压力管道检验计算案例

压力管道检验计算案例

54、某公司管道规格为①89x6.5mm,材料20#,最大工作压力为1.8MPa,工作

温度：常温，工作介质：放空气体。管道等级为GC2,实际使用时间为11年，

本次为首次全面检验，测厚时发现管道存在局部减薄，实测最小壁厚为5.4mm,

减薄区域环向长度实测最大值为50mm。该管道本次检验时未发现其他缺陷，材

料未出现性能劣化；该管道结构符合设计规范且不承受疲劳载荷。问该管道如何

定级？

第四卜七条管子的局部减薄，安全状况等级的确定方法如下：

(一)若局部减薄在制造或验收规范所允许的范围内，则不影响定级。

(二)局部减薄超过制造或验收规范所允许的范围时，如果同时满足以下条件，则按照表3

或表4定级；否则安全状况等级定为4级。

1.管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范；

2.在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向：

3.局部减薄及其附近无其它表面缺陷或埋藏缺陷；

4.局部减薄处剩余壁厚大于2mm；

5.管道不承受疲劳载荷。

表3GC2或GC3管道所允许的局部减薄深度的最大值(mm)

PV0.3PLO0.3PLOVPWO.5PLO

\

2级3级2级3级

B/(贝D)W0.250.33t-c0.40t-C0.20t-C0.25t-c

0.25<B/(nD)^0.750.25t-C0.33t-C

0.15t-C0.20t-C

0.75<B/(nD)^1.000.20t-C0.25t-C

注：D为缺陷附近管道外径实测最大值，mm,以下同；

t为缺陷附近壁厚的实测最小值减去至下一检验周期的腐蚀量的2倍，mm,以下同;

B为缺陷环向长度实测最大值，mm；

P为管道最大工作压力，MPa,以下同；

PR管道极限内压，Pu=(2/V3)oJn[(D/2)/(D/2-t)],以下同；

。、为管道材料的屈服强度，MPa,以下同；

C为至下一检验周期局部减薄深度扩展量的估计值，mm,以下同。

表4GC1级管道所允许的局部减薄深度的最大值(mm)

P<0.3PLO0.3Pu.VPW0・5PLO

\

2级3级2级3级

-

B/(JID)W0.250.30tC0.35t-C0.15t-c0.20t-C

0.25<B/(nD)W0.750.20t-C0.30t-C0.lOt-C0.15t-C

0.75<B/(JtD)^1.000.15t-C0.20t-C

答：根据《在用工业管道定期检验规程》第四十七条，该管道存在局部减薄,

已知：P=1.8MPa,B=50mm,D=89mm,crs=245MPo

(1)B/(疝))=50/(3.14x89)=0.18V0.25,(B为缺陷环向长度实测最大值，50mm)

2£)/2

(2)P,„=In-=32.29

L0V3(D/2-t)

P=1.8MPa<O.3PLo=9.69MPa

P<0.3PLO0.3PXPW0.5PL0

\

2级3级2级3级

B/(nD)W0.250.33t-c0.40t-C0.20t-C0.25t-c

0.25<B/("D)W0.750.25t-C0.33t-C

0.15t-C0.20t-C

0.75〈B/(“D)W1.000.20t-C0.25t-C

(3)计算C、t值

减薄量为△=6.5-54=1.1mm(原始厚度-实测最小壁厚)

年腐蚀速率为：1.1mm/11年=0.1mm/年

如按运行3年计算，贝U：C=0.1mm/年x3年=0.3mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.3=4.8mm

(4)计算允许的局部减薄深度的最大值

GC2管道定2级所允许的局部减薄深度的最大值为：

0.33t-C=0.33*4.8-03=1.28mm

因减薄量为△=Llmm<1.28mm(小于该管道定2级运行3年所允许的局部

减薄深度最大值1.28mm)。

因此该管道安全状况等级可定为2级，运行周期为3年。

讨论1：

如按运行6年计算，则：C=0.1mm/年x6年=0.6mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.6=4.2mm

0.33t-C=0,33*4.2-0.6=0.786mm<l.1mm

如按运行5年计算，贝小C=0.1mm/年年=0.5mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.5=4.4mm

0.33t-C=0.33*4.4-0.5=0.952mm<l.1mm(5)

如按运行4年计算，贝U：C=0.1mm/年x4年=0.4mm

t=5.4-2C=5.4-2*04=4.6mm

0.33t-C=0.33*4.6-0.4=l.ll8mm>1.1mm(4)

因此该管道安全状况等级可定为2级，运行周期为4年。

根据计算，本题还可定为3级3、4、5年。

具体应根据现场实际情况定级。

关于局部减薄（凹坑）的容限说明

◊原因：腐蚀、冲蚀、机械损伤、缺陷消除打磨形成的凹坑

◊国家“八五”攻关从塑性极限载荷理论+断裂力学方法，在大量理论分析

与试验研究基础上，分析了拉、压、弯曲、扭转各种载荷下的凹坑安全性，考虑

适当安全系数，得到了表3（GC2、GC3）,将表3的容限值除以安全系数1.1,

圆整得到表4（GC1）

凹坑与局部减薄类缺陷的“死”与“活”

《管检规》第46、47、48条

□表面缺陷打磨形成凹坑——“死”缺陷

由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中没有介质腐蚀的话，这类凹坑或局

部减薄一般不会发生变化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易发现与监控，相对

危害性较小。

□腐蚀坑、冲刷磨损沟槽——“活”缺陷

在使用中产生的凹坑与减薄，如腐蚀坑，冲刷磨损沟槽等等，这类缺陷

是“活”缺陷，减薄尺寸会不断加大，并且可能存在于管道任何位置，难于发现，

因而危害性较大，企业中的很多多爆炸事故因此而引起。

讨论2：（1）本题“实测最小壁厚为5.4mm"，既是“缺陷附近壁厚的实测最小值”，

又是“局部减薄深度的最大处厚度”。

55、某管道规格为①114x11mm,材料20#钢，设计压力为8.8MPa,设计温度40℃,

管道等级为GC2,上次全面检验时发现管子存在全面减薄，实测最小壁厚为

8.0mm,安全状况等级定为3级，运行周期定为3年。本次全面检验时，在上次

最小壁厚处实测最小壁厚为7.0mm。该管道如何定级？

（注：Y系数取0.4,焊接接头系数Ej取0.85,材料许用应力取130Mpa）

第四十六条管子或管件全面减薄时，安全状况等级的确定方法如卜：

（）管:或管件的实测壁厚，扣除至下•检验周期的腐蚀量的2倍后，不小于其设计最小壁

厚，则不影响定级。

（二）耐压强度校验不合格，安全状况等级为4级。

（三）如果应力分析结果符合有关标准或规范的要求，则不影响定级：否则，定为4级。

答:该管道存在全面减薄，已知P=8.8MPa,Do=114mm,根据GB50316

-2000《工业金属管道设计规范》，可计算其设计最小壁厚：

ts=PDJl^E.+PY）=5.2mm

根据题目可知，年腐蚀速率为（8.0-7.0）/3=0.33mm/年

如按再运行3年计算，至下一检验周期的腐蚀量的2倍2c为：0.33mm/年x3

年x2=L98mm

本次全面检验实测最小壁厚为7.0mm,贝lj7.0-2C=5.02mm>（=4.4mm

故该管道因全面减薄，再运行3年，不影响定级，可定为3级。

焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级按第四十九条计算定级。

第四十九条焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级划分如下：

（-）若焊接缺陷在制造或安装验收规范所允许的范围内，则不影响定级。焊接缺陷超过制

造或安装验收规范所允许的范围时，如果同时满足以卜条件，则按本条二款有关规定定级；否则

管道安全状况等级为4级。

1.管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范：

2.焊接缺陷附近无新生裂纹类缺陷；

3.管道材料的抗拉强度小于540MPa；

4.在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向：

5.管道最低工作温度高于-20℃,或管道最低工作温度低于-20℃但管道材料为奥氏体钢；

6.管道不承受疲劳载荷。

（二）焊接缺陷的安全状况等级划分方法

1.咬边

GC2级或GC3级管道，咬边深度不超过0.8mm；GC1级管道咬边深度不超过0.5mm时，不

影响定级。否则应打磨消除或圆滑过渡，并按第四十七条的规定定级。

2.气孔

若气孔率不大于5%,并且单个气孔的长径小于0.5t与6mm二者中的较小值，则不影响定

级；否则定为4级。

注：气孔率指在射线底片有效长度范围内，气孔投影面积占焊接接头投影面积的百分比；

射线底片有效长度按现行行业标准《压力容器无损检测》JB4730的规定确定；

焊接接头投影面积为射线底片有效长度与焊接接头平均宽度的乘积。

3.夹渣

GC2级或GC3级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0.35t,并且不大于6mm时，

按表5定级，否则定为4级。

GC1级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0.3t,并且不大于5nlm时，按表5定

级，否则定为4级。

表5各级管道所允许的单个焊接接头中夹渣总长度的最大值（mm）

2级3级

0.50nD1.00JTD

4.未焊透

（1）管子的材料为20钢、16Mn或奥氏体不锈钢时，未焊透按局部减薄定级；

（2）管子的材料为除20钢、16Mn或奥氏体不锈钢外的其它材料时，未焊透按未熔合定级。

5.未熔合

GC2级或GC3级管道，未熔合的长度不限，根据其自身高度按表6定级。

GC1级管道，当单个焊接接头未熔合的总长度不大于焊接接头长度的50%时，根据其自身高

度按表6定级；否则定为4级。

表6各级管道所允许的单个焊接接头中未熔合自身高度的最大值

壁厚2级3级

t<2.5mm存在未熔合时，定为4级

不超过0.15t且不超过0.5mm不影响定级；否则定为

2.5mm^t<4mm

4级

0.15t与1.0mm中的较小0.20t与1.5mm中的较小

4mmWtV8mm

值值

0.15t与1.5mm中的较小0.20t与2.0mm中的较小

8mmWtV12mm

值值

0.15t与2.0mm中的较小0.20t与3.0mm中的较小

12nlmWtV20mm

值值

0.20t与5.0mm中的较小

1220nlm3.0mm

值

6.错边缺陷

错边缺陷，按表7定级。

当错边缺陷超过表7的范围时，若管道经过长期使用且该部位在全面检验中未发现较严重的

缺陷时，安全状况等级可定为2级或3级；若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷时，定为4

级。

表7错边缺陷的安全状况等级评定方法

管道级别错边量(mm)安全状况等级

GC1外壁错边量小于壁厚的20%且不大于3mm12级

GC2、GC3外壁错边量小于壁厚的25%且小于5mm2级

56、某单位需用设计压力为3.5MPa,设计温度为550c的①159的ICr5Mo无缝

钢管，管子壁厚附加量C为2mm,试按GB50136—2000《工业金属管道设计规

范》计算钢管厚度。

答：根据GB50316-2000《工业金属管道设计规范》第621条，承受内压直管计

算壁厚为：

ts^PD0/2([a]Ej+PY)

1

式中：P=3.5MPa,,Do=159mm,lCr5Mo钢管在550℃时许用应力[a]=35MPa，

焊接接系数Ej=1.0,系数Y=0.4。

计算结果：ts=7.6mm

直管设计厚度tsd=ts+C=7.6+2=9.6mm。

故该钢管厚度可选lOmmo

57、某石化公司输送可燃流体的规格为由159X10、材料为lCr5Mo的管道系统

欲进行压力试验，该系统设计压力为4.0MPa,设计温度为575钢管壁厚附

加量C=1.5mm,请按GB50235《工业金属管道施工及验收规范》和GB5