海底管道清管试压浅析

1、海底管道清管试压浅析引言清管试压工作是在海底管线连接完成后，对整条海底管线的一个综合性的检 验与测试。清管的目的在于清除海管内的小型杂物以及清洗管内壁、测量管线是 否有屈曲。试压的目的在于试验整条管线的抗压能力，检查管线焊道是否合格以 及测试水下连接点是否泄露。清管试压通常参照的标准有ASME B31.4或者ASME B31.8、API RP1110以 及DNV 2000等等。管线清管2.1概述在清管试压工作开展之前，必须有一份完整的、经业主和第三方审批的清管 试压程序可执行。并且，有一份周全的应急方案以供参考。清管准备工作可以分为清管设备、清管介质和清管球三方面来准备。清管 设备的选择必须根

2、据现场的实际情况加以选择。以PL19-3海管项目（06年）为 例，由于管径小，管线较短，所以选择了一台50m3/h清管泵。清管介质通常是 淡水或者是加了防腐剂和缓蚀剂的海水。清管球的数量一般根据管线的长短进行 选择。以PL19-3 16”海管为例，考虑到管线存放时间少，比较新，只采用了三个 球清管：两个清管球和一个测量球。2.2清管准备各种清管设备、仪表证书必须经现场业主和第三方代表确认并许可后方可进 行。打球方将一事先加工好的清管发射器焊接在立管管口处（对于法兰连接形式 的，可以用事先加工的法兰和发射器焊接在一起，然后用螺栓把整体发射器和立 管法兰固定在一起）。接球方须将一清管接收器（或临时

3、接球网）安装在立管管 口，并预留足够的空间收球。清管人员连接清管设备和管线后就可以进行清管了。 （清管流程如图2.1）2.3注水清管对于用三个球清管的，放球的顺序一般为清管球、清管球、测量球。整个清管过程如下：1）启动清管泵，排空管线中的空气。2）放入一清管球， 控制注水泵的流量使得球在管中的速度控制在0.5m/s-2m/s之间。3）接着向管中 注入150m线性长度的水量，停泵，放入第二个清管球。4）以同样的程序放入 测量球，在确认球均已顺利打进的情况下，开泵进行正常的清管工作。5）在得 到接球方确认球均已打出后，停泵，取球。所有的清管球（特别是测量球）经业 主和第三方检查确认合格后，将整理好

4、的清管试验报告交由业主和第三方代表签 字后，整条管线的清管工作才算结束。2.4清管过程的注意事项1）清管泵的选择上，对于越细越短的管线，应选择较小的泵（当然必须考 虑管线的长度和清管所需的时间）。因为泵越小，通球速度不至于太快，球在管 内行进过程中，特别是在球过弯管时，管壁对测量板的冲击和损伤就越小，测量 的结果就越好。当然，球速过低，对管线的清管效果就会产生一定的影响。以 16”管线（O.D.406.4mm,W.T.12.7mm）为例，采用50m3/h的清管泵时，球在管中的 速度为0.98m/s左右。对于5km长的管线来说，球运行全程只需要1.5小时。2）清管用球的选择。目前清管球一般选择皮

5、碗球，这种球具有方向性，且 在管中的阻力也比较小，易于清出。对于海管存放时间太长的情况下，选择带钢 刷的清管球清管效果会比较好一些。测量球一般选直板式的，对于用大泵清细管 线时，考虑到球在管内的速度比较快。在规格书无明确要求的情况下，测量板可 以装在后面，减小球在运动过程中对测量板的冲击，测量的效果会比较好。3）清管用水应根据规格书的要求采用淡水或者海水清管。对于直接用潜水 泵抽上来的海水清管时，海水必须经过一定规格的滤网（不同的规格书有不同的 要求）进行过滤。由于现场设备和实际操作过程很难达到此项要求，所以对于较 短的管线清管来说，一般直接用船用消防水清管会比较方便。由于海水中的氧会 腐蚀管

6、壁，所以清管过程中必须添加适量的防腐剂。4）对于平管两侧均放有阻水球的情况时，清管过程中接球方应特别注意安 全。因为平管内两阻水球之间的空气在强大水压的作用下会被大幅度的压缩，直 至推动前面的阻水球在管内行进为止。所以当第一个阻水球出来时，它的速度相 当的快。如果接收网很脆弱或者绑扎不牢固时，它会直接击穿接收网飞出去。所 以在清管泵未停之前，接球网周围严禁人员作业。图2.1清管流程图管线试压3.1概述试压工作必须在通球试验完成并由业主和第三方签字确认后方可进行。3.2试压准备安装试压盲板（焊接形式或者螺栓固定形式），连接所有的试压设备、管线， 并且确认连接牢固。所有的设备、仪表证书必须配备齐全

7、，并且经业主和第三方 代表确认同意后方可进行压力试验（试压流程如图3.1）。3.3渗漏试验打开试压盲板上的针阀，向管线中注水，并添加适量的染色剂（检查连接处 有无渗水现象），当针阀出水后关闭。继续注水，在注水过程中设定一系列的压 力值（最大压力值不要超过试验压力的50%）。在达到每个压力值后，稳压0.5-1.0 个小时，然后打开管线两端的阀门同时放气。继续注水打压，当压力达到试验压 力的50%时，稳压一个小时进行渗漏试验。3.4 P-V曲线的绘制渗漏试验合格后，卸压回零，继续向管线中注水打压，现场操作人员根据管 线的压力和注入的水量画出P-V曲线图（如图3.2所示）。继续增压至试验压力 的75

8、%，通过P-V图计算出管线中残余的空气量。如果残余的空气含量超过管 线容积的0.2%时，那么需要继续注水排空气直至达到要求为止。3.5稳压以100Kpa/min的速率继续注水打压。当压力达到试验压力的95%时，降低 升压速度到10Kpa/min。当压力值达到试验压力时，停泵并关闭泵阀。在正式稳 压之前，可以先试稳压2-4个小时，合格后打开温度/压力自记仪，进入正式的 稳压过程。整个稳压过程需要24小时，在稳压过程中，需每半小时记录时间、 压力值、海底温度以及环境温度等参数。3.6稳压结束在稳压达到24小时后，如果存在轻微的压力变化，修正温度对压力的影响 后，如果压力变幅在试验压力的0.2%以内

9、，那么试验结果可以接受。如果超过 这个范围，就需要延长稳压时间，直至新的24小时稳压周期满足要求为止。如 果压降很大，就需要进行管线查漏和管线修复工作，然后重复以上的试压过程。3.7卸压稳压结果符合要求后，进行卸压。一般而言，以100Kpa/min的速率卸压直 至压力回零。整理试压报告，和记录纸一并交业主和第三方代表签字确认。（试 压流程图如图3.2）3.8试压过程的注意事项在试压过程中有以下几点值得注意：1）由于试验压力高，在连接管线和安装仪表、仪器时，连接处一定要密封、 牢固。一是确保安全，二是保障试压质量。2）在向管线注水放气时，一定要在低压下放气，并且确保管线中的空气基 本排尽。因为空

10、气的压缩性比较好，管线中过多的空气会对试压结果造成较大的 影响。3）如果对短距离、小尺寸的单层管进行压力试验，由于是单层管，受海底 温度影响较大，当试验结果与初始值有较大出入时，必须考虑到温度的影响。4）对于深水双层管线试压时，必须修正水深对压力的影响。最终的试验压 力值必须减去静水压力值。图3.1试压流程图00.05 S.I9 0.150.Z00.25Lpqjj g-LnrIDLiL.L.+*5nuJ_ iZ 占ConteAtActua Air Content图3.2注水体积/压力曲线清管试压工作中的计算4.1清管介质体积计算Vt = D2L 4LegendVariable descript

11、ionUnits metricDDiameter of pipemLLength of pipemVtFill volume of systemm34.2压力修正P修正威p 乂 g 乂hLegendVariable descriptionUnits metricpDensity of test mediumKg/m3GAcceleration due to gravity(9.8ms-2)Ms-2HHigh from test datummPc .CorrectionPressure correctionKPa4.3清管介质在管线中的流速V =Q / （兀 D2 / 4）LegendVaria

12、ble descriptionUnits metricQFluid flowratem3/sDDiameter of pipeMVFlow velocitym/s4.4由1oc温度变化引起的压力变化AP = (p-3a)/(D/2E xT)x (2.5-2v) + kLegendVariable descriptionUnitsmetricPExpansion coefficient of test-medium (26.08 x 10-5/C)aCoefficient of the steel liner expansion ( 1.16 x 10-5/C)VPoissons ratio (

13、0.3 )EYoungs modules of the steel (2.1 x 10-6 kg/cm2)KCompression ratio of test -medium volume (4.75 x 10-5cm2/kg )DDiameter of test pipecmTWall thickness of the testing pipecmAPChange value of pressure caused by 1c changing of temperatureKg/cm2/C4.5压力变化百分比门 % = (Ap - Ap X AT / PLegendVariable descriptionUnits metricApTotal pressure fall of the testing systemKg/cm2ATChange value of test-medium temperatureCPInitial value of testing pressureKg/cm2APChange value of pressure caused by 1c changing of temperatureKg/cm2C门%Percentage of pressure change试压盲板的校核试压盲板的校核公式：5p= D x 邛另其中：5p为试压盲板厚度；D