海底管道清管試壓淺析

1、海底管道清管試壓淺析引言清管試壓工作是在海底管線連接完成后，對整條海底管線的一個綜合性的檢 驗與測試。清管的目的在于清除海管內(nèi)的小型雜物以及清洗管內(nèi)壁、測量管線是 否有屈曲。試壓的目的在于試驗整條管線的抗壓能力，檢查管線焊道是否合格以 及測試水下連接點是否泄露。清管試壓通常參照的標(biāo)準(zhǔn)有ASME B31.4或者ASME B31.8、API RP1110以 及DNV 2000等等。管線清管2.1概述在清管試壓工作開展之前，必須有一份完整的、經(jīng)業(yè)主和第三方審批的清管 試壓程序可執(zhí)行。并且，有一份周全的應(yīng)急方案以供參考。清管準(zhǔn)備工作可以分為清管設(shè)備、清管介質(zhì)和清管球三方面來準(zhǔn)備。清管 設(shè)備的選擇必須根

2、據(jù)現(xiàn)場的實際情況加以選擇。以PL19-3海管項目（06年）為 例，由于管徑小，管線較短，所以選擇了一臺50m3/h清管泵。清管介質(zhì)通常是 淡水或者是加了防腐劑和緩蝕劑的海水。清管球的數(shù)量一般根據(jù)管線的長短進行 選擇。以PL19-3 16”海管為例，考慮到管線存放時間少，比較新，只采用了三個 球清管：兩個清管球和一個測量球。2.2清管準(zhǔn)備各種清管設(shè)備、儀表證書必須經(jīng)現(xiàn)場業(yè)主和第三方代表確認(rèn)并許可后方可進 行。打球方將一事先加工好的清管發(fā)射器焊接在立管管口處（對于法蘭連接形式 的，可以用事先加工的法蘭和發(fā)射器焊接在一起，然后用螺栓把整體發(fā)射器和立 管法蘭固定在一起）。接球方須將一清管接收器（或臨時

3、接球網(wǎng)）安裝在立管管 口，并預(yù)留足夠的空間收球。清管人員連接清管設(shè)備和管線后就可以進行清管了。 （清管流程如圖2.1）2.3注水清管對于用三個球清管的，放球的順序一般為清管球、清管球、測量球。整個清管過程如下：1）啟動清管泵，排空管線中的空氣。2）放入一清管球， 控制注水泵的流量使得球在管中的速度控制在0.5m/s-2m/s之間。3）接著向管中 注入150m線性長度的水量，停泵，放入第二個清管球。4）以同樣的程序放入 測量球，在確認(rèn)球均已順利打進的情況下，開泵進行正常的清管工作。5）在得 到接球方確認(rèn)球均已打出后，停泵，取球。所有的清管球（特別是測量球）經(jīng)業(yè) 主和第三方檢查確認(rèn)合格后，將整理好

4、的清管試驗報告交由業(yè)主和第三方代表簽 字后，整條管線的清管工作才算結(jié)束。2.4清管過程的注意事項1）清管泵的選擇上，對于越細(xì)越短的管線，應(yīng)選擇較小的泵（當(dāng)然必須考 慮管線的長度和清管所需的時間）。因為泵越小，通球速度不至于太快，球在管 內(nèi)行進過程中，特別是在球過彎管時，管壁對測量板的沖擊和損傷就越小，測量 的結(jié)果就越好。當(dāng)然，球速過低，對管線的清管效果就會產(chǎn)生一定的影響。以 16”管線（O.D.406.4mm,W.T.12.7mm）為例，采用50m3/h的清管泵時，球在管中的 速度為0.98m/s左右。對于5km長的管線來說，球運行全程只需要1.5小時。2）清管用球的選擇。目前清管球一般選擇皮

5、碗球，這種球具有方向性，且 在管中的阻力也比較小，易于清出。對于海管存放時間太長的情況下，選擇帶鋼 刷的清管球清管效果會比較好一些。測量球一般選直板式的，對于用大泵清細(xì)管 線時，考慮到球在管內(nèi)的速度比較快。在規(guī)格書無明確要求的情況下，測量板可 以裝在后面，減小球在運動過程中對測量板的沖擊，測量的效果會比較好。3）清管用水應(yīng)根據(jù)規(guī)格書的要求采用淡水或者海水清管。對于直接用潛水 泵抽上來的海水清管時，海水必須經(jīng)過一定規(guī)格的濾網(wǎng)（不同的規(guī)格書有不同的 要求）進行過濾。由于現(xiàn)場設(shè)備和實際操作過程很難達到此項要求，所以對于較 短的管線清管來說，一般直接用船用消防水清管會比較方便。由于海水中的氧會 腐蝕管

6、壁，所以清管過程中必須添加適量的防腐劑。4）對于平管兩側(cè)均放有阻水球的情況時，清管過程中接球方應(yīng)特別注意安 全。因為平管內(nèi)兩阻水球之間的空氣在強大水壓的作用下會被大幅度的壓縮，直 至推動前面的阻水球在管內(nèi)行進為止。所以當(dāng)?shù)谝粋€阻水球出來時，它的速度相 當(dāng)?shù)目?。如果接收網(wǎng)很脆弱或者綁扎不牢固時，它會直接擊穿接收網(wǎng)飛出去。所 以在清管泵未停之前，接球網(wǎng)周圍嚴(yán)禁人員作業(yè)。圖2.1清管流程圖管線試壓3.1概述試壓工作必須在通球試驗完成并由業(yè)主和第三方簽字確認(rèn)后方可進行。3.2試壓準(zhǔn)備安裝試壓盲板（焊接形式或者螺栓固定形式），連接所有的試壓設(shè)備、管線， 并且確認(rèn)連接牢固。所有的設(shè)備、儀表證書必須配備齊全

7、，并且經(jīng)業(yè)主和第三方 代表確認(rèn)同意后方可進行壓力試驗（試壓流程如圖3.1）。3.3滲漏試驗打開試壓盲板上的針閥，向管線中注水，并添加適量的染色劑（檢查連接處 有無滲水現(xiàn)象），當(dāng)針閥出水后關(guān)閉。繼續(xù)注水，在注水過程中設(shè)定一系列的壓 力值（最大壓力值不要超過試驗壓力的50%）。在達到每個壓力值后，穩(wěn)壓0.5-1.0 個小時，然后打開管線兩端的閥門同時放氣。繼續(xù)注水打壓，當(dāng)壓力達到試驗壓 力的50%時，穩(wěn)壓一個小時進行滲漏試驗。3.4 P-V曲線的繪制滲漏試驗合格后，卸壓回零，繼續(xù)向管線中注水打壓，現(xiàn)場操作人員根據(jù)管 線的壓力和注入的水量畫出P-V曲線圖（如圖3.2所示）。繼續(xù)增壓至試驗壓力 的75

8、%，通過P-V圖計算出管線中殘余的空氣量。如果殘余的空氣含量超過管 線容積的0.2%時，那么需要繼續(xù)注水排空氣直至達到要求為止。3.5穩(wěn)壓以100Kpa/min的速率繼續(xù)注水打壓。當(dāng)壓力達到試驗壓力的95%時，降低 升壓速度到10Kpa/min。當(dāng)壓力值達到試驗壓力時，停泵并關(guān)閉泵閥。在正式穩(wěn) 壓之前，可以先試穩(wěn)壓2-4個小時，合格后打開溫度/壓力自記儀，進入正式的 穩(wěn)壓過程。整個穩(wěn)壓過程需要24小時，在穩(wěn)壓過程中，需每半小時記錄時間、 壓力值、海底溫度以及環(huán)境溫度等參數(shù)。3.6穩(wěn)壓結(jié)束在穩(wěn)壓達到24小時后，如果存在輕微的壓力變化，修正溫度對壓力的影響 后，如果壓力變幅在試驗壓力的0.2%以內(nèi)

9、，那么試驗結(jié)果可以接受。如果超過 這個范圍，就需要延長穩(wěn)壓時間，直至新的24小時穩(wěn)壓周期滿足要求為止。如 果壓降很大，就需要進行管線查漏和管線修復(fù)工作，然后重復(fù)以上的試壓過程。3.7卸壓穩(wěn)壓結(jié)果符合要求后，進行卸壓。一般而言，以100Kpa/min的速率卸壓直 至壓力回零。整理試壓報告，和記錄紙一并交業(yè)主和第三方代表簽字確認(rèn)。（試 壓流程圖如圖3.2）3.8試壓過程的注意事項在試壓過程中有以下幾點值得注意：1）由于試驗壓力高，在連接管線和安裝儀表、儀器時，連接處一定要密封、 牢固。一是確保安全，二是保障試壓質(zhì)量。2）在向管線注水放氣時，一定要在低壓下放氣，并且確保管線中的空氣基 本排盡。因為空

10、氣的壓縮性比較好，管線中過多的空氣會對試壓結(jié)果造成較大的 影響。3）如果對短距離、小尺寸的單層管進行壓力試驗，由于是單層管，受海底 溫度影響較大，當(dāng)試驗結(jié)果與初始值有較大出入時，必須考慮到溫度的影響。4）對于深水雙層管線試壓時，必須修正水深對壓力的影響。最終的試驗壓 力值必須減去靜水壓力值。圖3.1試壓流程圖00.05 S.I9 0.150.Z00.25Lpqjj g-LnrIDLiL.L.+*5nuJ_ iZ 占ConteAtActua Air Content圖3.2注水體積/壓力曲線清管試壓工作中的計算4.1清管介質(zhì)體積計算Vt = D2L 4LegendVariable descript

11、ionUnits metricDDiameter of pipemLLength of pipemVtFill volume of systemm34.2壓力修正P修正威p 乂 g 乂hLegendVariable descriptionUnits metricpDensity of test mediumKg/m3GAcceleration due to gravity(9.8ms-2)Ms-2HHigh from test datummPc .CorrectionPressure correctionKPa4.3清管介質(zhì)在管線中的流速V =Q / （兀 D2 / 4）LegendVaria

12、ble descriptionUnits metricQFluid flowratem3/sDDiameter of pipeMVFlow velocitym/s4.4由1oc溫度變化引起的壓力變化AP = (p-3a)/(D/2E xT)x (2.5-2v) + kLegendVariable descriptionUnitsmetricPExpansion coefficient of test-medium (26.08 x 10-5/C)aCoefficient of the steel liner expansion ( 1.16 x 10-5/C)VPoissons ratio (

13、0.3 )EYoungs modules of the steel (2.1 x 10-6 kg/cm2)KCompression ratio of test -medium volume (4.75 x 10-5cm2/kg )DDiameter of test pipecmTWall thickness of the testing pipecmAPChange value of pressure caused by 1c changing of temperatureKg/cm2/C4.5壓力變化百分比門 % = (Ap - Ap X AT / PLegendVariable descriptionUnits metricApTotal pressure fall of the testing systemKg/cm2ATChange value of test-medium temperatureCPInitial value of testing pressureKg/cm2APChange value of pressure caused by 1c changing of temperatureKg/cm2C門%Percentage of pressure change試壓盲板的校核試壓盲板的校核公式：5p= D x 邛另其中：5p為試壓盲板厚度；D