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摘 要：目前国内工艺管道试压主要使用钢制临时管线系统，与国外项目工艺管道试压的集水包相比安全系数低、重复利用率不高，施工效率差。基于工艺管道试压用集水包在国内的试压施工中有着广泛的应用前景。本文简要介绍下工艺管道试压用集水包的制作。
工艺管道试压用集水包，是国外试压管理中必须采取的小型自制工具。在这里我把它作为单独的一种工具是因为它的实用性。它由总管、支管、放空管组成。优点为可以通过一台试压泵同时试验不同压力的管线试压包。首先通过计算确定主管、支管、管台、阀门等的型号规格，预制完成后通过试压确定其稳定性，试压合格才可应用于管线试压当中。主管上安装有安全阀、压力表，各分支管线均有适合的阀门控制，压力达到一条管线的试验压力即关闭此分支的阀门，压力从低到高逐一关闭相应的控制阀门。基于工艺管道试压用集水包在国内的试压施工中有着广泛的应用前景。本文简要介绍下工艺管道试压用集水包的制作。
一、设计要求
1.设计图
依据工艺管道的试验压力，选择集水包的规格。现以2000PSI（约合13.79MPa）的集水包为例，简要说明下设计要点。按照ASME B31.3 （2012）工艺管道设计规范的相关规定结合国外项目现场实例，设计集水包的制作圖如下：
2000PSI集水包设计图纸
图中PG指压力表，TG指温度计，SV指安全阀。依据图1-1所示，集水包的主管选用0.6米长，直径为3寸，符合API 标准，材质为5L GRB碳钢， 等级SCH160的管道。其余配件的选用和连接方式均满足ASME B31.3 （2012）工艺管道设计规范的相关要求。
2.设计核算
2.1管道壁厚测算
依据ASME B31.3 304.1.2. 章节的设计计算公式：T=P×D/2（S×E+P×Y）。
已知条件如下：
P=2ksi
D= 3.5 inch
S= 20ksi
E=1.0
Y=0.4
依据公式：
T=P×D/2（S×E+P×Y） = 0.17inch
Tc = T + c.a. =0.17inch + 0.1 inch=0.27inch < 0.43 inch
经查3” API SCH160等级的管道壁厚为0.43英寸，符合集水包的设计和安全使用要求。
2.2 管道封头等级测算
依据ASME BPV（锅炉压力容器） VIII UG-34 章节的设计计算公式：T=d（CP/SE）1/2。
已知条件如下：
d = 3.5inch – 0.93 inch = 2.57inch
C = 0.33
P = 2ksi
S = 16.9ksi
E =1
c.a. = 0.1inch
Tc =d （CP/SE）1/2+c.a.=0.51inch+0.1inch=0.61inch
经测算壁厚为0.61英寸的，符合集水包的设计和安全使用要求。
2.3 其他配件
其他配件例如：凸台，短管，闸阀，安全阀，止回阀等均依据ASME B31.1的相关规定选用。其中安全阀在试压前的压力设定值应为试验压力的1.05倍。
二、制作要求
1.材料检验
焊接材料对焊接质量的影响是不言而喻的，特别是焊条和焊丝是直接融入焊缝的填充材料，将直接影响焊缝合金元素的成份和机械性能，必须严格控制和管理。焊接材料的选用应遵循以下原则：
1.1应与母材的力学性能和化学成分相匹配。
1.2应考虑焊件的复杂程度、刚性大小、焊接坡口的制备情况和焊缝位置及焊件的工作条件和使用性能。
1.3操作工艺性、设备及施工条件、劳动生产率和经济合理性。
1.4焊接工人的技术能力和设备能力。
2.装配要求
主管长度仅为0.6米，按照相关规范的要求，开孔应采用机械开孔。支架与主管焊接前应确保支架护板安装完毕，焊缝检验合格。止回阀安装中注意流向应与图纸中要求一致。
3.焊接方法和工艺
3.1焊前技术准备
施焊前编制焊接作业指导书，焊接工艺评定并填写焊工工艺卡。
3.2焊接方法和工艺
3.2.1氩弧焊
焊接方法选用氩弧焊（GTAW）即氩气保护焊，可以获得良好的焊接接头，返修率低，易于保证集水包的质量。
3.2.2焊接工艺
选用氩弧焊，由下往上施焊，点焊起、收尾处可用角磨机打磨出适合接头的斜口。焊接前应先用试板试焊，检查氩气是否含有杂质。
氩弧施焊时应将焊接操作处用板围挡，以防刮风影响焊缝质量。应及时进行打底焊缝的检查和次层焊缝的焊接，以防产生裂纹。
3.2.3施工记录
焊缝焊接过程中，设专人记录，对每个焊缝的材质，管道规格，焊接过程中的电压、电流、时间，焊工编号及姓名；外界温度，焊前预热及焊后热处理进行详细记录。焊缝焊接完毕后，对焊缝进行编号，在每道焊缝处加盖焊工钢印号，以便后期检查及对焊工进行考核。
3.2.4检验
焊接完毕后，对所有焊缝进行外观检查，检查完毕后按比例进行无损检测，无损检测包括焊缝表面无损检测和焊缝内部无损检测。当抽样检测时，对每一位焊工所焊焊缝按规定的比例进行检查。
三、试压要求
1.检查工作
1.1集水包应按施工设计图的要求全部施工完毕，符合设计要求和规范的有关规定。 1.2试压前，应与业主代表等对将集水包管线系统进行检查，检查合格后方可进行试压。
1.3焊接工作已全部完工，并经检验合格，无损检测完成。
1.4焊缝及其它待检查部位不得涂漆。
1.5确保阀门处于开启状态。
2.准备工作
2.1安装、布置好试压设施，包括试压用高压软管、排水线、试压泵、等。
2.2以洁净水作试验介质，要求高点放空低点放水。
2.3试压前，将同组内的管线用临时接管连通。
3.水压试验
3.1 集水包应按设定承载最高压力的1.5倍进行水压试验。试压应分级缓慢升压并符合相关规范规定。
3.2 试压中重点检查包括主管、配件、焊缝和阀门阀盖处是否有泄漏现象。
3.3 集水包压力试验过程中若遇泄漏，不得带压修理。缺陷消除后应重新进行压力试验。
3.4 集水包试压合格后，应及时排净试验介质，排放时应注意安全。及时填写集水包水压试验记录。合格后取得业主质量部门认可的合格证。
3.5 试压合格的集水包应统一进行表面防腐处理。集水包按照设计压力等级进行编号，确保编号与业主质量部门认可的合格证上的编号一致。
3.6 集水包的焊口布置图、焊接记录、无损检测报告及试压记录等资料应与合格证统一存放。
四、結论
工艺管道试压过程中，可以充分利用一个集水包进行多种压力试验，节省了很多上水、放水的时间。目前海外项目施工的所有工艺管线试压中均使用集水包，不同压力等级试压包选用相应等级的集水包，能够满足施工要求且质量可靠。同时集水包可重复应用于装置中工艺管道的试压，经济性方面达到了合理控制施工措施用料成本的效果，也一定程度上提升了水压试验的安全性。本文通过介绍集水包的制作，希望将来集水包会在国内工艺管道试压中得到广泛的应用。
参考文献
[1]ASME B31.3 （2012），Pressure Piping.
[2]ASME BPV VIII（2012）， Boiler & Pressure Vessel（BPV） Code for Design and Construction.
[3]SH/T3517-01石油化工钢制管道工程施工工艺标准. 北京：中华人民共和国国家发展和改革委员会 2007.
工艺管道试压用集水包，是国外试压管理中必须采取的小型自制工具。在这里我把它作为单独的一种工具是因为它的实用性。它由总管、支管、放空管组成。优点为可以通过一台试压泵同时试验不同压力的管线试压包。首先通过计算确定主管、支管、管台、阀门等的型号规格，预制完成后通过试压确定其稳定性，试压合格才可应用于管线试压当中。主管上安装有安全阀、压力表，各分支管线均有适合的阀门控制，压力达到一条管线的试验压力即关闭此分支的阀门，压力从低到高逐一关闭相应的控制阀门。基于工艺管道试压用集水包在国内的试压施工中有着广泛的应用前景。本文简要介绍下工艺管道试压用集水包的制作。
一、设计要求
1.设计图
依据工艺管道的试验压力，选择集水包的规格。现以2000PSI（约合13.79MPa）的集水包为例，简要说明下设计要点。按照ASME B31.3 （2012）工艺管道设计规范的相关规定结合国外项目现场实例，设计集水包的制作圖如下：
2000PSI集水包设计图纸
图中PG指压力表，TG指温度计，SV指安全阀。依据图1-1所示，集水包的主管选用0.6米长，直径为3寸，符合API 标准，材质为5L GRB碳钢， 等级SCH160的管道。其余配件的选用和连接方式均满足ASME B31.3 （2012）工艺管道设计规范的相关要求。
2.设计核算
2.1管道壁厚测算
依据ASME B31.3 304.1.2. 章节的设计计算公式：T=P×D/2（S×E+P×Y）。
已知条件如下：
P=2ksi
D= 3.5 inch
S= 20ksi
E=1.0
Y=0.4
依据公式：
T=P×D/2（S×E+P×Y） = 0.17inch
Tc = T + c.a. =0.17inch + 0.1 inch=0.27inch < 0.43 inch
经查3” API SCH160等级的管道壁厚为0.43英寸，符合集水包的设计和安全使用要求。
2.2 管道封头等级测算
依据ASME BPV（锅炉压力容器） VIII UG-34 章节的设计计算公式：T=d（CP/SE）1/2。
已知条件如下：
d = 3.5inch – 0.93 inch = 2.57inch
C = 0.33
P = 2ksi
S = 16.9ksi
E =1
c.a. = 0.1inch
Tc =d （CP/SE）1/2+c.a.=0.51inch+0.1inch=0.61inch
经测算壁厚为0.61英寸的，符合集水包的设计和安全使用要求。
2.3 其他配件
其他配件例如：凸台，短管，闸阀，安全阀，止回阀等均依据ASME B31.1的相关规定选用。其中安全阀在试压前的压力设定值应为试验压力的1.05倍。
二、制作要求
1.材料检验
焊接材料对焊接质量的影响是不言而喻的，特别是焊条和焊丝是直接融入焊缝的填充材料，将直接影响焊缝合金元素的成份和机械性能，必须严格控制和管理。焊接材料的选用应遵循以下原则：
1.1应与母材的力学性能和化学成分相匹配。
1.2应考虑焊件的复杂程度、刚性大小、焊接坡口的制备情况和焊缝位置及焊件的工作条件和使用性能。
1.3操作工艺性、设备及施工条件、劳动生产率和经济合理性。
1.4焊接工人的技术能力和设备能力。
2.装配要求
主管长度仅为0.6米，按照相关规范的要求，开孔应采用机械开孔。支架与主管焊接前应确保支架护板安装完毕，焊缝检验合格。止回阀安装中注意流向应与图纸中要求一致。
3.焊接方法和工艺
3.1焊前技术准备
施焊前编制焊接作业指导书，焊接工艺评定并填写焊工工艺卡。
3.2焊接方法和工艺
3.2.1氩弧焊
焊接方法选用氩弧焊（GTAW）即氩气保护焊，可以获得良好的焊接接头，返修率低，易于保证集水包的质量。
3.2.2焊接工艺
选用氩弧焊，由下往上施焊，点焊起、收尾处可用角磨机打磨出适合接头的斜口。焊接前应先用试板试焊，检查氩气是否含有杂质。
氩弧施焊时应将焊接操作处用板围挡，以防刮风影响焊缝质量。应及时进行打底焊缝的检查和次层焊缝的焊接，以防产生裂纹。
3.2.3施工记录
焊缝焊接过程中，设专人记录，对每个焊缝的材质，管道规格，焊接过程中的电压、电流、时间，焊工编号及姓名；外界温度，焊前预热及焊后热处理进行详细记录。焊缝焊接完毕后，对焊缝进行编号，在每道焊缝处加盖焊工钢印号，以便后期检查及对焊工进行考核。
3.2.4检验
焊接完毕后，对所有焊缝进行外观检查，检查完毕后按比例进行无损检测，无损检测包括焊缝表面无损检测和焊缝内部无损检测。当抽样检测时，对每一位焊工所焊焊缝按规定的比例进行检查。
三、试压要求
1.检查工作
1.1集水包应按施工设计图的要求全部施工完毕，符合设计要求和规范的有关规定。 1.2试压前，应与业主代表等对将集水包管线系统进行检查，检查合格后方可进行试压。
1.3焊接工作已全部完工，并经检验合格，无损检测完成。
1.4焊缝及其它待检查部位不得涂漆。
1.5确保阀门处于开启状态。
2.准备工作
2.1安装、布置好试压设施，包括试压用高压软管、排水线、试压泵、等。
2.2以洁净水作试验介质，要求高点放空低点放水。
2.3试压前，将同组内的管线用临时接管连通。
3.水压试验
3.1 集水包应按设定承载最高压力的1.5倍进行水压试验。试压应分级缓慢升压并符合相关规范规定。
3.2 试压中重点检查包括主管、配件、焊缝和阀门阀盖处是否有泄漏现象。
3.3 集水包压力试验过程中若遇泄漏，不得带压修理。缺陷消除后应重新进行压力试验。
3.4 集水包试压合格后，应及时排净试验介质，排放时应注意安全。及时填写集水包水压试验记录。合格后取得业主质量部门认可的合格证。
3.5 试压合格的集水包应统一进行表面防腐处理。集水包按照设计压力等级进行编号，确保编号与业主质量部门认可的合格证上的编号一致。
3.6 集水包的焊口布置图、焊接记录、无损检测报告及试压记录等资料应与合格证统一存放。
四、結论
工艺管道试压过程中，可以充分利用一个集水包进行多种压力试验，节省了很多上水、放水的时间。目前海外项目施工的所有工艺管线试压中均使用集水包，不同压力等级试压包选用相应等级的集水包，能够满足施工要求且质量可靠。同时集水包可重复应用于装置中工艺管道的试压，经济性方面达到了合理控制施工措施用料成本的效果，也一定程度上提升了水压试验的安全性。本文通过介绍集水包的制作，希望将来集水包会在国内工艺管道试压中得到广泛的应用。
参考文献
[1]ASME B31.3 （2012），Pressure Piping.
[2]ASME BPV VIII（2012）， Boiler & Pressure Vessel（BPV） Code for Design and Construction.
[3]SH/T3517-01石油化工钢制管道工程施工工艺标准. 北京：中华人民共和国国家发展和改革委员会 2007.