承压类特种设备基本知识-压力管道

1、承压类特种设备基本知识_压力管道3.1概述3.1概述压力管道的定义及分类压力管道是4种运输方式之一。压力管道是管道中的一部分。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的管道，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，“压力管道”便成为受监察管道的专用名词。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、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备”。特种设备安全监察条例定义：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大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有

2、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25mm的管道。 压力管道是在高压下输送气体、液体的一种特殊设施，无论是爆炸或泄漏都易引起灾难性事故。随着石油天然气工业的发展，压力管道的使用越来越广泛，事故起数逐年增加。1994年3月至1995年3月，仅吉林、辽宁、河北三省的5起事故，就死亡57人，伤149人，直接经济损失达3500多万元。从1995年开始，原劳动部开始将压力管道纳入安全监察范围，于1996年颁布压力管道安全管理与监察规定。1998年原国家质量技术监督局的“三定”和2001年国家质检总局的“三定”规定中，明确对压力管道实行安全监察。压力管道安全监察范围是

3、根据事故发生的危险程度，由介质的爆炸潜能和可燃性、有毒性等因素界定，现规定的范围与发达工业国家的规定是一致的。如欧盟承压设备指令为0.05MPa，公称直径大于或等于25mm。德国的气体管道条例规定的安全监察范围为工作压力大于或者等于0.1MPa或者0.l6MPa。公称直径没有作出明确规定。 压力管道分类压力管道分类依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一、长输管道为GA类，级别划分为：1.符合下列条件之一的长输管道为GA1级：(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P1.6MPa的管道；(2)输送有毒、可燃、易爆液体流体介质，输送距离200km且管

4、道公称直径DN300mm的管道；(3)输送浆体介质，输送距离50km且管道公称直径DN150mm的管道。 输送距离指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离； 压力管道分类2.符合以下条件之一的长输管道为GA2级：(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P1.6MPa的管道；(2)GA1(2)范围以外的管道；(3)GA1(3)范围以外的管道。压力管道分类压力管道分类压力管道分类压力管道分类压力管道分类二、公用管道为GB类，级别划分如下：GB1：燃气管道；GB2：热力管道。压力管道分类压力管道分类三、工业管道为GC类，级别划分如下：1.符合下列条件之一的工业管道为GC1级：(1)

5、输送GB5044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的管道；(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的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4.0MPa的管道；(3)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P4.0MPa且设计温度400的管道；(4)输送流体介质且设计压力P10.0MPa的管道。压力管道分类2.符合以下条件之一的工业管道为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的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4.0MPa的管道；(2)输

6、送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P4.0MPa且设计温度400C管道；(3)输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P10MPa且设计温度400的管道；(4)输送流体介质，设计压力P10MPa且设计温度400的管道。压力管道分类3.符合以下条件之一的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P1.0MPa且设计温度400的管道；(2)输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P4.0MPa且设计温度400的管道。压力管道的用途及特点3.2压力管道的用途及特点用途工业金属管道设计规范GB50316-2000的规定，管道是由管道组成件、管道支吊架等组成，用以

7、输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97的定义是：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的管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门和其他组成件或受压部件的装配总成。 压力管道的用途及特点上述定义包含两个含义：（A）管道的作用：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的气体；浆体：是指可燃、易爆、有毒和有腐蚀性的浆体介质。 压力管道的用途及特点b）

8、按性质分：火灾危险性；是指可燃介质引起燃烧的危险性，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的可燃介质或在高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。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的物质。压力管道的用途及特点2）输送流体：依靠外界的动力（利用流体输送机械如压缩机、泵等给予的动能）或流体本身的驱动力（如介质本身的压力）将管道源头的流体输送到管道的终点。3）分配流体：通过管系中的支管将流体分配到设计规定的多个预定的设备或用户。4）混合流体：将管系中

9、来自不同支管中的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的流体通过支管进行分离，如汽液分离、油水分离等。压力管道的用途及特点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、排放被分离的流体等。7）计量流体：通过设置于管道系统中的计量仪表对输送、分配的流体进行计量，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的控制元件对管内流体的流动进行控制，如调压、减温、流体分配和切断等。 压力管道的主要特点压力管道的主要特点同时，不同类别的压力管道，由于材料、结构和敷设形式不同，其特点也有所不同：（A）工业管道的特点1）数量多，管道系统大，车间内管道布

10、置交叉、紧凑；2）管道组成件和支承件的材质、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的特点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。压力管道的组成及结构3.3压力管道的组成及结构管道的构成：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的装配总成。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。1）管道组成件：指

11、用于连接或装配成管道的元件，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的管道组成件，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。 压力管道的组成及结构2）管道支吊架：用于支承管道或约束管道位移的各种结构的总称，但不包括土建的结构。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的元件，包括吊杆、弹簧支吊架、斜拉杆、平衡

12、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的零件，包括管吊、吊（支）耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。压力管道的组成及结构压力管道的结构要求 由于输送的流体具有毒性、燃爆性和腐蚀性，且又有高温、高压、低温等特殊操作条件，使其具有相当大的危险性。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的压力（内压或外压）、温度所引起的应力及其长期、反复的影响，如蠕变和疲劳等； 密封性：阻止管道内部流动的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的腐蚀作用。管

13、道材料的耐腐蚀等级分为4级，以年腐蚀速率衡量：充分耐腐蚀0.05mm； 耐腐蚀0.050.1mm；尚耐腐蚀0.10.5mm；不耐腐蚀0.5mm； 柔性：管道的柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念。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的情况。管道的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的位移，保证管道上的应力在材料许用应力范围内的性能。为了满足上述条件，管道系统的管道组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的材料，且有相应的壁厚和密封结构。同时整个管道系统应有

14、适当的支承。 压力管道的无损检测要求表面无损检测方法选用原则：对铁磁性钢管，应选用磁粉检测；对非铁磁性钢管，应选用渗透检测；对有延迟裂纹倾向的焊缝，应在焊接冷却适当时间后进行，对有再热裂纹倾向的焊缝，应在焊后及热处理后各进行一次无损检测。RT、UT检测的主要对象是压力管道的对接接头，对焊管件的对接接头。无损检测方法的选用按设计文件的规定进行。对钛、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金的焊接接头，应选用射线检测方法。对有延迟裂纹倾向的焊缝，应在焊接冷却适当时间后进行。当夹套内的主管有焊缝时，该焊缝应进行100%射线检测。管道上被补强圈或支座垫板覆盖的焊接接头，应进行100%射线检测，合格后方可覆盖

15、。对规定进行层间无损检测的焊缝，无损检测应在外观检查合格后进行，表面无损检测应在射线、超声前进行。在用管道定期检验中应根据宏观检查中发现裂纹或可疑情况、应力腐蚀环境、承受明显交变载荷状况、制造安装中返修过或错边、咬边严重超标的焊接接头等情况进行无损检测。无损检测1、表面无损检测检测方法：铁磁性 非铁磁性检验时机：延迟裂纹 再热裂纹检测对象：管子材料外表面重要对接焊缝表面重要角焊缝表面管道弯制后表面淬硬较大焊接接头坡口重要承插焊和跨接式三通支管的焊接接头表面设计温度低于或等于-29的非奥氏体不锈钢管坡口双面焊件规定清根的焊缝清根后检测乙炔焰切割淬硬倾向的钢材上的焊接卡具2、射线和超声对象：焊接接

16、头检测方法：按设计文件，有色金属及其合金选择射线检测时机：延迟裂纹夹套内主管有环焊缝，进行100%射线补强圈、垫板覆盖的接头，进行100%射线焊道中间需要检测的焊缝，首先外观检测，然后表面检测，其次射线或者超声，合格后方可继续焊接。定期检验无损检测第二十九条表面无损检测：(一)宏观检查中发现裂纹或可疑情况的管道，应在相应部位进行表面无损检测；(二)绝热层破损或可能渗入雨水的奥氏体不锈钢管道，应在相应部位进行外表面渗透检测；(三)处于应力腐蚀环境中的管道，应进行表面无损检测抽查；(四)长期承受明显交变载荷的管道，应在焊接接头和容易造成应力集中的部位进行表面无损检测；(五)检验人员认为有必要时，应

17、对支管角焊缝等部位进行表面无损检测抽查。 第三十条GC1、GC2级管道的焊接接头一般应进行超声波或射线检测抽查。GC3级管道如未发现异常情况，一般不进行其焊接接头的超声波或射线检测抽查。超声波或射线检测抽查的比例与重点检测部位按下述原则确定： (一)GC1、GC2级管道焊接接头的超声波或射线检测抽查比例见下表。管道级别超声波或射线检测比例GC1焊接接头数量的15且不少于2个GC2 焊接接头数量的10且不少于2个注：1温度、压力循环变化和振动较大的管道的抽查比例应为表中数值的2倍。 2耐热钢管道的抽查比例应为表中数值的2倍。抽查时若发现安全状况等级3级或4级的缺陷，应增加检查比例，增加量由检验人员与使用单位结合管道运行参数和运行经验协