摘要：水压力试验是管道投入运行前检查管道强度和密实度的重要环节。管道试压用水的温变对管线试压过程的压变有着很大的影响。本文根据弹性力学和水力学理论定量计算试压用水温降引起的压降，阐述了温度变化对管道试压过程的影响。为管道水压试验质量评定工作提供数据参考，为水压试验用水温度划定范围。
关键词：水压试验；温度影响；试压压降；海底管道
海底输油管道多为钢制双层管道，管道强度和管道严密性按照规范在管线安装后用清水进行试压。因为海底管道试压用水和环境之间总是存在温差，而规范并没有给出量化温度变换引起的压力变化的计算公式，因此，对压力试验结果的判断就显得十分困难。随着我国海底管道工程逐渐走向深水区，因此海底管道的保温形式也发生了变化。由单层保温发展为双层保温。同时，海底管道海试施工时间也在不断延长。据资料显示，南海部分油田在进行试管压力试验时，必须要进行稳定的补压，而且时间一般都在8天左右，最多不超过13天。所以，以上得出，建设资源的投入和油田的投入时间直接受到海床管道系统试压验收时间的影响。所以，在保证海底管线质量的前提下，加快施工进度，提高工程质量，是施工方和业主共同追求的目标。
1海底管道试压环境
1.1海水温度
通常来说当海水水温下降到1000米的时候，水温就会随着深度而下降，同时当水位降到1000米的地方，它的水温也随着下降，而且变化很慢。水的温度深度在3000米以下时，温度不会发生改变。还是保持低温状态。温度约为4到5度，深度低于2000米，温度是2到3度。为了能够让管道内外热量交换达到平衡，在进行水压试验中，就必须在海底管道内注入表海水，从而让管道内水温降低，让压力发生变化。这一温差越大，就需要越长的时间来进行这种热交换，这样，压力就更难稳定。南海海面气温在夏季最高可达29℃，10到20度通常为海底的温度。通过以上分析，温度会随着水域的深度而发生变化，从而也会增加试压所有的时间。
1.2海水的热膨胀性
当海温升高1℃时，膨胀系数为体积海水。它以beta表示，表示如下：dVt=beta=tVdt，式中：dVt，海水受温度影响体积变化，m3；V，海水体积，m3；dt，温度变化值，℃； bett，海水体积膨胀系数，1/℃。
1.3海水的压缩性
海平面压缩系数即单位体积海水，压强每增加1?Pa，体积减少量，用βp表示，公式如下： dVp=—β-pVdP，式中：dVp，海水受压时体积变化，m3；dP，压力变化值， MPa；β-?p，海水体积膨胀系数，1/MPa。
2温度对管道试压过程的影响
2.1温变引起压变的过程分析
在水压力试验期间，海底管道是一个1/MPa的密封容器。当充入水量超过管线容积时，管线体积将会略微增大，水体积将略微缩小。当试压用水与环境温度相同时，稳压过程中，管线压力不会随时间发生变化；当试压用水与环境存在温差时，稳压过程中，试压用水温度随时间发生变化，将会影响水的体积膨胀系数、压缩系数，进而引起试压用水体积的变化。
因为试压过程中，管线内充入试压用水体积已超过管线初始容积。在温度和压力的变化过程中，被压缩试压用水与被扩张管道之间的作用力相互平衡，管道内部始终保持充满状态，即试压用水体积与管道容积始终是相等的。
将dP理解为试压用水温度每降低1℃降低的数值，通过查取不同温度和相应压力下的试压用水的体积压缩系数βP和体积膨胀系数βt，对dP进行估算。
2.2实际试压过程分析
埕岛油田某海底管线采用双层保温管结构，内管采用25mm厚硬质聚氨酯泡沫塑料保温，材质为Φ426×14.0APIX56无缝钢管，外管材质为Φ508×12.7APIX56直缝埋弧焊钢管，长约8827m。
2.2.1试压用水温度核算
由管路各层材料及其导热系数计算得出管路总传热系数?K=1.075W/(m2·℃)，根据管道停输温降公式计算试压过程中试压用水温度随时间的变化：①夏季18天以后每天温降<0.1℃，26天以后每天温降<0.01℃；②冬季19天以后每天温降<0.1℃，28天以后每天温降<0.01℃。
2.2.2试压过程压降核算
通常计算压降是根据新海底管理设计的压力和管道强度测试压力来计算的。一般管线设计压力是4.0mpa，强度测试压力为4.6MPa。试压用水采用合格注水，管线起点水温60℃，终点水温55℃。每天将海底管线试压压力增至4.6MPa，在每天对应温度下，计算试压用水每下降1℃所能引起的压降，从而计算出每天由试压用水温降可以引起的压降。
3结果分析
从计算结果可以看出，由于试压用水温度过高，试压初始阶段温降较大，引起较大的压降（远超过0.4%的试验压力）并超过规范要求，因此需要待其温度冷却后进行试压。从结果可以看出：
3.1管线达到试压条件所需要时间
在夏季，当18天时，稳压24小时内压降值为0.02064MPa，达到规范要求的0.0256MPa（即0.4%的试验压力）范围内；在冬季，当15天时，稳压24小时内压降值为0.02066MPa，达到规范要求的0.0256MPa（即0.4%的试验压力）范围内。
3.2管线达到试压条件时所需要的补水量
在夏季，当18天时达到试压条件，重新升压至6.4MPa需要补水20.8m3；在冬季，当15天时达到试压条件，重新升压至6.4MPa需要补水22.8m3。
3.3管线达到试压条件时试压用水与环境温差
在夏季，当达到试压条件时试压用水温度15.3℃与环境温差为0.3℃；在冬季，当达到试压条件时试压用水温度5.9℃与环境温差为0.9℃。
因此，海底输油管线进行试压时，首先需根据规范核算试压用水与环境温度的最小温差，确保试压用水温度在允许范围之内。当试压用水达不到规范要求时，需核算管线沿程温度随时间的变化，当试压用水与环境温差达到要求时再进行试压。
4结论
本文以海管压力试验现场数据为基础，结合传热学、弹性力学、水力学等理论，分析了海管压力试验过程中的温度变化规律。并通过温度和压降的关系来分析温度对压降的影响。根据现行海上压力试验规范的要求，换热对压力试验的影响规律总结如下:
4.1海底管道压力试验过程中，由于管道介质与海底环境的热交换，双层保温管对海底管道压力测试时间的影响明显大于单层保温管。造成这种现象的主要原因管内和管外温一直处理平衡的状态。但由于施工准备工作费时，当需要弥补的时候，结果表明，这种效果并不明显，但由于双层保温管道传热速度慢，海洋试压时间明显增加。
4.2 由于海底管道直径的不断增大，让压力的测试时间不断的延长，从而影响到双层保温管道。
4.3当证明温度变化对压力损失有影响时，24小时内压力损失按规范控制在0.4%以内，从而能够让海上压力的试验时间得到缩短。
参考文献：
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