摘要：高压天然气长输管线管道整体压力试压的介质普遍采用洁净水，主要的原因在于洁净水取材方便，而且水受温度影响压力的变化量也很微小，但是在实际施工过程中，仍然有不少设计单位以及业主单位提出采用压缩空气来对管道进行压力试验，本文通过气压试验和水压试验在多方面的对比，研究分析气压试验的优缺点所在。
关键词：高压天然气；长输管线；气压试验
2012年，浙江某市一根长输天然气管道在施工完成，水压试验合格后，投入使用。但令人诧异的是，管线运行时间不长但出现局部泄漏的情况。给相关范围内造成了极其不好的影响。对此，也给我们留下了一个问题的反思，究竟长输天然气管道的压力试验介质是否应该采用其他介质呢。
随着国家“西气东输”能源战略的实施，人工煤气已经逐渐退出了历史的舞台，华东地区正逐步迈向天然气新时代。由于长输管线和高压管线具有较高的施工规范和质量要求，以往采用的高压天然气水压试验可能不能完全体现长输管线的弊病隐患，从而影响整个城市的运行安全，因此必须加强对长输管线完工后的检验测试。
长输天然气管道往往管道口径较大，运行压力较高，敷设较深，牵涉范围较广。一旦出现任何问题都会带来极大的安全隐患，及其恶劣的社会影响。
我们发现在最近5年内，越来越多的建设单位和设计单位，对长输管线的严密性试验提出了采用压缩空气作为试验介质，下面主要从以下几个方面来对比分析水压试验和气压试验的优缺点。
一、安全性
水压试验相对来说压缩比较小，随着温度升高，体积变化也较小，所以相对而言安全隐患较小。
气压试验由于空气的压缩比原大于水，而且根据气体克拉伯龙方程：
PV=nRT
其中P为气体的压强，单位为帕斯卡；V为气体的体积，单位为立方米；n为物质的量，单位为摩尔；R为气体常数，数值和单位为8.314帕*立方米/摩尔*开尔文；T为气体的温度，单位为开尔文。
在实际的压力试验施工过程中，由于气体的体积等于管道的容积是个常量，n在打压过程中不断增加，直到稳压状态后也处于稳定不变，因此，当外界温度不断升高的过程中，压力也是在不断上升，很容易就会超过试压的压力，造成较大的安全隐患。
结论：安全性来说水压实验比较安全
解决的方法：
1、根据规范要求来看，GB50236-2006中明确试压介质的选用，输气管道在三、四级地区的管段应采用水压作为试验介质。
2、一定要采用气压作为试验介质的，我们觉得不宜在一天的气温最高点来稳压，免得压力降超过允许标准，试验结果不合格。同样也不宜在一天气温的最低点来稳压，以免到达气温最高点时，管道内压力过高，造成安全事故。
二、环境因素的影响
2.1寒冷地带的压力试验
水压试验：由于水在冰点以下是要变成冰的，所以在寒冷地带，不适宜用水来做压力试验。即使一定要采取水压试验，也要对管道进行外敷保温材料，洁净水中也要加入防冻剂，防止水结冰。
气压试验：空气不会受到寒冷而发生变化，所以气压试验不会受到任何影响。
结论：在寒冷地带压力试验适合采用气压试验。
2.2山地高差较大的地区的压力试验
水压试验：由于在一些山地高差加大地区的压力试验，山坡较陡，高差可能在100米以上，假设山顶段的压力为6.0MPa，山体上下高差100米，那么山脚下的压力差可以根据帕斯卡定律由下式获得：
δP=ρgh，其中δP为压强差，单位是帕斯卡；ρ为液体介质的密度，为1000千克/立方米；g为常数，取10牛顿/千克；h为高差，单位为米。
最终得到压强差为1000000帕斯卡，即1.0MPa，所以底端的压力为7.0MPa，稳压24小时的话会带来一定的安全隐患。
气压试验：由于气体的质量几乎可以忽略不计，所以高差对于空气带来的压力差几乎也可以忽略不计，所以气压试验不会受到任何影响。
结论：在山地高差较大地区的压力试验宜采用气压试验。
三、压力试验结束后的影响
3.1试验介质的排放
水压试验：由于管道内可能存在垃圾、焊渣等有毒有害的物质，导致水压试验结束后排水作业相对比较复杂，根据检测确定水质没有问题时，方可排放。此外，在泄压排水时，产生的噪音也较大，对环境产生影响。
气压试验：压缩空气对于大气几乎不存在任何污染，但是在降压排放空气时，会产生大量的噪音，影响周围环境。
结论：气压试验气体的排放对环境的影响优于水压试验，但是在排放过程中，在焊接放散管时应当安装消音器，降低噪音对周边环境带来的负面影响。
3.2下阶段工序施工的影响
水压试验：需要对管道进行粗排水、深度排水、粗干燥和露点干燥等多道工序，确保管道运行时干燥洁净。如果碰到弯管较多的管道，尤其管道高差起伏较大的情况，在管道的最低处的水很难排放的非常到位，对于今后的通气可能带来安全隐患。
气压试验：在排气完成后只要根据常规的要求进行清通和干燥即可，相对工艺比较简单。
结论：对于后续施工的影响气压试验更为简便可操作。
四、施工成本
水压试验：主要采用抽水泵进水，后采用多级泵和高压泵打压，机械费用不高。
气压试验：先用空压机打压，后续采用增压车配套增压打压，相对机械台班费较高。
结论：水压试验的施工成本较低。
五、气压案例分析
扬州市环城高压仪扬河—沙湾路高压管线工程二标段设计压力4.0Mpa，试验压力为1.15倍设计压力，即4.6Mpa，稳压24小时，以压力降不大于1%且压力值小于1.0MPa为合格。
5.1施工分析
我们综合考虑了以往类似工程的试压经验，对于管道整体试压施工工艺熟悉，这使得工程安全完成更有保障。对与关键部分的施工和对风险系数高的施工步骤进行专家论证，提高施工检测精准性。在工程模拟实施的过程中，我们发现试验精密性得到了大幅度的提高，同样的试验体可以顺利通过水压试验而不暴露之前工作室人员故意对时间留下的隐患，但气压试验时隐患处出现轻微泄露的迹象，以此验证了气压试验能更好的暴露管线的潜在隐患，更准确的反应管线的运行能力。
从机械设备的角度来看，考虑到试压的稳定性，最终采用空压机配合增压设备的组合来完成该项目的气压试验，在项目实施初期，项目部前往各设备供应单位对不同的设备机组进行现场考察、查阅过往施工资料，并出具详细的数据报告，然后进行汇总，对安全性，经济成本等做出综合考虑，最后选用全进口的阿特拉斯空压机为注气设备配合由北京生产制造的最高压力可达到70Mpa的增压车来完成本次试验，同时应联系一组设备作为备用以防万一。
在材料的供应需求上，我们将本工程主要材料：2个DN600高压封头到现场后，进行了验收，为了确保安全，还应对封头进行特别处理，在封头内部焊接加强筋来增加承压能力。
从环境的角度来看，本工程对环境影响应该就是放散时空气摩擦产生的噪音。对此项目部特选用在其他项目上放散用的定制了专用消音器，将噪音污染减到最低。
5.2、施工具体措施
经现场考察，并结合工程的实际情况，气压试验时压缩空气注入端设置在较宽裕一处。气压试验的施工场地尺寸为30米×30米，泄压端占地尺寸为30米×30米，施工区域划分为作业区和警示区，施工基坑周围为作业区，只允许相关操作人员进入施工；警示区是职能人员和业主，监理等进行监护工作的区域。
在待试压管道的首末端分别安装一个气压试验结构，与管道焊接好。并在气压试验筒上分别安装一个带阀门的DN100无缝钢管，用于压缩空气注入或放散使用；在两端，安装符合规范要求和满足本工程要求的温度表、压力表和放散阀。
稳压期间，需派专人专车不间断地对试压管道的首末端、阀门、法兰及沿途井下进行泡沫液刷漏检测。同时，为了压缩空气注入端顺利进行，因此，在试压期间，需增加相应的物资、相应的措施、相应的人力等加强对施工现场的安全、消防等防护管理，真正落实安全第一的防范意识和原则。
当气压试验合格后，在本工程管道的两端打开放散阀，作为压缩空气泄压点。直到气压为0.3MPa时，才撤离气压施工现场。
5.3燃气管道气压严密性试验压力注入端布置图
5.4、燃气管道气压试验泄压端布置图
5.6、试验结果
最终该高压天然气长输管线管道整体气压试验获得了全面的成功。
实验验证了试验管道完全符合质量要求，与以往水压试验比较施工周期缩短了2天，全过程未发生任何安全质量事故。
其次我们在施工过程中得到了业主、监理、设计等单位的认可和好评的同时。
六、结语
尽管在常规高压天然气长输管道项目中大部分情况压力试验都采用洁净水作为试验介质，但是在实际施工过程中，尤其在一些特殊的场合，或者业主对管道的干燥等提出较高要求的情况下，采用压缩空气进行严密性试验也是一个非常好的选择，实际施工成效也比较显著。
论文作者:潘晨翔
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：气压论文; 水压论文; 管道论文; 压力论文; 管线论文; 高差论文; 压缩空气论文; 《基层建设》2019年第16期论文;