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SY∕T 7318.4-2018 油气输送管特殊性能试验方法 第4部分：全尺寸气体爆破试验

整个试验程序包括：起裂器和引燃装置加工准备，试验钢管准备，布管，环焊连接，环焊缝检 验，仪器仪表安装（包括压力传感器、温度传感器、应变片、计时线、冲击波传感器、热辐射传感 器、地震波传感器、摄像机、碎片收集装置等），水压试验/空气试压，线性聚能切割器和引燃装置 安装，土壤回填，氮气置换，天然气注入/配气，气体循环及化学成分分析，数采系统调试，爆破实 施及数据采集，场地清理。 试验原理参见附录B

9.1试验场地土壤特性测试

SF/T 0089-2021 司法行政信息资源中心建设规范9.1.1试验前宜进行下列土壤特性测试：

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.3.1试验钢管应按以下要求进行组装： a）对于螺旋焊管：应将环焊缝处的螺旋焊缝调整于钢管的下半个象限，相邻螺旋焊缝应错开 100mm以上，如图2所示。 b）对于直缝焊管：直焊缝应与上母线成165°或者195°夹角，以保证钢管组装后相邻两根钢管 的直焊缝相互错开30°并处于钢管底部，如图3所示。 c）起裂管直焊缝应处于钢管底部，与相邻试验管直焊缝/螺旋焊缝错开100mm。

2试验钢管组装过程中，需进行下列工作： a）沿钢管轴向标记试验钢管上母线（处于12点钟位置），其作为所有传感器安装位置的参考坐标 b）根据上母线位置，标记所需安装的计时线、应变片、压力和温度传感器位置

9.3.2试验钢管组装过程中，需进行下列工

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c）做好传感器安装前的准备工作（包括开孔、焊接螺母、打磨等）。 d）所有传感器安装的焊接位置应距离直焊缝、螺旋焊缝和环焊缝100mm以上。 e）如需测量残余塑性应变，应按附录C的规定画好网格

9.4环焊及环焊缝检验

2螺旋焊管放置示意图

图3直缝焊管放置示意图

9.4.1.1试验管串对接时可采用半自动焊工艺/全自动焊工艺。 9.4.1.2环焊前根据设计要求，制定详细的焊接工艺规范书，并对试验管连接处及试验管与储气管连 接处进行焊接工艺评定。 9.4.1.3焊接工艺评定应符合GB/T31032的有关规定，并考虑气爆试验时不发生环切现象，根据评 定合格的焊接工艺，编制焊接工艺规程。 9.4.1.4焊工应具有相应的资格证书，焊工能力应符合GB/T31032的有关规定。 9.4.1.5管线环焊时，焊工依照焊接工艺规程进行焊接。

9.4.2.1环焊缝应先进行外观检查，外观检查应符合GB50369的规定，外观检查合格后方 损检测。 9.4.2.2环焊缝应进行100%自动超声波检测（AUT）和X射线检测，环焊缝表面缺陷可进行 测。AUT执行GB/T50818合格标准。X射线应符合SY/T4109—2013的规定，合格级别为

9.4.2.1环焊缝应先进行外观检查，外观检查应符合GB50369的规定，外观检查合格后方可进行无 损检测。 9.4.2.2环焊缝应进行100%自动超声波检测（AUT）和X射线检测，环焊缝表面缺陷可进行磁粉检 测。AUT执行GB/T50818合格标准。X射线应符合SY/T4109—2013的规定，合格级别为1级。

气管与试验管环焊缝前后0.5m处安装止裂器，如

9.5.2止裂器可采用钢套简或者玻璃纤维止裂器

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图4止裂器位置示意图

图6起裂管计时线安装位置

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9.6.1.4计时线安装过程及要求如下：

a）首先应对安装位置钢管表面进行除锈，除锈等级为SA2.5。 b）采用沾有无水酒精/丙酮的棉纱/棉布擦拭安装部位，除去表面浮尘。 c）采用AB胶进行粘接，粘接时应拉紧线圈直至线圈完全贴合钢管表面。 d）AB胶完全固化期间不得扯动线圈，钢管不得变形

9.6.2减压波压力传感器

图7过渡管/且标管计时线安装位置

9.6.2.1减压波压力传感器宜按如下要求选型： a）采用压阻式高频动态压力变送器。 b）精度等级高于0.25%FS；非线性度高于0.05%FS；响应频率2.5kHz~5.0kHz。 c）输出为4mA~20mA/0~5V标准信号。 9.6.2.2减压波压力传感器安装要求如下： a）安装于钢管内部。 b）应在环焊连接后、水压试验/空气试压前安装。 c）宜采用适当形状的钢盒焊接到钢管外表面对压力传感器进行保护，同时应注意钢管上母线两 侧15cm范围内不得焊接

9.6.2.3减压波压力传感器安装位置如下

a）减压波压力传感器宜安装在靠近电缆沟一侧。 b）对于起裂管和起裂管两侧第一根钢管，宜在钢管两端距离环焊缝1m处各安装1个。 c）对于其余试验钢管，宜在距离钢管末端（离起裂管距离远的一端）环焊缝1m处安装1个。 d）对于两侧储气管，宜在两侧储气管末端各安装1个。

9.6.3.1温度传感器选型要求如下： a）可采用热电阻或热电偶作为温度传感器。 b）应采用表面温度传感器和内部温度传感器来分别监测钢管表面和内部温度。 9.6.3.2温度传感器安装要求如下： a）表面温度传感器安装于钢管表面，内部温度传感器安装于钢管内部 b）温度传感器应在环焊连接后、水压试验/空气试压前完成安装。 9.6.3.3温度传感器安装位置如下：

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a）对于起裂管，宜在钢管轴向中心位置分别安 b）对于其余试验钢管，宜在试验段两端最后一根钢管末端（离起裂管距离远的一端）环焊缝 1m处各安装1个表面温度传感器。 c）对于两侧储气管，宜在每一侧储气管末端都安装 个表面温度传感器和1个内部温度传感名

9.6.4应变花和应变片

9.6.4.1应变片的量程不得小于50000μ8，应变花的量程不得小于20000μ8。 9.6.4.2应变片和应变花安装位置如下： a）应变片宜安装在起裂管两侧第一根目标管距离起裂管/过渡管环焊缝2.5m处的环向截面上。 每个测试截面上分布9个应变片，用于测试钢管环向应变，其沿钢管环向的位置见表2。 b）应变花宜安装在起裂管两侧第一根目标管距离起裂管/过渡管环焊缝3m处的环向截面上。每 个测试截面上分布6个应变花，其沿钢管环向的位置见表3。每个应变花有3个通道，用手 测量钢管环向、45°方向及轴向的应变 9.6.4.3应变片/应变花安装要求如下： a）应变片/应变花的粘贴过程应符合ASTME1237的规定。 b）应变片/应变花应在试验管段焊接组装完成后、水压试验/空气试压前安装

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9.6.5热辐射传感器

表4热辐射传感器量程选择

9.6.6爆炸冲击波传感器

表5冲击波传感器量程

9.6.7地震波检测传感器

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表6速度传感器量程选择

9.6.8.1宜采用5台以上摄像机来记录全尺寸爆破试验过程。 9.6.8.2推荐的摄像机安装位置见表7。 9.6.8.3对于离爆炸管线500m内的摄像机， 应采取有效措施对摄像机进行保护

9.6.8.3对于离爆炸管线500m内的摄像机，应采取有效措施对摄像机进行保护

9.6.9抛酒物收集装置

9.6.10接头及电缆布置要求

9.6.10.1所有管体传感器电缆接头应靠近电缆沟一侧，电缆不得从管体上跨过。 9.6.10.2对于计时线，宜采用绞合连接的方式将计时线与电缆进行连接。对于其余传感器，宜采用 锡焊的方式将传感器接头与电缆进行连接。 9.6.10.3电缆连接后，应采用防水绝缘胶带/热收缩套对接头处进行保护。 9.6.10.4连接电缆应从对应传感器后方（远离起裂位置一侧）进行汇线并甩出试验管沟，以避免裂 纹扩展过程中将电缆烧断导致裂纹前端的传感器过早失效

试验管线经无损检测后应经水/空气试压以进一步确认是否存在泄漏，试压按以下要求实施： a）试压时的升压速度不宜过快，压力应缓慢上升，每小时升压不得超过1MPa。 b）当压力升至4MPa及以上时，每隔4MPa应停止升压，稳压30min，检查系统有无异常情

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如无异常情况，继续升压。 c）强度试验时，试压压力为设计压力的1.25倍，稳压时间4h。 d）严密性试验时，试压压力为设计压力，稳压时间24h。 e）强度试验和严密性试验中，若压力下降仅与温度变化相关，而与任何泄漏无关，则试验 通过。

土壤回填宜按以下要求进行： a）在空气试压后进行土壤回填。 b）管顶埋深为1.2m，目的是再现实际的管线环境。 c）回填按照GB50369的规定进行，也可参照附录E进行

9.9试验气体介质充入

如果采用水进行试压，则在试验气体介质充入前，应对试验管线进行干燥。干燥时在管道末端配 置水露点分析仪并采用压缩空气对试验管线进行吹扫，干燥后排出气体水露点值宜连续4h比管道试 验条件下最低环境温度至少低5℃、变化幅度不大于3℃为合格，注人管道的干燥气体温度不宜低于 5℃，且不应大于防腐层的耐受温度

9.9.2.1在干燥后应立即进行氮气置换。 9.9.2.2氮气通过液氮车提供，从CNG卸气柱向工艺设备及试验管道内注人工业氮气。 9.9.2.3向管道内注氮时，进入管道的氮气温度不宜低于5℃。 9.9.2.4按照微正压原则，当试验管道内氮气压力达到0.1MPa～0.2MPa，并且放空阀处氧含量降低 到2%以下时表示氮气段到来，氮气置换合格。

9.9.3.1氮气置换后，应用天然气将管道内的氮气排出，采用0.15MPa士0.05MPa压力进行天然气置换。 9.9.3.2被置换管道内的气体分为氮气段、氮气和天然气混合段、天然气段。在置换末端利用可燃气 体检测仪进行可燃气体含量（主要成分为Ci，C,和C）检测。当可燃气体含量由零逐步升高时，表 示氮气和天然气混合段到来。 9.9.3.3当可燃气体浓度升高到95%以上时，表示管道内已充满纯天然气，天然气置换完毕。

9.9.4.1在管道全尺寸爆破试验前应将管道压力控制在试验压力土0.05MPa范围内。 9.9.4.2在第一阶段，CNG经过调压撬进行调压后，向试验管道进行充气。在这一阶段的注气过程 中，管内气体温度会下降，应监测管道内的气体压力及温度。 9.9.4.3在第二阶段，当试验管道内天然气压力接近CNG管束车气瓶内压力时，卸放流量明显减慢。 这时，需要启动天然气压缩机将CNG管束车内剩余天然气压缩后，注入试验管道。在这一阶段注气 过程中，管内气体温度会上升，需采取措施保证管道内的气体温度低于50℃。 9.9.4.4当试验管道内压力达到试验要求的设定压力时，结束天然气充入。

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如果商用天然气组分不能满足试验要求，则应进行配气。配气过程要求如下： a）配气时首先计算好所需天然气各组分含量。 b）配气过程中应保证在气相区进行，不得进入液相区及气液两相区。 c）配气过程中按各天然气组分相对分子质量，由轻到重依次添加。 d）配气过程中应注意温度变化以确保没有重烃组分变为液态

在天然气注人过程中，如果有紧急情况，则应对管道内气体进行放空，在紧急排放口处安装引燃 装置，将紧急排放的天然气引燃。

10.3.1利用数采系统获得所有传感器数据。 10.3.2利用摄像机获取影像资料。 10.3.3利用抛酒物收集装置收集碎片。 10.3.4试验后对爆破坑和爆破后的钢管进行测量并观察断口。

10.3.1利用数采系统获得所有传感器数据。

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试验报告宜包含下列内容： a）钢管排布及止裂情况。 b）爆破前钢管管壁及气体温度。 c）爆破过程中的减压波。 d）爆破过程中管壁的局部应变和钢管整体变形情况。 e）爆破过程中裂纹的扩展速度及方向。 f）爆破过程中的冲击波传播规律。 g）爆破过程中的热辐射传播规律。 h）爆破过程中的地震波传播规律。 i）爆破后钢管外形及断口。 i）抛洒物的影响范围

在全尺寸爆破试验准备及试验过程中主要存在以下风险： a）初始压力很高的CNG管束车经过调压撬调压后，向试验管道注气的过程中，管道内气体温度 会下降；当温度降至钢管和焊缝韧脆转变温度以下时，管道内存在的缺陷会引起试验管道的 破裂，发生低温脆断导致试验失败。 b）试压过程中，设备或管路发生泄漏。 c）氮气置换过程中，设备或管路发生泄漏。 d）天然气注入过程中，设备或管路发生泄漏。 e）试验过程中，发生火灾，

[2.2.1低温断裂预防措施

在天然气注入过程中，应实时监测管道内气体的压力及温度，注人管道内的气体温度不应低于管 道及附属设施的韧脆转变温度。

12.2.2天然气泄漏防控措施

辅助生产区内压缩机（含卸气柱）和调压撬需配有可燃气体探测器，可燃气体泄漏报警信号接入 成套设备自带控制系统，可在生产监控终端进行显示报警。 当发现天然气气泄漏时，应立即停止天然气注入，查找泄漏位置并进行天然气回收和放空，天然 气放空完成后对泄漏位置进行修复处理

12.2.3氮气泄漏防控措施

氮气置换期间，应严格控制非操作人员进人爆破试验区。做好放空口和试验管列附近氧气浓度 确保人员安全。 当发现氮气泄漏时，应立即停止氮气注入，查找泄漏位置并进行卸压，卸压完成后对泄漏位置

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行修复处理。 12.2.4火灾防控 12.2.4.1消防设施与工程主体同时验收、同时投人运行。 12.2.4.2爆破试验前须到公安消防部门备案，试验期间需有消防车待命

12.2.5人员防护措施

12.2.6现场环境保护

试验过程产生的废弃物（如焊条头、废砂轮片、废钢丝绳和包装物等）每天进行回收，统一集 补理。

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附录A （规范性附录） 钢管和土壤检测项目

钢管和土壤的检测项目如下： a）试验钢管标识，见表A.1。

钢管和土壤的检测项目如下： a）试验钢管标识，见表A.1。

表A.1试验钢管标识

b）试验钢管的拉伸性能，见表A.2。 拉伸试验按ASTMA370的规定执行。应得到拉伸全曲线。

表A.2试验钢管拉伸性能

）试验钢管的夏比冲击（CVN）性能，见表A. 夏比冲击试验按照ASTMA370的规定执行。

表A.3试验钢管夏比冲击性能

1）试验钢管的落锤撕裂（DWTT）性能，见表A.4 落锤撕裂试验按照SY/T6476的规定执行。应得到DWTT能量及载荷位移曲线

表A.4试验钢管落锤性能

e）试验钢管的化学分析结果。 f）试验钢管的金相检验结果。 g）试验钢管的硬度结果。 h）土壤性能，见表A.5。

XB/T 617.7-2014 钕铁硼合金化学分析方法 第7部分氧、氮量的测定 脉冲—红外吸收法和脉冲—热导法SY/T 7318.42018

任试验段中间放直低动性钢管作为起装管 常米取韧性由低到高的方式 排列）。通过线性聚能切割器在起裂管引人初始裂纹。 在内压的驱动下，装致由起裂管回两侧试验管技 展。当裂纹扩展驱动力（裂纹尖端气体压力）天手裂纹扩展阻力（钢管自身韧性）时，裂纹将加速 展的驱动力小十裂纹扩展阻 时，裂纹将减速直至停止扩展。 数据进行采集和处理。

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附录C （规范性附录） 残余塑性应变测量

在指定钢管的外表面划分网格QYGJ 0003S-2015 云南国健药业有限公司 膳食汤料，管外表面的网格覆盖约170°圆弧（上母线单侧85°范围）。网格 由4个弧（Cl、C2、C3和C4）分为3个部分，相邻2个弧之间的轴向距离为3m，如图C.1所示。在 每个弧上用一些点状符号沿上母线两侧对称标记。如图C.2所示，上母线单侧从0标记至29。其中 ~22相邻点的间距为25mm，22~29相邻点的间距为50mm。 在标记网格之前，管表面经过仔细清理和金属刷打磨以去除氧化层。采用酒精清洗去除表面残留 灰尘，并保持表面干燥，防止进一步生锈。需测量标记位置处的局部壁厚和网格线间的轴向距离，试 验后要重复测量，以便分析沿壁厚方向和轴向的变形。采用金属尺、绘图铅笔和刻刀来刻画网格，在 进行爆破试验前用超声波探针测量壁厚

图C1钢管外表面划分的网格

图C.2在管外表面的点状标记位置