技术观察|为什么通过12bar短期压力测试,并不等于具备8bar、50年的长期承压能力?

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上一篇,我们讨论了爆管修复后,整段管道的压力由谁承担。选用能够独立承压的内衬后,采购方还会面对一个更具体的问题:根据供应商提供的测试数据,能否证明该产品满足项目要求的运行压力及设计使用年限?

长期压力测试报告仅可反映产品在短时压力工况下的性能表现。评估产品 50 年使用适用性,核心是获得产品的长期耐内压特性:通过长期静水压试验数据回归得到 50 年预测强度,据此核算允许长期运行压力,验证其能否满足设计要求。

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先看报告测了什么

某项目按运行压力的 1.5 倍开展压力试验。若系统长期运行压力要求为 8 bar,依据规范,对应的系统试验压力为 12 bar。被测管段试压合格,仅代表该管道短时耐压性能满足要求;但压力管道修复设计计算所采用的耐压参数,为长期耐压值,并非本次短时压力试验得到的数据,这是压力管道修复设计中最关键的要点。

采购资料中还可能出现“爆破压力”。它是将试件持续加压,测出短时间内发生破坏时的压力,与在指定压力下保压合格,也不是同一项结果。

看到的结果

它能说明什么

选型时还缺什么

12 bar短时试压合格

在规定时间内,满足相应试压要求

8 bar持续运行50年的长期耐压依据

长期耐内压试验

内衬承受持续内压时,多久发生破坏

为长期承压能力评价提供依据


50年要有长期依据

内衬持续承受水压会发生蠕变,材料变形与抗破坏能力随承压时间变化。短时承压测试结果,无法判定内衬制品能否满足长期运行压力的使用要求。

长期耐内压试验,就是为了了解这种变化。试验会让多组试件承受不同的持续内压,记录各自在多长时间后出现破坏,再依据这些数据,按规定方法评估更长年限下的承压能力。

管道里的水流,并不总是平稳的。水泵突然停机、阀门快速关闭,都可能使水流速度突然改变,引起管内压力快速升高或降低。这种现象通常称为“水锤效应”。

例如,水泵突然停机后,水仍会因惯性继续向前流动,部分管段的压力可能迅速下降。当管内压力降到低于大气压时,就出现了通常所说的负压。

管道正常输水时,内衬承受的是水从里面向外撑开的力;出现负压时,管内压力可能低于管外,内衬就会受到向内挤压的力,严重时可能被吸瘪。因此,正压测试合格后,还需要验证耐负压性能。

抽真空能产生多大负压?以管外大气压为1 bar的试验为例:

负压读数

管内剩余压力

内衬承受多大的向内压差

−0.5 bar

0.5 bar

0.5 bar

−0.8 bar

0.2 bar

0.8 bar

−0.9 bar

0.1 bar

0.9 bar

在这一条件下,−0.9 bar已经意味着内衬承受了相当于外界大气压90%的向内挤压,接近抽真空所能产生的最大压差,是较为严苛的测试条件。继续抽气,可以接近、却无法精确达到理想的完全真空。

实际大气压随海拔和天气变化;标准大气压约为1.013 bar,因此“−1 bar表压”并不必然等于完全真空。看到这一读数时,还需确认压力基准、测量精度及是否取整,不能单凭数字判断产品优劣。

地下水也可能从外面挤压内衬,即使管内没有负压,也要检查这种外部水压的影响。若地下水进入旧管与内衬之间的缝隙,作用在内衬上的压差可能与抽真空试验不同;不能把一项真空测试当作全部外压工况的验证。

对采购方来说,更有用的信息是:什么管径、多少壁厚的内衬,在多大的压差下保持了多久,有没有明显变形,测试时是否依靠旧管支撑。旧管与内衬间的缝隙,也就是“环隙”,同样是设计需要考虑的条件。

水锤还可能让压力反复升降。对泵送管线和市政供水系统,除了持续运行压力,还应评估短时压力峰值、最低压力及反复变化的次数。一次保压合格,不能代替这些工况的评价。

把测试结果对上项目

一份报告中的合格结果,只有与项目条件对应起来,才能成为选型依据。比较不同方案时,可以从下面几项看起。

项目需要什么

供应商资料中应能对应到什么

8 bar运行,设计使用50年

有长期耐内压评价,并据此确定最大允许运行压力

指定的管径和壁厚

试验与设计依据能够覆盖拟供货的产品配置

可能发生负压的工况

有相应负压验证,压力差、持续时间和支撑条件明确

实际水温及压力波动

设计已考虑温度影响,以及水锤等可能出现的压力变化

整段管道修复后运行

内衬、连接和端部密封均满足相应要求,并完成现场验收

萨泰克斯的压力管道修复方案,会结合内压和外部荷载进行壁厚设计,并关注连接、安装和现场验收。用于具体项目的性能声明,应与已完成、可追溯的试验报告及设计依据对应。

对于采购方,选型时最终要确认的是:所选产品在项目要求的规格和工况下,是否有足够依据支持预定的运行压力与使用年限,现场安装、接头、端部密封及质量验收如何验证。

12 bar试压合格是其中一项结果,8 bar运行50年还需要长期评价、工程设计和安装质量共同支撑。

如果您有相关需求,欢迎与我们联系,萨泰克斯可协助进行内衬选型、壁厚设计和施工方案确认。

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来源:SAERTEX 德国 萨泰克斯 公众号

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