導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 特種設備論文>>正文

管道氣壓試驗安全技術與管理

文檔作者：張宏彬文檔來源：海洋石油工程(青島)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月08日
下載地址：點擊這里	文件大?。?348.68 KB 共5頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預覽 [文件共5頁]

本文件共5頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?48.68 KB 共5頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：壓力容器安全系數(shù)對耐壓試驗的影響

上一篇：關于電梯安全電路試驗結果判定的探討

文本預覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第4卷第3期
2017年6月
海洋工程裝備與技術
OCEAN ENGINEER啪EQI HP№NT AND TECHNOLOGY
V01．4．No．3
Jm，2017
管道氣壓試驗安全技術與管理
張宏彬
[海洋石油工程(青島)有限公司，山東青島266520]
摘要部分壓力管道由于受工作介質(zhì)影響和建造階段條件限制，必須進行氣壓強度試驗，管道氣壓試驗費用低、時
間短，但風險高。為保證氣壓試驗的順利進行，需要從安全技術和安全管理兩個方面加強控制。在技術方面除了
通用要求外，著重考慮安全閥設計，一般選用全啟式安全閥，壓力設定不高于管道試驗壓力的1．1倍，保證在超壓
時管道內(nèi)氣體能及時排放到安全區(qū)域；安全距離設計主要是通過計算管道內(nèi)氣體能量，再轉化成TNT當量，按照
相關規(guī)范中給出的空爆沖擊波公式計算，結合已有的爆炸對人體造成傷害的研究成果，得出一定壓力和容量下的
管道氣壓試驗安全距離。另外，從組織管理、應急管理、法蘭管理、試壓過程控制等方面論述了管道氣壓試驗的安
全管理。
關鍵詞管道；氣壓試驗；安全技術；安全管理；法蘭管理
中圖分類號TE973 文獻標志碼A 文章編號：2095—7297(2017)03—0173—05
Safety Technology and Safety Management for Pipeline Pneumatic Test
ZHANG Hong-bin
[Offshore 0iz Engineering(Oingdao)Co．，Ltd．，Qingdao，Shandong 266520，China]
Abstract Due to the speeial internal medium impact and construction phase condition。pneumatic pressure test must
be carried out for pressure pipelines．Pipeline pneumatic pressure test has the advantages of low cost and short time
consuming，but the risk is high．To ensure the smooth progress of the pneumatic test，we need to strengthen the
control of safety technologies and safety management．For the safety technology aspect，in addition to the general
requirements of the technical aspects，more attention should be paid to the safety valve design，SO as to ensure the
timely gas discharge in the overpressure case．．Generally，fully open safety valves are used，with the pressure limit
set to no higher than 1．1 times the test pressure of the pipeline．The gas energy in the tested pipeline is calculated
and then converted into TNT equivalent．According to the air explosion shock wave equation given in related
regulations，combined with the body injury research results，we can get the safe distance for a pipeline with certain
pressure and capacity．For the safety management，organization management，emergency management，flange
management，process control and other aspects of pipeline pneumatic test are discussed．
Key word pipeline；pneumatic test；safety technology；safety management；flange management
0引言
在工業(yè)化程度日漸提高的今天，壓力管道作為
輸送介質(zhì)的載體已遍布世界各地。從煉油化工廠裝
置到長輸管道，從工廠、油田到城鎮(zhèn)、居民小區(qū)無處
不在。管道安裝完畢，熱處理和無損檢測合格后，應
進行壓力試驗。由于壓力管道試驗的危險性，其安
全狀況直接影響施工企業(yè)安全生產(chǎn)和職工安全。根
據(jù)國家《壓力管道安裝安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗規(guī)則》規(guī)
定，新建、改建、擴建的壓力管道，建設單位、設計單
位、安裝單位、監(jiān)理單位、檢測單位、防腐單位和其他
相關單位必須接受并配合監(jiān)督檢驗單位的監(jiān)督檢驗
工作，并承擔壓力管道安裝安全質(zhì)量責任。監(jiān)督檢
驗單位應根據(jù)壓力管道的等級和技術要求等具體情
況確定監(jiān)督檢驗的方式。其中管道強度試驗、嚴密
性試驗和管道安全保護措裝置及密封睦E能測試為現(xiàn)
收稿日期：2017-04-07
作者簡介：張宏彬(1980一)，男，工程師，主要從事管道設計和建造工作。
萬方數(shù)據(jù)
海洋工程裝備與技術第4卷
場監(jiān)督檢驗項目。壓力試驗是破壞性試驗，其試驗
本身就具有很大危險性。對于新建壓力管道，一般
氣體輸送管道和分支較多并且在水壓后很難干燥的
管道采用氣壓試驗。氣壓試驗施工成本低，而且節(jié)
省干燥時間，縮短管道施工周期，但風險高，所以加
強管道氣壓試驗安全管理，成為工作的重中之重。
本文從安全技術和安全管理兩個方面開展研究，提
出了安全釋放裝置設計原則，給出了安全距離的計算
方法，并從組織管理、應急管理、法蘭管理，試壓過程
控制等方面論述了管道氣壓試驗的安全管理，以保障
氣壓試驗的順利進行。
(5)根據(jù)計算的最小泄放面積，按制造廠產(chǎn)品
資料選擇安全閥。原則是所有安全閥的實際泄放面
積不得小于最小泄放面積。
(6)由(4)選擇的安全閥喉徑，反算安全閥的泄
放量。根據(jù)反算的泄放量計算排放管中的壓力降，
監(jiān)察安全閥的型式是否適當。
(7)安全閥人口連接關斷閥，出口延伸至安全
區(qū)域。
(8)安全閥安裝位置，最好選在壓力波動小的
被試壓主管道上，取原有的儀表接口或可利用的法
蘭口。
1氣壓試驗的安全技術1．2安全距離計算
1．1 安全釋放裝置設計原則1·2·1爆炸能量計算
工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中規(guī)定，
氣壓試驗管道上必須安裝安全釋放裝置，防止管道
超壓。一般采用全啟式安全閥，當入口靜壓超過設
定壓力時，閥瓣上升泄放管道的超壓，當壓力降至回
座壓力時，自動關閉安全閥。一般不使用爆破片，避
免一旦管道超壓就把氣體全部快速排出而造成壓力
降低過快，使管道急劇收縮，對焊縫位置造成應力沖
擊。
安全閥選用和安裝原則如下：
(1)一般選用全啟式安全閥，壓力設定不高于
管道試驗壓力的1．1倍。
(2)安全閥安裝前進行標定，如果試驗過程中
安全閥起跳，則泄放閥內(nèi)壓力重新標定使用。
(3)根據(jù)勞動部頒布的《壓力容器安全技術監(jiān)察
規(guī)程》，氣體或蒸汽在臨界條件下的最小泄放面積為
n一13．6麗W擂， (1)
式中：a為最小泄放面積，mm2；W為質(zhì)量泄放流
量，kg／h；Co為流量系數(shù)；X為氣體特性系數(shù)；P為
泄放壓力，MPa；Z為氣體壓縮因子；T為泄放溫
度，K；M為分子量。流量系數(shù)C0由制造廠家提
供，若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時，對于全啟式安全閥，
Co=o．6～0．7；氣體特性系數(shù)X和氣體壓縮因子
Z可查閱GB 50184--2011。
(4)根據(jù)計算的最小泄放面積a，計算安全閥
喉徑d?；蜷y座口D，對于全啟式安全閥，有
口一華． (2)
試壓管道內(nèi)的壓縮氣體在管道破裂時，不產(chǎn)生
物態(tài)變形，而只是降壓膨脹，即為氣體由管道破裂前
壓力降至大氣壓的簡單膨脹過程，且發(fā)生全過程所
需時間極短，因此無論管道內(nèi)的氣體與周圍大氣存
在多大溫差，都可以認為管道內(nèi)氣體與外界來不及
進行熱量交換，即氣體膨脹是在絕熱狀態(tài)下進行。
所以高壓氣體的爆炸能量也就是絕熱膨脹功‘11。
設氣體在破裂前狀態(tài)參數(shù)為(加，Vo)。Po為
管道內(nèi)氣體的壓強(Pa)；Vo為爆破時刻的管道容
積；K為氣體的絕熱指數(shù)：
，1
K一半戶o=Pl+P。， (3)
L／V
式中：P·為塑性極限壓強；p。為大氣壓強。
在絕熱過程中達到狀態(tài)(p。，u)，其中Va表示
達到大氣壓強時的體積。由絕熱方程
P。W—P?！币秽l(xiāng)VⅨ， (4)
得
P—plo，KVoK， (5)
所以，
又因為
AK='8dA=vgpdV=加珊等；嘉dV
一攔(薩1一薩1)． (6)
Vuo一(象)紫， (7)
萬方數(shù)據(jù)
第4卷張宏彬：管道氣壓試驗安全技術與管理
所以
AK一麗poVo[，一(瓷)H]
一麗poVo[1一(象)暈]． ㈣
氣壓試驗管道內(nèi)工作介質(zhì)若是空氣，則K一
1．4，其爆炸能量為
AK一錯[·一(象)髓]
觀5p。Vo[1--(妙285 7]． (9)
設
CK_2．5卸[1一(分2857]， (10)
有
AK—CKVo． (11)
由上式可知，計算氣壓試驗管道爆炸能量，主要
是確定管道爆破時容積V0及破壞壓力Po，對于新
建管道，發(fā)生爆炸原因主要是由于施工管理不到位，
導致法蘭、閥門等緊固件裝配不合理，焊接缺陷；少
部分情況是管道、管件等本身質(zhì)量不合格，而設計本
身不合理的情況更少。所以在此不考慮試壓管道的
塑性極限壓強，只考慮管道內(nèi)絕對壓力，即如一九
+鄉(xiāng)。(戶。為大氣壓，仇為表壓)。
1．2．2 TNT當量計算
以某項目為例，氣壓試驗管道長200 11-1，公稱直
徑DN為300 mm，試驗壓力Pg為2．5 MPa，設n盯
當量為Q，可得出Vo—nr2h一14．13 m3，Po一
2．6 MPa，Q=2．5po[1一(擴857]=3．9，MPa，
所以，
AK—CKVo一3．91×14．13
—55．25×106 J． (12)
因為TNT爆炸所放出的爆破能量為4 230
4 836 kJ／kg，蜘盯一般取平均值4 500 kJ／kg，故有
Q—AK／q田,rr一55·25 X
106／(4．5×106)
一12．28。(13)
所以換算成TNT當量是12。28 kg。
1．2．3沖擊波計算
我國國防工程設計規(guī)范(草案)中規(guī)定的空爆沖
擊波超壓計算公式為‘23
衄瓠84(警)+z．7(挈)
+7(警)， (14)
式中：Apf為空氣沖擊波峰值超壓，kg／cm2；R為
離裝藥中心距離，m；H為裝藥爆炸時高度，m；W
為炸藥質(zhì)量，kg。其適用范圍是∥H形≥。·35，及
1≤嘉≤1。~15。
當W一12．8 kg時，
舷一o．84(學)+z．7(挈)
+7(挈)． (15)
當R值在一定范圍內(nèi)變化時，△A計算結果如
表】所示．
表1不同距離處的空爆沖擊波超壓計算結果
Table 1 Calculation results of air explosion shock wave pressure for different distances
R／m 30 40 50 60 70 80 90 100 110
卸f／(kg·crn_2) 0．083 7 o．058 8 o．045 2 0．036 7 0．030 9 0．026 6 0．023 4 o．020 9 O．018 9
沖擊波首先表現(xiàn)為對人耳的破壞，蘇聯(lián)采用的
人耳膜破裂的超壓閾值與美國相同，并認為耳膜受
傷與頭部位置及空氣沖擊波陣面有關(人耳與入射
沖擊波波陣面是垂直還是平行)，另外，蘇聯(lián)也強調(diào)
動壓對人的損傷作用嘲。分析相關實驗數(shù)據(jù)‘4}，并
結合超壓對人體傷害規(guī)律及相關的殺傷標準，按照
萬方數(shù)據(jù)
海洋工程裝備與技術第4卷
標準TNT爆炸壓力場的數(shù)據(jù)計算，將鼓膜損傷的
閾值34 kPa取為人體安全的沖擊波臨界值網(wǎng)，所以
當TNT當量是12．28 kg，H≥0．81 m(試壓管線中
心距地面高度)時，安全距離R為70 m。
2氣壓試驗前組織管理
2．1建立試壓現(xiàn)場組織網(wǎng)絡
管道試壓前應成立試壓協(xié)調(diào)小組，協(xié)調(diào)小組組
織施工單位、檢驗單位、維護檢修單位、使用單位、產(chǎn)
權單位等，聽取各方意見要求，討論壓力試驗施工單
位制訂的試壓方案，最終形成完整的切實可行的試
壓方案，明確試壓過程各方職責和要求，并保證試壓
過程按方案執(zhí)行，及時處理與試壓有關的問題[6]。
2．2建立應急事件處理預案
單項試壓工作應急預案應與試壓單位及項目總
體應急預案銜接，并切實可行。應急預案明確管道
試壓應急狀態(tài)下主要人員的職責和通信渠道，提出
可能發(fā)生事故的應急方案，使參與試壓的單位及相
關方人員了解各自在應急狀態(tài)下的責任，保障在應
急情況下高效、有序地開展應急救援工作，將事故危
害減少到最低程度。并且與當?shù)蒯t(yī)療機構保持緊密
聯(lián)系，保證在第一時間處理緊急事件。
4個且應均勻分布。用金屬或塑料環(huán)形保護罩罩在
法蘭接管端部。所有螺紋接口應采用六角頭螺塞或
螺帽堵上，外螺紋也可以采用塑料罩保護。
3．1．2法蘭裝配管理記錄
建立法蘭數(shù)據(jù)庫，所有法蘭都應分配一個獨一
無二的號碼，法蘭節(jié)點信息記錄到電子表格中，包括
但不限于：裝配日期、連接形式、管徑和壓力、墊片
和緊固件規(guī)格、緊固件裝配扭矩值、施工人員信息、
采用的液壓工具信息、連接完工確認信息等。對高
風險的法蘭進行全程跟蹤記錄。
3．1．3工具和設備管理
施工單位需要提供符合要求的工具和設備，液
壓扭矩工具需按要求在符合資質(zhì)的檢定機構進行檢
定并有檢定合格證書。液壓扭矩設備和量具檢定周
期最長為1年，手動扳手一般為1個月，液壓泵一般
為3個月。
3．1．4操作人員培訓
所有參與法蘭管理的人員都應該得到培訓，掌
握法蘭保護、安裝拆卸程序，工具設備使用方法和安
裝完成的檢驗方法。所有人員必須培訓合格才能上
崗。
3 氣壓試驗前現(xiàn)場管理
3．1．5法蘭連接管理
3．1試壓前法蘭管理
對于新建管道，試壓過程中可能發(fā)生的事故，一
般由于焊接缺陷，法蘭密封面破損，緊固件未緊固或
緊固件螺紋破損，還有極少的設計原因等，其中法蘭
及其緊固件的問題導致的事故占主要方面。所以加
強法蘭管理能夠有效降低新建管道試壓過程事故的
發(fā)生概率。
3．1．1法蘭接口保護
法蘭密封面、待焊坡口、螺紋連接等在運輸、存
儲、組對、吊裝過程中應重點保護。有配對法蘭的，
應采用配對法蘭中間夾以橡膠或塑料制蓋板封閉，
蓋板的厚度不宜小于3 mm。無配對法蘭的，應采
用與法蘭外徑相同且夠厚的金屬、塑料或木制盲板
封閉，如金屬制盲板，盲板中間應夾以橡膠或塑料制
墊片，墊片厚度不宜小于3 mm。配對法蘭或盲板
用螺栓緊固在容器法蘭接口處，緊固螺栓不得少于
法蘭連接需按照以下規(guī)則進行：
(1)法蘭裝配前，保證法蘭面干凈整潔、完整。
(2)確保法蘭和凸緣表面在無外力作用下軸向
和徑向兩個方向匹配。如果需要外力作用，要在連
接前由能勝任的管線力學工程師計算并在允許的情
況下繼續(xù)連接。
(3)墊片和緊固件符合設計文件要求，螺母在
螺紋上能自由轉動，螺桿伸出螺母長度為螺母厚度
的1／3到2／3，并且不少于3條螺紋。
(4)螺栓按設計文件要求涂抹潤滑脂。
(5)螺栓緊固的扭矩值符合設計文件要求。
(6)螺栓緊固順序以順時針方向標記，第一次
給出螺栓最大力矩的30％，第二次給出60％，第三
次給出100％力矩上緊。緊固過程應監(jiān)測法蘭間
隙，調(diào)整螺栓順序來保持間隙適當?shù)钠叫小?
(7)螺栓緊固完成后，由專職檢驗人員確認簽
字。
萬方數(shù)據(jù)
第4卷張宏彬：管道氣壓試驗安全技術與管理
3．2試壓區(qū)域安全防護
按照安全距離要求，對試壓區(qū)域隔離。清理或
拆除影響管道壓力試驗的部件或其他物體；為檢驗
而搭設的腳手架、輕便梯、監(jiān)控探頭等應安全可靠；
用盲板割斷無關系統(tǒng)(設備或管道)并設明顯標志；
試壓區(qū)域應照明全部覆蓋，無暗區(qū)；防靜電接地電阻
和法蘭的導線符合要求；壓力表、安全閥、緊急切斷
裝置及其安全防護裝置安裝到位。
況。
(3)升壓過程差發(fā)現(xiàn)壓力表或試壓曲線異常，
應立即停止加壓，首先由能觀察到的視頻監(jiān)控中查
找漏點，然后再泄壓排查。
(4)降壓過程應使壓力降至設計壓力，其間壓
力表和記錄儀曲線應為正常，并應以發(fā)泡劑檢測不
到泄漏為合格。
(5)試驗合格后按要求泄壓，并且把泄壓管出
口延伸至安全區(qū)域。
4試壓過程要求和安全管理5結語
4．1試壓過程一般要求
試壓過程一般要求如下：
(1)脆性材料管道組成件未經(jīng)液壓試驗合格，
不得參加管道系統(tǒng)氣體試驗。
(2)試驗介質(zhì)應采用干燥潔凈的空氣、氮氣或
其他不易燃和無毒的氣體。
(3)氣體試驗溫度嚴禁接近金屬材料的脆性轉
變溫度。
(4)承受內(nèi)壓鋼管及有色金屬管的試驗壓力應
為設計壓力的1．15倍。真空管道的試驗壓力應為
0．2 MPa。
(5)氣壓試驗時應裝有壓力泄放裝置，其設定
壓力不得高于試驗壓力的1．1倍。
(6)氣壓試驗前，應用空氣進行預試驗，試驗壓
力宜為0．2 MPa。
(7)氣壓試驗時，應逐步緩慢地增加壓力，當壓
力升至試驗壓力的50％時，如未發(fā)現(xiàn)異狀或泄漏，
應繼續(xù)按試驗壓力的10％逐級升壓，每級穩(wěn)壓
3 rain，直至達到試驗壓力。應在試驗壓力下保持
10 min，再將壓力降至設計壓力，應以發(fā)泡劑檢測不
到泄漏為合格。
4．2試壓過程安全管理
試壓過程安全管理要求如下：
(1)用于加注和排放試壓介質(zhì)的閥門，以及用
于觀察試壓管線壓力的壓力表和記錄儀應設置在安
全區(qū)域，以便于試壓人員觀察壓力變化情況。
(2)法蘭接口和焊道盡可能設置視頻監(jiān)控設
備，監(jiān)控室設在安全區(qū)域，便于試壓人員觀察現(xiàn)場情
綜上所述，安裝試壓安全閥是防止超壓的有效
措施，而且應保證該安全閥在使用有效期內(nèi)。安全
距離是防止人身傷害的根本措施，但安全距離經(jīng)常
受限于試壓場地的操作空間，所以試壓場所盡量避
開人員活動的頻繁區(qū)域，但必須保證最小的安全距
離。工業(yè)管道氣壓試驗雖然危險，只要我們提高危
險意識，并采取切實可行的措施，細化試壓方案，加
強試壓過程安全管理，可以降低試壓風險，保證管道
氣壓試驗工作安全順利地進行。
參考文獻
[1]楊勇，姜振鋒，吳菲。高壓容器爆炸能量的計算I-JJ．蘇州大學學
報(自然科學)，2000，16(1)：81．
Yang Yong，Jiang Zhen-fen_g，Wu Fei．Calculation of high
pressure container blast energy[J]．Journal of Soochow
Uzliversity(Natural Science Edition)，2000，16(1)：81．
[2]李翼祺，馬索貞．爆炸力學I-M]．北京：科學出版社，1992：
262-264．
Li Yi-qi，Ma Su-zhen．Mechanics of explosion[M]．Beijing：
Science Press，1992：262—264．
r 3]Browen I G．Estim_ate of man’s tolerance tO the direct effects
of air blast，DASA-2113 JR]．Washington IX：，1968．
[4]Neergaadd G，Bondorf J P，Mishustin I N．Thermodynamics
of explosions I-M]．Singapore：Ⅵbrld Scientific，2008．
[5]孫艷馥，王欣．爆炸沖擊波對人體損傷與防護分析EJ3．火炸藥
學報，2008，31(4)：50．
Sun Yan-fu。Wang)(i軋Analysis of human body injury due to
blast wave and protection method[J 7．Chinese Journal of
Explosives&amp;amp;Propellants，2008，31(4)：50．
[6]胡明紅，陳義．工業(yè)管道壓力試驗應注意的安全問題口]．工業(yè)
安全與環(huán)保，2007，33(5)：42．
Hu Ming-hong，Chen Yi．Safety problems noted in industrial
pipeline pressure test I-J-1．Industry Safety and Environmental
Protection，2007，33(5)：42．
萬方數(shù)據(jù)

網(wǎng)友評論 more

特種設備論文最新內(nèi)容

05-04