管道试压包括强度试验和严密性试验两个阶段(见图)。强度试验目的是检验管段承压能力,试验压力水平应大于设计压力,如1.25倍设计压力或1.5倍设计压力。强度试压的压力越高,安全余量越大,某些重要区段则需要更高的试验压力。但是,压力过高可能导致管道屈服变形,不利于投产后安全运行,因此,强度试验压力不应使管道环向应力超过屈服强度,一般限制在0.9倍屈服强度。强度试验合格标准是不发生爆裂,管道试验压力超过承压能力将发生爆裂,爆裂持续时间短,地面会形成大坑或有大量试压介质喷出,易被发现。因此,试验压力保持时间可以较短,一般为4小时。
强度试验合格后开展严密性试验。由于钢管制造或环焊缝形成过程产生的缺陷扩展,导致缺陷穿透整个管壁厚度,因此使管道不能满足承压条件下的密封要求而发生泄漏。严密性试验的合格标准是管道稳压期间压降值不大于试验压力值的1%,因严密性试验是检验在设计压力内管道是否发生泄漏,故试验压力为设计压力。管道泄漏持续时间长,且不易被发现,试验压力保持时间需要较长,一般为24小时。
压力试验最早用于压力容器,1869年被引入制管厂,用于钢管的质量检验。1935年被纳入美国机械工程师协会ASME B31系列标准中,但不是强制性要求,直到1955年,ASME B31.8规范要求所有新建输气管道安装完成后都要做压力试验,1959年,ASME B31.4规范要求所有新建输油管道都要做压力试验。尽管不同国家设计规范中的压力试验要求并不完全相同,但均要求开展强度试验和严密性试验。
管道试压要求一般包括:①在试压前,使试压管段外接临时设施,不应使用站内设施。②水域大中型穿跨越及国家铁路、一二级公路、高速公路穿越管段,应单独试压,合格后再与相邻管段连接。③壁厚不同的管段宜分别试压。④用于更换现有管段或改线管段,在与原有管道连接前应单独试压,试验压力不应小于原管道试验压力。⑤试压介质宜采用洁净水。在人烟稀少、寒冷、严重缺水地区,可酌情采用气体作为试压介质。采用气体试压介质的管材必须满足止裂要求,试压时必须采取防爆安全措施。⑥强度试验中,管道任一点试验压力与静水压力之和所产生的环向应力不应大于钢管标准规定的最低屈服强度的90%,对特殊地段经充分论证后,其最大压力值不得大于钢管标准规定的最低屈服强度的95%。