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压力管道水压试验方案

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2020年4月19日
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XXX工程第1标段

水
压
试
验
方
案

编制人：
审核人：
审批人：
XX公司
年 月 日
目录
一、工程概述 1
二、编制依据 1
三、压力管道的水压试验方法和试压分段计划 1
（一）试压分段计划 1
（二）、试压管段封板后的后背设计 2
（三）DN1800堵板设计计算： 2
（四）压力管道水压功能性试验 5
四、注意事项 8
五、材料与设备 10
六、试验组织机构 11
七、水压试验时间安排 12

一、工程概述
XXX总公司承建的XXX工程第Ⅰ标段DN1800钢管施工，起点K0+000，终点K4+230，总长4230km。材质为Q235B型钢管，壁厚分为22mm，20mm，16mm，钢管接口形式为CO2气体保护焊接，焊缝质量等级为Ⅱ类焊缝，无探伤检测比例为50%。
焊缝的探伤检测合格后，分段对压力管道的强度和严密性进行试验，其试验方法采用水压试验法，工作压力为0.6MPa,试验压力为0.9MPa。管道试压合格后再分段进行内防腐。
二、编制依据
1）“XXX工程”施工图纸。
2）GB50268- 《给水排水管道施工及验收规范》。
3）GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》。
三、压力管道的水压试验方法和试压分段计划
（一）试压分段计划
按相关规范，水压试验不超过1km一段为宜；设计另有要求的除外。
本标段计划分为四段试验，第一段由K0+000至K1+037.315，第二段K1+037.315至K2+342；第三段K2+342至K3+224.264；第四段K3+224.264至K4+230。
该分段考虑主要是在高点设计有排气阀，低点设计有放空阀，基本在1km左右，长度均匀，排水方便。因为本工程大部分管线都是顶管，根据现场实际情况，只有第二段K1+037.315至K2+342稍长，但能够满足要求。
（二）、试压管段封板后的后背设计
根据设计和规范的要求，本标段的管道封板后的后背设计，采用型钢支撑和顶托，支撑在顶管工作井的墙体上；大开挖的末端采用混凝土墩做后背支撑在基坑的土体上。
后背的压力验算：
设计最大试验压力：0.9MPa，即900KN/㎡
二个封板的面积：π×0.9²×2=5.087㎡
后背的总推力：900×5.087=4578.12KN
后背的总面积：10m×5.4m=54㎡
后背的压力：4578.12/54=84.78KN/㎡
（三）DN1800堵板设计计算：
①材料的选用及焊接方式：钢管段试压堵板采用δ=24㎜钢板加24㎜厚筋板井字肋，肋板上再加腹板。
②水传至堵板的总推力为：
N=π/4·D2·P=0.785×1.772×1.05×106=2582.3kN
D——钢管内径为1.77m；
P——试验压力为0.9MPa，顶管两端中心高差约15m，顶管段水压力为0.9+0.15=1.05MPa。
③焊缝承受水压力验算
lW=N/（he×lw）=N/（0.7×hf×fw
f）=2582.3×103/(0.7×18×160)=1280mm即为1.28m
lw——角焊缝的长度；
he——角焊缝的有效厚度；
hf——角焊缝的厚度；
fwf——焊缝的设计强度，160N/mm2。
实际焊缝长度：
π×1.77×2+8×(0.3+0.22)×2=12.176m。安全系数取4，即1.28×4=5.12＜12.176，满足要求。
④计算方法
计算出一定数量的筋板抗变形力和管道压力水的总作用力平衡用一定数量的筋板焊接在钢板上，其抗变形力大于管道压力水的总作用力，用24㎜钢板的抗变形力作为保险系数。
a)假设用4块筋板将圆形钢板分成9块长条形，压力水最大作用面积S=1.77×1.77÷9=0.348m2
b)作用在1.77m长条形的均力为：q=S·P/1.77=0.348×0.95×106÷1.77=186.7kN/m(P为DN1800顶管段试验压力)
c)设最大变形量为5mm
f=5ql4/（384EI）
I=ab3/12=（0.024/12）b3=0.002b3
f=5×186700×1.774/（384×2.1×1011×0.002 b3）≤0.005
f——钢板挠度；
q——分布力大小；l——长度1.77m；E——钢板弹性模量，2.1×105N/mm
I——矩形惯性矩；
EI——刚度；
a——筋板厚度，24mm；
b——筋板宽度；
b≥0.285m，b取300mm即可。
a) 同理可知：最大作用面积抗变形筋板宽度能够满足刚度需要，其余小于最小作用面积都能满足刚度的需要。
堵板与钢管采用双面焊，筋板两侧与钢板都焊接角焊缝，筋板端头两侧都与钢管焊接。焊缝等级二级，焊条型号E4303.
（四）压力管道水压功能性试验
1、水压试验流程

2、试压方法
2.1试压准备
a)第一次及第二次水压试验前要用堵头封堵管的两端；而且所有进人口应焊好法兰短管，随时准备封闭。
b)在管汇上安装短管和阀门；并清除试验管段内的杂物，并清除干净；
c)管线焊接完成后，将封板焊接在两侧管线的端部；将检修阀门调到半开状态。
d)连接好注水泵和增压泵管线、电源、水源；

2.2注水
管道注水时，打开排气阀门和进人孔处的法兰，从两端或一端用3~5台水泵注入，使管道内的气体自然从管道上端排除。管道注水时水流速度不可太快，应使管道的进水量与排水量相匹配，如进水量大，而排气少，管道内气体就会滞留在管道内，形成的气囊会影响水压试验效果。具体注水与排气方法如下：
b) 将管线最上侧的排气阀及进人孔打开排气；经过软管插入进人孔，用注水泵往管段中注水；
c) 注水时，将试验段上的排气阀门打开，以便排放管内的空气；
d) 注水满后，让满水管道浸泡24小时后，再试压。
2.3升压
a)管线注水完成、管内外水温达到平衡后，开始用试压泵对管线进行升压；
b)升压前关闭相关的排气阀；
c)升压时经过试验泵注入管线中的水，经过流量计进行准确计量；
d)升压时，压力应缓慢上升。在管线压力达到75%以前，升压速率不大于0.1MPa/min，在管线压力达到95%以后，升压速率应小于0.01MPa/min；
e)应分级升压，当压力升至试验压力的50%时，稳压15分钟，观察管线无泄漏，压力有无明显下降；当压力无明显下降时，继续进行升压；
f)在升压的过程中，要对注入管线中水的体积、时间、水温度、环境温度和相应的压力进行全过程记录；
g)根据上述记录数据绘制出压力—时间、压力—容积的曲线。当管中压力达到试验压力的75%时，若升压曲线基本成一条直线，则说明管线当中的空气含量很少，满足要求；若升压曲线成一条曲率较大的曲线，则说明管线中的空气含量较高，要计算其中的空气含量，空气含量最好不超过管线总容量的0.2%；
h)在管线升压过程中，当管线中的空气含量超过0.2%，拟采用的应急措施是：打开加压泵的降压阀进行降压，然后再打开排气阀门，排放空气；重复多次，并注意观察排气口的情况，当排气口的出水形成连续性水柱时，管线内的空气基本已经排空。
i)若管线中的空气含量满足要求，则继续升压至管线的试压压力。
2.4稳压
a)当管线的压力升至试验压力后，关停试压泵，拆开相关的注水软管，并静止一段时间（约一小时）；
b)管线内的压力平衡并稳定后，管线要在试验压力下稳压15分钟；稳压过程中，管线的压力变化情况要用压力记录仪、压力显示器进行记录；
c)温度的变化对管线中的压力有一定的影响，稳压过程中要定时（15分钟）测量和记录温度、环境温度及管线压力，必要时绘制温度—时间曲线图；
d)水压试验合格标准：在15分钟内压力下降满足规范要求标准，检测管道外观无渗漏水现象，则水压试验合格。
2.5卸压
a)试验完成后，管线的卸压要缓慢进行；卸压速率不大于0.1MPa/min；
b)打开试压室上的排气阀放水降压；
c)试压完成后，及时提交试压报告给各方会签。
2.6排水
a)打开排气阀和进人孔，第一段管线试压完成后，用4~5台注水泵将第一段的水抽入第二段的管内；
b)打开排气阀和进人孔，第二段管线试压完成后，用4~5台注水泵将第二段的水排出；
c)当注水泵不能抽出水后，打开排泥阀处的小法兰堵板，将剩余的水继续排空。
四、注意事项
（一）、安全方面
1.严格执行公司安全监护工作准则，无条件接受安全员的安全监督，听从现场安全监护员的劝阻、教育。在整个试压过程中，设立两名试压安全监督员，专门负责试压的安全。
2.在进入施工现场前，必须对所有施工人员进行针对性的安全教育和安全交底。
3.进入施工区域必须戴好安全帽，必要时系好安全帽带，施工时必须正确穿戴好劳保防护用品，必须听从有关领导及现场安全员的劝告和指挥；管线两端的试压点之间，要用对讲机随时保持联络，注意安全。
4.施工开始前，施工负责人应组织人员全面检查、清理现场，对施工所用的各种水、电、气等应与指挥部有关人员联系、落实，制定可靠的安全措施；并指派专人做好现场的警戒监护。
5.施工临时用电等，必须确保绝缘、接地良好，并有醒目标志。施工完毕，必须及时拆除，做到“装得安全、用得正确、拆得彻底”。
6.施工与安全发生矛盾时，应立即暂停施工，并立即向有关领导汇报。
7.搭设的脚手架、走道、跳板必须符合规范要求，确保安全、牢靠；使用前和使用过程中要执行专人分阶段检查和维护保养制度，严禁超负荷堆放重物。
8.试压前，在试验范围内设置警戒区域，禁止闲杂人员进入，在吹扫排气口设立警示标志，任何人不准擅自拆除安全标志、警戒线；不准穿越、闯入警戒区域。所有试压用的设备、机具在试压前要进行充分的检查，确保无安全隐患，压力表应有合格证和检验报告；试压过程中，特别是管线两端的封板处严禁站人。
9.禁止在压力提高后立即进行检查以及对个别焊缝的敲打，禁止在有压的情况下进行修理工作；应待卸压后修补；压力试验的全过程中，非试压人员不容许动试压用的阀门、仪表，以及试压泵、空压机等设备；避免违规操作时出现安全事故。
10.施工必须由专业人员进行，例如:电气焊工、起重工必须有合格的上岗证。
11.氧气、乙炔应按照安全距离摆放。安全距离应大于5米。
2、其它方面
a)管道试压，施工单位首先对管道进行预试压，试压合格后再通知各方到场进行管道水压试验。
b)管道试压前，管件应采取加固措施；管道试压时，密切观察各处封板（含法兰片部位）的变形情况，如有异常，应暂停试压，查明原因后进行整改。
c)管道试压时，关于管道渗漏的问题，我们将密切观察压力表的变化；
d)管道试压完成并合格，应待试压段内的水排除干净后，方可对端头的封板，进行对称分块的割除干净，打磨。
五、材料与设备
序号
设备
规格
数量
备注
1
注水泵
VMP50*16扬程30m
4~5台
500m³/h
2
加压泵

1台
1.5MPa
3
空气压缩机
12方
1台

4
流量计

1台

5
配套管

100m

6
压力表
1.6MPa
2只
出示合格证与检验报告
7
闸阀
1英寸
4个

六、试验组织机构
（一）组织单位：XX公司
施工单位有关人员：

现场负责人：
专职安全员：
资料员：
测量员：
电工：
参与单位：
1、 建设单位：XX
2、 监督单位：XX
3、 设计单位：XX
4、 监理单位：XX
七、水压试验时间安排
第一段K0+000至K1+037.315，试压时间： 12月10日至 12月15日；
第二段K1+037.315至K2+267，试压时间： 12月18日至 12月21日；
第三段K2+267至K3+224.264，试压时间： 3月10日至 3月13日；
第四段K3+224.264至K4+230，试压时间： 3月17日至 3月19日。
具体给水打压试验的时间根据工程进度再合理安排。