11.2 清管、测径与试压

11.2.1  本条对清管扫线与测径作出规定。

    3  本次修订增加了测径板测径的要求。测径的目的是检测管道截面圆度变形程度及通过能力。根据近年工程实践，测径作业通常与试压前的清管作业同步进行，测径板可采用铝板制作并安装在清管器上，当测径板通过管道后出现变形，则需采用电子测径仪等设备对变形位置进行精确测量和定位，然后对变形部位的管道开挖验证或换管。中国石油所建管道测径采用的测径板厚度值见表9，测径板直径取管道最小内径的92.5％，经近年的工程实践证明尚属可行，可供参考采用。

表9  测径板厚度值

11.2.2  本条对输气管道试压作出规定。

    1  一级一类地区采用0.8强度设计系数的管道强度试压，试验压力产生的环向应力基本接近管材标准规定的最小屈服强度，存在管材屈服的风险，因此需要绘制压力-体积图监测试验，以防止管道发生屈服。

    5  本规范第11.2.3条中允许一级二类和二级地区可采用气体进行强度试验。特别应注意的是，应慎重决定选择用气体进行强度试压，因为气体试压失败致管道爆裂比用水试压致管道爆裂产生的危害要大得多。如果不可避免地需要采用气体进行强度试验，则需开展风险识别，制订可靠的安全措施，将风险降至最低。

11.2.3  本条对输气管道强度试验作出规定。

    1  一级一类地区采用0.8强度设计系数的管段，试验压力最小为1.25倍的设计压力，试验压力产生的环向应力可能接近或达到管材标准规定的最小屈服强度，采用水作试验介质有利于试压安全，有利于绘制压力-体积图监测试压并控制最大试验压力。

    6  一级一类地区采用0.8强度设计系数的每个试验段，试验压力在低点处产生的环向应力不大于管材标准要求的最小屈服强度的1.05倍，这是一个趋于安全的值，主要基于以下因素：

        (1)根据第四强度理论(Huber-Von mises)，该理论广泛应用于具有拉伸屈服应力和压缩屈服应力的金属材料上。埋地管道受土壤约束，根据第四强度理论计算，管材屈服时，需要其压力产生的环向应力为1.125倍管材标准规定的最小屈服强度。本规范规定试验压力在低点处产生的环向应力不大于管材标准规定的最小屈服强度的1.05倍是安全的。

        (2)为测试和验证，2013年8月，西气东输三线0.8强度设计系数试验段中的约3.9km进行了水压强度试验，该段地形平坦(地形相对高程差约5.3m)，试压期间，由中国石油天然气管道科学研究院对8个测试点进行了应力测试，测试结果表明试验压力产生的环向应力为1.05倍管材标准规定的最小屈服强度并稳压4小时，各监测点的等效应力均小于管材标准规定的最小屈服强度，各检测点位置的材料未进入塑性变形阶段，说明测点处材料未发生屈服。

        (3)美国国家标准《输气和配气管道系统》ASME B31.8-2012规定了0.8强度设计系数的管道水压强度试验压力，最小为1.25倍最大操作压力，最大试验压力需要用压力一体积曲线图测定。

        (4)加拿大《油气管道系统》Z 662-2007规定了0.8强度设计系数的管道水压强度试验压力，最小为1.25倍最大操作压力，最大试验压力同样也要求用压力-体积曲线图测定，最大取偏离P-V曲线直线段0.2％偏差和管材环向应力为1.1倍标准规定的最小屈服强度的那个压力，取两者的较低值。该标准第8.8.2条还规定，对于L555钢级及以下管道，强度试验压力产生的环向应力不得超过110％管材标准规定的最小屈服强度；L555钢级以上钢级的管道，强度试验压力产生的环向应力不得超过107％管材标准规定的最小屈服强度。

    综上所述，我国首次将0.8强度设计系纳入本规范，考虑到我国管材最小屈服强度偏差控制水平、制管质量控制水平、现场施工质量以及我国试压精度控制等，中国石油天然气股份有限公司组织开展的“输气管道提高强度设计系数工业性应用研究”结论为，0.8强度设计系数的管段试验段低点试验压力控制在产生环向应力的1.05倍标准规定的最小屈服强度。为慎重和安全起见，本规范将强度试验管段低点试验压力也控制在产生环向应力的1.05倍标准规定的最小屈服强度。随着管道建设综合技术水平的进一步提高，各方面经验的进一步丰富，进一步提升低点试验压力、减小试验的数量也是可行的，但最大试验压力产生的环向应力不要超过1.1倍管材标准规定的最小屈服强度，同时需要采用压力-体积曲线图进行监测。

    7  本规范规定一级一类地区采用0.8强度设计系数的钢管，工厂水压试验压力产生的环向应力不小于95％标准规定的管材最小屈服强度(考虑管端荷载和密封压力产生的轴向压缩应力，其组合应力基本达到了100％管材标准规定的最小屈服强度)，并要求管子工厂水压试验时管壁应无明显的鼓胀，即在工厂内就排除了已膨胀变形的管子出厂。埋地管道水压强度试验时，理论上试验压力产生的环向应力达到1.125倍管材标准规定的最小屈服强度时，管材才会发生屈服，而本规范取值为1.05倍，管材不会发生屈服。西气东输三线西段0.8强度设计系数试验段，在对3.9km管段强度试验时，选取了8个测试点进行应力测试，测试结果表明试验压力产生的环向应力为1.05倍管材标准规定的最小屈服强度并稳压4h，各监测点的等效应力均小于管材标准规定的最小屈服强度，各检测点位置的材料未进入塑性变形阶段，说明测点处材料未发生屈服。同时，该段管道在水压强度试验后又对管体进行了膨胀变形检测，结果表明最大膨胀变形量仅为0.24％D(D指管子外径)，远低于本规范要求的1％D。综上所述，按本规范在一级一类地区采用0.8强度设计系数的设计管道，水压强度试验引起的管道有害膨胀变形可能性极小，甚至不会发生(除非材料的最小屈服强度偏差控制出现了问题)。因此，本款未严格要求进行管道水压强度试验后的膨胀变形检测，如果要进行水压强度试验后的管道膨胀变形检测，可以抽查检测或全线检测。

    本规范膨胀变形量超过1％D应进行开挖检查，对超过1.5％D的应进行换管，换管长度不应小于1.5D。以上的要求是根据“输气管道提高强度设计系数工业性应用研究”和西气东输三线西段0.8强度设计系数试验段工程实践提出的。

11.2.4  本条对输气管道严密性试验作出规定。

    3  输气站存在法兰、螺纹、卡套、阀门填料函等多种密封方式，具有泄漏点多的风险。近年的工程实践表明，采用水做严密性试验后，投产进气时，容易发生天然气泄漏。用气体作为严密性试验介质能更容易检测工艺系统的严密性能，并满足生产运行的实际需要。由于输气站严密性试验前均进行了1.5倍设计压力下的强度试验，在设计压力下用气体进行严密性试验不存在因强度问题而带来的安全风险。

    4  用水进行严密试验时，无压降不泄漏为合格。用气体进行严密性试验时，在试验压力下用发泡剂重点检查法兰、螺纹、卡套、阀门填料函等处，无气泡为合格。