì)夤艿揽梢栽诓桓淖児艿缽?qiáng)度設(shè)計(jì)的條件下即可滿足空壓試驗(yàn)條件，而按照《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003設(shè)計(jì)的燃?xì)夤艿廊绻桓淖児艿缽?qiáng)度設(shè)計(jì)的條件，只能進(jìn)行水壓壓力試驗(yàn)，而若進(jìn)行空壓壓力試驗(yàn)，就必須降低管道的最大操作壓力，或者推翻管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，重新選材。
6.3 相關(guān)規(guī)范條文
    文獻(xiàn)[1]對《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003中關(guān)于管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、強(qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)與壓力等內(nèi)容已進(jìn)行了充分討論，并強(qiáng)調(diào)指出其中三、四級地區(qū)管道試壓介質(zhì)和壓力的規(guī)定存在漏洞，與管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)不是唯一對應(yīng)關(guān)系。作為《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003修改依據(jù)的《輸氣和配氣管線系統(tǒng)》ASME B31.8—1999[11]卻有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。對此，文獻(xiàn)[12]做了說明，主要是考慮三、四級地區(qū)的建筑物、人口稠密，一旦試壓中管道破裂，壓縮氣體的劇烈膨脹可能會(huì)造成居民生命和財(cái)產(chǎn)的巨大損失，所以嚴(yán)格限制采用氣體做強(qiáng)度試壓介質(zhì)。只有當(dāng)三、四級地區(qū)管道的壁厚選擇比設(shè)計(jì)規(guī)范的最低要求大得多、實(shí)際最大運(yùn)行應(yīng)力很低，即安全系數(shù)分別達(dá)到2.8和3.75以上，而且是沒有受到腐蝕或疲勞損害的新管道時(shí)，才能采用空氣進(jìn)行強(qiáng)度試壓。
6.4 空氣試壓條件
三、四級地區(qū)燃?xì)夤艿赖目諝庠噳簵l件見表2。
表2 三、四級地區(qū)的管道空氣試壓條件
試壓時(shí)最大環(huán)向應(yīng)力
操作壓力
管材
三級地區(qū)
四級地區(qū)
最大操作壓力不超過現(xiàn)場最大試驗(yàn)壓力的80%
所試驗(yàn)的是新管道，并且焊縫系數(shù)為1.0
＜50%鋼管的最小屈服強(qiáng)度
＜40%鋼管的最小屈服強(qiáng)度
6.5 小結(jié)
    從文獻(xiàn)[12]對《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003條文所做的解釋可以看出，規(guī)范編制人員是認(rèn)定了三、四級地區(qū)進(jìn)行管道強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，不論采用什么試壓介質(zhì)，試驗(yàn)壓力必須為設(shè)計(jì)壓力的1.4倍和1.5倍。其結(jié)果就是采用空氣作為試壓介質(zhì)時(shí)，人為將三、四級地區(qū)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)由0.5和0.4更改為0.357和0.267，比《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的0.4和0.3還要低。延伸的結(jié)果就是大大提高了采用空氣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。
    結(jié)合以上的論述，綜合各種因素，在國內(nèi)現(xiàn)有燃?xì)庖?guī)范體系框架下，市政高壓燃?xì)夤艿肋€是應(yīng)該首選水作為強(qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)。試驗(yàn)壓力執(zhí)行《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 5025 1—2003的規(guī)定。如果必須采用壓縮空氣作為強(qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)，應(yīng)參照《輸氣和配氣管線系統(tǒng)》ASME B31.8—1999的規(guī)定，依據(jù)空氣試壓條件計(jì)算空壓的試驗(yàn)壓力。如果簡化計(jì)算，也可以采用1.25倍的設(shè)計(jì)壓力作為空氣試壓的試驗(yàn)壓力。
7 結(jié)論與建議
7.1 結(jié)論
    ① 燃?xì)夤艿缽?qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，不但應(yīng)考慮地區(qū)等級的不同，還應(yīng)考慮強(qiáng)度試驗(yàn)的要求。
    ② 進(jìn)行燃?xì)夤艿缽?qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，水壓試驗(yàn)不是唯一的選擇，但應(yīng)該是首選的試壓方式。
    ③ 三、四級地區(qū)燃?xì)夤艿肋x用壓縮空氣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力取設(shè)計(jì)壓力的1.4倍和1.5倍是不合理的。
    ④ 三、四級地區(qū)燃?xì)夤艿廊暨x用壓縮空氣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，可以采用1.25倍的設(shè)計(jì)壓力作為空氣試壓的試驗(yàn)壓力。
7.2 建議
    ① 對《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006和《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀?yàn)收規(guī)范》CJJ 33—2005進(jìn)行進(jìn)一步研究，統(tǒng)一強(qiáng)度設(shè)計(jì)和強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
    ② 應(yīng)進(jìn)一步對三、四級地區(qū)燃?xì)夤艿赖目諌簭?qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行研究，盡快修改《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003相關(guān)條文，以利更好地指導(dǎo)燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)和建設(shè)工作。
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[11] ASME B31.8—1999，輸氣和配氣管線系統(tǒng)[S].
[12] 葉學(xué)禮.《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251—2003關(guān)于試壓的若干規(guī)定[J].天然氣與石油，2006.24(2)：5-8.
 
(本文作者：李永威 北京市煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院有限公司 北京 100032)