摘  要：本文通过对城镇、输油输气施工验收规范的对比，主要介绍城市高压天然气管道施工过程中，进行通球、试压、吹扫及干燥各环节的施工方案、施工方法、工程中遇到的问题及问题解决，为其它城市高压天然气输气管道试运投产提供了有益的借鉴。

关键词：城市高压输气管道  通球扫线  试压  干燥

随着西气东输、陕京线、冀宁线等相继通气，城市燃气逐步由城市煤气、管道液化石油气、代天然气转变为天然气，城市燃气的压力也由原来的以次高压、中压管道为主增加了高压天然气管道，西气东输苏南段沿线各用气城市的城市门站至各乡镇调压站的管道压力多为高压B，高压天然气管道具有输气能力大、储气量大、节省工程投资等优点。目前张家港有城市门站2座、2.5MPa DN500-DN200高压天然气管道约46km，年输气能力为2.5×108 Nm³ /a, 高压管道工程建设历时约2年，介绍施工中的管道的通球、试压、吹扫与干燥过程，同大家一同分享。

随着城市燃气增加高压天然气后，尽管城镇燃气设计规范GB50028经过了几次补充修订，由93版修改至2002版、2005版，城镇燃气设计规范中的燃气适用最高压力也由0.8MPa升至4.0MPa，但是施工验收规范一直执行的都是《城镇燃气输配工程施工及验收规范》(CJJ33-89), CJJ33-89的适用压力早已不能满足施工验收需要，直至2005年5月才开始执行CJJ33-2005版， 但是CJJ33-2005版中有些条文，仍然不能满足城市高压天然气的需要，尤其在试压、吹扫、通球等条款的描述并不详细，而且没有提及到干燥工序。因此在施工时，多参照石油天然气行业标准《输油输气管道线路工程施工及验收规范》（SY0401-98）。

规范CJJ33-2005中提到，管道安装完后，采用压缩空气吹扫，但是对于管径较大的城市高压管道，空气直接吹扫效果并不明显，还是需要用清管器清管效果较好，尽管钢管在组对焊接之前，已经用拖把头清扫过（拖把头，两头各带13米左右的铁丝，在管道中来回拉，以清扫管道内壁上的锈渣、杂物），但施工中管道内还会有泥沙、焊渣等杂物，管线清管的目的是就是清除焊接时留在管道内的泥沙、焊渣等杂物，同时为管线测径和管线正常运行提供保障。管线测径的目的是在试压之前确定管道存在的失圆、皱痕、凹坑或其他变形的程度和管线的通过能力。

管道清管和测径是在线路焊接和回填之后、水压试验之前，在管线两端安装临时收发球筒，收发球筒安装完成后将清管或测径用的清管器装入发球筒，利用空压机向管段内注入压缩空气，推动机械清管器进行管段内杂物清扫和内径测量的一道重要工序。

此工序用的是皮碗清管测径清管器见图1，其组成为：导向支撑皮碗+碟形皮碗+测径板+碟形皮碗+碟形皮碗，一般需要在管道中跑1－2趟后，清出来的杂物不太多时，再装测径板进行测径清管，测径时一定控制测径清管器的行进速度，否则在通过管道弯头的部位可能出现测径板被磨损现象。

北二环路6km管道共有20只3D弯头，第一遍测径用时20分钟，检查发现测径板一侧磨损严重，同时第一节皮碗肩部有约35mm的横向刮痕，通过三方碰头会分析判断应是某个内壁不光滑的弯头所致。若在直管段形成的刮痕，由刮痕的位置判断管内突起物高度应更高，而且测径板后的皮碗在同侧也应出现刮痕，事实上没有。推想，当清管器以很快的速度在管道中行进遇到弯头时，第一节皮碗的一侧迅速撞到弯头的一侧管壁并停下来，压力升高后清管器克服阻力向前运行，若此弯头与皮碗互相接触冲撞的一侧很粗糙，会自然留下很重的刮痕，又前进时测径板与弯头外侧内壁接触磨损较大。初步判断应是跨越河流处的四个45度弯头之一，其中此类跨越开挖过河段2处，且最后一处紧靠收球筒出口，河底的直管段约12米长。

决定通过降低空压机出口压力及排气量来控制测径清管器的行进速度，行进速度一般应控制在0.5～2.0m/s，第二次测径用时约75分钟，平均速度为1.3 m/s，结果测径板完好基本无明显磨损，验证了碰头会时的结论。

根据 SY0401-98要求，高压B试压采用水压试验。常规的水压试验流程为：注水——升压——强度试验——严密性试验，但一些穿越段在试压时，出现了压力随温度波动较大，穿越管道为地上试压，外防腐层为3PE,夏天试压时，黑色防腐层大量吸热、放热后，导致地面管道试验压力异常变化幅度达到1.0MPa以上，只能排水泄压重新试验。

仔细分析原因后，排除了压力表、试压接口、管道泄漏的可能性后，推想有可能是试压段管道进水时，管道系统中残余空气较多，管道未完全充满水，空气的压缩系数明显大于水的压缩系数，导致压力随温度的变化而变化。

然而规范上提到“在管道高处排气”，实际上“高处排空”≠“最高处排空”，管道沿线多处定向穿越河流、弹性敷设后，管道就会蜿蜒起伏，常规水压试验上水采用低点上水高点放空的方法，空气就会积存在两段穿越之间的管道最高处，也就是说，即使出水口水流流出后，也不一定能排除管道中断断续续的气体，除非管道内水流达到一定流速，但是大流速需要大流量的泵同时浪费大量的试压水，此现象可用透明的塑料软管来模拟验证。

于是在整体埋地管道试压时，改进后的试压流程见“图2水压试验流程图”，水压试验注水环节，在试压管段两端增加自制临时收发球装置，采用加皮碗式清管器隔离法试压充水（注水示意图见图3、4），在第一个注水清管器前后的管道内注入100m长或20 m³的冲洗水，并紧跟第二个注水清管器注入试压水，以防形成气穴。在注水过程中，应准确记录注水压力、注水体积、环境温度、地表温度、管壁温度及入口水温度。注水清管器前后应有一定的压差，其行走速度不应超过3 km/h。采用此改进后的注水流程后，充分避免了前文提到的问题，使得水压试验一次成功。

管道除水，是指在水压试验后，在干燥前清管，尽量除去管道中的游离水。除水应达到的要求是：除个别的低洼段外，管内大部分水已被除掉，只在管壁上遗留一层薄薄的水膜。根据国外的经验，水膜的厚度一般在0.05～0.15 mm 之间。除水效果好的话，甚至能达到0.01mm。管道内壁越光滑，清管器的密封性能越好，水膜的厚度就越小。除水可用“清管列车（pig train）” 一次完成，也可多次发送扫线清管器分步完成，采用哪种形式要视管道具体情况而定。对于距离不太长的城市高压管道，一般情况下采用多次单独发送扫线清管器（即接收到一个后再发下一个）将试压用水排出管道．用压缩的干空气推动清管器前进。

此工序尤为重要，清水的效果直接影响下一步的干燥效果，在北二环高压管道施工中，就出现了清管排水不彻底，急于用干燥机进行干燥，结果干燥了3、4天仍然没有效果，在干燥机出口，测得露点为-40℃，但是管道末端排出的气体湿度反而比大气中的还要高，可以看出明显是管道中还存在大量的游离水，水集中在穿越管道的底部。分析原因，并查看有关资料后，选用的清管器有问题，因排水时，所用的清管器仍然为测径时的碟形清管器，碟形皮碗在转弯时漏水较多，不能达到有效的排水效果。导向板、密封板布置及清管器的长度对清管器经过弯头处的窜漏特性影响明显，清管器有效长度以1.45～1.60D为宜。于是把清管器的前段的碟形皮碗更换为直板形，改装成直板皮碗组合清管器（见图5），其构成：导向板+直板皮碗+直板皮碗 +隔离块+碟形皮碗+碟形皮碗，再次进行清管排水（清管过程见图6、7），清出大量的水，清管器运行3遍后，几乎无可见水排出后，用聚氨酯光面泡沫清管器多次进行吸水，对泡沫清管器进出管道的重量比较后，管道中的水不多后，开始干燥工序。

规范CJJ33-2005中未提及到管道干燥要求，对于高压天然气管道投产前干燥尤为重要，天然气管道中如果含有水，则液态的水就有可能与天然气中的少量酸性气体生成酸性物质，腐蚀管道内壁，影响管道系统使用寿命及其可靠性；同时有可能形成天然气水合物或造成冰堵，导致管道堵塞，尤其对于用气量较大的工商客户的调压站和各城镇的高中压调压站，此类调压站进口压力为2.5 MPa，出口压力为0.4 MPa及以下，调压器前后压差达2.1 MPa，气体流量大，管道内气体大量吸热后，引起指挥器内阀口冰堵，导致调压器失灵，影响管道安全运行。因此，为了避免这些问题的发生，在管道投产前必须对管道进行干燥，脱除管道中游离的水和大部分的水蒸气，使其露点低于输气条件下最低环境温度低5℃，同时由于长输管道过来的天然气中含有一定的水分，运行时要及时通过门站过滤器排水，以免水分带入门站至各城镇的高压管道及调压站。

根据干燥的原理，可以分为：抽真空干燥法、干燥剂干燥法、干燥空气干燥法。根据大量工程实践比较，优先选用干燥空气干燥法，干空气干燥是采用经过除油、过滤和脱水的干燥纯净压缩空气吹扫管线，由于其低露点的特点使管道内壁附着的水分蒸发，并利用后继干空气将管道内的湿空气排出管外，达到干燥管道的目的。同时城市高压管道多有分支管线、变径，干燥空气干燥法适用有分支管线的干燥，在主管线、分支管线分别进行完水压试验、扫水后，再将分支管线与主管线连接，然后再进行整体干燥。

影响干空气干燥法干燥效果的因素：空气的最初含水量、环境温度、管道内的残留水量、干空气的流量、液态水的分布状态、气量的大小，管线所处的环境温度越高，越有利于水分的蒸发，同时干空气的吸水能力越大，干燥效果越好，降低管道末端的压力、保持持续低压吹扫可以缩短干燥所需的时间。

对于城市高压燃气管道在施工时，提出以下建议：

1. 为满足施工过程中清管需要，尽管清管器厂家提供清管器可以通过R≥1.5D弯头，即使管道设计时未设计管道清管，但图纸会审阶段，还是要提出采用R≥3D弯头（管）要求，阀门必须选择全通径球阀，并且清管时要全开。

2. 清管器测径时，行进速度宜控制在0.5～2m/s。

3. 水压试验时上水宜采用清管器上水。

4. 上水、清管、测径、排水过程一定要注意各种型号清管器的正确选用。

5. 对有分支的管道选择三通时一定要选择清管三通，清管三通安装时，分支口不宜水平安装，宜向上偏，以避免清管过程中水、杂物进入分支管道内，在主管道、分支管道分别进行完水压试验、扫水后，再将分支管道与主管道连接，然后再进行整体干燥。

6. 管道干燥合格后，如暂时未通天然气，管道要冲入微正压干燥氮气，以防止湿气再进入管道。

参考文献：

［1］  《输油输气管道线路工程施工及验收规范》（SY0401-98）.

［2］  《长输天然气管道清管作业规程》（SY/T6383-1999）.