石油化工工艺管道的压力试验

【摘 要】在石油化工工艺管道安装中,压力试验是重要的工序,由于压力管道在安装过程中有较高的要求,尤其是在工艺和操作要求方面,并且不同的工艺和操作要求对试验方法的选择都有一定的影响,因此,为了确保压力管道施工设计合理,应选择最佳的压力试验方案,以保证压力管道设计的科学性、合理性.

【关 键 词】石油化工；工艺管道；压力试验

0.前言

本文对石油化工工艺管道的压力试验进行划分,包括试压系统的划分、试验介质的选取、试验温度和压力的确定及压力试验的方法和步骤等,选择合理的压力试验方案,确保石油化工中的每一条确保参加试验,确保压力试验工作顺利进行.

1.试压系统的划分

在石油化工工艺管道压力试验中,其最基本的工作则属于试压系统的划分,试压系统的划分是压力试验的关键性工作,一般在工艺管理压力试验前需要将管道划分为几十个或上百个试压系统,其中,压力试验工艺流程、压力、温度设计、管道位置等难易程度等都会影响试压系统的划分,由此可知,试压系统划分具有一定的难度,在试压系统划分中,应充分考虑其他相关因素,如：第一,工艺管道介质,在石油化工管道施工中,通常需要将压力管道划分为工艺管道和公用管道等两类,其中,工艺管道的划分,需要根据管道工艺流程及管道压力设计等条件进行详细划分,而公用管道至需要一种介质管道,就可以形成一个试压系统；第二,压力、温度设计,在管道压力设计中,一般需要根据设计压力将管道划分为高、中、低、超高压管道等四部分,针对特殊工艺要求,则需要根据其他因素划分试压系统,然而,在设计温度方面,在同一个化工装置中,虽然工艺管道的设计温度是互不相同的,但其试验温度一般在10o～20oC,在设计温度远远大于实验温度的情况下,在试压系统划分中,应充分考虑设计温度对工艺管道的材料性能的影响.

2.试验介质的选取

2.1试验介质

在压力试验介质选取中,规定以液体为主要试验介质,然而,在试验压力较低的情况下,才能采用以气体为主要试验介质,因此,在压力试验施工中,试验介质应以液体为主.但是,随着经济的快速发展,受设计、施工和环境条件的限制,石油化工工艺管道已不适用以液体为主要试验介质的压力试验,其主要体现在液压试验缺乏可操作性,这就要求需要采用气体介质作为工艺管道的压力试验,气压试验与液压试验相比,其具有排放容易和临时设施用量少的优点,并且其可以与泄漏性试验同时进行.

2.2管道失效模式分析

在管道压力试验中,常常因管道焊接缝、热影响区断裂而造成事故的发生,如脆性断裂失效、塑性破坏失效及韧性撕裂失效等管道破坏,其中,后两者主要是因管道薄膜应力大于材料的屈服和强度极限而引起的,但是这种管道破坏只产生一个裂口,并且裂口的大小是与所采用试验介质的储能有关.然而,脆性破坏产生破裂的主要原因是管道焊缝本身存在缺陷、管道材料韧性差所造成的,脆性破坏产生的危害性极大,并且管道的应力远远低于材料的许用应力.

2.3确定试验介质的步骤

第一,强度校核,并确定出公式,常用P代表系统实验压力（单位为MPa）,Di代表系统管道内径（单位为mm）,代表试验温度下,料的许用应力（单位为MPa）,代表焊缝系数,代表管道计算厚度（单位为mm）,t代表管道实际厚度（单位为mm）.若进行新压力管道的安装,首先则需要计算新管道的壁厚,充分考虑管壁厚负偏差、管壁腐蚀等情况对管道计算的影响,对于在用压力管道的实际壁厚测量,应以现场实际测量为标准,确保压力管道的强度；第二,韧性校核,在断裂前,首先应进行管道泄漏判断,由于压力试验操作不当会引起裂纹扩展,这就要求首先需检测设管道中存在潜伏裂纹,确保所采用的材料具有断裂韧性,确保所使用的材料只会引起泄漏,却不发生脆性断裂；第三,确定试验介质,韧性校核完成后,在确定压力管道材料强度及压力管道韧性指标的情况下,其试验介质应选为气体,然而,对于在用压力管道来说,其试验介质应选为液体,其主要原因是在用压力管道在运行过程中容易发生腐蚀、疲劳现象,因此,在没有准确数据的情况下,试验介质选用以液体为主,可以有效降低施工风险.

3.试验温度和压力的确定

对于试验温度的确定,在液体压力试验中,在没有规范标准情况下,非合金钢、低合金钢管道系统的液体温度应超过10oC,合金钢管道系统的液体温度应超过20oC,并且其最高温度应小于试验介质的沸点.对于高压锅炉给水管道及超高压蒸汽管道等高温高压管道,应根据实际情况来提高试验温度,材质脆性转变温度应随着管壁厚度增加而升高,另外,在试验过程中,应注重管壁温度的检测,禁止材料试验温度接近材料脆性转变温度,并且应防止因温度变化而导致管内产生负压.

然而,对于试验压力的确定,管道系统的试验压力应按照设计规范执行.对于位差较大的管道,应将试验介质产生的静压计入到试验压力中,以最高点的压力为准,并且最低点的压力应小于管道组成件的承受力,然而,对于夹套管内管的压力,应根据外部设计最高点压力为准.由于管道与设备的主要连接方式为焊接,这就导致无法对管道进行单独压力试验,并且管道与设备必须在同一系统中才能进行压力试验,当设备试验压力大于管道试验压力时,应按照管道试验压力进行,反之,按照设备试验压力进行.

4.压力试验的方法和步骤

4.1试验方法的选取

常见的压力试验方法有逐项试验法、设备与管道联合试验法、系统串联试验法及单条管线试验法等,其中,逐项试验法适用于大型石油化工装置管道的压力试验,其主要是分阶段完成压力试验工作；设备与管道联合试验法主要是将管道系统与设备串联在一起进行压力试验,其比较适用于设备与管道之间是焊缝连接,却无法加入盲板隔离等情况；对于系统串联试验法,其主要是将压力、位置相接近的试压系统串联起来并根据试验压力标准装设控制阀和压力表的压力试验方法,在试验中,要求有专人负责各系统控制阀,在升压完成后,还需要按照个系统压力高低有顺序地关闭各个系统控制法,最后关闭试压泵；而单条管线试验法主要针对一条管线单独进行压力试验的方法.

4.2试验步骤

在压力试验中,首先需要进行气压试验和液压试验；其次,在不同压力下进行整改,做好检查工作；再者,通过整改合格后,然后才能滑；最后,恢复管道,填写记录.

5.结论

在石油化工工艺管理压力试验中,应充分考虑温度、管道位置、试验介质等因素对压力试验的影响,以设计压力为基础,严格按照相关规定进行试压工作,选取合适的压力试验方法,然而,在压力试验中,对于特殊的装置,应确保设备与管道参加到试验中,注重试验压力的确定,使压力试验工作取得良好的效果.[科]

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