水压试验中的问题

1、给水管道水压试验的分析及应用提要：对给水管道水压试验中的现象、原因加以理论分析，以便在工程中，根据实际 情况，加以利用。关键词：水压试验 分析及应用一、前言给排水施工中给水管道的水压试验是对管道及设备安装铺设后， 进行最后质 量鉴定的必要手段， 应用广泛。在实际工程中， 试压工作是管道工程要进行的必 不可少的关键工序，是保证工程质量的前提。二、问题的提出本人在某工程消火栓系统试压过程中， 管道中放满水后， 试压泵设在地下室 进行加压，加压了近 30min，压力表还是不上去，此时管道外端无渗漏现象。最 后在顶层排气放水后再试，加压 min 后，压力表上去，再继续加压 15min 后， 至试验压力

2、。10min 后，压力表无下降，然后，降压至使用压力，管道外端无渗 漏现象，试验成功。这种现象，在水压试验中经常会出现。实际现象总以理论为依据，于是提出这样一些问题：渗水量与降压有什么关 系？能不能从降压值估算出渗水量？管内有气对试验有多大影响？怎么能知道 管内会有气？对这些问题作定性的回答还比较容易， 但要定量， 就困难了。 本人 查阅了有关书籍， 结合自己的理论知识和工程实际， 作了一些分析， 以供探讨和 应用。（以承插给水铸铁管为例进行分析）三、分析及应用（一）、管内空气基本排净的情况下，渗水量与降压的关系 管道作水压试验时，管内充满水以后，还要继续向管内注水，才能在管内产 生水压和达到

3、要求的压力。此时管内的水量比刚刚充满水还没有压力时增多了。 增多这些水，是由于两个原因：一是管壁受水压而产生拉应力，环向伸长了，管 子的断面积就比原来增大了， 管端纵向也伸长了； 二是管内的水和部分未排净的 空气，在受压下密度增大了， 也就是体积比原来无压时缩小了。 由于管子被拉伸 管内增加的体积， 加上水和空气被压缩而减小的体积， 就是需要向管内增补的水 量。相反，管子要降压时，就必须放出或渗漏掉这些水量。、渗水量与降压关系的计算式要计算水压试验中渗水量与降压的关系， 就要分析在水压下管材的变形和管 内水的变形。、 先分析在压强为 P 的水压下，由于管壁环向拉应力所产生的管壁周长的变形。取单

4、位管道长度，设管内径为D1,壁厚为 T,其变形可写成下式：ST=PDi/2TE由于圆周长度的变形值很小,它反映在圆面积上的变形可写成下式：S =dA/A=dw/W=PD1/TE设管内充满水无压时的总体积为W(),水压增为 (gf/cm2)时，由于管 壁环向变形而需要向管内增补的水量为：s1= WPDi/ TE(1)、 分析管道的纵向变形。在水压作用下管子的纵向拉应力约为环向拉 引力的1/2。如果管道是完全可以自由伸张的，它的纵向变形量也是可 观的。但实际上，试压时，管道大部分都已固定或回土，并不能自由伸 张。而最主要的是，管道的纵向变形量取决于试压后背及其支撑的变形 量，而与管道长度无关。根据

5、有关资料和实际经验，水压10 gf/cm2所产生的这项变形量不过 1cm 左右。那么水压 1 gf/cm2, 一个后背的变形，使管子增加的容积 应为(1/10)nD12/4 (cm3)=nD12/40000 ( L)。试压 P ( gf/cm2) 时，管道两端后背变形使管子增加的容积，也就是比管内无压时要向管 内增补的水量为(单位以 L 计)：s2=2XPnD12/40000=PnD12/20000(2)、 分析管内水的变形。在单位压力下，管内水的变形就是它的压缩系数B。在 P ( gf/cm2)压力下需要向管内增补的水量可写成下式：s3=WPB1m 管道的容积为：232nD12X100/4(

6、cm3)= nD12/40(L)试压管道长度为I(m)时，在无压时管内水的总体积为：2W= nD12|/40(L)贝U:33= nD12IPB/40（3）于是水压试验升压 P （ gf/cm2）时，由于管子的变形和水的压缩，需要向管 内增补的水量，也就是降压 P（ gf/cm2）时需要排出或渗漏掉的水量为：3 -31+ 32+ 332-nDi|P（Di/TE）+（1/500I）+B /40（4）式中：管道水压试验升压 P （ gf/cm2）时，需向管内增补的总水量， 或降压 P （ gf/cm2）时需要排出或渗漏掉的总水量（L），其中包括：Aei、 32、33三个部分；31由于管壁环向变形需要

7、向管内增补或排出的水量（L）;32由于试压后背变形需要向管内增补或排出的水量（L）；33由于管内水的压缩变形需要向管内增补或排出的水量（ L ）；Di管道内径（cm）;T管道平均厚度（cm）;I试压管道长度（m）;P管道水压试验的压强（gf/cm2）;E管材的弹性模量（gf/cm2），取 E=0.9X106；B 水的压缩系数（cm2/ gf），取B=0.475X10-4;上式就是管内空气基本排净的情况下， 水压试验时注水量与升压或者说渗水 量与降压的基本关系式。2、降压 1 gf/cm2的渗水量计算从上述公式可看出， 水压与管壁的变形和水的压缩成线性关系， 所以在实际 工作中，先算出升压或降压

8、 1 gf/cm2时注入或排出的水量，如升压 10 gf/cm2时，水量乘以 10， 降压 0.5 gf/cm2时， 则乘以 0.5 即可。 通过计算和分析 （略） ，每升压 1 gf/cm2需要注入的水量（或者每降压 1 gf/cm2需要渗漏的水量），根据（4） 式计算可得出， 约为无压时水量的 1/10000 （大口径管道） ， 即为nD121/ 400000（ L）。管道比较小时，约为 0.7/100000.9/10000,这是个粗略的数据，应 用它，在试压时就可以从 10min 的降压值估算出渗水量。 （估算前提：管内空气 基本排净）(二)、管内存有空气对试压的影响水的压缩量基本上是与

9、压力成正比，而空气则不同，它受压时它的体积与绝对压力成反比。设管内充满水尚未加压时，即表压力为 0 时，管内存有空气为 Q (L),则在 P ( gf/cm2)压力下的体积为 Q/(P+1)。压力从 Pi增至 P2,空气 被压缩的体积，即水压试验时由于管内存气而要多向管内增补的水量为：4=Q (1/P1+1) ( 1/P2+1)(5)按照此式，把 1000L 空气受压时的实有体积和被压缩而减少的体积，制成下表：1000L 空气的压缩情况表压力绝对压力在压力下的实有体积被压缩而减少的体积相邻压力间累计PP+1Q/P+1Q:(1/P1+1)(1/P2+1门Q:1(1/P2+1)gf/cm2)gf/

10、cm2)(L)(L)(L)011000.0500.0500.012500.0166.7666.723333.383.3750.034250.050.0800.045200.033.3833.356166.723.8857.167142.917.9875.078125.013.9888.989111.111.1900.0910100.04.8904.89.510.595.24.3909.1101190.9从上表可说明，如果管内存有 1000L 空气，水压试验加压到 10 gf/cm2时，空气体积变为 90.9L,被压缩的体积为 909.1L,因此就要向管内注入 909.1L 的水。相反，降压时排

11、出这部分水。例如从 10 gf/cm2降到 9.5 gf/cm2, 必须排出或渗漏 4.3L 的水。而当管道无气且管道不太长时,这样的渗水量, 管道降压要远大于 0.5 gf/cm2。根据上述（4）公式进行计算分析, 可得出：普压铸铁管试压 10 gf/cm2, 降压 0.5 gf/cm2,当管内存气占管道总容量如为 1%时，渗水量要比管内无 气时增加接近一倍, 也就是比无气时延长降压时间接近一倍。 如存气量大于 1%时则相差更大。 表面上往往能够达到水压试验要求,而实际上是不准确 的,甚至是不合格的。怎样才能检查出管道内是否有大量存气呢？可在水压时增加计量装置, 如增补的水量比原估计（即031+A.2+A，3）大许多，压力增长较慢，说明 管内存有较多空气,应立即停止注水而进行管道排气措施。管道如果严重漏水时,也会出现升压很慢的现象。在实际工作中,要注 意把这一现象和管内大量存气加以区别。其