国外油气站场管道试压试验标准剖析

蔡 亮

中国航油集团津京管道运输有限责任公司，天津 300300

0 前言

试压是管道工程建设的重要环节，是对管道施工质量、材料性能和管道整体质量的综合检验，可以暴露和消除缺陷，保证管道运行安全。长输管道试压技术已较完善，高强度水压试验做法已经在国际上获得认可［1-2］。但输油、输气站场管道试压标准还需改进，例如工艺管道高低压区域划分、严密性试压持续时间等。

输油、输气站场管道试压的国外标准包括：美国标准ASME B31.8-2007 《输气和配气管道系统》，ASME B31.4-2006《液态烃和其他液体管道输送系统》，加拿大标准CSA-Z662-2007《石油和天然气管道系统》，英国标准BSPD 8010-1-2004《管道规范-第1部分：陆上钢制管道》，俄罗斯标准РД153-39.4 p-118-2002《现役干线石油管道线路试验规则》、РД-16.01-74.20.00-КТН-058-1-2005《东西伯利亚-太平洋干线输油管道设计和施工标准》、РД153-39ТН-008-1996《石油输送站设备和设施的组织使用、技术维护和修理工艺手册》、ОР07.00-45.21.30-КТН-004-2-2000《管道的技术维护和修理规程》等。借鉴国外标准的先进理念，对提高我国输油、输气站设计和运行水平具有重要意义。

1 试压顺序

国内标准规定先进行强度试验，再进行严密性试验。国外标准根据管道操作压力等级进行不同类型的压力试验，操作压力较高，管道应进行强度试验，严密性试验非强制性要求，或者二者合并进行；操作压力较低，允许只进行严密性试验。国外标准中试压方式更为合理，例如：

a）ASMEB31.8-2007《输气和配气管道系统》规定输气站工艺管道操作压力≥30%SMYS仅进行强度试验；操作压力＜30%SMYS且超过0.7MPa，一级地区仅进行严密性试验，在二、三、四级地区进行强度试验；操作压力＜0.7MPa，仅进行严密性试验。

b）ASMEB31.4-2006《液态烃和其他液体管道输送系统》规定输油站工艺管道操作压力＞20%SMYS应进行强度试验，经检查确认无泄漏，无需进行严密性试验；操作压力≤20%SMYS应进行严密性试验，代替强度试验。

c）CSA-Z662-2007《石油和天然气管道系统》规定输油气站工艺管道操作压力＞0.7MPa应进行强度试验，随后进行严密性试验，在1.1倍工作压力下完成强度试验后立即进行外观泄漏检测，可不进行严密性试验；以气体作为试验介质，强度试验和严密性试验允许合并进行，但应采用适合的方法检测泄漏。操作压力不高于0.7 MPa，仅进行严密性试验。

2 高低压管道划分原则

输油、输气站场管道涉及多管径、多异型管件，操作压力等级多，管道类型多，应采用分段试压法，但国内标准针对高低压管道划分原则较简略，不利于高压管道验证承压能力，而低压管道存在高低压串气导致超压隐患。例如GB 50540《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》规定试压前应将压力等级不同的管道和不宜与管道一起试压的系统、设备、管件、阀门及仪器等隔离，分别进行试压。

俄罗斯标准РД153-39.4 p-118-2002 《现役干线石油管道线路试验规则》规定输油站工艺管道按照工作压力划分为高压管道和低压管道，高压管道指连接压力调节装置(输油泵)和输油站连接进出站的管道，低压管道指油库区管道和给油泵汇管。РД-16.01-74.20.00-КТН-058-1-2005《东西伯利亚-太平洋干线输油管道设计和施工标准》规定站场进站管道至过滤器，以及过滤器至输油泵进口压力汇管属于中压管道，泵出口汇管至站场出站管道属于高压管道，过滤器污油管线、输油泵房放空管线属于低压管道，具有借鉴意义。

3 严密性试验

研究表明，在强度试压阶段稳压足够时间内，未暴露缺陷的管道在低于试验压力运行时，不会出现破裂事故，在严密性试验阶段，主要是检查管道有无泄漏点，应保证必要的严密性持续时间。国内外标准关于严密性试验压力和持续时间的规定见表1，国内外标准对试验压力的规定基本一致，在1.0～1.1倍设计压力之间。对持续时间差别较大，小于30min，甚至可不做严密性试验，或者与强度试验合并进行，大于4～24 h，则需要进一步研究确定。

文献［3］建立了气体试压时严密性试压稳压时间计算数学模型，见式（1），研究了西气东输管道干线气试压稳压时间与管容、管径和内压力等影响因素的关系，即管容越大、同一管容管径越大、压力越高的管道，需要的稳压时间越长。以庆铁三线某输油站为例，管材选用X 65，［σs］=450MPa，严密性试验压力为 7.0MPa，站内管道系统容量约为1000m3，稳压时间与孔隙直径的关系见图1。

式中：μ为薄壁圆孔流量系数；d为泄漏孔隙简化为薄壁圆孔直径，mm；p为试验压力，MPa；ρ为水密度，kg/m3；t为稳压时间，h；V0为工艺管道系统容积，m3；Δp为试压过程允许压降率；v为钢管泊松比；E为管材弹性模量，MPa；D为管外径，mm；δ为管壁厚，mm；f为管道空气含量。

表1 国内外标准关于严密性试验的规定

图1 庆铁三线某输油站泄漏孔径直径与稳压时间的关系

根据图1，针对给定的输油站，严密性试验所需稳压时间与检测泄漏点直径成反比关系，但进一步延长稳压时间对于检测更小孔隙泄漏的效果有限，存在临界稳压时间，图1给出的临界稳压时间约为7 h。建议国内标准暂不修改严密性试验持续时间，对特定输油、输气站场根据实际情况，按式（1）计算确定合理的严密性试验持续时间。

4 低温条件下管道试压技术

针对0℃以下管道试压，国内仅在长度＜500m的油田集输管道进行了现场试验［4］，试压安全性、防止水冻结措施、注水设备性能等问题还需改进完善，国内标准仅为原则性规定，缺乏具体技术要求，例如GB 50251《输气管道工程设计规范》规定试压宜在环境温度5℃以上进行，否则应采取防冻措施，或者使用含有结冰抑制剂的水。

国外高寒地区管道水试压采用外电伴热带技术已有成功应用先例，文献［5］介绍了俄罗斯标准BCH 011-1988《干线管道和工艺管道的建设》0℃以下管道试压技术要求，包括季节性水源获取、管道保温防冻措施、试压热力参数计算和低温冷冻液添加剂等。文献［6］介绍了阿拉斯加高寒冻土区管道水压试验技术，包括试压前管道缺陷修复、试压水加热过滤重复利用、试压过程进水口热力分析和温度控制、排水口热力冲蚀等，具有借鉴意义。

5 强度试验升压程序

5.1 以水为介质的强度试验

以水为介质的强度试验升压过程，国内外标准基本一致，国内标准根据试验压力等级，规定了升压次数和阶跃值，见表2。国外标准规定了升压过程压力控制速率，还规定了升压过程中空气含量检测方法，严格限定空气含量以保证试压强度的准确性。例如GB 50540《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》规定以水为介质进行强度试验时，升压次数应符合表2规定，升至各个阶段压力应稳压30min，升压速率不大于0.1MPa/min，经检查无泄漏可继续升压。

表2 强度试验升压程序

英国标准BSPD 8010-1-2004《管道规范-第1部分：陆上钢制管道》规定充压过程应以控制速率进行，升压速率可以0.1MPa/min速率增压至95%试验压力或者以0.05MPa/min速率升压至试验压力。记录绘制冲水体积、压力升高值和时间的曲线，按照图2方法计算空气含量。检测空气含量和在60%、90%试验压力时，试验压力保持时间30min。

管道中空气含量可能影响水压试验精度，空气含量不应超过试验管道容量的0.2%。在升压初始阶段的压力-体积曲线外延与体积轴相交，可估算空气体积，并与理论压力-体积曲线斜率进行对比，理论斜率计算见式（2），如斜率偏差超过10%，应对试验段重新充压。

图2 升压过程空气含量检测方法

5.2 以空气为介质的强度试验

以空气为介质的强度试验程序，国内外标准基本一致，另外国外标准规定了试验完成后的降压程序，具有借鉴意义。例如GB 50540《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》规定以空气为介质进行强度试验时，升压值依次为试验压力的10%、50%，若无泄漏，逐次增加10%的试验压力直至100%，间隔5min，升压速率应＜0.1 MPa/min。英国标准BSPD 8010-1-2004《管道规范-第1部分：陆上钢制管道》规定气体全试压过程（强度试验和严密性实验合并完成），以0.7MPa/min速率升压至1.25倍最大允许运行压力，保持45min，再以0.7MPa/min速率降至1.1倍最大允许运行压力，保持24 h，试压完成后，以0.1MPa/min速率降至90%试验压力值，再以0.2MPa/min速率继续降压。

6 工艺管道试压周期

对输油、输气站工艺管道试压周期，国内标准无规定。事实上，我国很多输油、输气站场面临服役时间长、输量低、腐蚀严重、未进行内检测等问题，有必要进行重新试压和周期性试压以验证其可靠性和剩余寿命［7］。俄罗斯标准РД153-39ТН-008-1996《石油输送站设备和设施的组织使用、技术维护和修理工艺手册》规定工艺管道试验每 8 a不少于1次；РД153-39.4 p-118-2002《现役干线石油管道线路试验规则》规定输油站强度试验和严密性试验周期应计入管道检查时间，输油站试验周期应等于检查周期的2倍，至少每8 a进行1次；俄罗斯标准 ОР07.00-45.21.30-КТН-004-2-2000《管道的技术维护和修理规程》规定工艺管道水压试验每8 a至少进行1次，或者根据管道设计参数和使用期限，确定水压试验压力，并给出是否实施维修作业的结论。

7 安全措施

国内标准规定了试压过程中的安全措施，国外标准规定了试压安全距离，更具有针对性。例如SY/T 5922-2012《天然气管道运行规范》规定试压期间管道两侧各100m设为隔离区，严禁烟火和静电火花；气体试压过程中，试验压力从50%SMYS升至最大试验压力，期间不允许人工巡线等。

英国标准BSPD 8010-1-2004《管道规范-第1部分：陆上钢制管道》规定输油气站水压试验安全距离为15m，气压试验开始前，应以0.15MPa压力进行预试验，检查管道是否存在泄漏迹象，气压试验安全距离应确定泄漏影响区域和爆炸半径。文献［8］运用高压气体爆炸能量计算方法，计算了气试压时管道爆炸的损伤半径，为制定气试压的现场安全措施提供了参考依据。

8 结论

a）建议对运行压力较低的管道，强度试验和严密性试验合并进行，操作压力低于0.7MPa的工艺管道仅进行严密性试验。

b）借鉴俄罗斯标准对输油、输气站场管道划分为高压、中压和低压管道；规定输油、输气站工艺管道试压周期。

c）建议针对特定输油、输气站场的实际情况，根据严密性试验数学模型确定合理的临界稳压时间，可以适当延长稳压时间以便检测更细微的泄漏点。

d）借鉴俄罗斯标准和阿拉斯加管道关于0℃以下管道试压的技术要求。

e）建议以水为介质的强度试验程序，借鉴英国标准中的空气含量检测方法；以空气为介质的强度试验程序，借鉴英国标准中试压完成后的降压程序。

f）借鉴英国标准和高压气体爆炸能量计算方法，确定气体试验的泄漏影响区域和爆炸损伤半径。

［1］宫淑毓，杨锋平.输气管道试压技术的发展现状［J］.管道技术与设备，2013，（1）：47-49，59.Gong Shuyu，Yang Fengping.Pressure Test Technology in Gas Transm ission Pipeline Development Status［J］.Pipeline Techniqueand Equipment，2013，（1）：47-49，59.

［2］叶学礼.《输气管道工程设计规范》GB 50251-2003关于试压的若干规定［J］.天然气与石油，2006，24（2）：5-8.Ye Xueli.Pressure Test Requirementsin“Specification for Gas Transm ission Pipeline Engineering Design”GB 50251-2003［J］.Natural Gasand Oil，2006，24（2）：5-8.

［3］闫 峰，张 宏，段庆全，等.管道气试压稳压时间的计算与分析［J］.石油机械，2008，36（1）：33-35.Yan Feng，Zhang Hong，Duan Qingquan，etal.Calculation and Analyseon Duration Time for Gas Pipeline Pressure Testing［J］.China Petroleum Machinery，2008，36（1）：33-35.

［4］樊三新，刘玉玲，楚威威.高寒地区管道低温水试压方法［J］.油气储运，2011，30（1）：73-75.Fan Sanxin，Liu Yuling，Chu W eiwei.Pipeline Hydrotest Method of Cold W ater in Frigid Zone［J］.Oil&Gas Storage and Transportation，2011，30（1）：73-75.

［5］马伟平，李云杰，邢进超.中俄管道试压标准差异分析［J］.油气储运，2011，30（10）：785-789.Ma Weiping，LiYunjie，Xing Jinchao.The Differencesin Chinese and Russian Pipeline Pressure Testing Standards［J］.Oil&GasStorage and Transportation，2011，30（10）：785-789.

［6］王玉梅，王红菊，钱成文，等.阿拉斯加高寒冻土区管道水压试验技术［J］.管道技术与装备，2009，（4）：7-9.W ang Yumei，W ang Hongju，Qian Chengwen，et al.Hydrostatic Test Technique Used for Alaska Pipeline in Severely Cold and Frozen Earth Areas［J］.Pipeline Technique and Equipment，2009，（4）：7-9.

［7］向 波.长输天然气管道试压研讨［J］.天然气与石油，2002,20（4）：1-6.Xiang Bo.Research on Pressure Test for Long Distance Natural Gas Pipeline［J］.Natural Gasand Oil，2002,20（4）：1-6.

［8］闫 峰，张 宏，段庆全，等.管道气试压的适用条件和危害区域研究［J］.石油工程建设，2008，34（1）：5-8.Yan Feng，Zhang Hong，Duan Qingquan，et al.Study on Applicability and Hazardous Areas of Pipeline Air Test［J］.Petroleum Engineering Construction，2008，34（1）：5-8.