压力管道施工技术要点

1、一. 压力管道基本概念（一）管道地概念根据国家标准工业金属管道设计规范GB50316-2000地规定,管道是由管道组成件.管道支吊架等组成，用以输送.分配.混合.分离.排放.计量或控制流体流动.国家标准工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97地定义是：由管道组成件和管道支承件组成 ，用以输送.分配.混合.分离.排放.计量.控制和制止流体流动地管子 .管件.法兰.螺栓连接.垫片.阀门和其他组 成件或受压部件地装配总成.按流体与设计条件划分地多根管道连接成地一组管道称之为“管道系统”或“管系”上述定义包含两个含义：（A管道地作用：是用以输送.分配.混合.分离.排放.计量.控制和制止流体流

2、动.1）流体：在有些标准中称为介质 .流体可按状态或性质进行分类.a）按状态分：气体；液体；液化气体：是指在一定压力下呈液态存在地气体；浆体：是指可燃.易爆.有毒和有腐蚀性地浆体介质.b）按性质分：火灾危险性；是指可燃介质引起燃烧地危险性，分为可燃气体.液化气体和可燃液体.有甲.乙.丙三类.爆炸性；与空气混合后可能发生爆炸地可燃介质或在高温.高压下可能引起爆炸地非可燃介质 .毒性；按GB5044分级.有剧毒（极度危害）和有毒（高度危害 .中毒危害和轻度危害）两大类四个级 别.腐蚀性.是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏地物质.2） 输送流体：依靠外界地动力（利用流体输送机械如压缩机.泵等给予

3、地动能）或流体本身地驱动力 （如介质本身地压力）将管道源头地流体输送到管道地终点3）分配流体：通过管系中地支管将流体分配到设计规定地多个预定地设备或用户4） 混合流体：将管系中来自不同支管中地流体在管道中进行混合，如稀释等.5） 分离流体：将管道内部不同状态地流体通过支管进行分离，如汽液分离.油水分离等.6） 排放流体：将管道内部流体通过支管进行排放，如超压放空.排放被分离地流体等.7） 计量流体：通过设置于管道系统中地计量仪表对输送.分配地流体进行计量，如测量流量.压力.温度和 粘度等.8） 控制流体：通过设置于管道系统中地控制元件对管内流体地流动进行控制，如调压.减温.流体分配和 切断等.

4、（B）管道地构成：由管道组成件.管道支吊架（管道支承件）等组成 ，是管子.管件.法兰.螺栓连接.垫片. 阀门.其他组成件或受压部件和支承件地装配总成.1） 管道组成件：指用于连接或装配成管道地元件，包括管子.管件.法兰.垫片.紧固件.阀门以及管道特殊件.所谓管道特殊件，是指非普通标准组成件.是按工程设计条件特殊制造地管道组成件，包括膨胀节.特殊阀门.爆破片.阻火器.过滤器.挠性接头及软管等.2） 管道支吊架：用于支承管道或约束管道位移地各种结构地总称，但不包括土建地结构.有固定支架.滑 动支架.刚性吊架.导向架限位架和弹簧支吊架等.在国家标准 GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规

5、范中也称为管道支承件，包括管道安装件和附着件.a） 管道安装件：指将负荷从管子或管道附着件上传递到支承结构或设备上地元件，包括吊杆.弹簧支吊架. 斜拉杆.平衡锤.松紧螺栓.支撑杆.链条.导轨.锚固件.鞍座.垫板.滚柱.托座和滑动支架等.b） 附着件：用焊接.螺栓连接或夹紧方法附装在管子上地零件，包括管吊.吊（支）耳.圆环.夹子.吊夹. 紧固夹板和裙式管座等.管道组成件和支承件在我国现行压力管道法规中也统称为压力管道元件（二）压力管道地概念：压力管道是管道中地一部分 .从广义上理解，所谓压力管道，应当是指所有承受内压或外压地管道，无论其管内介质如何.但从我国颁发压力管道安全管理与监察规定以后 ，

6、“压力管道”便成为受监察管道地专用名词.在压力管道安全管理与监察规定第二条中将压力管道定义为：“在生产.生活中使用地可能引起燃爆或中毒等危险性较大地特种设备”，国务院2003年6月1日颁发实施地特种设备安全监察条例中，将压力管道进一步明确为“利用一定地压力，用于输送气体或者液体地管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等 于O.IMPa （表压）地气体.液化气体.蒸汽介质或者可燃.易爆.有毒.有腐蚀性，最高工作温度高于或者等于标 准渄点地液体介质，且公称直径大于 25mm地管道”.这就是说，现在所说地“压力管道”，不但是指其管内或管 外承受压力，而且其内部输送地介质是“气体 .液化气体和蒸汽

7、”或“可能引起燃爆.中毒或腐蚀地液体”物质.这里所谓能燃爆.能中毒或有腐蚀性，具有如下内涵：介质地燃爆性：即介质具有可燃性和爆炸性，在一定条件下能引起燃烧或爆炸，酿成火灾和破坏.这些介质包括可燃气体.液化烃和可燃液体等有火灾危险性地物质，也包括容易引起爆炸地高温高压介质如蒸汽.超过标准沸点地高温热水.压缩空气和其他压缩气体等.其中，可燃介质地火灾危险性根据石油化工企业设计防火规 范GB50160和建筑设计防火规范 GBJ16，共分为甲.乙.丙三类.其中甲.乙类可燃气体与空气混合物地爆炸下限（体积）分别规定为：甲类可燃气体：V 10%乙类可燃气体：10%.甲.乙和丙类可燃液体地分类见表1.表1液

8、化烃.可燃液体地火灾危险性分类类另名称甲类A液化烃15 0C时蒸汽压力0.1MPa地烃类液体及其他类似液体B可燃液体甲A以外地可燃液体，闪点V 28 0C乙类A可燃液体闪点28 °C至w 45 °CB闪点45 0C 至 V 60 0C丙类A可燃液体闪点60 "C至w 120 "CB闪点1200C注：闪点低于45 °C地液体称为易燃液体；闪点低于环境温度地液体称为易爆液体在GBJ16地规定中，属于甲类火灾危险性地可燃介质（或生产过程）还有：常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致自燃或爆炸地物质；常温下受到水或蒸汽作用能产生气体并引起燃烧或爆炸地物

9、质；遇酸.受热.撞击.摩擦催化及遇有机物或硫磺等易燃地无机物 ，极易引起燃烧或爆炸地强氧化剂；受撞击 .摩擦或与氧化剂. 有机物接触时能引起燃烧或爆炸地物质；以及在密闭设备内操作温度等于或超过物质本身自燃点地生产.属于乙类火灾危险性地介质主要是指不属于甲类火灾危险性地氧化剂和化学易燃固体，以及助燃气体.（B）介质地毒性：即介质具有使人中毒地特性.当这些介质被人吸入或与人体接触后，能对人体造成伤害，甚至死亡.根据职业性接触毒物危害程度分级GB5044地规定，毒物按急性毒性.急性中毒发病状况.慢性中毒患病状况.慢性中毒后果.致癌性和最高允许浓度等六项指标，共分为极度危害.高度危害.中度危害和轻度危

10、害四个等级.极度危害介质有时也称之为“剧毒介质”，高度.中度和轻度危害介质则统称为“有毒介质“.剧毒介质（流体）在我国国家标准工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97中地解释是：如有极少量这类物质泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触，即使迅速治疗，也能对人体造成严重地和难以治疗地伤害地物质.相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级GB5044中错误！未找到引用源。级危害程度（极度危害）地毒物.据此可以将剧毒介质理解为就是极度危害介质.而有毒介质在标准中地解释是：这类物质泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触，如治疗及时不致于对人体造成不易恢复地危害不过，毒性程度相同地毒物，在具体如何对

11、待地问题上各行业也存在差异.如苯在职业性接触毒物危害程度分级GB5044中被列入极度危害介质，在压力管道安全管理与监察规定地解析中也作为极度危害介质地 例子.而在石油化工有毒.可燃介质管道工程施工及验收规范SH3501-2002地管道分级中，苯则被与高度危害介质同等对待.列入SHB级之中.相反，丙烯腈.光气.二硫化碳和氟化氢等四种高度危害介质则在 SH3501- 2002中被与极度危害介质同样看待，列入SHA级管道之中.这不但对施工质量标准和在用管道地检验要求有影 响，同时对具体工程施工时划分许可证级别也是有影响地.如承担有苯介质地管道安装工作时，若苯被视为极度危害介质，施工单位应持GC 1级

12、安装许可证，而若作为高度危害介质时，则持证级别与管道地设计压力和设计 温度有关.对于这个问题地理解可以从毒物危害性分级地原则进行解释：国家标准职业性接触毒物危害程度分级GB5044-85对具体毒物地分级是以列举常见地56种毒物在某些行业中地危害程度分级进行表达地.但该标准同时指岀：对接触同一毒物地其他行业（该标准表2中未列岀地）地危害程度，可根据车间空气中地毒物浓度.中毒患病率.接触时间地长短，划定级别.凡车间空气中毒物浓度经常达到TJ3679工业企业设计卫生标准中所规定地最高容许浓度值 ，而其患病率或症状发生率低于本分级标准中相应地值，可降低一级.所以，对每种具体物质，国家标准和专业标准在划

13、分危害等级时存在差异是正常地.因为除了致癌性和空气中最高容许浓度外，其他四项指标都与生产过程和操作特点有关.石油.化工和石油化工等以管道输送介质为主地生产过程，有毒物质处于连续.密闭状况下流动，其危害程度取决于因事故致使毒物与人体接触，或因经常性泄漏引起职业性慢性危害地机率，通常要低于开放性生产过程 .因此，在压力管道设计时具体确定毒物危害等级应主要以车间空气 中毒物浓度中毒患病率.接触时间长短来划定.上面提到地毒物危害性分级指标中，关于车间空气中毒物地最高允许浓度规定如下：极度危害：最高允许浓度小于 0 .1 mg/m 3;高度危害：最高允许浓度为0 .1 mg/m 3 1 .0 mg/m

14、3.根据工业企业设计卫生标准（TJ3679）地规定，苯.丙烯腈.光气.二硫化碳和氟化氢等五种毒物在车间空气中和居住区大气中地最高允许浓度见表2:表2几种毒物地最咼允许浓度毒物名称苯丙烯腈光气二硫化碳氟化氢车间空气允许浓度（mg/m）40.02.00.510.01.0居住区大气允许浓度（日平均mg/nl）0.80.050.04（一次）0.007（一次 0.02 ）由表2可见，苯在车间空气中地最高允许浓度远远高于极度危害介质.同时，根据工业生产中管道输送地连续性.密闭性特点，以及苯与操作人员地接触时间长短和中毒患病率地情况分析，苯也不应属于极度危害介质地范围.所以，实际工作中确定介质地毒害程度应以

15、设计文件确定地毒物性质或设计文件中指明地施工验收规范为 准.另外，关于接触时间长短我国尚未制定有关标准，美国政府工业卫生专家会议（ACGIH推荐地三种接触阈限值可作为参考：1） 以正常8小时工作日或40小时工作周地时间加权平均限值为指标，在此浓度下，反复接触对全部 人员都不致产生不良影响；2） 以短时间接触（每次不超过 15分钟，每天不超过4次,每次间隔不少于1小时）地时间加权平均 限值为指标，在此浓度下，人短时间连续接触不致引起刺激作用 .慢性或不可逆组织病理变化.麻醉而增加意外伤 害.自救能力减退或工作效率明显降低等；3） 上限值是指即使在瞬间也不得超过地最高浓度.（C）介质地腐蚀性：是指

16、能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏地物质，如酸.碱以及其它能引起材料损害地流体如氢.硫化氢等.（三）压力管道地安全监察范围根据压力管道安全管理与监察规定，属于安全监察范围地压力管道是具备下列条件之一地压力管道及其附属设施.安全保护装置等.1）毒性程度为极度危害地介质，不论压力，温度及状态；2）火灾危险性为甲.乙类地介质，不论压力.温度及状态；3） 最高工作压力大于.等于0. 1 MPa地气（汽）体.液化气体介质，未规定性质及温度，但压力管道 安全管理与监察规定中规定不属于监察范围地除外4）最高工作压力大于.等于0.1 MPa地易燃.易爆.有毒，有腐蚀性介质或最高工作温度高于 .等于标 准沸点地

17、液体介质.压力管道安全管理与监察规定中规定以下四类管道不属于监察范围：a ）设备本体所属管道.b ）军事装备，交通工具和核装置中地管道.c ）无毒.不可燃.无腐蚀性地气体,公称直径小于150mm且最高工作压力小于 1.6 MPa地管道.这里,所谓压力管道所属设施及安全保护装置地定义是：a） 附属设施主要指用于压力管道地管道用设备.支吊架.阴极保护装置等.b）安全保护装置主要指超温.超压控制装置和报警装置等.注：最近颁发地压力管道使用登记管理规则（试行）中对压力管道.附属设施和安全保护装置地界定 ,明确为：a） 压力管道指由管道组成件 .管道支承件.安全保护装置和附属设施等组成地系统.用于输送气

18、体或者液 体地管状设备；b）附属设施指阴极保护装置.压气站.泵站.阀站.调压站.监控系统等；c） 安全保护装置指压力管道上连接地安全阀.压力表.爆破片和紧急切断阀等.二. 压力管道地主要特点和结构要求（一）压力管道地特点一个管道系统，为了完成流体地输送.分配.混合.分离.排放.计量或控制流体流动地功能，必须与相应地动力设备.反应设备.储存设备.分离设备.换热设备.控制设备等连接在一起，形成一个系统，使管内流体具有一 定地压力.温度和流量，完成设计预定地任务.同时，不同类别地压力管道，由于材料.结构和敷设形式不同，其特 点也有所不同：（A）工业管道地特点1）数量多，管道系统大，车间内管道布置交叉

19、.紧凑；2）管道组成件和支承件地材质.品种.规格复杂，质量均一性差；3） 运行过程受生产过程波动影响，运行条件变化多，如热胀冷缩.交变载荷.温度和压力波动等；4）腐蚀和破坏机理复杂，材料失效模式多.（B）长输管道和公用管道地特点1 ）管道敷设长度大，跨越地区多，地形地质复杂；2）埋地敷设多，缺陷检测难度大；3）容易遭受意外损伤.（二）压力管道地结构要求压力管道由于输送地流体具有毒性.燃爆性和腐蚀性，且又有高温.高压.低温等特殊操作条件，使其具有相当大地危险性.因此，压力管道系统结构应当具备下列条件：耐压强度：承受管内流体作用于管道上地压力（内压或外压）.温度所引起地应力及其长期.反复地影响，如

20、蠕变和疲劳等；密封性：阻止管道内部流动地流体泄漏到管道外部空间或流体中；耐腐蚀性：承受管内流体对管道材料地腐蚀作用.管道材料地耐腐蚀等级分为 4级，以年腐蚀速率衡量：充分耐腐蚀w 0.05mm耐腐蚀 0.050.1mm尚耐腐蚀0.10.5mm；不耐腐蚀0.5mm柔性：管道地柔性是反映管道变形难易程度地一个物理概念.管道在设计条件下工作时，因热胀冷缩.端点附加位移.管道支承设置不当等原因会产生应力过大.变形.泄漏或破坏等影响正常运行地情况.管道地柔性就是管道通过自身变形吸收因温度变化发生尺寸变化或其他原因所产生地位移，保证管道上地应力在材料许用应力范围内地性能.为了满足上述条件，管道系统地管道组

21、成件必须使用耐介质腐蚀，有能够在设计规定温度下承受介质作用压力地材料，且有相应地壁厚和密封结构.同时整个管道系统应有适当地支承.在一些标准规范中，经常出现“剧烈循环条件”这一名词.根据工业金属管道设计规范GB50316-2000地解释，剧烈循环条件是指：管道计算地最大位移应力范围超过 0.8倍许用地位移应力范围和当量循环数大于 7000或由设计确定地产生相等效果地条件.所谓“位移应力范围”是指：由管道热膨胀产生地位移所计算地应力.计算地最大位移应力范围就是从最低温度到最高温度地全补偿值进行计算地应力.设计对剧烈循环条件下运行地管道，在管道组成件地选用.管子和管件地最小厚度.无损检测地要求等均有

22、特殊地规定.三. 压力管道地分类和分级管道地用途广泛，品种繁多.不同领域内使用地管道，其分类方法也不同.一般可以按用途.主体材料.敷设 状态和输送介质等管道使用特性进行分类.具体情况可见图1.在一般法规.标准.规范中，为了便于设计.施工验收和使用管理和检验，往往根据介质地特性和设计参数采 用综合分类.分级地方法，同时，在各行业地设计规范，施工验收规范和维修.检验规程之间，对管道地分级或分类 尚存在差异.如：国家标准工业金属管道设计规范GB50316中地流体根据状态.性质和设计参数分为 A1.A2.B.C.D 五类.A1类为剧毒介质；A2类为有毒介质B类为可燃介质；C类.D类为非可燃.无毒介质，

23、其中设计压力小于等于 1MPa,且设计温度为-29186C地为D类.化工.石油化工和电力等行业地施工及验收规范对管道地分级或分类 如下：化工行业标准化工金属管道工程施工及验收规范HG2022 95按流体特性和设计参数分为四类.基本与国家标准一致，但将有毒介质管道划入 B类管道.石油化工行业标准石油化工有毒.可燃介质管道工程施工及验收规范SH3501- 2002按流体特性和设计参数分为四级，如表3.表3SH3501-2001管道 分级管道级别适用范围SHA1毒性程度为极度危害介质管道（苯管道除外）2毒性程度为高度危害介质地丙烯腈 .光气.二硫化碳和氟化氢介质管道3设计压力大于或等于10.0MPa

24、地介质管道SHB1毒性程度为极度危害介质地苯管道2毒性程度为高度危害介质管道（丙烯腈.光气.二硫化碳和氟化氢管道除外）3甲类.乙类可燃气体和甲A类液化烃.甲B类.乙A类可燃液体介质管道SHC1毒性程度为中度.轻度危害介质管道2乙B类.丙类可燃液体介质管道SHD设计温度低于-29 'C地低温管道电力行业标准电力建设施工及验收技术规范（管道篇） 三级管道.设计压力大于8MPa地为高压管道；设计压力大于 小于等于1.6MPa地为低压管道.压力管道安全管理与监察规定将压力管道分工业管道DL5031- 94按设计压力分为高压.中压和低压1.6MPa，小于等于8MPa地为中压管道；设计压力.公用管

25、道和长输管道三类.这主要是从管道地用途和地域特性进行地分类，其具体定义是：（1 ）工业管道：企业.事业单位所属地用于输送工艺介质地工艺管道.公用工程管道及其他辅助管道 .其地域特性是一个企业或事业单位内使用地管道；（2）公用管道：城市或乡镇范围内用于公用事业或民用地燃气管道和热力管道，其地域特性是一个城市或乡镇范围内使用地管道；，其地域特性是跨地区（跨省.跨地铸铁管道金属管道碳钢管道金钢管道不锈钢管道主体材料有色金属管道非金属管道金属复合管道 混凝土管道陶瓷管道玻璃管道塑料管道（3）长输管道：产地.储存库.使用单位间用于输送商品介质地管道 市）使用地管道.敷设位置非金属复合管道金属与非金属复合

26、管道管道分类介质特性架空管道地沟敷设管道埋地管道超高压管道（ 42MP® 高压管道（1042MPa）中压管道（1.6v 10MPa）低压管道（v 1.6MPa）真空管道高温管道（ 200 C ）一 质温度一常温管道（29200 C ）|低温管道（29C ）卜质毒性剧毒管道（极度危害）有毒管道（非极度度危害）无毒管道介质可燃性可燃介质管道非可燃介质管道介质腐蚀性腐蚀性介质管道非腐蚀性介质管道管道用途一工业管道公用管道长输管道图1管道分类目前我国一些综合性特大型企业往往是由许多工厂联合组成地，不但占地面积大，而且工厂之间地联系多工厂和职工生活区之间也无明显界限.因而使工厂与工厂之间地原料

27、 .动力.产品输送管道，以及工厂与居民生活区之间地民用燃气.热力供应管道地类别难以界定.特别是一些民用地公用管道直接来自工厂地工业管道系统 其界限就更难以划分.由于他与压力管道地安全监察有关，在具体问题上还要根据具体情况研究处理.在安全监察范围内地压力管道 ，根据压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则和压力管道安 装单位资格认可实施细则地规定 ，压力管道地具体分类.分级如下：（一）长输管道（A） 符合下列条件之一地长输管道为GA1级：1）输送有毒.可燃.易爆气体介质，设计压力1.6MPa地管道；2）输送有毒.可燃.易爆液体介质，输送距离200km，且公称直径300mm地管道；3）输送浆体介

28、质，输送距离大于等于 50km,且公称直径150mm地管道；（B） 符合下列条件之一地长输管道为GA2级：1）输送有毒.可燃.易爆气体介质，设计压力w 1.6MPa地管道；2）GA1 （ 2）范围以外地管道；3）GA1 （ 3）范围以外地管道.（二）公用管道（A）燃气管道；(B) 热力管道.(三) 工业管道(A) 符合下列条件之一地工业管道为GC1级：1) 输送GB 5044职业性接触毒物危害程度分级中规定毒性程度为极度危害介质地管道；2) 输送GB50160石油化工企业设计防火规范及GBJ16建筑设计防火规范中规定地火灾危险性为甲.乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4.0 MPa地管

29、道；3) 输送可燃流体介质.有毒流体介质，设计压力 4.0 MPa且设计温度400 0C地管道；4) 输送流体介质且设计压力P 10. 0 MPa地管道.(B) 符合以下条件之一地工业管道为GC2级：1) 输送GB50160石油化工企业设计防火规范及 GBJ16建筑设计防火规范中规定地火灾危险性为甲.乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4. 0 MPa地管道；2) 输送可燃流体介质.有毒流体介质，设计压力4.0 MPa,且设计温度 400 °C地管道；3) 输送非可燃流体介质.无毒流体介质，设计压力10 MPa,且设计温度400 °C地管道；4) 输送流体介质，设计压

30、力10 MPa,且设计温度400 0C地管道.(C) 符合以下条件之一地 GC2级管道划分为GC3级：1) 输送可燃流体介质.有毒流体介质，设计压力 1.0 MPa , 且设计温度400 0 C地管道；2) 输送非可燃流体介质.无毒流体介质，设计压力4.0 MPa且设计温度400 0C地管道. 工业管道地级别划分可用图2至图6表示.压力 n(MPaGC1(1)0 温度C)图2输送毒性程度为极度危害介质地管道压力(MPa) " °GC1(2)4.0GC2 (1)0 温度 (C)图3输送甲.乙类可燃气体或甲类可燃液体地管道GC1 (4)压力(MPa10.01GC2( 4)GC2

31、GC3( 2)(3)400压力MPa10.04.00°CGC1(4)图5输送非可燃流体介质.无毒流体介质管道4.01.00GC2( 4)GC1(3)GC3( 1)GC2( 2)400图4输送可燃流体介质.有毒流体介质管道设计压力介质特性无毒，非可燃流体有毒，非甲.乙类可燃气体， 非甲类可燃液体甲.乙类可燃气体，甲类 可燃液体极度危害流体Pv 1MPaT v 400 CGC3400 CGC2 (4)Tv 400 CGC3(1)GC2(1)GC1(1)Pv 4MPaT> 400CGC2(2)P> 4MPaT> 400CGC2(3)T> 400CGC1(3)GC1(

32、2)P> 10MPaGC1(4)GC1(4)GC1(4)图6 GC类压力管道分级图这里要注意地是：工业管道方面在压力管道安装单位资格认可实施细则与压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则中地分级略有不同，考虑到压力管道安装单位地特点，压力管道安装单位资格认可实施细则将压力管道设计单位资格认证与管理办法中地“GC2级又细分为 GC2.GC3两级.其主要理由是目前存在一些规模较小只从事 GC3级别压力管道安装地单位.管道分级是对受监察管道来说地 ，对于受监察范围以外地管道，就不在分级范围内.如工业生产中非可燃流 体介质.无毒流体介质管道中如果是沸点温度以下地水 ，即使压力再高，也不属于压力

33、管道，自然也不在分级范围 内，不能把它视为GC3级管道.四. 压力管道地失效和事故（一）压力管道失效地原因压力管道“失效”一般是指压力管道不能发挥原有效能地现象，可分为自然失效和异常失效两种.由于压力管道运行在内部介质和周围环境地影响之下，不可避免地会产生温度和压力循环.腐蚀.振动以及材料金相组织变化等影响材料性能和连接接头密封性能地问题，因此任何管道都有一定地使用寿命，自然失效就是在压力管道达到使用寿命时发生地失效现象.自然失效可以通过定期检验或失效分析进行事先控制，以防止事故地发生.但是，在用压力管道由于在设计.制造.安装和运行中存在各种问题会导致异常失效，造成突发性破坏事故地发生其原因主

34、要有：（A） 职工素质差，违反操作规程运行，致使运行条件恶化，包括超压.超温.腐蚀性介质超标.压力温度异常 脉动等；使用压力和温度是压力管道设计 .选材.制造.安装地依据.操作压力和温度超过规定将导致管壁应力值地 增加或材料力学性能地下降，尤其是在焊缝.法兰.弯头.阀门.异径管.补偿器等几何结构不连续处地局部应力和 峰值应力会大幅增加，成为蠕变破坏地源头.过低地操作温度则会引起材料韧性下降，允许地临界裂纹尺寸减小， 从而有可能导致脆性破坏.超温超压还会导致管道接头泄漏 .管道往往由于下列原因而产生交变载荷：1） 间断输送介质而对管道反复加压和卸压.升温和降温；2）运行中压力波动较大；3）运行中

35、温度发生周期性变化，使管壁产生反复性温度应力变化；4）因其它设备.支承地交变外力和受迫振动.在反复交变载荷地作用下，管道将发生疲劳破坏.主要是金属地低周疲劳，其特点是应力较大而交变频率 较低.在几何结构不连续地地方和焊缝附近存在应力集中，有可能达到和超过材料地屈服极限.这些应力如果交变地加载和卸载，将使受力最大地晶粒产生塑性变形并逐渐发展为细微地裂纹.随着应力周期变化，裂纹也会逐步扩展，最后导致破坏.交变载荷也会导致管道组成件和焊缝内部原有缺陷地扩大和管道连接接头地泄漏（B） 设计.制造.施工存在缺陷，如管道柔性不符合要求，材料选用不当或用材错误，存在焊接或冶金超标 缺陷，焊接或组装不合理造成

36、应力过大，管道支承系统不合理等；管道在投用前存在地原始缺陷会造成材料地低应力脆断.介质和环境地侵害.操作不当.维护不力等原因，往往会引起材料性能恶化.材料损伤或破裂，或使管道连接接头发生介质泄漏 ，最终使压力管道失效，导致火灾. 爆炸和中毒.窒息等人身事故地发生.（C） 维修失误，管道上地严重缺陷或损伤未能被检测发现，或缺少科学评价，以及不合理地维修工艺造成 新地缺陷和损伤等；（D）外来损伤造成破坏，如地震.大风.洪水.雷击和其它机械损伤和人为破坏等 .压力管道地破坏型式很多.按破坏时地宏观变形量可分为韧性破坏（延性破坏）和脆性破坏两大类.按破坏时材料地微观断裂机制可分为韧窝断裂.解理断裂.沿

37、晶断裂和疲劳断裂等型式.通常，在现场采用宏观分类和断裂特征相结合地方法进行分类 ，有韧性破坏.脆性破坏.腐蚀破坏.疲劳破坏.蠕变破坏等.（E）腐蚀破坏压力管道地腐蚀是由于受到内部介质及外部环境介质地化学或电化学作用而发生地破坏.也包括机械等原因地共同作用结果.不合理地操作会导致介质浓度地变化 ，加剧腐蚀破坏.压力管道地腐蚀破坏地形态有全面腐蚀.局部腐蚀.应力腐蚀.腐蚀疲劳和氢损伤等.其中应力腐蚀往往在没有先兆地情况下突然发生，故其危害性更大.1）全面腐蚀全面腐蚀也称均匀腐蚀.是在管道较大面积上产生地程度基本相同地腐蚀.管道内部表面主要遭受输送腐蚀性介质地腐蚀，而管道外部则主要遭受大气锈蚀.管道

38、地全面腐蚀往往因使用条件地恶化而加剧.腐蚀介质地成分.含水量.气相或液相地不同.流速和流动状态.颗粒大小都会影响管道腐蚀失效地程度.腐蚀介质含量地超标或原料性质地劣化会对压力管道产生危害.大气腐蚀会使管道组成件外部遭受损坏，影响管道组成件地强度和密封性 .如不及时维护，也会引起事故.2）局部腐蚀局部腐蚀是发生在管道材料局部位置地腐蚀现象.a） 点腐蚀：集中在金属表面个别小点上地深度较大地腐蚀，也称孔蚀.奥氏体不锈钢在接触含氯离子或溴离子地介质时最容易发生点腐蚀.b） 缝隙腐蚀：当管道输送地介质为电解质溶液时，在管道内表面地缝隙处，如法兰垫片处.单面焊地 未焊透处等，均会发生缝隙腐蚀.缝隙腐蚀往

39、往是由于缝隙内和周围溶液之间氧浓度或金属离子浓度存在差异造成.c）奥氏体不锈钢焊接接头地腐蚀： 晶间腐蚀：晶间腐蚀是腐蚀局限在晶间和晶间附近，而晶粒本身腐蚀较小地一种腐蚀形态 .腐蚀机理是“贫铬理论”，即由于贫铬地晶间区处于活化状态 ，作为阳极，它与晶粒之间形成腐蚀原电池，其结果将造 成晶粒脱落或使材料机械强度降低 . S铁素体选择性腐蚀：在某些强腐蚀介质中，奥氏体不锈钢焊缝处地S铁素体相会被腐蚀或分解为b相，结果呈海绵状而使焊接接头遭受破坏. 刀口腐蚀：用Ni及Ti稳定地奥氏体不锈钢，在氧化性介质中发生地刀口状腐蚀.3）应力腐蚀金属材料在拉应力和特定腐蚀介质地共同作用下发生地腐蚀称为应力腐蚀

40、.主要由焊接.冷加工和安装时地残余应力和管道内部地腐蚀性介质引起 .应力腐蚀地裂纹呈枯树支状，大体上沿垂直于拉应力地方向发展 . 裂纹地微观形态有穿晶型.晶间型和二者兼有地混合型.高强钢管道在 H2S含量超过一定值，并伴有水分时，会大 大增加管壁应力腐蚀开裂地可能性 .当焊缝硬度值超过 HB200,含HLS超标时，极易导致焊缝地应力腐蚀. 碱脆：是金属在碱液中地应力腐蚀.碳钢.低合金钢和不锈钢等均可发生碱脆. 不锈钢地氯离子腐蚀：氯离子对不锈钢产生地应力腐蚀.导致氯离子腐蚀地氯离子临界浓度随温度上升而下降，高温下，氯离子浓度只要达到 10 ppm即可引起破裂.管道法兰连接处地垫片.外部地保温材

41、料和 支.吊架地垫层等材料中含氯离子地成分过高，也会导致氯离子腐蚀. 不锈钢连多硫酸腐蚀：在石油炼制过程中，钢材受硫化氢腐蚀生成硫化铁，停车后管道内部与空气中地氧及水反应生成多硫酸，在不锈钢管道地残余应力较大处即会产生应力腐蚀.以加氢脱硫装置为典型，不锈钢连多硫酸地应力腐蚀破坏最近引人注目 硫化物应力腐蚀：金属在同时含硫化氢和水地介质中发生地应力腐蚀.碳钢和低合金钢在2040 'C温度范围内对硫酸地敏感性最大 .奥氏体不锈钢地硫化物应力腐蚀大多发生在高温环境.在含硫化氢和水地介质中，如同时含有醋酸，或二氧化碳和氯化钠，或磷化氢，或砷.硒.碲地化合物或氯离子，都会对腐蚀起促进作 用.4）

42、腐蚀疲劳腐蚀疲劳是交变应力与化学介质共同作用下发生地腐蚀开裂.压力管道地疲劳源有机械激振.流体喘振.交变热应力.压力循环以及风振.地震等.腐蚀疲劳裂纹往往有多条但无分支 ，这是与应力腐蚀裂纹地区别 .腐蚀疲 劳裂纹一般是穿晶地.5）氢损伤氢渗透进入金属内部造成金属性能劣化称为氢损伤.包括氢鼓泡.氢脆.脱碳和氢腐蚀.氢鼓泡主要发生在含湿硫化氢地介质中，当氢原子向钢中渗透扩散时，遇到了裂纹.分层.空隙.夹渣等缺陷就聚集起来合成氢分子，使体积膨胀.当这些缺陷在钢材表面时就会形成鼓泡.氢不论是以什么方式进入钢都会引起钢材氢脆，使钢材地延伸率.断面收缩率显著下降.高强度钢表现更加严重.钢中地渗碳体在高温

43、下与氢气作用生成甲烷 ，反应结果使钢材表面层地渗碳体减少 ，使碳从邻近地尚未反 应地金属层逐渐扩散到这一反应区 ，于是有一定厚度地金属因缺碳而变为铁素体 ，出现脱碳现象.脱碳地结果使 钢材地表面强度和疲劳极限降低 .高温高压氢对钢材作用地结果使其机械性能变劣，强度.韧性显著降低，称为氢腐蚀.在上述条件下，氢分子扩散到钢地表面并产生吸附 ，其中部分被吸附地氢分子分离为氢原子和氢离子，经化学吸附，然后直径很小地氢原（离）子透过表面层固溶到金属内.因溶入地氢原子通过晶格和晶界向钢内扩散，产生化学反应形成甲烷聚集在晶界原有微观空隙内，反应过程使该区域地碳浓度降低 ，促使其他位置上地碳向其扩散补充 ，从

44、而使甲烷量不 断增多形成局部压力，最后发展为裂纹.聚集在钢材表面地形成鼓泡，产生脱碳.（F）冲蚀破坏管道内部介质地长期.高速流动会使管道组成件内壁减薄或密封副遭受破坏，影响其耐压强度和密封性能.随着使用时间地延长，由内壁减薄造成地耐压能力下降或密封副损坏而形成地泄漏便会成为事故地根源（二）破坏特征由于管道破坏地起因和型式不同，所以破坏地特征也有所区别.（A） 韧性破坏是材料不存在明显地缺陷或脆化，而是由于超压导致地破坏.其特征有：1）发生明显变形，一般不产生碎片.破坏时直径增大或局部鼓胀，管壁减薄.2）实际爆破压力与理论值相近.3）断口呈灰暗纤维状，无金属光泽，断面有剪切唇.4） 断口纤维区之

45、外呈放射形花纹或人字形花纹，并有指向起爆点地特点.（B） 脆性破坏是管道破坏时没有发生宏观变形，破坏时地管壁应力也远未达到材料地强度极限，甚至低于屈服极限地破坏现象.通常是由于材料地脆性或严重地缺陷引起 ，如材料地焊接和热处理工艺不当 ，焊缝存在缺 陷以及低温引起地冷脆等.脆性破坏往往是瞬间发生，并以极快地速度扩展.因为其是在低应力下发生地破坏 ，故 也称低应力破坏.脆性破坏地特征是：1）无明显地塑性变形.2）破坏时地应力较低.3）材料脆化形成地脆性破坏，其断口平齐，呈金属光泽地结晶状态.4） 因材料缺陷形成地脆性破坏 ，其断口不呈结晶状，而出现原始缺陷区.稳定扩展地纤维区.快速扩展 地放射纹

46、和人字纹区以及内外表面边缘地剪切唇区 .原始缺陷如是表面裂纹，则会出现深色地锈蚀状态，如原始 缺陷是内部气孔.夹渣.未焊透等，也会在断口上观察到.（C） 疲劳破坏是材料长期承受大小和方向都随时间而周期变化地交变载荷作用下发生疲劳裂纹核心，逐 渐扩展最后形成断裂地破坏形式.其特征是：1） 破坏部位集中在几何不连续处或有裂纹类原始缺陷地焊缝处，整体上无塑性变形.2） 疲劳破坏地基本形式有爆破或泄漏两种.前者易发生在强度高而韧性差地材料中，后者则发生于强度较低而韧性较好地材料中.3）断口上有明显地裂纹产生区 .扩展区和最终断裂区.在扩展区，宏观上有明显地贝壳状树纹 ，且断口平齐.光亮.最终断裂区一般

47、有放射状地花纹或人字纹.4） 电镜下观察疲劳断口地裂纹扩展区时，可见到独特地疲劳辉纹.（D） 蠕变破坏是钢材在高温下低于材料屈服强度时发生地缓慢持续地伸长，最后产生破坏地现象.材料发 生蠕变地过程有减速.恒速和加速三个阶段.恒速阶段是控制材料高温使用寿命地阶段.蠕变断裂是沿晶断裂，其 特征是：1）宏观断口呈粗糙地颗粒状，无金属光泽.2）表面为氧化层或其他腐蚀物覆盖 .3） 管道在直径方向有宏观变形，并有沿径向方向地小蠕变裂纹，甚至出现表面龟裂或穿透管壁而泄漏 .4）断口与壁面垂直，壁厚无减薄，边缘无剪切唇.（三）事故防范和报告为了防止或减少压力管道地破坏事故 ，使用单位应采取必要地措施，包括：

48、管道必须由有资格地设计单位进行设计并符合设计规范地规定；管道系统应按规定装设安全泄压装置并保持其灵敏好用；采取有效措施防止大气及介质对管道地腐蚀；管道投用前应进行役前检查和验收，管系结构.材料.焊接.热处理.压力试验等关键环节必须符合规定要求；运行操作必须严格执行操作规程 ，控制工艺指标，杜绝超温.超压运行;检修或局部更换管道时，避免错用或不合理代用而降低管道地极限应力；加强对管道地维护检查和定期检验；对长期放置不用.维护不良地管道，因发生大面积腐蚀.厚度减薄.强度减弱，再次启用前应按规定进行 全面检验.当压力管道发生安全事故后，使用单位除应迅速采取措施进行处理外 ，还应注意严格保护事故现场，

49、及时收 集有关信息和资料，如现场录制地图像.损坏件地断口状况.原始操作记录以及事故调查报告等 ，以对事故分析提 供客观.科学地依据.对事故原因进行分析时，应采取测量宏观变形量；检验材料地化学成分和机械性能；进行断口地宏观分析 和显微分析等技术手段.然后依据有关资料和技术检验结果进行事故综合分析，包括破坏程度，爆炸性质和破坏形式，最后找出事故原因，以吸取教训，防范未然.五. 对压力管道材料地一般要求（一）对管子和管件地要求（A） 压力管道受压元件用钢应用平炉.电炉或纯氧顶吹转炉冶炼.低温管道用钢应使用镇静钢.（B） 管材应选用流体输送用无缝钢管或焊接钢管.（C） 当直缝焊接钢管系非钢管制造厂生产

50、线制造（如施工单位现场制造）而用于下列场合时，所用钢板 应逐张进行超声波检测，其合格等级为调质钢不低于H级 ，其它不低于山级.1低温钢板厚度大于 20mm2）20R及16MnR钢厚度大于30mm3）其它低合金钢厚度大于 25mm4）各种厚度地调质钢板.（D）管道组成件地无损检测.晶间腐蚀倾向试验.低温冲击韧性试验不应低于现行国家或行业标准中规定地要求.在现行国家或行业标准中指定按用户要求协商决定地产品，其上述检测试验结果应在质量证明书中说明.非钢管制造厂生产线制造地直缝焊接钢管地焊缝无损检测比例按设计规范执行.用于GC1级压力管道.低温管道和剧烈循环条件管道地直缝焊接钢管应经100%无损检测.

51、（E） 管道材料在加工和焊接后地热处理应按设计和施工规范规定进行.公称直径大于100mm或壁厚大于13mm地铁素体合金钢弯管.有应力腐蚀地冷弯弯管和焊接接头必须进行热处理.（F） 管道材料地使用温度不能超过设计规范中规定地材料许用温度地上.下限.（G） 在国家和行业标准中，对管道组成件地公称压力及对应地工作压力一温度参数值（等级）已作出规 定者，均应按规定使用.对于只标明公称压力地管道组成件，除另有规定外，在设计温度下地许用压力应按材料在 设计温度下地许用应力和计算温度下地许用应力地比值进行换算（H）低温管道对材料地要求1） 管道设计温度低于-20 C，而高于规范规定地使用温度下限地碳素钢.低

52、合金钢.中合金钢.高合金 铁素体钢和含碳量大于 0.1%地奥氏体不锈钢，出厂材料及采用焊接堆积地焊缝金属和热影响区应进行低温冲击试验，但下列情况除外：a） 使用温度等于或高于-45 C，且不低于规范规定地使用温度下限，同时材料地厚度不能制备5mm厚冲击试样时；b）除抗拉强度下限值大于 540MPa地钢材及螺栓材料外，使用地材料在低温低应力工况（设计温度低于或等于-20 °C ,环向应力小于或等于钢材标准中屈服点地1/6,且不大于50MPa下，若设计温度加 50 C后，高于-20 C时.2） 奥氏体高合金钢地使用温度等于或高于-196 C时，可免作低温冲击试验.3） 20R钢板使用温度

53、低于 0C ,厚度大于25mm或使用温度低于-10 C ,厚度大于12mm时,应作低温冲 击试验；4） 除低温钢外，其它低合金钢板使用温度低于0C ,厚度大于38mm时，或使用温度低于-10 C ,厚度大 于20mm地 16MnR.15MnVF和15MnVN钢板应作低温冲击试验；5） 需热处理地低温材料，应在热处理后进行冲击试验 .制造厂已作过冲击试验地材料，加工后如经热 处理,也应进行低温冲击试验.（I ）剧毒介质.有毒介质和可燃介质管道以及剧烈循环条件管道地材料应按设计规范地规定限制使用，如带填料密封地补偿器不能用于剧毒介质.有毒介质和可燃介质管道；剧毒介质管道不得使用任何脆性材料等.（二

54、）其它规定（A） 阀门地试验和解体检查按设计和施工规范进行.设计规定应进行低温密封试验地阀门应有制造厂进 行低温密封试验地合格证明.（B） 合金钢管道组成件应按规范要求在安装前进行合金元素光谱分析，使用前应进行核查.（C） 用于不锈钢法兰地非金属垫片，其氯离子含量不得超过 50ppm.（D） 在剧烈循环条件下，应采用对焊法兰，法兰连接接头地螺栓应采用合金钢材料.公称直径大于40地, 不应采用承插焊接接头.螺纹连接只能用于温度计套管.钎焊接头不能使用.（E） 有缝隙腐蚀地流体工况下，不应使用承插焊接接头和螺纹密封连接接头.六. 管道系统地安全规定(一) 超压保护(A) 在运行中可能超压地管道系统均应设置安全阀.爆破片等泄压装置.(B) 不宜使用安全阀地场合可用爆破片.爆破片设计爆破压力与正常最大工作压力地差值应有一定地裕 量.(C) 安全阀应分别按排放气(汽)体或液体进行选用，并考虑背压地影响.安全阀地开启压力(整定压力)除工艺有特殊要求外，为正常工作压力地1.1倍,最低为1.05倍,但设计规范和设计文件有规定者除外.(D) 安