辽宁省某水电站工程输水管道水压试验研究

2016-07-19姜思宝

陕西水利 2016年1期

关键词：水压试验水电站研究

姜思宝

（辽宁西北供水有限责任公司　辽宁　沈阳　110003）

辽宁省某水电站工程输水管道水压试验研究

姜思宝

（辽宁西北供水有限责任公司辽宁沈阳110003）

摘要输水管道水压试验是鉴定管道施工质量的重要流程，也是后期管道能够安全、顺利使用的保证和前提。文章以辽宁省某水电站输水管道水压试验为例，通过对水压试验的分段、流程以及端头封堵设计等内容进行分析，详细论述了该水电站输水管道水压试验的技术和方法。该工程输水管道水压试验取得了良好的成效，不但节约了工期，而且使得管道施工质量达到了预期的目标。文章通过对该项技术的介绍和总结，以期为类似工程提供合理有效的试验经验，供同行参考借鉴。

关键词水电站；输水管道；水压试验；研究

1　工程概况

辽宁某水电站工程输水管道布置在某市境内，管道全长3000m，直径为Φ1600mm，采用Q235B型材质。工程输水管道布设两条线路，全部为有压输水，管道输水流量为5.36m/s，沿线共布置了15座穿越建筑物，钢管连接口焊接采用气体保护焊接的形式，所要求的焊接质量等级大于Ⅱ级，端口焊接形式采用“X”型，焊接端口检测取样比例大于50%。钢管所有焊接点全部通过抽样检测，其技术等级及射线透明度以及坡口焊接形式等均符合规范要求。

2　水压试验

试压前的准备工作是能否顺利进行管道试压设计的关键，是管道工程质量及试压试验安全与否的保证。在进行水压试验前，必须对试验范围内的管道、压力表及安全阀等设备进行全面检查，在保证系统完善合格的情况下方可进行。

2.1水压试验设计

在进行水压试验之前，须先编制试验设计，设计内容包括堵板及后背的设计，对堵板的安全性能进行检测与验算，进水管路及排气排水孔的设计，加压设备的选择安装设计等，之所以考虑诸多环节是为下一步工作做好有效充足的准备，即试验段的选择与安排。

表1　压力管道水压试验的试验压力（MPa）

2.1.1管道后背作用力的测算

根据本电站工程所处地质情况，后背墙面必须保持平直且与管道轴线垂直，对于试压后背的长度、宽度及管道后背作用力，应进行安全核算，核算可参考下式：

式中：R—管道对后背的作用力（kN）；

P—试压管端所承受的压力（kN）；P1—承插口填料的粘结力（kN）；

P0—试验压力（MPa），取值情况见表1；r—管道内径（m）。

当管道的设计温度＞试验温度时，试验压力按照下式计算：

式中：P0—试验压力（表压）；

P—设计压力（表压）（MPa）；

（6）1—试验温度下管材的许用应力（MPa）；

2.1.2实测渗水量

在水压试验进行完毕之后，除了对堵板的安全性能进行测算、评估之外，所测得的管材渗水量必须符合规定，相关的规定详见表2。

当所采用输水管道的内径不小于上表所列内径时，可以按照下列公式计算所允许的渗水量，计算出结果后再将其与上表规定数字进行比较，如果小于表中数字，则符合规定。

（3）采用预（自）应力混凝土管或者是预（自）应力钢筒混凝土管的情况：

（4）采用现浇钢筋混凝土管的情况：q=0.014Di

式中：q—允许渗水量（L/min·km）；

Di—管道内径（mm）；

P—管道的工作压力（MPa）；

a—温度—压力折减系数，一般情况下试验水温应在0℃以上，当其在0℃～25℃时，a=1；25℃～35℃时，a=0.8；35℃～45℃时，a=0.63。

2.2分段情况及试验流程

输水管道必须安装止回阀，以防止供水管压力较低时出现的倒灌进而污染水质，同时保证管路所有接头必须严密不漏水。输水管道水压试验分段的基本要求：两边取水要靠近水源，而且排水要设置在方便的地方，分段长度要均匀，必须满足规范及设计要求。

该工程根据相关文件及要求，输水管道水压试验共分为两段，第一段全长1500m，标号为K0+000.00～K1+500.00；第二段全长1500m，标号为K1+500.00～K3+000.00，管道名称分为管道A和管道B两种。

表2　水压试验的允许渗水量试验表

图1　输水管道水压试验流程图

表3　水压试验前的浸泡时间参照表

2.3管道充水排气

这一步骤宜安排在管道试压前2天～3天进行，在进行充水排气时先向试压管道内充水将管道浸泡。将事先准备好的试验用水沿着管道内壁缓缓注入管道，同时打开排气阀，将管道注满水后，必须保证管道内部压力小于所规定的工作压力，而后充分浸泡，浸泡时间应符合表3的规定。当管道底端排出连续且不带气泡的水流时应停止充水，随即关闭排气阀。

2.4水压试验方法

水压试验属于破坏性试验，由于过程中存在大量不安全因素，试验过程具有很大的危险性，因此试验必须由专业人士统一指挥，分工明确，后背、支墩、接口以及排气等特殊环节必须进行专业性检查，后背必须紧贴后座墙密实，试验管段不能采用闸阀当堵板，且不能放置安全阀、自动排气阀、消火栓等附件，管件的锚固设施必须达到设计强度，未设置锚固设施的管件必须采取加固措施，进行检查确保无误后方可开展试验。水压试验必须在保证浸泡时间符合规定的基础上进行，如无特殊要求，水压试验包括升压、持压与泄压三个步骤。

2.4.1分级升压

升压时，管道两端要设置堵板封口，堵板必须有足够的强度，以确保升压过程中堵板不能变形，且与管道接头处不会漏水。输水管道水压试验正式试压时分三级进行升压，每一级升压过程中都要详细检查管道、支墩、接口、端口等有无异响现象发生，检查完毕后无任何异响继续升压。水压试验压力升至试验压力的一半时，保持恒压15min，采用压力表对管道内压力进行观测，压力变化在±1%范围内同时无漏水现象发生时，方可继续升压。升压过程中，对管道内注水的温度、注水时间以及持续时间、注水体积、相关压力数据等进行观测与记录，并根据相关数据绘制管道压力曲线图。曲线图保证直线的情况下，证明管道水压试验一切正常，水压试验符合设计及规范要求；如果升压过程中曲线图的曲率变化较大，证明升压过程中管道内还存有空气，这时要立即进行管道内空气含量的计算，以保证其含量不大于管道总容量的0.2%。

水压试验过程中，后背顶撑及管道两端不得站人，分级升压过程中不得对管道、接口进行敲打及修补缺陷，如遇缺陷出现时，应作出标记，待泄压后及时进行修补。

2.4.2持压（稳压）

输水管道水压试验完成后并达到试验压力时，停止水压试验水泵，将所有的充水水泵及连接管拆开，停止2h并观察管道内压力的变化，待压力平稳后，便可开始进行管道压力稳压试验。稳压时间宜根据管道实际情况确定，一般为20min，稳压过程中必须对管道试验压力变化、水温等进行观测，采用记录仪记录并绘制成曲线。20min后进行管道外侧及接缝处渗漏检测，如无渗漏现象则说明水压试验合格。

2.4.3泄压

主试验阶段：在上述预实验结束后，应立即将管道泄水降压，降压量应为试验压力的10%～15%，在此期间应准确计量降压所泄出的水量，按照下式计算。