高压燃气管道吹扫试压方案.docx

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高压燃气管道吹扫试压方案

城市高压燃气管道吹扫试压方案优化

作者：

张滨、张伟峰、段立新、魏玮

作者单位：

郑州燃气工程建设有限公司

电话：

0371－－8626278

地址：

河南省郑州市中原区汝河西路50号

邮政编码：

450006

“两站一线”工程是西气入郑的关键，能否高质、快速地完成施工任务，管道的吹扫试压是该项工程的重要一环。

如何科学、合理地制定施工方案并组织施工，是摆在我们工程技术人员面前的一项严肃课题。

一、　方案的提出

燃气管道一般采用空气吹扫，方法有两种，一种是将管道两端封闭，使管道内部空气升压后突然放开一端，将管道内空气快速放出。

另一种方法是利用空气储罐或另一段管道作为容器，打入压缩空气，将压缩空气突然放入被吹扫的管道，使管道内杂物被吹出。

由于空气膨胀时，气体分子移动的距离有限，管道内留存的脏物不易被完全吹出，因此上述两种方法不适用于管径较大、管道较长的管线。

燃气管道的试压一般采用空气或水作为介质，高压管道采用空气时升压时间长，并且极不安全；普通注水方式试压时，水不能完全充满管道，致使管道内局部变成气压试验，由于试压用的高压水泵流量一般较小，管道内局部存气会使升压时间很长。

试压后管道内的水也不易排净。

常用的管道内部干燥法有：

化学干燥法（甲醇去湿）、物理干燥法（热空气吹扫），这两种方法干燥都较彻底，但成本很高，只有对介质纯度要求很高时方采用。

　“两站一线”工程工期短，要求质量高，为了保证按时完工，顺利实现西气入郑，经过我公司技术部门多方考察和研讨，结合工程的特点，决定在门站到市内高中压调压站间的城市高压燃气管道施工中采取通球扫线试压法。

二、主要施工方案

“两站一线”工程全长7020米，采用L320管线钢螺旋缝双面埋弧焊钢管，钢管规格Φ508×9.5，设计最高工作压力3.5MPa。

其中45度弯管11个，全通径球阀3个，等径三通1个，异径三通1个。

通球扫线试压的主要工作内容是：

整体通聚氨脂清管器两遍；通钢丝刷清管器两遍；清管器注水一遍；试压合格后清管器扫水两遍；通干燥清管器两遍

主要施工工序：

设备进场首末端安装发收球装置

发射第一枚聚氨脂清管器泄压、发射第二枚聚氨酯清管器

接收装置接收清管器（首端泄压）用同样方法发射两枚钢丝刷清管器

拆除收发球装置在管内预先装入两个清管器后焊接试压封头通球注水，升压、稳压、泄压、自然排水，试压合格后通球扫水

拆除试压封头、焊接收发球筒再次通球扫水

用干燥球通球两遍拆除收发球装置

　三、施工方法及步骤

1.钢管全部连通和回填后，安装收、发球装置，确认安全、技术措施到位。

先注入3～5吨清水，目的是润滑和使泥土松软，装入三皮碗聚氨脂清管器，发球方向与设计燃气流动方向一致，发球装置设在赵家庄门站内0-050处，收球装置设在中原西路6+970处。

2003年9月22日16时12分开始利用压缩空气推动清管器自起点至终点进行第一次通球清管，18时30分通球结束。

实际运行时间为2小时18分，平均速度3052米/小时。

2.2003年9月23日12时开始利用压缩空气推动清管器自起点至重点进行第二次通球清管，13时35分通球结束。

实际运行时间为1小时20分，平均速度5278米/小时。

这两次通球的目的是，使杂物被清管器本体带出，从而清除管道内部较大杂物。

3.两次清管结束后，从末端收球装置中取出三皮碗聚氨脂清管器，加装钢丝刷轮，放入发球装置重复上述操作，进行除锈通球清管，共两次，清除管道内壁铁锈。

2003年9月24日8时45分进行第一次除锈清管，10时5分通球结束，实际运行时间1小时20分，平均速度5278米/小时。

2003年9月24日14时15分进行第二次除锈清管，15时30分通球结束，实际运行时间1小时15分，平均速度5616米/小时。

4.　在起点装入两个清管器，两端焊接封头，从两清管器之间开始注入洁净水，水源取自赵家庄门站自备水井，取水点是赵家庄门站250立方消防水池。

采用单级离心泵注入清水，以水推动第一个清管器前行至终点，至末端排气阀出水为止，此时管道内全部充满水，空气已被排净，换电动高压柱塞泵打压，2003年10月1日11时开始注水，10月2日16时水注满。

升压过程按计划升压曲线图进行，直至打压至5.25MPａ（线路按四级地区进行试验，门站和调压站处表压为5.25MPａ，须水河最低点计算压力为5.69MPａ）,保压4小时,降压至3.5Mpa，稳压24小时合格后泄压、放水。

5.在起点第二个清管器后端注入压缩空气，利用空气推动清管器至终点。

（此即第六次通球，目的是将管内试压用的水推出）。

2003年10月6日13时42分进行第一次通球扫水，17时44分通球结束，实际运行时间4小时零2分钟，平均速度1755米/小时。

6.在起点安装发球装置，装入二个清管器，利用压缩空气推动清管器，第二次通球扫水，目的是将管内的残余水推扫干净。

2003年10月7日8时30分进行第二次通球扫水，10时45分通球结束，实际运行时间2小时15分钟，平均速度3120米/小时。

7.清管扫水后，管道内可能会残留少量水分，而天然气属于干气，　水分的存在会影响到天然气的质量，并且会给管道造成内腐蚀，因此还需要对管道进行干燥。

管道干燥用干燥清管器，操作方法同通球扫线。

考虑到该段管线较长，管径较大，采用两个聚胺脂泡沫清管器同时进行通球干燥。

2003年10月7日11时40分进行通球干燥，13时通球结束，实际运行时间1小时20分，平均速度5400米/小时。

8.拆除试压通球设备，待管道与门站、调压站内管道连通后，将全线用压缩空气打压至1Mpa，保压至燃气置换。

试验结束。

上述试验共通球九次，通球扫线两遍、通钢丝刷球除锈两遍，扫水两遍，干燥两遍。

四、试验的技术措施：

1.清管器：

通球清管时上述各种清管器均为尾部带发射装置的三皮碗聚氨脂清管器，除锈清管器为三皮碗聚氨脂清管器前加装钢丝刷轮毂。

球的直径过盈量应为管内径的5%—8%。

通一遍后应检查皮碗，有破损或划痕深度大于1毫米的应予以更换方可用于下次通球。

球数量不得少于2个，并有皮碗若干以备更换。

皮碗尺寸：

外径514mm，　带折边，过盈量5.1%，有效密封长度710毫米，总长870毫米，最小可通过曲率半径1.5D的弯头，重67千克。

2.发球装置：

发球装置为自制临时装置，采用一段D630钢管加装封头、法兰、压力表、阀门、D630×508变径管制成，如下图，左端为带法兰可拆卸的封头端，右端带坡口，安装时与起始端钢管焊接，试验全部完毕后再割除。

封头上设置进气口，上部（两球间）设压力表接口和另一进气（水）口，阀门均为球阀，管径DN65（端部与空压机匹配），所有开口接管均为骑座式，管子不得插入D508管内。

3.收球装置：

如下图

　三通处由于清管器运行速度较快，且清管器长度超过三通支管圆滑过渡段的长度，所以气流或水流在三通处仍会推动第一个皮碗，使清管器不会被卡在三通处。

※球速控制：

用阀门连通空压机与φ508钢管，将压缩空气直接打入φ508钢管，通球速度过快则三皮碗聚安酯清管器易磨损，管道易发生振动，一般应在2～6Km⁄h之间，最高时速不超过10Km⁄h

※运行距离测算：

清管器的运行距离可用电子定位接受机（有效探测深度不小于6M，接受半径不小于10M）定位，计算测算需要对进入清管器后管道内的压缩空气进行计量，计算公式如下：

L=4PoTVoZ/（πd2PTo）

　L_清管器的运行距离；T_环境温度293+25K；Po__大气压0.1033Mpa

Vo__发球后累计进气体积（0.1033Mpa293开尔文）m3

实际运行时估算空气压缩机排气量，结合起始端压力表读数即可算出清管器运行的距离。

※压差范围：

当清管器与收球装置间压力为大气压时，清管器与发球装置间压力大于0.06Mpa即可推进清管器前行。

清管器与发球装置间压力持续升高则表示有卡阻，应分析原因。

清管器正常推进时清管器与发球装置间压力应保持在0.2Mpa左右。

当球速过快时，可调节空气压缩机出口阀控制管道进气量，或调节收球端排气阀，均可达到控制球速的目的。

4.水压试验升压曲线图：

升压速度（斜率）每分钟小于1kg/cm2（0.1MPa/min）.

5、排水：

排水应引至排水沟内并征得当地相关部门同意。

总水量约1370M3，清水球发射前应先泄压，将水自然排出后再发射清管器扫水。

　6.卡阻处理方案：

通球卡阻时，应按下列优先顺序处理：

（1）找出卡阻位置，分析原因。

（2）加压（不超过设计压力）。

（3）若出口出气量与进口进气量大致相等时，表明前后串气，此时再加泡沫封堵球推动被卡阻清管器。

（4）反向加压后再正向加压推球。

（5）切管取球，连通后再正向推球。

平面布置图：

五、实施效果

与常规强度试验及气密性试验相比，“两站一线”工程所采取的通球扫线、试压、干燥施工工艺具有以下优势：

1.清除管道内部杂质——利用压缩空气推动三皮碗聚氨脂清管器自　起点至终点，用清管器将杂物带出，从而清除管道内部杂物。

2.清除管道内壁浮锈——三皮碗聚氨脂清管器加装钢丝刷轮，利用压缩空气推动除锈清管器自起点至终点，清除管道内壁浮锈。

3.水压试验注水时排净空气——在起点加入两个三皮碗聚氨脂清管器，从两个清管器之间注入洁净水，以水推动第一个清管器前行至终点，至末端排气阀出水为止，可以使水注满试压管道，排净空气。

换电动柱塞泵打压，缩短了升压时间，保证了强度试验的安全性。

4.排尽试压水——在起点第二个清管器后端注入压缩空气，利用空气推动清管器至终点，通球扫水两次，将管内试压用水全部推出。

5.干燥管道——干燥清管器特有的聚氨脂泡沫材质吸水性良好，目的是将管道内的残余水气吸附干净，从而实现管道的干燥。

　常规工艺与通球工艺的比较：

（以两站一线工程为例）

项目

费用

工期

人力

投入

安全性

效果

常规工艺

约20万

约40天

约25人

差

差

通球工艺

约10万

16天

9人

好

好

在上述施工以后，这种通球扫线、试压、干燥施工工艺在安阳—　—邯郸天然气输气管线的施工中也得到了成功应用。