1.	管道压力试验作用及意义简介
1)	压力试验的定义及作用
根据GB50235-2010《工业金属管道工程施工规范》的定义,管道的压力试验指:以液体或气体为介质,对管道逐步进行加压,达到规定的压力,以检验管道强度和严密性的试验。压力试验的主要作用是检验管道及管件的母材和焊缝的强度及严密性是否满足要求,管道及管件和焊缝的缺陷是否在可接受范围内。压力检验合格,说明管道系统的强度满足要求,其缺陷可以接受;反之,则说明管道及管件的强度未满足要求,其缺陷不能接受。
2.	管道压力试验的分类
管道压力试验,按介质分为两类,分别是水压试验和气压试验,有时有采用、水-气混合试验。采用压力试验有困难时,在满足一定条件下,可以用100%无损检测来替代压力试验。
3.	常见采用气压试验的几种情况
气压试验的风险比水压试验大,水压试验,通常是首选。但在一些特殊的情况下,受某种限制不能采用水压试验,且项目组织不愿意采用费用更高的替代方案时,气压试验就会派上用场。以下集中情况,有可能采用气压试验。
1)	大口径低压气体管道
有些气体管道口径比较大、压力比较低,且距离比较长,如火炬管道。这类管道正常生产时,管道中的液体较少,如果采用水试验时,沿线管道荷载要按水压试验荷载考虑,或者水压试验时设置大量临时支架;打压时要消耗大量的水,多台压力泵同时打压,数天才能完成压力试验,经济性较差。这类管道压力较低,采用气压试验,即使出现管道爆裂,其后果也不会特别严重,规范也明确在采取有效的安全措施的条件下,允许设计压力小于等于0.6MPa的管道可以采取气压试验。
2)	工艺上不允许管道系统中存留微量的水
有些工艺管道,在生产过程中不允许存在少量的水。这些情况主要包括以下几种。一)工艺介质于水发生反应。二)气固管线,管系中存在水时,细小的固体颗粒会粘接在一起,堵塞管道,如干粉煤管线、飞灰管线等。三)氢气管道,应极易泄漏,且最小引燃电流小,如果管道内存在铁锈等杂志,容易产生静电,一旦发生泄漏,且存在静电集聚时很容易引发火灾事故。当施工现场不具备足够热空气或热氮气时,氢气管道或含氢管道有时候采用气压试验。
3)	环境温度不允许采用水压试验
在北方,冬季气温较低,采用生产水作为压力试验介质时,存在结冰的风险。如果加入抗冻剂,试压废水需要处理后才能排放,但施工期间水处理设施通常没有投入使用,不具备废水存储和处理的能力。因此,北方项目遇到冬季施压时,通常不做水压试验。进度允许,通常到天气回暖后进行压力试验,进度不允许,通常部分采用气压试验,部分采用无损检测替代压力试验。
4)	现场无水压试验所需的洁净水
有些管道有接近度要求,比如氧气管道内不允许存在油脂,其水压试验应采用洁净水,加压泵采用无油泵,或者在加压泵出口设置油分离装置。当这些条件不具备时,只能采用气压试验或无损检测替代方案。
4.	管道气压试验的风险
压力试验存在风险。其风险主要源自两个方面,一个是管道及管道元件在设计、制造、运输、施工过程中存在缺陷;另一个是试压过程操作不当。在这两个来源中,前者发生的概率率与试压方式的选择无关;因气体更容易泄漏,且泄漏过程中产生尖锐的噪音,气压试验过程中更容易发现缺陷而提前采取措施,两种施压方式均技术成熟,如果不考虑操作人员的规范程度和技术水平的因素,两种施压方式的风险概率基本相当。但气体具有可压缩性,压缩气体能储备能量,采用气体做压力试验,尤其是压力高,管系容量大的情况下采用气体做压力试验,一旦发生管道泄漏或破裂,可能造成灾难性后果,其风险程度远远高于水压试验。综合来看,气压试验风险远大水压试验。
从以往的经验看,气压试验主要存在以下几个方面的风险。
1)焊缝或母材存在沙眼时,高速喷射的气体可能损坏建筑、结构、设备、管道、仪表、电气等设施,伤害周边人员,造成财产损失或人员伤亡。
2)焊缝或母材存在缺陷时,高压气体可能撕裂试压管道的焊缝或母材,造成管道破坏和爆炸,从而损毁周边建筑、结构、设备、管道、仪表、电气等设施,伤害周边人员,造成巨额财产损失和人员伤亡。
3)在气体喷射过程中,可能造成试压管道的剧烈运动,破坏管道本身及周边建筑、结构、设备、管道、仪表、电气等设施,造成垮塌事故,进一步扩大人员伤亡和财产损失。
4)在以上过程中,可能引发试压管道本身,或被损坏的建筑、结构、设备、管道、仪表、电气等设施及其零部件等产生高空坠物,或造成人员坠落的事故。
气压试验一旦发生爆炸,往往会造成较多人员伤亡和巨额财产损失,形成重大事故或特别重大事故。所以有些建设单位、监理单位、设计单位和施工承包单位谈气压试验色变,有些工程公司干脆发布规定,禁止一切压力高于0.6MPa的管道系统进行气压试验。而供货商则完全置身事外。笔者认为,气压试验存在较大的风险,但在一定限制条件下,气压试验不失为一种经济有效的检验手段,关键是要理清气压试验相关各方的义务与责任,采取切实有效的安全措施。
5.	试压方式的选择及气压试验事故相关方责任与义务
1)	试压方式的比选
全文已经介绍,管道压力试验主要有四种方式,分别时水压试验、气压试验、气压-水压混合试验,以及无损检测替代试验。这四种方式都是有效的检验方式。其中水压试验安全、操作比较便利,比较经济,但有些限制条件,是最普遍的压缩试验方式。气压试验风险较大、经济、操作便利、限制条件上,在水压试验收到限制或条件不具备不能实施时,是一种替代方式。水压-气压混合试验稳压困难,限制条件同水压试验,风险介于水压试验和气压试验之间,经济性一般,使用较少。无损检测费用较高,不经济,且也有一定限制条件,如RT不能检测角焊缝,UT没有底片记录。应该说几种压力试验方式均技术成熟,风险明确,压力试验方式的选择实质上不是技术的选择问题,而是风险偏好问题。有些组织比较激进,希望以更低的成本,在更短的进度里完成压力试验,并愿意和有能力控制风险,程度风险后果,就愿意选择经济高效但风险大的气压试验。有些组织比较保守,不愿意承担过大的风险,宁愿以延迟进度、增加费用,就愿意采用风险较小的水压试验或者无损检测替代方案。选择风险较大的气压方案,应由项目负责人决策,并经项目组织风险控制委员会批准。
气压试验的事故责任的确定应遵循以下原则:
1)	建设单位对气压试验发生的事故承担责任。
2)	建设单位可以按以下原则追究承包单位全部或部分连带责任:
a)	谁受益,谁决策,谁承担责任。
b)	因设计错误,管道系统的设计强度不能满足气压试验工况下的强度要求的;管道系统为脆性材料,设计同意采用气压试验的;管道系统中有部分时脆性材料,设计同意采用气压试验,且未提出脆性材料隔离要求的,设计单位应承担连带责任,设计单位负责人、主管技术的管理人员应承担连带责任,设计人员(含校审,下同)应承担连带责任和刑事责任,胁迫设计人员同意采用气压试验的管理人员应承担连带责任和刑事责任。
c)	供应商在提供管道和管道元件质量保证文件时弄虚作假的,应承担连带责任,供货商单位负责人和主管技术的管理人员应承担连带责任,弄虚作假人员应承担连带责任和刑事责任,胁迫他人弄虚作假的管理人员应承担连带责任和刑事责任。
d)	施工单位未进行风险评估,未组织编制专项方案,或专项方案未经单位负责人批准的,应承担连带责任,施工单位项目经理和技术负责人应承担连带责任和刑事责任。风险评估结论存在重大漏洞和安全隐患的,评估组成员应承担连带责任和刑事责任。专项方案存在重大漏洞和安全隐患的,方案编制和批准人员应承担连带责任和刑事责任。未按专项方案实施而导致发生事故或扩大事故时,试压操作人员和现场技术负责人应承担连带责任和刑事责任。变更试压方式未经建设单位、设计单位和监理单位同意时,施工单位应承担连带责任,施工单位负责人应承担连带责任,施工单位项目经理和技术负责人应承担连带责任和刑事责任。因自身原因进度延误,为保证总体进度满足合同要求,施工单位要求用气压试验代替水压试验的,应承担连带责任。施工单位试压前未审查试压管道及管道组成件质保资料,或审查过程存在漏洞,审查结论错误的,应承担连带责任,审查人员和现场技术主管人员应承担连带责任和刑事责任。施工单位未严格按技术规范和专项方案的规定操作的应承担连带责任,操作人员和现场主管技术人员应承担连带责任和刑事责任。
e)	业主单位应该提供相关水压试验条件,但没有提供而要求施工单位用气压试验代替水压试验时,事故责任应由业主承担,施工单位承担部分连带责任。寒冷地区因建设进度要求,必须在冬季进行试压,而水压试验无法进行,且业主不愿意支付无损检测替代方案而增加的费用时,建设单位应承担责任,施工单位应承担部分连带责任。发包时过度压缩项目工期,导致不得不在冬季用气压试验代替水压试验的,建设单位应承担责任,招标书编制单位应承担部分连带责任,中标单位应承担部分连带责任。试压期间,未按专项方案的要求,协调相关单位配合施工单位作业的,业主应承担责任。
f)	总承包单位应承担承包范围内的责任,总承包单位可以全部或部分追究分包商的连带责任。
g)	责任分担应遵循谁受益,谁决策,谁承担风险的原则和事前协商原则。
h)	监理单位未承担监理义务和职责,应依法承担责任。
i)	监督管理单位未尽到监管义务和职责,应依法承担责任。
6.	气压试验事故高发及制约气压试验推广的因素
气压试验是高风险的压力试验方式,同时也是经济的,高效的试压方式。近年来,气压试验事故频发,事故危害程度大,推进困难的根本原因有两点,分别是责任不清和过程失控。
1)	责任不清
责任不清首先体现在单位之间的义务不清、事故责任不清。高压气压试验,设计单位、施工单位、建设单位、监理单位通常会开个专题会,但会议的议题通常仅限于采取气压试验方式的原因及措施,很少有涉及各方应尽的义务,以及各方事故责任认定条件及分摊比例的问题,各方都希望试压过程中的义务,事故责任完全由其他方承担;各方都抱着死也要拉个垫背的心态。这样一来,试压过程中需要尽到义务而没有条件承担义务的单位,和享受气压试验经济性、高效性利益的单位,如施工单位或含施工总承包单位往往热衷于采用气压试验,而不分享气压试验利益,但要承担莫名事故风险的单位,如设计单位,通常是抵制采用气压试验。利益不同和责任模糊是部分相关单位抵制气压试验的主要原因。要顺利推进气压试验,必须事先约定各方义务、责任认定条件和责任分摊比例。同时,义务、责任认定条件和责任分摊比例明确,相关各方会严格按程序规定,落实条件,控制步骤,有利于尽早发现安全隐患,采取措施防止事态扩大,减小风险后果。
2)	过程失控
发生气压试验事故,必然在设计过程、制造运输过程、施工过程或试压过程中存在未经处理的、不可接受的缺陷。管道系统或部分管件设计强度不足,管道、管件负偏差超标、腐蚀造成壁厚减薄,母材或焊缝存在缺陷,运输过程中收到严重损伤,现场防腐不到位造成壁厚减薄、现场焊缝存在缺陷,施工过程中的机械损伤,试验超压等项目准备和实施过程中任何一个环节失控均可能导致压力试验事故的发生。只有明确了各方的义务和责任认定条件,责任分摊比例,各方认真履行自身的义务和职责,严格质量管理,才能减少事故发生的概率,降低事故后果的严重程度。
7.	管道气压试验应采取的安全措施
管道系统采用气压试验时应该采取有效的安全措施,这些措施包括但不限于以下方面。
1)	可适当提高无损检测比例。无损检测可以发现焊缝缺陷。无损检测比例越高,焊缝检测的缺陷率越接近实际缺陷率,从而为科学评估风险概率及风险程度提供依据,为压力试验方式的科学决策提供支持。
2)	限制气压试验爆炸当量。因委托有资质的第三方机构,对拟进行气压试验的管系的爆炸当量进行计算。爆炸当量过大,或影响范围过广时,应采用隔离措施,将管道系统分割成若干部分分别试压,以减小爆炸当量和影响范围。采用气压试验时,不宜连同设备一起进行压力试验,避免设备和管道系统内存储过多的能量;如果设备已经压力试验合格,受某种限制,管道不得不连同设备一起做气压试验,且确认设备承压能力满足气压试验要求时,应该在设备和管道之间设置限流孔板,通过控制泄放流量、延长泄放时间来限制爆炸激烈程度。