赖耀辉，张自强，韩刚，陆璋
（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）
摘要：本文对工程中工业金属管道进行液压试验时所遇到的问题进行了讨论分析，以蒸汽管道为例，结合工程算例，论述了试验压力需要温度修正的条件，分析了修正后的试验压力在试验温度下产生的应力校核计算与钢管壁厚规格的选择问题。以期为工程设计实践提供借鉴。
关键词：蒸汽管道；试验压力；管道壁厚；温度修正
管道液压试验是管道安装完毕，经热处理后，投入工程使用前的一种重要且必须的工作。液压试验主要是为了检查管道组件强度是否满足设计要求，是否存在缺陷，确保工程使用过程的安全。通常在进行液压试验时，当设计温度不大于100 ℃，试验压力一般取设计压力的1.5倍；当设计温度高于100 ℃，基本上都需要对试验压力进行温度修正[1]。然而在实际工程设计中试验压力的温度修正有时很容易被忽视，这样会导致实际的试验压力偏小，不能有效地验证管道组件强度。根据蒸汽设计压力可以计算出承受内压管道的厚度，一定的厚度表征相应的最大公称压力（也称为承压能力），设计人员一般会依据设计厚度[2]选用管材，但在设计文件表述中有些模糊。本文结合算例对试验压力的确定及校核计算问题进行了分析讨论。
液压试验采用的液体介质应为洁净水或其他无毒液体，当采用可燃液体介质时，闪点不得低于50 ℃，并应采取安全防护措施。液压试验环境温度低于5 ℃时，应采取防冻措施。承受内压的地上钢管及有色金属管道试验压力应为设计压力的1.5倍。埋地钢管道的试验压力应为设计压力的1.5倍，并不得低于0.4 MPa。
当设计温度高于试验温度时，试验压力需按下式进行温度修正计算。对于大部分管材而言，当设计温度不大于100℃时，试验压力不用进行温度修正。
式中：
以蒸汽管道为例，管材选用无缝钢管，标准号为GB/T8163[3]，钢号为10，使用状态为热轧、正火，厚度≤15 mm，材料标准常温屈服点（或0.2 %屈服强度）
2.1 饱和蒸汽管道液压试验
设计参数：饱和蒸汽设计压力为2.5 MPa，饱和温度为226.03 ℃[4]，无缝钢管外径
式中：
根据工业金属管道设计规范[2]，焊接接头系数
在设计表述时，设计师一般会依据经验主观地选择公称压力比设计压力高一规格的管道，在设计文件中表述为：管道最大公称压力为PN40，管道规格为D 152×4.0 mm。严格意义讲，这种表述不准确，给人的概念比较模糊。管道选型根据管外径及壁厚选择即可，公称压力[6]PN40表示管道承压能力为4.0 MPa，PN与管道系统元件的力学性能和尺寸特性相关、用于参考的字母和数字组合的标识。它由字母PN和后跟无因次的数字组成。字母PN后跟的数字不代表测量值，不应用于计算目的，除非在有关标准中另有规定。除与相关的管道元件标准有关联外，术语PN不具有意义。公称压力是为了设计、制造和使用方便，人为地规定的一种名义压力；是一个用数字表示的与压力有关的标示代号；是供参考用的较为方便的圆整数，便于管道阀门、法兰等附件的选型。一般公称压力不应作为管道选型的依据（除有关标准另行规定外）。
运用钢管出厂前试验压力公式对已选择壁厚规格管道进行校核计算。钢管出厂前已逐根进行液压试验，在试验压力下，稳压时间不小于5 s，钢管不应出现渗漏现象。由试验压力公式：
式中：
经计算可知无缝钢管规格为D 152×4.0 mm的出厂前试验压力
2.2 过热蒸汽管道液压试验
当过热蒸汽设计压力为2.5 MPa时，管外径
可计算得到各温度对应的试验压力比未进行温度修正时的试验压力分别增大了：10.9 %（200 ℃），21.9 %（250 ℃），34.9 %（300 ℃），45.3 %（350 ℃）。可见温度越高，温度修正系数越大，特别是对于过热蒸汽而言，计算试验压力时必须进行温度修正，否则试验压力偏小严重，有悖于液压试验的目的。
按国标GB/T 17395-2008选用大于设计壁厚
是否存在安全富裕量不足的情况，即经温度修正后的试验压力超出了出厂前的液压试验压力。下面我们进行分析探讨。
联立公式（2）与（4）可得：
将公式（5）及（1）代入式
分析过程仍采用上述算例中相关参数，将
对于大部分管材而言，当设计温度超过100 ℃时，液压试验时的试验压力应进行温度修正。随着蒸汽温度越高，温度修正系数越大，特别是过热蒸汽，在高温时比如在350 ℃时修正后的试验压力比未修正的试验压力增大了近45.3 %。通过校核计算可知依据设计壁厚
参考文献：
[1] GB 50235-2010工业金属管道工程施工规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2010.
[2] GB 50316-2000工业金属管道设计规范: 2008年版[S]. 北京: 中国计划出版社, 2008.
[3] GB/T 8163-2008输送流体用无缝钢管[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
[4] 施振球, 赵廷元. 动力管道设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006.
[5] GB/T 17395-2008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
[6] GB/T 1048-2005管道元件PN（公称压力）的定义和选用[S]. 北京: 中国标准出版社, 2005.
Lai Yaohui, Zhang Ziqiang, Han Gang, Lu Zhang
(CCCC First Harbor Consultants Co., Ltd., Tianjin 300222, China)
Abstract：A discussion is made for the problems occurred in the hydraulic pressure test of industrial metallic pipe. Based on steam pipes, an engineering example is used to expound the conditions under which test pressure needs to be adjusted by temperature correction, analyze the check of stress produced by the corrected test pressure under the experimental temperature as well as selection of the thickness of steel pipe wall. The analysis results may provide references for engineering design and practice.
Key words：steam pipes; test pressure; thickness of pipe wall; temperature correction
中图分类号：U179.8
文献标志码：A
文章编码：1004-9592（2017）03-0074-03
DOI: 10.16403/j.cnki.ggjs20170320
收稿日期：2016-11-21
作者简介：赖耀辉(1983-)，男，工程师，主要从事暖通、动力、节能等方面的设计工作。
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