第二章-压力容器、压力管道管理基本知识2

第二章压力容器、压力管道管理基本知识主讲人：张国伟内容概要1、压力容器管理基本知识2、压力管道管理基本知识3、管道器材4、阀门产品的分类及用途一、定义及分类：（一）定义压力管道是指具有下列属性的管道：1.输送毒性程度为极度危害介质的管道。2.输送火灾危险性为甲、乙类介质的管道。3.最高工作压力大于等于0．1MPa，输送介质为气(汽)体、液化气体的管道。4.最高工作压力大于等于0．1MPa，输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高工作温度等于高于标准沸点的液体管道。5.前四项规定的管道附属设施及其安全保护装置等。第二节压力管道基本知识（二）分类：1．按用途分类压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道和长输管道。2．从安全管理和监察角度按操作工况和用途分类《压力管道设计单位资格认证与管理办法》的压力管道分类、分级方法如下：(1)长输管道长输管道为GA类，级别划分为：1)符合下列条件之一的长输管道为GAl级：①输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力>l.6MPa的管道。②输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离≥200km且管道公称直径DN≥300mm的管道。③输送浆体介质，输送距离≥50km且管道公称直径DN≥150mm的管道。2)符合下列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≤1．6MPa的管道。②GAl②范围以外的长输管道。③GAl③范围以外的长输管道。

(2)公用管道公用管道为GB类，级别划分为：燃气管道为GBl管道。热力管道为GB2管道。(3)工业管道工业管道为GC类，级别划分为：1)符合下列条件之一的工业管道为GCl级：①输送毒性程度为极度危害介质的管道。②输送火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力≥4．0MPa的管道。③输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力≥4．0MPa且设计温度≥400℃的管道。④输送流体介质且设计压力户≥10．0MPa的管道。2)符合下列条件之一的工业管道为GC2级：①输送火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力p<4．0MPa的管道。②输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力夕<4.0MPa且设计温度≥400℃的管道。③输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力p<10．0MPa且设计温度≥400℃的管道。④输送流体介质，设计压力p<10．0MPa且设计温度<400℃的管道。3.压力管道的充装介质(流体)的分类《工业金属管道设计规范》(GB50316—2000)中，将流体分类分为Al、A2、B、C、D五类。压力管道的流体涉及以下种类：可燃流体、可燃液体、有毒流体、剧毒流体、有毒液体、易爆流体等，有关定义如下：1．可燃流体指闪点高于45°C的流体(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，如35号轻柴油、重柴油、变压器油、甘油等)。2．可燃液体指闪点高于45℃的液体。3．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危害。相当于GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中Ⅱ级及以下危害度的毒物，例如甲醛、乙醚等。4．剧毒液体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，既使迅速治疗，也能对人体造成严重的危害和难以治疗的后果的物质。如汞、苯、砷化氢、氯乙烯等，最高允许浓度≤0．1mg／m3。5。有毒液体指经过呼吸道、皮肤或经口腔进入人体而对健康产生危害的；液体或蒸气。6．易爆流体指闪点低于环境温度的流体。如汽油、乙醇、丙酮等。压力管道的组成压力管道支承件组成件安全装置和附属设备附着件安装件管吊,吊耳圆环,夹子,吊夹板等吊杆,弹簧支吊架,斜拉杆,松紧螺栓,支撑杆,链条,导轨等管子,管件,阀门,法兰,垫片,紧固件,阀门,膨胀接头等安全阀,爆破片,紧急截阀,阻火器,压力表,温度计等视镜,疏水器,过滤器,分离器,阴极保护,调压站,监控系统等安全装置与附件附属设施P120二、压力管道的用途及特点1.压力管道的用途运输、储存功能2.压力管道的主要特点1）种类多，数量大，标准多，设计、制造、安装、管理环节多2）长细比大，跨越空间大，边界条件复杂3）布置方式多样，现场安装条件差，工作量大4）材料应用种类多，选用复杂5）失效的模式多样，失效概率大6）检验难度大三、压力管道安全监察范围：

国务院颁布的《特种设备安全监察条例》对压力管道的定义来看，同时具备三个条件才作为压力管道列入强制管理范畴。特别注意的是：不是可燃、易爆、无毒、无腐蚀性液体介质，温度必须高于或者等于标准沸点才具备介质条件，否则，不列入强制管理范围。检查分为国家、企业压力管道与设备的划分：管道与设备焊接连接的第一道环向焊缝；螺纹连接的第一个接头、法兰连接的第一个法兰密封面；专用连接的第一个密封面。P124四、压力管道的组成及结构1、压力管道元件管子、管件、法兰和紧固件、阀门、膨胀节及波纹管、密封元件及特种元件。2、压力管道附属设施支吊架、防腐绝缘层、阴极保护装置、沿线加油站、加热站、计量站、配气站阀室等压力管道配置有各种安全保护装置，包括紧急切断装置、安全泄压装置、测漏装置、测温测压装置和报警装置等。管道支承件是管道安装件和附着件的总称。安装件包括吊杆、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。附着件包括管吊、吊(支)耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。压力管道组成示例

五压力管道的设计与布置

一、管路布置为了使管路布置比较合理，布置时应考虑和注意以下事项：

1.管路的布置应满足生产需要，易于安装、操作和检修，尽量缩短管线，减少管材消耗，经济合理。

2.管路上的各种物料阀门应尽量靠近设备的操作面，以利于操作者的控制。

3.管路应尽量集中布置，如沿厂房墙壁、楼面下、柱子边等布置，并应协调各根管路的标高和平面座标位置，力争共架敷设，占用空间小。同时考虑避免遮挡室内采光和妨碍门窗启闭，照顾整体美观。4.管路应避免敷架在电动机和配电盘的上空，应不影响车辆和行人交通。凡通过人行道、公路、铁路上方的管路或支架的最低点至路面或钢轨顶面的净空高度应满足下列要求：人行道上方最小净空高度为2.2m；公路上方最小净空高度为4.5m；铁路上方最小净空高度为5.5m；车间内次要通道的最小净高度为2m。腐蚀性、有毒介质管路，其法兰接合处不得位于通道的上空。

5.当几种管路在布置中发生矛盾时，应根据具体情况妥善考虑

(1)大直径管路、热介质管路、气体管路、保温管路和无腐蚀性介质管路在上；小直径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性介质管路在下。(2)直径大的，常温的、支管少的，不常检修的和无腐蚀性介质管路靠墙；直径小的，常检修的、支管多的，有腐蚀性的和热力管路等靠外。6.管子间的距离和穿墙、穿楼板的留孔留洞，应考虑阀门、法兰是并列还是错开；是保温管路还是非保温管路。其有关尺寸可参照有关手册。7.管路的坡度和坡向，可根据工艺需要而定。8.管路的埋地敷设，在非冰冻地区的管路埋深，主要由外部荷载、管材强度及管路交叉等因素决定，一般不小于0.7m。在冰冻地区的管路埋深，除主要考虑上述因素外，还需考虑土壤的冰冻深度，一般情况下管顶离冰冻线不应小于0.2m。(9)管路在管沟内敷设，如管路设在不通行的管沟内时，应有可揭开的盖板，一般采用钢材或铸铁板，也可采用预埋钢筋混凝土板或木板。管沟的深度和宽度应便于检修。沟深一般应按沟底距管底不小于300mm，管顶至盖板的距离不小于100mm。当管径不大于300mm时，管外壁距沟壁不小于200mm，管径大于300mm时，不小于300mm。

六、管路的保温与防腐

（一）化工管路的保温化工管路保温的目的是维持一定的高温，减少能量损失；维持一定的低温，减少吸热；维持一定的室温，改善劳动条件；提高经济效益。保温材料应具有导热系数小、容重轻、耐热、耐湿、对金属无腐蚀作用、不易燃烧、来源广泛、价格低廉等特点。常用的保温材料有玻璃棉、矿渣棉、石棉、膨胀珍珠岩、泡沫混凝土、软木砖、木屑、聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。管路的保温施工，应在设备及管路的强度试验、气密性试验合格及防腐工程完工后进行。管路上的支架、吊架、仪表管座等附件，当设计无规定时，可不必保温；保冷管路的上述附件，必须进行保冷。除设计规定需按管束保温的管路外，其余管路均应单独进行保温。在施工前，对保温材料及其制品应核查其性能。

第三节管路的保温与防腐

1.保温结构保温结构型式很多，主要取决于保温材料及其制品和敷设方式。保温结构一般由防锈层、保温层、防潮层和保护层四层构成。图12-26涂抹式保温结构1-管子；2-红丹防腐层；3-第一层胶泥；4-第二层胶泥；5-第三层胶泥；6、7-保护层图12-27制品式保温结构1-管子；2-红丹防腐层；3-胶泥层；4-保温制品（管瓦）；5-铁丝或扁铁环；6-铁丝网图12-28石棉绳缠包式保温结构1-管子；2-红丹防腐层；3-第一层石棉绳；4-第二层石棉绳；5-胶泥层；6-铁丝网；7-保护层图12-29填充式保温结构1-管子；2-红丹防腐层；3-固定环；4-填充的保温材料；5-铁丝；6-铁丝网；7-保护层

第三节管路的保温与防腐

2．保温层厚度对于圆筒壁的稳定热传导，其保温层的厚度可按圆筒壁热传导公式计算：

计算结果表明，当小到接近于1时，例如大口径金属管或设备，就可以按平壁的导热公式算。此时，应根据内、外直径的算数平均值计算导热面积，即:

第三节管路的保温与防腐

（二）化工管道的防腐1.管道的防腐措施各种金属管道和金属构件的主要防腐措施，是在金属表面涂上不同的防腐材料(即防腐涂料)，经过固化而形成防腐层，牢固地结合在金属表面上。除了采用防腐涂料措施外，也可采用在金属管表面镀锌、镀铬以及在金属管内加耐腐蚀衬里(如橡胶、塑料、铅、玻璃)等措施。2.管道防腐施工（1）管道表面清理通常在金属管道和构件的表面都有金属氧化物、油脂、泥灰、浮锈等杂质，这些杂质影响防腐层同金属表面的结合，因此在刷油漆前必须去掉这些杂质。杂质清除一般都要求露出金属本色。表面清理分为除油、除锈和酸洗。①除油如果金属表面黏结较多的油污时，要用汽油或者浓度为5％的热荷性钠(氢氧化钠)溶液洗刷干净，干燥后再除锈。②除锈管道除锈的方法很多，有人工除锈、机械除锈、喷砂除锈、酸洗除锈等。（2）涂漆涂漆一般采用刷漆、喷漆、浸漆、浇漆等方法。涂漆的结构和层数按设计规定，如无设计要求时，可按无绝热层的明装管道要求，涂一至两遍防锈漆，两至三遍以上面漆；有绝热层的明装管道及暗装管道均应涂两遍防锈漆进行施工。埋设在地下的铸铁管出厂时未给管道涂防腐层者，施工前应在其表面涂刷两遍沥青漆。涂漆时要等前一层干燥后再涂下一层。有些管道在出厂时已按设计要求作了防腐处理，现场施工中在施工验收后要对连接部分进行补涂，补涂要求与原涂层相同。七、压力管道检验与无损检测

（一）压力管道检验分类和检验项目按检验的性质分类，可将压力管道检验分为原材料检验、管道元件制作质量检验、安装质量检验、在用检验等。压力管道检验一般内容包括外观检验、焊接接头表面质量检验、焊接接头内部缺陷检测、耐压试验和泄漏性试验。其中焊接接头表面质量检验、焊接接头内部缺陷检测属于无损检测范畴。

（二）压力管道检验标准压力管道检验主要规范标准有：SH3501—1997《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》GB50236—1998《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》；GB50235一1997《工业金属管道工程施工及验收规范》，以及《在用工业管道定期检验规程》等。1.压力管道焊缝外观基本要求对压力管道焊缝外观和焊接接头表面质量的一般要求如下：焊缝外观应成型良好，宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜。角焊缝的焊脚高度应符合设计规定，外形应平缓过渡。焊接接头表面(1)不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在。(2)设计温度低于-29℃的管道、不锈钢和淬硬倾向较大的合金钢管道焊缝表面，不得有咬边现象。其他材质管道焊缝咬边深度应不大于0．5mm，连续咬边长度应不大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10％。(3)焊缝表面不得低于管道表面。(4)焊接接头错边应不大于壁厚的10％，且不大于2mm。（三）压力管道无损检测的基本内容2．表面无损检测压力管道的表面无损检测方法选用原则：对铁磁性材料钢管，应选用磁粉检测；对非铁磁性材料钢管，应选用渗透检测。对有延迟裂纹倾向的焊接接头，其表面无损检验应在焊接冷却一定时间后进行；对有再热裂纹倾向的焊接接头，其表面无损检验应在焊后及热处理后各进行一次。表面无损检测的应用按照标准要求进行，其探测对象和应用场合一般如下：(1)管子材料外表面质量检验。(2)重要对接焊缝表面缺陷检测。(3)重要角焊缝表面缺陷检测。(4)重要承插焊和跨接式三通支管的焊接接头表面缺陷检测。(5)管道弯制后表面缺陷检测。(6)材料淬硬倾向较大焊接接头的坡口检测。(7)设计温度低于或等于一29℃的非奥氏体不锈钢管道坡口的检测。(8)双面焊件规定清根的焊缝清根后检测。(9)当采用氧乙炔焰切割有淬硬倾向的合金钢管道上的焊接卡具时，修磨部位的缺陷检测3．射线检测和超声检测射线检测和超声检测的主要对象是压力管道的对接接头，以及对焊管件的对接接头。1、无损检测方法选用按设计文件规定。对钛、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金的焊接接头检测，应选用射线检测方法。2、对有延迟裂纹倾向的焊缝，其射线检测和超声检测应在焊接冷却一定时间后进行。3、当夹套管内的主管有环焊缝时，该焊缝应经100％射线检测，经试压合格后方可进行隐蔽作业。4、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。5、对规定进行焊接中间(层间)检查的焊缝，无损检测应在外观检查合格后进行，射线照相及超声波检测应在表面无损检测后进行，经检验的焊缝在评定合格后方可继续进行焊接。4．在用工业管道定期检验中无损检测要点(1)表面无损检测重点部位1)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。2)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。3)处于应力腐蚀环境中的管道，应进行表面无损检测抽查。4)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。5)检验人员认为有必要时，应对支管角焊缝等部位进行表面无损检测抽查。

(2)超声波或射线检测应用原则对GCl、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按有关规范标准执行。

(3)超声波或射线检测重点部位

超声波或射线检测重点检测部位按下述原则确定。

1)制造、安装中返修过的焊接接头和安装时固定口的焊接接头。2)错边、咬边严重超标的焊接接头。3)表面检测发现裂纹的焊接接头。4)泵、压缩机进出口第一道焊接接头或相近的焊接接头。5)支吊架损坏部位附近的管道焊接接头。6)异种钢焊接接头。7)硬度检验中发现的硬度异常的焊接接头。8)使用中发生泄漏的部位附近的焊接接头。9)检验人员和使用单位认为需要抽查的其他焊接接头。

要实现压力管道安全运行，必须做好两方面工作：一是制定符合生产工艺要求，安全、科学并符合国家有关安全生产规定的安全操作规程。这项工作主要由企业安全管理机构制定，经企业法人颁布执行，操作人员必须严格遵守岗位安全操作规定。二是操作者执行安全操作规程的意识水平。八、压力管道安全操作要求P65

压力管道的运行是由人来操作，操作者对压力管道的操作正确与否，直接影响到压力管道的安全运行。前者由企业把关，后者由压力管道操作人员负责。1.压力管道的使用单位应根据压力管道的生产工艺、技术性能、介质特性等压力管道实际情况，识别和控制度管道安全运行要素，分别制定压力管道的安全操作规程或操作工艺。2.操作人员应当具备相应的资格与业务素质：压力管道操作人员必须按《特种设备作业人员监督管理办法》规定，经专业知识培训，取得质量技术监督部门颁发的相应级别的《特种设备作业人员证》，方可进行压力管道操作工作。3.压力管道根据生产工艺、输送介质等运行条件，制定相应操作规程，压力管道操作人员必须严格遵守企业安全操作规程。压力管道操作内容包括以下项目：（1）操作前的准备工作①操作人员在上岗操作前，必须按规定着装，带齐操作工具，特别是有专用操作工具应随身携带。进入易燃易爆、有毒有害气体的车间或场地，还要带好防尘面罩等劳动防护用品。②对管道、安全保护装置、压力表、温度计进行运行前检查。主要检查：管道有无变形扭曲、机械损伤；防腐保温层有无破损、脱落；阀门等控制零件操作是否灵活、到位；压力表和温度计有无损坏，计数是否准确无误；安全阀或安全保护装置是否有妨碍物，根部阀是否已打开。（2）管道运行操作管道运行操作必须严格按照规程规定顺序、内容要求进行。管道控制元件操作应缓慢进行，防止压力、温度流速突然升高造成管道及附件的损伤，同时观察管道系统的压力和温度变化情况，当运行参数达到规程规定的数值时，应进行相关操作，以保持运行参数的稳定。（3）管道运行初期检查与调整在管道升压升温过程中，要注意管道冲击、振动情况，调整好管道介质的流速，使管道平稳运行；检查管道表面或防腐保温层是否有跑、冒、滴、漏现象，发现问题要及时处理或立即停车检查处理；观察压力表、温度计指示的参数是否符合操作规程的规定，特别注意的是各处压力表、温度计读数是否一致。（4）正常运行的检查①管道正常运行后，应按日常巡线检查有关规定进行定期或不定期的检查。压力管道发生故障、泄漏或爆炸大多有先期征兆，通过定时、定点、定线进行巡线检查，并认真、如实做好运行检查记录，一般是能够及时发现管道的异常现象，并采取有力措施消除事故隐患。管道运行中检查的内容应包括工艺条件、设备状况和安全附件。在工艺条件方面，主要检查操作压力、温度、流量、液位等是否在操作规程规定范围内；介质的化学成分、杂质含量是否符合要求；以及升压降压、升温降温的控制。②管道设备方面重点检查内容：1）管道接头、阀门及管件密封情况，是否存在泄漏；2）保温层、防腐层和保护层是否完好；3）管道振动情况；4）管道支吊架是否完好；5）管道之间、管道和相邻构件的摩擦情况；6）阀门等操作机构润滑是否良好；7）静电跨接、静电接地、抗腐蚀阴极保护装置是否完好8）是否存在其他缺陷。③安全附件重点检查内容：在安全附件方面，应重点检查安全阀、爆破片、紧急切断装置、压力表、温度计等的根部阀是否打开；是否有卡死现象；有无跑、冒、滴、漏情况；并注意观察不同点的压力表、温度计读数是否一致等。（5）压力管道停车操作①正常停车压力管道长期处于运行状态，一些管道元件无法进行有效的检查维护，存在的缺陷、隐患无法排除，加剧管道缺陷扩展，影响管道系统正常运行，甚至引发事故的发生。为此，压力管道应按《工业管道定期检验规程》与相关行业定期检验同期的要求，以及使用单位根据企业情况，定期对压力管道停车，进行检查、维护和保养。另外，在管道运行时通过日常、巡线检查发现的问题在不影响安全情况下，也可等到停车时进行处理。压力管道的停车过程是一个变操作参数过程。在较短时间内将管道系统的温度、压力降到环境温度或大气压力，对管道介质进行处理，对管道系统进行置换等操作过程。压力管道停车操作主要是对控制阀门的操作，稍有不慎就会造成窜气而影响其他系统安全，或者排放的介质造成环境影响和误伤到人员等。因此要制定安全、可靠的停车方案。停车方案的主要内容：1）停车和开车的具体时间，停车操作的程序和步骤；2）停车过程中控制工艺变化幅度的具体要求；3）压力管道内剩余物料的处理、置换清洗及必须动火的范围；4）停车检修的内容及要求、组织措施和有关规定。②紧急停车压力管道在运行中，如发生故障，出现下列情况之一，严重影响系统安全运行时，操作人员应该立即采取措施，停止管道运行，并尽快向安全管理和生产部门汇报：1）管道系统压力或温度超过操作规程规定的最高允许值，且经采取措施后仍不能使压力或温度恢复正常，并有恶化的趋势；2）管道组成件出现裂纹、鼓包、变形或泄漏、爆炸等现象危及安全或可能造成事故；3）安全附件失灵、接管断裂、紧固件损坏，难以保证管道安全运行；4）管道主要控制元件，如阀门不能关闭或打开，或其他控制工艺参数措施不能实现时；5）周边出现火灾、爆炸或其他设备如压力容器出现故障或发生事故等，可能影响到管道安全运行；6）安全技