基于试压包管理的管道施工成套技术立项报告.doc

项目编号： 中国化学工程集团公司技术创新项目项目立项建议书项 目 名 称： 基于试压包管理的管道施工成套技术 申 报 单 位： 中国化学工程第七建设有限公司 申 报 时 间： 填 报 说 明一、 本项目建议书内容和格式是根据国家政府有关部门要求编制。二、 填写项目建议书内各项内容，应实事求是，认真填写，表述明确。三、 封面项目编号不填。四、 项目建议书及相关材料统一使用A4纸打印，一式2份，同时提供电子文档。填 报 说 明五、 本项目建议书内容和格式是根据国家政府有关部门要求编制。六、 填写项目建议书内各项内容，应实事求是，认真填写，表述明确。七、 封面项目编号不填。八、 项目建议书及相关材料统一使用A4纸打印，一式2份，同时提供电子文档。目 录一、项目立项理由4二、国内外技术现状和发展趋势4三、项目前期科研工作情况8四、开发目标和主要开发内容81.开发目标：82.开发内容：92.1试压包的编制阶段92.2试压包的编制基础92.3试压包的编制原则102.4建立试压包112.5试压包的内容12五、核心技术和创新点151.核心技术151.1管道施工特点151.2试压包161.3试压包的意义162.创新点17六、关键技术和技术研究路线（方案）19七、主要技术经济考核指标20八、项目验收最终成果及成果形式20九、应用前景和经济效益预测20十、项目支撑条件（可以写单位的基础条件加上个性化的本项目研究条件）21十一、与本项目有关的专利检索及法律状况分析22十二、项目研究开发阶段目标、进度计划22一、项目立项理由管道安装是大型化工装置的重点和难点。在施工开始时，根据图纸，合理的编制归纳为单个的易于管理的试压包。控制好每个试压包的施工过程，也就保证了整个管道工程的的施工质量和进度。该施工方法在国外工程中已经大量使用,在国内的大型化工项目中也在积极使用。取得了很好的效果。二、国内外技术现状和发展趋势国内外长输管道清管试压技术不尽相同，分别从管道清扫、注水、升压及稳压几个方面，介绍了目前国内外管道清扫、试压常规的施工方法，并对其优劣进行了对比分析，指出当前国内清管试压技术存在的缺陷，对其发展趋势和改进方向进行了展望随着全世界范围内油气管道建设步伐的加快以及国家能源通道建设的积极推进，中国石油天然气管道第二工程公司作为管道施工专业公司，先后承揽了西气东输一线、西气东输二线、泰国工程、俄罗斯远东管道工程、阿布扎比原油管道工程等多个大型国内外重点工程建设。施工中对国内外管道清管试压施工规范要求和施工方法进行了仔细研究和对比分析，其中有很多经验值得国内单位学习和借鉴，以不断提高国内管道清管试压施工质量，降低试压施工中的安全风险。1管道清扫作业国外长输管道清扫施工方法：先将清管器装入发球筒，再使用空压机对管线进行背压直至0.3mpa，然后发出清管器进行管道清扫。在收球筒处安装压力表，对管线进行排放气体逐渐减压，排放气体时应保证运行的清管器前端的气体压力始终维持0.3mpa，有效控制清管器的运行稳定性。国内管道清扫一般操作方法：将清管器装入发球筒，直接利用空压机将清管器发出，进行清管作业，而不对管线进行背压，清管器在管线中的运行稳定性缺乏有效控制。对比分析：（1）管线清管时不进行背压作业的情况下，清管器运行到弯头等特殊点会停止，此时利用空压机对清管器进行加压，清管器在强大推力作用下突破弯头处的各种阻力后，才能继续运行，但这时清管器的推力可能远远大于清管器正常运行时的阻力，使得清管器的加速度增加，运行速度突然暴增，导致清管器磨损度加大，直径变小，清管作业不彻底，效果难以满足要求。同时在清管器即将到达管线末端时如果遇到突然加速、动量变大，清管器对收球筒的冲击力增加，严重时会将收球筒的封头击坏甚至击飞整个收球筒，安全隐患大。（2）清管前对长输管线进行背压处理，并在收球筒处对背压的压力进行控制，不仅可以有效保证清管器运行平稳，很大程度上降低清管器的磨损，提升清管质量，而且可以大大提高清管作业的安全性，减少甚至避免安全事故的发生。2管道注水作业国外长输管道注水施工方法：以阿联酋工程施工为例，壳牌（shell）监理施工文件中要求注水前需要对管线进行背压，背压压力设定必须与下坡段的静水压保持一致。如下坡段的高程为80m，则背压的压力至少达到0.8mpa。注水过程中还应结合实时注水量与管线高程，对管线中的背压压力进行控制，尽而实现对水冲洗及注水清管器的控制。同时在封头中需加装3个清管器，第一个清管器前注水500m，第一个与第二个清管器之间、第二个与第三个清管器之间分别注水500m长，以达到冲洗管道及充分排空的效果。这就要求施工时至少预制8米长的试压封头，可以装入4个清管器，3个注水，1个扫水。注水后管线内的含气量不允许超过总容积0.2%。国内长输管道注水常规施工方法：对管线注水时不进行背压，制作的试压封头一般只能装入2个清管器，在第一个清管器前注水500米冲洗水，第一个与第二个清管器间注水500米隔离水。对比分析：注水前对管线进行背压，并在注水过程中对背压压力进行控制，可以有效控制注水球的运行速度，特别是当水头运行到高程较大的下坡段时，不会发生管线注水速度小于水压推进清管器的速度。因为一旦发生管线内注水速度小于水压推进清管器的速度，极有可能出现真空段或是进气段，特别是国内管道注水时只加装2个清管器的做法。当管线注水时的含气量过大时，将对管线试压质量及施工安全造成很大的影响。3管道升压及稳压国内外管道试压过程基本相同，但国外工程管道试压时对含气量有明确的要求，不能超过总容积的0.2%。施工时利用高精度电子流量计，记录下每升1bar所用的水量及时间，并绘制p/v（压力/容积）曲线图，当达到35bar时，确定含气量是否超标，如果超标，则立刻停止升压，采取处理措施，重新进行注水及试压；符合要求则继续升压。对比分析：国内西气东输一线管道试压时要求绘制p/v曲线图，但在西气东输二线管道试压规范中将其取消。实际上p/v是非常重要的，它能够在升压过程中对试压情况进行监控，确定管段中没有过量的残留空气，确保管道达到最终实验压力之前材料没有超出屈服强度。在钢管张力超过0.2%时，能及时停止强度试验，避免钢管过度变形。同时当有空气遗留在试压段中时,还会带来一系列其它问题。首先会使试压段升压的时间延长，水不可压缩，而空气是可以压缩的，且压缩比很大。其次浪费能源，能量用于压缩残留的空气,压缩水和扩张管道，当残留的空气量很大时,将在管道破裂时形成巨大的破坏，安全隐患大。最后扫水时有可能产生气阻，增加扫水难度，提升扫水的成本。更严重的是气阻一旦产生，就必须增大压力进行扫水，施工风险加大。4.结束语随着经济社会发展和国家油气资源战略的实施，油气管道正进入新一轮大发展时期。面对快速发展中制约安全施工的问题，国内长输管道施工公司应不断开阔眼界，借鉴应用国外先进、成熟、科学的管道清管试压标准和经验，全面提升管道清管试压质量，采用措施消除可能引发安全事故的隐患。同时,转变观念，积极培养队伍,以负责的精神来学习和研究水压试验技术，全面掌握并应用压力容积曲线法测试管道强度等先进技术及其原理，为管道安全施工提供支撑和保障，促进管道清管试压作业又好又快发展三、项目前期科研工作情况就我公司承接管道施工工程而言，试压包的管理不确定性因素、施工环境的复杂性、多样性和变异性以及施工技术水平的差异性影响，使得试压包的管理动态不确定性和复杂性的特征，管道施工包含预制、安装（含焊接及无损检验）、试压、吹扫、防腐以及绝热的几个工序。管道施工一般都具有材料复杂（各种的管道材料、部件、紧固件），工作量大（上万件的管道部件需要通过焊接、螺栓连接等方式组合成为管线系统）；工序繁琐（每完成一个焊口、一个部件或者一条管线就是一个工作循环，重复频率高）；工期紧张（一般都是在施工尾期，完成后业主就可以投入试车及生产，工期压力大；人员众多（大量的各个专业的施工作业人员参与到每个工作循环当中，需要高度的组织协调配合）。 四、开发目标和主要开发内容1.开发目标：在使用试压包管理时，各个工序按照计划围绕试压包进行施工是关键控制点。按照一般的施工方法，各个专业工序往往各自为政，按照自己的计划进行工作。到工程后期，往往会出现优先的管线没有施工完，而最后的管线具备条件，或者需要保温的管线没有试压，这样最后的尾项移交工作就会显得杂乱，往往就会头痛医头，脚痛医脚，到处灭火。以试压包管理为核心进行施工，可以大量的减少这样的无序工作。要保证试压包的有序工作，就要完善体系，落实责任，合理计划，配备专业的人员，从编制合理的试压包基础开始，有序的开展工作。2.开发内容：2.1试压包的编制阶段试压包的编制按照时间分可分为试压包的编制准备和运行管理资料完善两个阶段。在编制准备阶段，工程师需要根据流程图编制出试压包资料表当中的18（下表二）项内容，确定不参与试压的管道部件（特殊阀门和部件）并确定代替的临时管段的规格和尺寸，标注管道试压的盲板加入位置及规格，便于施工准备及制作。在试压包编制阶段，又分为试压包建立和资料准备两个步骤。在运行管理资料完善阶段，也就是施工阶段。随着施工的陆续开始，不断及时地完善资料，以达到试压和验收要求。2.2试压包的编制基础工程开工以后，就需要对管道施工进行试压包编制，以便于指导管理施工、尾项消除，以达到按期移交的目的。试压包编制一般需要具备以下几个条件：A、 完整的流程图。分系统，有管线编号及压力等级等。B、 完整的施工图，现在一般都会提供单线图、支架图，如果没有单线图，需要进行详细设计出单线图。C、 管道安装试车计划，管道投用的先后顺序，作为编制试压包优先考虑的重点。D、 有经验的管道工程师，需要了解管道施工程序，合理划分试压包。2.3试压包的编制原则管道工程师在熟悉流程图的原则下编制，试压包编制时，要考虑管线的连续性、可断开、合理性、有效性以及完整性。一般在编制试压包时需要考虑到以下几个原则：九、 所有流程管线需要涵盖；十、 同一介质编制为一个试压包；十一、 同一种材质编制为一个试压包；十二、 同一种试验压力编制为试压包.；十三、 合理划分试压包，不能够简单的将一个系统归纳为一个试压包，过大会增加检查控制难度。也不可将一张单线图就设立一个试压包，这样就失去了试压包控制的意义。十四、 编号的同一和连续。统一编号便于资料的有效管理；一般采用以下编制方法： 表1 试压包编号方法装置号系统编号试压包编号A/B/C/DIA/PA/LO/KO/AD/HS/HD/HT/DW/SW/LN/HN/SO/.001/002/003.举例：ALO001A装置LO系统试压包0012.4建立试压包在接受到完整的流程图以后，根据工艺要求、介质类型、开车顺序以及现场实际，划分试压包，并制定出编制原则。一般每种介质作为一个试压系统，试压包的编号要规范连续。在流程图上用不同颜色的笔将已经编号的管道试压系统作出标记，以避免重复编号或者遗漏。同时，对于各个试压系统的分界点，需要进行明确标记。每一个系统内，往往会有不同压力、不同材料、不同回路区域的管线，根据材料、压力、回路的不同，结合现场实际，编制试压包并进行编号。在编制试压包时，不要简单的按照实验压力进行分包。这样会人为的增加很多编制和管理工作。按照国外标准，管线设计首先设计出一定的管道等级，然后再进行设计，会根据管线的设计压力圆整到最接近的上一个等级，如果管道等级一样，就可以使用同一试验压力，只要这个压力不超过ASME B31.3上面的许用应力的90%。 另外，每一个压力等级都会有一条温度-压力曲线，即便是不同的管道等级，如果试验压力不超过压力等级的曲线上限值，也是可以一起做压力试验的。国内设计一般都规定设计压力和试验压力，如果简单按照设计的试验压力进行试压包编制，就导致工作很被动，无形中增加了很多试压包。在这种情况下，可以考虑和设计进行沟通，在管线其他部件能够满足条件的情况下，进行试压包的合并，这样业主和监理单位也会认可。道康宁二期项目的的117号包和119号包，为风冷器的进出口117号包设计实验压力为1.39MPa.，119号包的设计实验压力为1.19MPa，经过和设计及监理沟通后，合并为一个试压包，减少了工作量。2.5试压包的内容在根据图纸进行试压包编制后，需要进行试压包的资料整理。在试压包编制成册之前，应该对所有的单线图进行管段和焊口的标注，在这些单线图上标注出该试压包编号，图纸序号，临时管位置以及盲板位置等等信息。质量管理系统将使用这个图纸进行数据的录入和统计，以提供进度质量等有效信息。单线图上的标注应该标准清楚，该试压包的所有图纸应该有联系号联系起来，有的试压包会在一张图纸上，有是在几张图上，这几张图就需要根据流向进行编号。有的单线图由于阀门前后的压力不同或者介质的不同，会出现多个试压包，更加需要标注清楚。举例如下：图二 试压包编号示意图试压包编号后数字为所接图纸在该试压包单线图图纸序号。A-LO-002-4A-LN-002-31A-LO-002-53A-LO-002-21单线图号150LO2345P2ABF试压包图纸编号：ALO00101采取这种标注方式，我们就可以清楚地把每一个试压包完整的清楚的分割开来，而不导致混乱。试压包是个资料包，应包含该试压包单元的所有管线的施工检验资料，一般应有由以下资料构成：引用二表2.试压包资料内容序号内容控制阶段备注1试压包目录编制2流程图(最新版本)编制随版本及时更新3单线图，焊缝布置图(最新版本)（标注焊口的单线图）编制随修改及时更新。标注临时管和盲板的安装位置4支架表编制随修改及时更新5特殊支架图编制随修改及时更新6临时管段图及统计表编制随修改及时更新7盲板图及统计表编制随修改及时更新8焊接记录安装9无损检测合格报告安装10硬度检测合格报告安装11PMI(光谱)检测合格报告安装12安装施工尾项清单安装所有焊接工作完成并记录，管段支架安装完毕，检验实验项目合格，临时管段安装完毕，确认后方可试压。13试压用水水质报告试压14试验用压力表检验报告试压15工艺管道水压试验报告试压试压合格，可以进入吹扫复位阶段16工艺管道水冲洗，吹扫报告吹扫复位17安全阀安装记录报告吹扫复位18螺栓紧固报告吹扫复位19垫片检查记录吹扫复位20复位检查报告吹扫复位所有临时管段拆除，所有因试压吹扫而拆除的阀门部件安装完毕21管道防腐检查记录防腐22管道绝热检查记录绝热23签字认可的尾工清单所有复位后的尾项确认已经消除24移交证书办理移交，施工结束将这些资料组成卷，就形成了一个“试压包”，当然“试压包”中可以一条工艺管道，也可以是一组工艺管道，根据试压包包含管线的具体情况，增加和减少资料。比如：高温高压管道，需要增加热处理报告，热力管线，需要增加膨胀节安装检查记录。每一卷应当使用单独的文件夹夹好，专人管理，以避免混乱或者丢失，也方便查找和更新。五、核心技术和创新点1.核心技术1.1管道施工特点管道施工，是一般化工装置的施工的重点，一般包含预制、安装（含焊接及无损检验）、试压、吹扫、防腐以及绝热的几个工序。管道施工一般都具有材料复杂（各种的管道材料、部件、紧固件），工作量大（上万件的管道部件需要通过焊接、螺栓连接等方式组合成为管线系统）；工序繁琐（每完成一个焊口、一个部件或者一条管线就是一个工作循环，重复频率高）；工期紧张（一般都是在施工尾期，完成后业主就可以投入试车及生产，工期压力大；人员众多（大量的各个专业的施工作业人员参与到每个工作循环当中，需要高度的组织协调配合）。化工装置的管道，连接各种设备，中间还有各类的控制、测量、开关装置（阀门等），流程复杂，一般俗称管网来形容它的复杂。随着现代化工生产的大型化、精细化、自动化的发展趋势，化工装置的流程越来越复杂，需要配设的管路越来越多，如何适应这个趋势，安排好管道工作，是按期保质完成管道施工的一个重要保证。管网来形容管道的复杂性，就像蜘蛛网一样，要清理出它的头绪，才好组织施工。在管道的施工中，一般按照常规管道安装完毕后进行三查四定，清理工程尾项，试压按照流程图编制简单的系统图。如果利用试压包对管道施工工作进行控制，特别是在施工收尾阶段的控制，将能更好的保证管道施工的顺利进行。1.2试压包试压包是最开始是为了管道工程施工扫尾、试压和交工验收的而编制的一套管道资料，它包括管道施工的过程及检验资料，作为管道的施工收尾阶段的管理依据和管理手段，在管道工程施工扫尾、试压和交工验收中作为重要控制手段。现在已经开始应用到整个管道施工当中，对管道施工的施工进度、人员组织、质量控制以及材料供应等起到重要作用。1.3试压包的意义试压包可以把我们看似繁复无序的管路简单格式化为一个个相对清楚简单的管路单元，就好比把一个堆满各种物品的库房进行分类整理存放，更加便于我们检查、控制、管理。其基本原理如下图：系统1试压包11试压包13试压包12系统2试压包21试压包13试压包22系统3试压包31试压包33试压包32系统4试压包41系统5试压包51试压包53试压包52系统6试压包61试压包63试压包62543216管道流程示意图管道试压包示意图2.创新点2.1.编制试压包，就可以将繁杂的管线划分为一个个相对独立的单元，便于我们更好的计划组织安排管理。2.2现在已经开始应用到整个管道施工当中，对管道施工的施工进度、人员组织、质量控制以及材料供应等起到重要作用。2.3如果利用试压包对管道施工工作进行控制，特别是在施工收尾阶段的控制，将能更好的保证管道施工的顺利进行。2.4 解决了化工装置的管道，连接各种设备，中间还有各类的控制、测量、开关装置（阀门等），复杂的流程2.5通过系统化的试压包的管理提高了工作效率和经济效益六、关键技术和技术研究路线（方案）比选文献资料法研究查阅大量相关文献，了解国内外研究现状专家咨询获得相关方面权威信息效度、信度检验确定研究课题：试压包管理的管道施工成套技术检索、查阅相关文献及工程资料专家访谈、反馈实际相关工程资料调查：根据研究对象及主要问题，针对性设计调查路线和相关问题题。制定研究计划利用文献资料法、专家访谈法和数据分析法，对掌握的数据资料进行梳理。预期论文结论：通过资料查阅、分卷的统计和整理，对公司相关工程案例资料进行统计、比较、分析，对相关专家进行咨询，详细阐述试压包管理的管道施工成套技术调查数据进行统计、分析：对相关工程完成情况及数据资料进行分析、统计、筛选。七、主要技术经济考核指标在使用试压包管理时，各个工序按照计划围绕试压包进行施工是关键控制点。按照一般的施工方法，各个专业工序往往各自为政，按照自己的计划进行工作。到工程后期，往往会出现优先的管线没有施工完，而最后的管线具备条件，或者需要保温的管线没有试压，这样最后的尾项移交工作就会显得杂乱，往往就会头痛医头，脚痛医脚，到处灭火。以试压包管理为核心进行施工，可以大量的减少这样的无序工作。要保证试压包的有序工作，就要完善体系，落实责任，合理计划，配备专业的人员，从编制合理的试压包基础开始，有序的开展工作。提高工作效率，节约了人员机具的开支和使用。八、项目验收最终成果及成果形式 1、国内外管道施工技术，与我司研究的试压包管理系统相结合能较大的降低有关的作业安全风险，提高繁琐复杂的施工工序，降低施工成本，提高我公司技术和经济竞争力。2、完成论文基于试压包管理的管道施工技术。九、应用前景和经济效益预测从和国际工程公司合作开始，我公司已经在很多项目开始应用基于试压包管理的管道施工方法，如南京扬巴一期项目、上海拜尔项目、常熟大金项目，张家港道康宁一期二期工程，都成功运用，取得很好的施工效果。道康宁二期主体装置管线长度约31000米，有低温钢、不锈钢、碳钢、镀锌钢管的材质，共计101000DN。按照介质共分为31个系统，编制成457个