压力管道基础知识.

1、压力管道知识讲座 一、压力管道的概念一、压力管道的概念 特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例对压力管道的定义：对压力管道的定义： 压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力或者等于液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力或者等于0.1Mpa（表压）的气体、液化气体、蒸汽气体、蒸汽介质（表压）的气体、液化气体、蒸汽气体、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沸点的液体介质，且公称直径大于者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大

2、于25mm的管的管道。道。 管道的附属设施包括支吊架、防腐绝缘层、阴极保护管道的附属设施包括支吊架、防腐绝缘层、阴极保护装置、沿线加油站、加热站、计量站、配气站阀室及标志、装置、沿线加油站、加热站、计量站、配气站阀室及标志、测试、拉索围栅等。测试、拉索围栅等。 管道的安全保护装置指紧急切断装置、安全泄压装置、管道的安全保护装置指紧急切断装置、安全泄压装置、侧漏装置、测温测压装置和报警装置等。侧漏装置、测温测压装置和报警装置等。 压力管道安全监督管理与监察规定将压力管道按其用途压力管道按其用途划分为：划分为： 工业管道工业管道 公用管道公用管道 长输管道长输管道 工业管道：系指企业工业管道：系指

3、企业 、事业单位所属的用于输送工艺介质、事业单位所属的用于输送工艺介质管道、公用工程管道及其它辅助管道。包括延伸出工厂边管道、公用工程管道及其它辅助管道。包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管道。界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管道。 公用管道：系指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的公用管道：系指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。燃气管道和热力管道。 长输管道：系指产地、储存库、使用单位间用于输送商品长输管道：系指产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道介质的管道。 长输管道一般有以下五个特点：长输管道一般有以下五个特点： 1、输送距离长、常穿越多

4、个行政区划，甚至国界；、输送距离长、常穿越多个行政区划，甚至国界； 2、输送商品介质；、输送商品介质； 3、一般设有中间加压泵站；、一般设有中间加压泵站； 4、可能有跨（穿）越工程；、可能有跨（穿）越工程； 5、绝大部分埋地敷设、绝大部分埋地敷设。 压力管道的充装介质涉及可燃流体、可燃液体、有压力管道的充装介质涉及可燃流体、可燃液体、有毒流体、有毒液体、易爆流体等概念，其定义如下：毒流体、有毒液体、易爆流体等概念，其定义如下： 1、可燃流体：指闪电高于、可燃流体：指闪电高于45 流体（在生产操作流体（在生产操作条件下，可以点燃和连续燃烧的气体或可以气化的液体，条件下，可以点燃和连续燃烧的气体或

5、可以气化的液体，如如 -35# 轻柴油、重柴油、变压器油、甘油等）。轻柴油、重柴油、变压器油、甘油等）。 2、可燃液体：指闪点高于、可燃液体：指闪点高于45 的液体。的液体。 3、有毒流体：指某种物质一旦泄漏，被人吸入或与、有毒流体：指某种物质一旦泄漏，被人吸入或与人体接触，若治疗及时，不至于对人体造成不易恢复的人体接触，若治疗及时，不至于对人体造成不易恢复的危害。相当于危害。相当于GB5044职业性接触毒物危害程度分级职业性接触毒物危害程度分级中中级及以下危害度的毒物。如甲醛、乙醚、氯水等。级及以下危害度的毒物。如甲醛、乙醚、氯水等。 4、剧毒液体：指如有极少量这类物质泄漏到环境、剧毒液体：

6、指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的危害和难以治疗的后果的物质。相当于体造成严重的危害和难以治疗的后果的物质。相当于GB5044 职业性接触毒物危害程度分级职业性接触毒物危害程度分级中中级危害级危害程度的毒物。如汞、苯、砷化氢、氯乙烯等，最高允许程度的毒物。如汞、苯、砷化氢、氯乙烯等，最高允许浓度浓度0.1mg/M3。 5、有毒液体：指经过呼吸道、皮肤或经口腔进入人、有毒液体：指经过呼吸道、皮肤或经口腔进入人体而对健康产生危害的液体或蒸汽。体而对健康产生危害的液体或蒸汽。 6、易爆流体：指闪光

7、点低于环境温度的流体。如、易爆流体：指闪光点低于环境温度的流体。如汽油、乙醇、丙酮等。汽油、乙醇、丙酮等。 二、压力管道的工作原理和应用二、压力管道的工作原理和应用 1.压力管道的工作原理压力管道的工作原理 对单条压力管道而言，压力管道的工作原理就是依对单条压力管道而言，压力管道的工作原理就是依靠外界的动力或者介质本身的驱动力将该条压力管道源靠外界的动力或者介质本身的驱动力将该条压力管道源头的介质输送至该条压力管道的终点。头的介质输送至该条压力管道的终点。 2.压力管道的用途压力管道的用途 压力管道主要用途是输送介质。除此之外，还有储压力管道主要用途是输送介质。除此之外，还有储存功能（主要用于

8、长输管道）和热交换功能（主要用于存功能（主要用于长输管道）和热交换功能（主要用于工业管道）等。工业管道）等。 3.压力管道的应用领域压力管道的应用领域 压力管道应用极为广泛。管道输送是与铁路、公路、水压力管道应用极为广泛。管道输送是与铁路、公路、水运、航运并列的五大运输行业之一。它作为一种特殊承运、航运并列的五大运输行业之一。它作为一种特殊承压设备越来越广泛地应用于石油、石化、化工、电力等压设备越来越广泛地应用于石油、石化、化工、电力等行业及城市燃气和供热工程中。随着经济的发展，管道行业及城市燃气和供热工程中。随着经济的发展，管道的数量越来越多。由于应用的领域不同，各个领域所有的数量越来越多。

9、由于应用的领域不同，各个领域所有使用的压力管道各有其特点，如化工、石化系统有大量使用的压力管道各有其特点，如化工、石化系统有大量的压力管道，它们的工作条件各种各样，工作压力由真的压力管道，它们的工作条件各种各样，工作压力由真空、负压到空、负压到300MPa以上的高压、超高压。而工作温度由以上的高压、超高压。而工作温度由200 到到1000 以上，所传载的介质又多是有毒、易燃、以上，所传载的介质又多是有毒、易燃、易爆介质，石油系统的管道以输油输气管道为主，电力易爆介质，石油系统的管道以输油输气管道为主，电力系统的管道特点是高温高压。系统的管道特点是高温高压。三、压力管道的主要特点三、压力管道的主

10、要特点 一般来说，压力管道具有以下特点：一般来说，压力管道具有以下特点： 1.数量多，标准多。数量多，标准多。 2.管道体系庞大，由多个组成件、支承件组成，任管道体系庞大，由多个组成件、支承件组成，任一环节出现问题都会造成整条管线的失效。一环节出现问题都会造成整条管线的失效。 3.管道的空间变化大。要么是长距离却经过复杂多管道的空间变化大。要么是长距离却经过复杂多变的地理、天气环境；要么是在一个环境里，但是变的地理、天气环境；要么是在一个环境里，但是其立体空间变幻莫测。其立体空间变幻莫测。 4.腐蚀机理与材料损伤的复杂性。易受周围介质或腐蚀机理与材料损伤的复杂性。易受周围介质或设施的影响，容易

11、受诸如腐蚀介质、杂散电流影响，设施的影响，容易受诸如腐蚀介质、杂散电流影响，而且还容易遭受意外伤害。而且还容易遭受意外伤害。 5.失效的模式多样。失效的模式多样。 6.载荷的多样性，除介质的压力外，还有重力载荷载荷的多样性，除介质的压力外，还有重力载荷以及位移载荷等。以及位移载荷等。 7.材质的多样性，可能一条管道上就需要用几种材材质的多样性，可能一条管道上就需要用几种材质。质。 8.安装方式多样，有的架空安装，有的埋地敷设。安装方式多样，有的架空安装，有的埋地敷设。 9. 实施检验难度大，如对于高空和埋地管道的检验实施检验难度大，如对于高空和埋地管道的检验始终是难点。始终是难点。 另外，我们

12、在研究压力管道时，始终要注意管道是另外，我们在研究压力管道时，始终要注意管道是整个系统的一部分，有时还是最主要的一部分。研整个系统的一部分，有时还是最主要的一部分。研究管道也要从系统的角度去考虑问题。就长输管道究管道也要从系统的角度去考虑问题。就长输管道而言，应该说管道是其最主要部分。输油管道系统而言，应该说管道是其最主要部分。输油管道系统和输气管道系统的示意图见图和输气管道系统的示意图见图1.3.1和和1.3.2。油田集输站油田集输站 首首 站站 中中 间间 站站 穿穿 越越 站站 末末 站站 装船装船 炼油厂炼油厂 火车外运等火车外运等 输油干线输油干线 图图 1.3.1 输油管道系统工艺

13、流程图输油管道系统工艺流程图 气田或气体处理气田或气体处理 气体分输站气体分输站 气体接受站气体接受站 穿跨线穿跨线 末站（城市门站）末站（城市门站） 城市储配站城市储配站 至用户至用户 首站首站 阀室阀室 压气站压气站 清管站清管站输气干线输气干线 地下储气床地下储气床 图图 1.3.2 输气管道系统工艺流程图输气管道系统工艺流程图 四、压力管道的分类四、压力管道的分类 1.流体的分类流体的分类 管道输送的是流体，要对管道分类，首先应清楚对流管道输送的是流体，要对管道分类，首先应清楚对流 介质的分类。按流体的物态分可分为气体、液体、液化气介质的分类。按流体的物态分可分为气体、液体、液化气体和

14、浆体。而按危害性质可分为火灾危险性、爆炸性、毒体和浆体。而按危害性质可分为火灾危险性、爆炸性、毒性、腐蚀性。火灾危险性是指可燃介质，分为可燃气体，性、腐蚀性。火灾危险性是指可燃介质，分为可燃气体，分为可燃气体、液化气体和可燃液体。有甲、乙、丙三类。分为可燃气体、液化气体和可燃液体。有甲、乙、丙三类。具有爆炸性的介质是与空气混合后可能发生爆炸的可燃介具有爆炸性的介质是与空气混合后可能发生爆炸的可燃介质或高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。而毒性是质或高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。而毒性是按按职业性接触毒物危害程度分级职业性接触毒物危害程度分级（GB5044）分级，有）分级，有剧毒（极度

15、危害）和有毒（高度危害、中毒危害和轻度危剧毒（极度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和轻度危害）两大类。腐蚀性是指能灼伤人体组织并对管道材料造害）两大类。腐蚀性是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质，也可以按流体腐蚀性质分类。成损坏的物质，也可以按流体腐蚀性质分类。工业金属工业金属管道设计规范管道设计规范（GB50316-2000）中的流体分类是将其）中的流体分类是将其分为分为A1、A2、B、C、D五类。五类。 2.管道的分类方法管道的分类方法: 管道的用途广泛，品种繁多。不同领域内使用的管道，管道的用途广泛，品种繁多。不同领域内使用的管道，其分类方法也不同。一般可以按主体材料、敷设装置、

16、输其分类方法也不同。一般可以按主体材料、敷设装置、输送介质特性和用途等管道使用特性进行分类。具体情况可送介质特性和用途等管道使用特性进行分类。具体情况可以见图以见图1.3.5.（图图 1.3.5 管道分类管道分类.doc） 就工业管道而言，几个有关压力管道的主要标准对管就工业管道而言，几个有关压力管道的主要标准对管道的情况是道的情况是:化工金属管道工程施工及验收规范化工金属管道工程施工及验收规范（HG20225-1995）的管道分类是按流体特性划分：）的管道分类是按流体特性划分：石石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范（SH3501-2001）的

17、管道分级是按流体特性和设计参数分；）的管道分级是按流体特性和设计参数分；而而电力建设施工及验收规范（管道篇）电力建设施工及验收规范（管道篇）（DL5031-1994）的管道分级是按设计压力分。）的管道分级是按设计压力分。 受监察的压力管道现行分类分级的的方法有两种。即受监察的压力管道现行分类分级的的方法有两种。即压力容器压力管道设计单位资格许可证与管理规则压力容器压力管道设计单位资格许可证与管理规则和和压力管道安装单位资格认可实施细则压力管道安装单位资格认可实施细则中的管道分类和中的管道分类和分级。前一种的分类分级是将长输管道定为分级。前一种的分类分级是将长输管道定为GA类和分成类和分成GA1

18、级、级、GA2级，将公用管道定为级，将公用管道定为GB类和分成类和分成GB1级级（燃气管道）和（燃气管道）和GB2级（热力管道），而工业管道被定为级（热力管道），而工业管道被定为GC类和分成类和分成GC1级、级、GC2级。后一种的分类方法与前一种级。后一种的分类方法与前一种相同，对长输管道和公用管道的分级也相同，区别是将前相同，对长输管道和公用管道的分级也相同，区别是将前一种分级方法中的一种分级方法中的GC2级中的一部分管道划分为级中的一部分管道划分为GC3级。级。压力管道设计和安装分类分级对比压力管道设计和安装分类分级对比 如表如表1.3.1所示。（所示。（表表1.3.1压力容器设计和安装分

19、类对比压力容器设计和安装分类对比.doc） 五、压力管道的组成及结构五、压力管道的组成及结构 压力管道是由压力管道组成件和支承件组成，是以用压力管道是由压力管道组成件和支承件组成，是以用输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制或制止流体输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制或制止流体流动的管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门和其它流动的管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门和其它组成件或受压部件的装配总成。组成件或受压部件的装配总成。 管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及膨胀街头、管子、管件、法

20、兰、垫片、紧固件、阀门以及膨胀街头、挠性街头、耐压软管、疏水器、过滤器和分离器等。挠性街头、耐压软管、疏水器、过滤器和分离器等。 管道支承件是指管道安装件和附着件的总称。其中安管道支承件是指管道安装件和附着件的总称。其中安装件是指将负荷从管子或管道附着件上传递到支承结构或装件是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的元件。它包括吊杆、弹簧支吊架、斜拉杆、平衡设备上的元件。它包括吊杆、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、鞍庄、垫锤、松紧螺栓、支撑杆、链条、导轨、锚固件、鞍庄、垫板、滚柱、托庄和滑动支架等。附着件是指用焊接、螺栓板、滚柱、托庄和滑动支架等。

21、附着件是指用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件，它包括管吊、吊连接或夹紧等方法附装在管子上的零件，它包括管吊、吊（支）耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。（支）耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。 压力管道的构成并非是一篇一律的，由于它所处的位压力管道的构成并非是一篇一律的，由于它所处的位置不同，功能有差异，所需要的元器件就不同，最简单的置不同，功能有差异，所需要的元器件就不同，最简单的就是一段管子。图就是一段管子。图1.3.6给出了管道组成的示例，其中管道给出了管道组成的示例，其中管道构成的元器件比较多，但这是虚拟管路。系统中除直管还构成的元器件比较多，但这是虚拟管

22、路。系统中除直管还有有19个元器件，大致可以分为管子、管件、阀门、连接件、个元器件，大致可以分为管子、管件、阀门、连接件、附件、支架等。图中符合参照中国化工勘察设计协会组织附件、支架等。图中符合参照中国化工勘察设计协会组织编写的编写的化工设计手册化工设计手册 4 3 1 2 XRO 5 7 17 18 6 16 11 8 19 12 9 13 10 14 15 1.波纹管波纹管 2.10、13、阀门、阀门 3.“8”字型盲通版字型盲通版4.12、18弯头弯头 5.节流孔板节流孔板 6.三通三通7.斜三通斜三通8.四通四通9.异径管异径管11.滑动支架滑动支架14.活接头活接头15.输水器输水器

23、16.视镜视镜17.过滤器过滤器18.阻火器阻火器 图图1.3.6 工业管道组成示意图工业管道组成示意图六、压力管道的相关安全问题六、压力管道的相关安全问题 （一）压力管道失效模式与失效机制（一）压力管道失效模式与失效机制 压力管道的基本安全问题主要是失效问题，失效模式压力管道的基本安全问题主要是失效问题，失效模式与失效机制见图与失效机制见图1.3.7失效模式与失效机制之间并没有严格失效模式与失效机制之间并没有严格的界限，失效模式是失效的表现方式失效机制是对失效模的界限，失效模式是失效的表现方式失效机制是对失效模式从失效机理的不同层次作进一步的区分。式从失效机理的不同层次作进一步的区分。 （二）压力管道的主要失效原因二）压力管道的主要失效原因 压力容器的主要失效原因见图压力容器的主要失效原因见图1.3.8.国家质量监督检验国家质量监督检验疫总局锅炉压力容器安全监察局的大量统计资料表明，运疫总局锅炉压力容器安全监察局的大量统计资料