压力管道技术

第十一章运行使用

客观上讲，压力管道的运行和使用主要是生产管理者重点研究的内容.本书在这里无意去系统地

介绍生产管理方面的内容，而是就其中与压力管道设计人员的关系比较密切、技术难度较大、对压力

管道安全性影响也比较大的几个问题进行探讨。由于压力管道安全监察工作刚刚起步，很多方面的工

作尚未展开，有关的技术法规尚未出台，可参考的文献资料也比较少。因此，对涉及到的某些边缘技

术问题，本书在这里仅作一些探讨性的介绍，权作抛砖引玉吧。

第一节运行前的检查

运行前的检查是保证压力管道安全运行的一项重要工作。通过对终交设计文件和施工文件的书面

检查、设计质量和施工质量的现场直观检查，可以提前发现问题并及时解决问题，以避免将事故隐患

带到生产中去而造成严重的生产事故。通过运行前的检查，还可以采集一些必要的数据，为开车运行

阶段的压力管道安定性分析做一些基础资料准备。工程上，常把运行前的检查和整改工作称为“三查

四定”，“三查”是指查设计漏项、查工程质量隐患、查未完工程，“四定”是指对查出的问题定任

务、定人员、定措施、定时间限期整改。

运行前的检查一般由建设单位组织。参加人员应以装置操作人员为主，设计、采购及施工技术人

员共同参加。

一、竣工文件检查

竣工文件是指装置（单元）设计、采购及施工完成之后的最终图纸文件资料，它主要包括设计竣

工文件、采购竣工文件和施工竣工文件三大部分。

（-）设计竣工文件

设计竣工文件的检查主要是查设计文件是否齐全、设计方案是否满足生产要求、设计内容是否有

足够而且切实可行的安全保护措施等内容。在确认这些方面满足开车要求时，才可以开车，否则就应

进行整改。多年的生产实践证明，下面的一些问题是常见问题，检查时应作重点检查。

1、设计漏项

大面积的设计漏项是极少发生的，但影响生产操作或不方便生产操作的设计遗漏则较容易发生。

当生产装置（单元）施工完成之后，尤其是在操作人员在进行了充分的开工准备之后，设计遗漏问题

就很容易被发现。这些问题归纳起来主要表现在以下几个方面：

a、遗漏必要的切断阀门、跨线、放空点及排液点等。

一个生产装置中往往要用到成千上万只阀门，而大多数阀门都是用于关断或开通管道的，尤其是

对于切换操作的管道，正常生产中经常进行阀门的关断或开通操作。这样的阀门一旦遗漏，操作将无

法进行

装置中的冷换设备、机泵等进出口管道常带有连通线（如旁通线、暖泵线、最小流量线等），这

些直径较小的连通线如果遗漏将会影响正常的生产操作。

管道的高点设置放空设施、低点设置排液设施是管道设计的一个基本原则，如果管道的高点无放

空设施、低点无排液设施，装置（单元）停车时会在管道的高点或低点积存介质。如果该介质是有毒

介质，会引起操作人员或检修人员的中毒。如果该介质是易燃易爆介质，可能会因动火而引起着火或

爆炸。管道的高点无放空时，如果管道内介质是液体，还会引起正常操作中的管道气阻，若气阻出现

在泵人口处，会引起泵的抽空。管道的低点无排液时，可能会引起管道的冻凝等。这些问题都会影响

到装置（单元）的生产操作。

上述的这些问题是最常见的问题。开车前应严格检查，并确认能满足生产操作的需要。

b、操作人员无法接近操作点和观察点，或缺少必要的操作平台

对于手动操作阀门、现场仪表元件（如压力表、液位计等）、安全阀、弹簧支吊架等管道元件，

在生产过程中需要操作人员定期或不定期进行现场操作或观察。这类管道元件应置于使操作人员能够

接近的地方，或设置相应的操作平台，否则会影响正常的生产操作。同理，对于仃工期间需要接近的

操作和检修点，也应检查它能否满足操作和检修的要求。事实上，许多生产装置经常出现个别操作点

或观查点因位置太高而无法接近的现象。

C、缺少必要的操作说明

对于下列一些情况，设计文件中应给出必要的操作要求或说明：管道专业负责的气动阀或电动阀

等特殊阀门的操作及维护要求；采样系统的操作程序；弹簧支吊架的定位要求；膨胀节的安装要求；

高温法兰密封的热紧要求；仃工时的管道吹扫、氮封（如果工艺专业有要求时）、碱洗等方面的要

求；等等。对上述情况，如果缺少必要的说明和要求，会影响到装置的正常生产操作，甚至会危及到

压力管道的安全可靠性。例如加氢裂化反应流出物管道，根据介质条件一般应选用奥氏体不锈钢（多

为321材料），但该管道在仃工时会因出现连多硫酸腐蚀环境而使其发生应力腐蚀开裂，因此工艺上

则给出了相应的保护措施，即管道泄压后应立即氮封或进行碱洗，否则很容易使材料发生破坏。

2、设计文件不完整

设计文件不完整问题常常发生在设计修改和变更方面。

装置在建设过程中，经常会由于采购、施工、设计本身的错误等原因引起设计的修改和变更。当

发生设计修改和变更时，应将设计修改变更文件作为设计文件的一部分存入竣工设计文件中，同时在

原设计文件中进行标识。一些装置的设计竣工文件经常遗漏修订内容的标识和修订文件的保存，以致

日后装置改造时无据可依，造成实物与图纸对不上。

3、装置的安全保护措施不能满足有关规范和地方法规的要求

管道设计工程师都很清楚，装置设计时必须满足有关的防火规范、防爆规范、环保规范以及地方

劳动安全法规等的要求。这些规范和法规涉及面广，执行起来是一件很复杂的事情，有时很容易被疏

忽。例如，法兰、阀门等泄漏点到配电室及中心控制室的防爆间距问题，灭火蒸汽分配系统距灭火点

距离问题，二硫化碳系统附近应设置事故淋浴器和眼冲洗器的问题等。但上述的规范和法规都是强制

性执行规定，是不能违背的.检查设计文件时应检查这些规范和法规是否得到贯彻和落实。

检查设计文件时应根据规范和法规逐项进行。除此之外，GB50160《石油化工企业设计防火规

范》还提出了三重安全防护措施，即首先要预防一次危险引起的次生危险，其次是一旦发生次生危险

则尽可能限制其危害程度和范围，第三是次生危险发生后，能为及时抢救和安全疏散提供方便。在检

查中，一旦发现有违背规范和法规的问题，或者是相应的防护措施没有得到落实，或者是相应的防护

措施设置不合理，应及时提出整改意见.

（-）采购竣工文件

检查采购竣工文件主要是检其是否齐全、是否与设计文件是否相符等，并核对采购变更文件和产

品随箱资料是否齐全。

1、采购文件中应有相应的采购技术文件

完整的采购文件是保证产品质量乃至保证压力管道安全运行的有效证明资料.通过查阅采购文件

尤其是采购技术文件，可以了解采购产品的质量保证情况，判断产品质量隐患，从而采取有效的措施

加以防范。例如，采购技术文件中是否明确提出了产品材料的交货状态，是否明确提出了产品材料的

化学成份、机械性能、无损检验要求等。如果采购文件中没有这些方面的要求，甚至没有相应的采购

技术文件，应对产品进行认真评审，或通过合适的检查、试验以确认其可靠性，否则应更换产品或采

取必要的补救措施。

2、采购文件应与设计文件相符

采购文件与设计文件相符是必须遵守的原则。如果出现与设计不符的采购文件，应交给设计人员

进行评审，并确认其可靠性，否则应更换产品或采取必要的补救措施。例如，以大壁厚管子代替小壁

厚管子一般是可行的，但对于大直径高温管道，尤其是当它与敏感设备相连时，应交付设计人员进行

静应力分析校核，并确认其各项力学指标满足要求。如果管道上装有弹簧支吊架，还应进行弹簧支吊

架承载校核，并确认是否需要更换或调整弹簧支吊架参数。

3、采购变更文件（采购代料单）应得到设计人员的确认

采购代料单往往是由采购人员提出、设计人员鉴字同意的技术资料，它已不同于原设计的采购文

件，但它应是设计文件的一个组成部分。如果采购变更文件没有设计人员的鉴字，应将它交给设计人

员评审，并确认其可行性。需要指出的是，采购变更往往是在货源找不到或制造周期不能保证等情况

下被迫发生的，因此代用产品并不是最合适的产品，有时甚至是带有附加条件的。例如，用超低碳奥

氏体不锈钢代替低碳或高碳奥氏体不锈钢用在超过500℃的高温下时，除了校对其强度外，还要在运

行过程中密切观察其蠕变量，一旦蠕变超过一定的量，就应仃止使用，否则会酿成事故。因为蠕变破

坏是在很长一段时间内发生的，开工初期，不会产生蠕变破坏，因此用容易买到的超低碳奥氏体不锈

钢代替低碳或高碳奥氏体不锈钢作为短时间应急用，也不是不可以的。对于这些有附带条件的设计变

更，应进行登记造册，并按附带要求进行监测。

4、产品随箱资料应齐全，并应进行妥善保存

产品随箱资料除产品合格证明书等常规资料外，尚应包括产品描述的详细资料和产品操作维护说

明书。产品描述资料是后续改造设计或采购更改、替换、维护的重要基础资料。例如，对含有易损件

的产品，当更换易损件时，应该根据原易损件的要求定购，否则可能会影响到产品的使用性能。产品

操作维护说明书是保证正确使用产品的重要文件，操作人员必须按操作维护说明书的要求进行操作维

护，否则可能会影响到产品的使用性能，甚至使产品遭受毁坏。因此，产品的随箱资料是采购文件中

的重要部分，如果缺少，应向制造商追要。

（三）施工竣工文件

需要检查的施工竣工文件主要包括下列文件：

a.重点管道的安装记录；

b、管道的焊接记录；

c、焊缝的无损探伤及硬度检验记录；

d、管道系统的强度和严密性试验记录；

e＞管道系统的吹扫记录；

f、管道隔热施工记录；

g、管道防腐施工记录；

h、安全阀调整试验记录及重点阀门的检验记录；

I.设计及采购变更记录；

j、其它施工文件；

k、竣工图。

检查的内容主要是查它是否符合设计文件要求，是否符合相应标准的要求。

1、重点管道的安装记录检查

重点管道主要是指现场煨弯的高压管道、现场焊接的大口径管道及管件、现场进行隔热耐磨衬里

的管道、与敏感设备相连的管道、需要冷紧的管道等。

高压管道在现场煨弯时，由于现场工作环境较差，设备配置也比较差，因此煨弯弯管的质量相对

较差。又由于煨弯过程伴随着弯管处壁厚的减薄，使得弯头处成为整个管路的薄弱处。合理的煨弯工

艺，完善的检查试验项目，是保证煨弯弯头可靠性的重要手段。通过检查煨弯工艺参数及相关的检查

试验记录，可以了解高压管煨弯弯头的可靠性。同样道理，对于现场焊接而成的大口径管道及管件，

通过检查其制造及检验记录，可了解其质量状况，必要时，可采取增加检验项目或检验数量等措施以

增加其可靠性。

现场进行隔热耐磨衬里的管道施工是一个难度较大又容易出现问题的施工项目.隔热耐磨衬里施

工的好坏不仅影响到装置的正常生产，甚至会直接危及到管道本身的安全。例如，如果装置运行中发

生衬里脱落，不仅污染介质，还可能使管道壁温升高而使金属材料受到损害。检查内容应以设计文件

为准，各项指标应以满足设计要求为原则。

与敏感设备相连的管道，在常用的管道施工规范中都给出了较严格的规定.以SH3501《石油化

工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》为例，它要求在管道及支吊架施工完成之后，卸下设备接管

上的法兰螺栓，在自由状态下检查法兰的平行偏差、径向位移和间距等，并不得大于一定的值（数值

略）。此规定的目的在于尽可能减少管子给予相连设备的附加力（矩），以保证管道不干扰设备的正

常运行。某装置曾出现过这样的事情：由于直径为DN1200的管道给予与其相连的烟机附加力太大，

使烟机壳体变形而磨损了转子的叶片，致使烟机运转不正常，造成了很大的损失。因此，检查敏感设

备的管道安装记录并确认符合标准要求是保证设备正常运行乃至装置正常运行的一项重要工作。

管道冷紧的目的是使管道在热态下的变形部分转移或全部转移到冷态，从而降低热态下的管系应

力和对相连设备的附加力（包括力和弯距）。管道的冷紧位置和冷紧量是经过设计人员精确计算确定

的，如果施工中没有按设计要求去做，或者没有完全达到设计要求，那么可能产生预想不到的后果，

甚至会影响到管道或相连设备的正常工作。正如第六章所讲，如果冷紧方法不当，很容易造成假象，

使冷紧达不到预期的效果。事实上，这种现象又是经常出现的。因此，开工前应核实管道冷紧采用的

方法、冷紧值的大小等内容，并评定其冷紧的有效性。

2、管道的焊接及无损探伤记录检查

在第十章中已经讲道，管道的焊接是管道施工中工作量最大的一项工作，又是影响压力管道可靠

性的最重要环节，因此它理所应当地成为检查的重点。从第十章介绍的内容中已经知道，影响焊接质

量的因素有很多，除操作人员的水平、环境气候影响外，尚有焊接材料的选用、焊接规范的选择、焊

前预热及焊后热处理的选择、硬度检验、无损检查等因素。焊接文件的检查主要是检查它是否按设计

文件和相应规范去做，是否留有质量隐患。如果记录不完整，或者是没有按设计要求或规范去做，或

者检查试验数量没有达到设计或规范要求，或者是无损检查判定标准不符合设计规范的要求，等等。

一旦发现这些问题，都应组织相应的技术人员进行评审，并采取适当的整改措施。在不能确认是否可

靠的情况下是不能开车运行的。

在检验这些内容之前，尚应对焊接工艺评定记录、焊工培训记录及焊工资格证明材料等进行核

查，并以满足相应要求为原则。

3、管道系统强度和严密性试验记录检验

管道系统强度和严密性试验是装置开车前最后的一道综合检查试验，它可以综合考核管道及其元

件的耐压能力和严密性，耐压能力和严密性不合格的管道是不能开车的。有关施工标准都对管道的耐

压试验和严密性试验作出了具体规定。

强度试验是利用高压（可使管道材料中的机械应力接近屈服极限）液体（一般为水）充入施工完

毕的管道系统中，以考核管道及其元件的强度和严密性的一种试验方法。当管道从结构、支撑等方面

不允许进行强度试验时，可用对管道焊缝进行百分之百射线探伤代替强度试验，但此时的检验费用将

增加，同时，射线探伤只能检查焊缝的严密性和缺陷，而不能检查管系中管件及法兰、螺纹接头的严

密性和材料的稳定性（管子和阀门等在制造过程中已进行过强度试验），故对于用百分之百射线探伤

代替强度试验的管道，在开车初期应观察其运行状态，一旦出现异常情况，应立即采取有效措施，或

者仃车整改。

严密性试验是利用气体（气体压力一般为设计压力）充入强度试验合格的管道，并利用气体渗漏

性比液体强的特点来检查管系焊健、各种可拆卸接头、密封付等的严密性。

工程中有许多管道不宜甚至不允许进行液压试验和气密性试验，例如大直径低压气体管道、隔热

耐磨衬里管道等。对于这些管道，检查人员应密切关注其处理方法，不能留下任何隐患。例如，对于

大直径气体管道，一般与相连设备采用焊接连接，故可在与设备连接之前进行高度预制，并对预制部

分进行液压强度试验，合格后再与设备焊连接，并对最后的焊^进行百分之百的射线探伤（百分之百

的射线探伤可精确地探测出焊缝的缺陷及其严密性），探伤合格的管道可代替耐压试验。对于有隔热

耐磨衬里的管道，因为起强度和密封作用的部分主要是外部金属管道部分，故在衬里施工前应对金属

管道部分进行耐压试验，耐压试验合格后，再进行隔热耐磨衬里施工，并对最后的焊口进行百分之百

射线探伤。

4.管道系统吹扫记录检查

对于施工过程中在管道内留下的污物，开工之前要进行清扫。

对不同的管道，采用的吹扫介质和吹扫方法是不同的。大多数管道均采用蒸汽吹扫，因为蒸汽不

仅有压力，而且有温度，它不仅可以吹扫一般的游离污物，还可以清洗掉大部分的附着污物（如油

污、氧化物等）。不允许用蒸汽吹扫的管道（如隔热耐磨衬里管道）应采用空气吹扫。要求非常清洁

的管道除进行一般的吹扫之外，还要进行特殊的清洗。例如机泵的润滑油管道，一旦管道内残留有固

体污物，即使颗粒非常小，也可能导致机泵运动零部件的损坏。为此，这类管道除用常规介质将游离

物和附着不牢的污物清洗掉外，尚应进行酸洗或碱洗，以清除其附着较牢固的氧化物等。对往复泵和

往复压缩机入口管道，除进行一般的吹扫之外，也要求进行酸洗或碱洗，以防止管道中的氧化物颗粒

进入极其精密的机泵活塞缸中而造成损坏。不锈钢的润滑油管道（包括其它不锈钢管道）除进行碱洗

外，尚应进行酸洗纯化处理，以便在其表面形成钝化膜，防止它再次发生氧化生锈。

合适并且合格的管道吹扫记录，也是保障装置正常运行的条件之一。通过检查管道系统吹扫记

录，可以了解管道吹扫的情况。

5、管道隔热及防腐施工记录的检查

管道的隔热包括保温、保冷和防烫三种。管道保温的好坏一般不会直接危及压力管道的安全，但

它却会造成管道的热量损失，有时会因温降较大或介质的凝固、冻结等而影响装置的正常操作。管道

保冷的好坏同样会造成管道的冷量损失，而且冷量比热量价格更高，从而会造成更大的经济损失。管

道防烫的好坏会影响到生产操作人员的安全，即可能使生产操作人员被烫伤。管道隔热施工记录的检

查主要是查它是否符合设计文件或相应标准的要求。

管道的防腐同隔热一样，一般不会直接危及到压力管道的安全，或者说短时间内不会危及到压力

管道的安全。但如果防腐施工质量不好，尤其是埋地管道的防腐施工质量不好，经过一段时间后，会

导致金属管道因遭受大气或土壤的腐蚀而发生破坏。故重点检查埋地管道的防腐施工是至关重要的。

6、安全阀调整试验记录及重点阀门检验记录的检查

安全阀是管道中的安全保护元件，一旦管道受偶然因素的影响而突然升压，并且升压超过一定值

后，安全阀会自动开启，释放掉较高的压力，以达到保护设备和管道的目的。如果安全阀因调试数据

与设计数据不符，会导致安全阀失去作用。因此安全阀在安装前一定要进行调整试验。

重点阀门如高温高压阀门如果关闭不严、外漏严重、或材质与设计要求不符等，会影响装置的正

常操作，污染环境，甚至发生破坏而危及安全生产。因此，安装前对重点阀门进行系统复查是必要

的。通过检查记录可了解其检验情况。

7、设计及采购变更记录的检查

设计及采购变更资料是设计文件的补充文件，也是施工采用的基础文件，因此，施工单位也应有

完整的记录。

检查施工单位的设计及采购变更记录主要是核对它是否与设计竣工文件和采购竣工文件吻合。

8、其它施工文件的检查

诸如支吊架（尤其是弹簧支吊架）施工文件、外管及套管伴热施工文件、法兰螺栓预紧数据记录

（主要指高温高压大口径管道）、波纹管补偿器的安装记录等施工文件。

在第八章和第十章中都已经讲到，如果弹簧支吊架的安装荷载没有达到设计值要求、弹簧吊架的

吊杆没有被拉紧等，都会导致弹簧支吊架不能发挥应有的作用，从而有可能将一部分管系力转移到连

接设备上，使设备受力超标，或者直接导致管系本身应力超过许用值.在检查有关这方面的记录的同

时，还应到安装现场重点检查其实际安装情况（下面将介绍）。

有关的设计或施工规范都对外管或套管伴热施工提出了具体要求，通过检查其施工记录来确认它

是否按设计要求或有关标准去做。重点检查的内容是：对输送热敏性介质的管道或不锈钢材料管道，

如果采用外拌管拌热，应有非金属隔热块将伴热管和被拌热管隔开；对有法兰或螺纹等可拆卸的管道

连接处，伴热管也应有可拆卸法兰；对阀门、法兰、仪表接头等管道附件，外伴热管应进行适当的弯

曲缠绕等等。

对于高温（T>250'C）.高压（P26.0MPa）、大直径（DNz150mm）法兰，应有明确的螺栓预

紧载荷，并用特殊或专用的工具（如力矩搬手）予以保证.一般情况下，高压管道需要的螺栓密封力

较大，靠手感和经验已不能满足要求，故应用专用工具预紧，并进行记录。

波纹管补偿器的安装同弹簧支吊架的安装一样，如果安装不当，则不能发挥其应有的作用，严重

时会因其补偿不够而导致管系破坏。例如，约束型补偿器的拉杆位置或铳链结构位置应按设计图纸安

装，并不得妨碍补偿器的变形；运输过程使用的保护杆在补偿器安装完毕后应拆掉。等等。这些影响

压力管道安全的安装均应有明确的记录，或现场检查其安装是否正确。

9、竣工图的检查

竣工图是描述管道最终安装状态的实际记录文件，它是检查管道是否符合设计要求、标准法规要

求的系统技术文件，是管道数据采集和登记造册的依据，也是装置今后改造用的基础资料。

竣工图应完整、清晰、准确。

二、现场检查

应该说，现场检查与竣工文件检查是平行进行的工作，但二者又有所不同。竣工文件检查是检查

设计、采购、施工过程中书面上出现的问题，而现场检查除直观核对书面上记录的问题之外，还应检

查虽然书面记录正确但在施工实施中又出现的新错误。因此可以说，现场检查是竣工文件检查的勘定

和继续。一般情况下，竣工文件中出现的问题在现场是肯定存在的，而图纸上或施工记录中没有出现

的问题在现场也有可能出现.所以，现场问题检查有时比图纸或记录中的问题检查更直接、更重要。

现场检查可以分为设计与施工漏项、未完工程、施工质量三方面的检查。

（一）设计与施工漏项

设计与施工漏项可能发生在各个方面，根据作者的经验和所了解的情况，出现频率较高的问题有

以下几个方面：

a、阀门、跨线、高点排气及低点排液等遗漏；

b.操作及测量指示点太高以致无法操作或观察，尤其是仪表现场指示元件；

c、缺少梯子或梯子设置较少，巡回检查不方便；

d、支吊架偏少，以致管道挠度超出标准要求，或管道不稳定；

e、管道或构筑物的梁柱等影响操作通道；

f、设备、机泵、特殊仪表元件（如热电偶、仪表箱、流量计等）、阀门等缺少必要的操作检修场

地，或空间太小，操作检修不方便。

（-）未完工程

未完工程的检查适用于中间检查或分期分批投入开车的装置检查。对于本次开车所涉及到的工

程，必须确认其已完成并不影响正常的开车.对于分期分批投入开车的装置，未列入本次开车的部

分，应进行隔离，并确认它们之间相互不影响。但下列一些内容不属于未完工程：

a、法兰、阀门处的隔热。在开车升温过程中，要进行法兰、阀门等可拆卸连接处的泄漏检查和

螺栓的热紧工作，故局部隔热应在开车后再实施；

b,地沟敷设的盖板、阀门井盖板等。道理同上，开车正常后再盖好盖板；

c、用于法兰热紧用的临时脚手架或操作台。道理同上，开车正常后再进行拆除。

（三）施工质量

施工质量可能发生在各个方面，因此应全面检查。根据作者的经验，可着重从以下几个方面进行

检查：

1、管道及其元件方面

此方面容易出现的问题有：

a、有方向性的阀门，其方向装反。有方向性的阀门有止回阀、截止阀、安全阀、角阀、大多数

疏水阀等，这些阀门一旦方向装反，有时是很危险的，故开车前必须加以改正；

b.盲板（尤其是8字盲板）位置状态不对，应结合操作及时进行调整；

c、阀门、法兰、螺栓等型式不正确。不同型式的阀门，各有各自的特点，如果实际安装的阀门

与设计不符，会给操作带来一些不利的影响，严重时会造成事故.不同的法兰型式具有不同的适宜适

用条件，例如不能用平焊法兰代替对焊法兰用于苛刻条件下，否则密封性能将得不到保证。不同的蝶

栓也具有不同的适用条件，单头螺栓不能代替双头螺栓用于苛刻条件下，否则同样使法兰密封副的密

封性能得不到保证。除此之外，尚应观察螺栓数量是否齐全，螺栓直径及露头长度是否均匀一致，是

否符合标准要求等；

d、管道及其元件的材质和压力等级与设计要求不符。这是比较严重的施工错误，一旦发生，引

发事故的可能性很大。通过检查管子及管件上的材料标记、法兰及螺栓上的标记、阀门及小型管道设

备上的铭牌可以判断是否符合设计要求；

e、波纹管膨胀节的安装状态不正确，运输安全杆没有拆除。一般情况下，对于约束型膨胀节，

其连杆或铳链的位置与其位移补偿方向是匹配的，一旦发生错误，会引起严重事故，故在开车前应进

行确认。运输安全杆仅用于波纹管膨胀节运输过程的保护，如果在装置开车时没有拆除，会阻碍膨胀

节的补偿变形，故装置开车前应将其拆除。

2、支吊架方面

此方面容易出现的问题有：

a、支吊架型式不正确。例如将导向支架施工成为一般的承重支架（即遗漏导向卡），将滑动管

托与支撑梁焊接使其变成了固定管托，将固定支架安装成了一般承重支架（即没有安装固定螺栓），

等等。支架型式的安装错误是很严重的错误，轻则会导致管系本身的应力超标，对设备嘴子的附加力

超标，对管架及支架本身的推力超标，严重时会直接导致管道本身、支架本身及生根设施的破坏和相

连设备的损坏；

b、支吊架的安装状态不正确。例如，承重支架的高度不够而使管道在安装状态下脱空，吊架的

吊杆松驰而使管道在安装状态下没有起到承重作用，弹簧支吊架的安装荷载或安装位置不符合设计要

求，等等。这些问题都会使支架本身失去作用或不能起到应起的作用，严重时也会导致管子或相连设

备的破坏；

c、支吊架的材料及规格不正确.材料方面发生问题较多的是与管道或设备直接相接触的零部件

（即附管部件和生根在设备上的生根部件）材料较差，从而影响到相应设备或管子材料的安定性（详

见第八章所述）。一般情况下，与管道和设备直接相连的支吊架零件应与相应的设备或管子同材质，

或者是同类材料。支吊架的零部件规格不应小于设计图纸要求，否则会导致支架本身强度不够而破

坏，进而危及管道的安全；

d、临时支吊架随意焊接。事实上，有许多管道上是不允许现场焊接的，例如有应力腐蚀开裂危

险的管道、高压厚壁管道、其它要求焊后热处理的管道等。如果焊接了临时支吊架，其焊点会影响管

道材料性能的下降。检查时一旦发现这类问题，应组织有关人员进行评定，或采取相应的措施消除其

影响。

3、焊接方面

此方面容易出现的问题有：

a、管道及其元件焊绛外观质量超标。主要表现在焊缝金属超高、未焊满、咬边、焊瘤、母材上

有飞溅物（尤其是合金母材）等等。从第十章的介绍中已经知道，焊缝的这些缺陷都会影响到焊接接

头的性能，进而危及管道的安全性；

b、管道支吊架焊缝不合格。它主要表现在：焊缝长度不够（有的甚至为点焊），角焊缝腰高尺

寸不够，较薄支吊架零件被焊穿，等等。这些焊接缺陷会影响到支吊架本身的强度，进而危及压力管

道的安全；

c、平台梯子及构筑物的钢结构焊缝不合格。它主要表现在：焊缝长度不够，较薄构件被焊穿，

热设备与冷设备、或设备与框架、或不同温度的设备之间的平台被焊连，等等。这些缺陷虽然不直接

对压力管道的安全构成威胁，但却直接危及人身安全，故一旦发现也应给予纠正。

4、隔热防腐方面

正如第十章第三节中介绍的那样，管道隔热防腐方面经常出现的施工问题是没有按设计或标准要

求去做，或没有按施工程序去做，以致影响到后续的检验。它主要表现在以下几个方面：

a、隔热厚度没有达到设计要求；

b、隔热保护层密封不严，以致隔热层吸水受潮；

c、隔热管道上的阀门及热油泵等没有进行隔热（设计另有要求时除外）；

d、隔热施工在管道水压试验之前进行，或者在水压试验、气密试验、开车之前就将法兰、螺纹

等可拆卸接头进行了隔热施工；

e、没有按设计或标准要求进行除锈，涂漆厚度没有达到标准或设计要求，以致开车前防腐涂料

层已经开始剥落；

f、焊缝在进行表面无损探伤之前已涂刷上涂料，致使焊缝表面无法进行探伤。

三、建档、标识及数据采集

根据《压力管道安全管理与监察规定》的要求，压力管道应用单位应对所运行的压力管道进行造

册建档，并指出这是搞好压力管道安全管理的基础工作。事实上，对运行的压力管道进行造册建档是

十分必要的，这就象医院要建立病人的病历一样，可利用压力管道档案及时记录压力管道在设计、采

购、施工、运行以及检修等各个阶段的有关数据、管道状态、曾发生过的问题等。由此，在开车之前

应以装置或单元为单位，对它所包含的压力管道进行造册建档，同时对重点监控的测量点进行标识，

并进行初始数据的采集。

（—）建档

压力管道的档案中至少应包括下列内容：管线号、起止点、介质（包括各种腐蚀性介质及其浓度

或分压）、操作温度、操作压力、设计温度、设计压力、主要管道直径、管道材料、管道等级（包括

公称压力和壁厚等级）、管道类别、隔热要求、热处理要求、管道等级号、受监管道投入运行日期、

事项记录等。

1、管线号与管道起止点

它应与设计文件相一致，以便与流程及现场实物相对应。根据与它相连的设备，可以判断管道可

能存在的工作动态。例如与往复式压缩机或往复泵相连的管道，可能存在振动问题；与变压吸附罐相

连的管道，可能存在低循环疲劳破坏的问题；与重设备相连的管道，可能会受到不均匀沉降的影响。

等等。根据管道的工作动态可以有选择地进行重点标识和监测。

2、介质及操作条件

管道中输送的介质及其操作条件（操作温度和操作压力）是判别是否作为重点监测的重要依据，

也是划分压力管道类别的主要依据.介质危险性较大、操作压力较高或操作温度较高的管道，是容易

发生事故或者一旦发生事故会造成较大危害的管道，因此应列为重点检查和监测对象。例如，对于剧

毒介质管道，一旦发生泄漏会造成严重污染，甚至会危及一定区域内人员的人身安全，因此对其密封

可靠性的要求要比一般介质高的多；对于高温管道，在操作过程中会发生一系列变化，如产生较大的

变形和位移，使管道及其元件产生蠕变和应力松驰，等等。密切观察这些变化，是保证管道安全运行

的重要条件；高压管道储能较高，一旦发生事故，其危害性较大。故高压管道也是监测的重点.

3、压力管道类别

压力管道类别是与管道输送介质及其操作条件相对应的代号标识。根据压力管道安全监察规定的

要求，不同类别的压力管道，其安全检查的内容和要求是不同的.因此，压力管道类别的标识是管道

运行中安全监测等级的重要标志。

4、管道等级

管道等级是根据管道输送的介质性质、介质压力和介质温度等条件确定的管路各组成元件所采用

的材料、压力等级、壁厚等级、腐蚀裕量、结构型式、应用标准等参数的集合，是管道元件属性的集

中描述，是压力管道可靠性分析、强度计算、寿命评估的重要依据。根据管道的等级号可从相应的等

级表中查到管道中各组成元件有关属性描述的数据.

5、管道主体材料及热处理要求

管道主体材料及热处理要求是表示管道属性的重要参数之一，也是管道等级里面规定的主要内容

之一.然而，不同的材料表现出的性能差异较大，尤其是与不同的介质环境组合时，更是表现出不同

的失效形式。例如，格铝合金钢容易出现延迟裂纹；湿硫化氢介质环境下工作的碳钢和不锈钢易出现

应力腐蚀开裂；H2+H2s介质环境下工作的奥氏体不锈钢易出现连多硫酸应力腐蚀开裂；等等。对于

这些材料本身或与敏感介质组合所反映出来的特殊失效形式，应重点监测、重点防范。

压力管道档案中将管道的主体材料单列出来便于操作人员的监测工作。

6、管道的隔热和防腐要求

一般情况下，管道的隔热材料和防腐材料的使用寿命都比较短，记录这些材料及其使用年限，便

于及时更换。

7.受监管道投入运行的日期

在第三章中已经提到，石油化工生产装置的大多数管道都是在腐蚀环境下工作的。管道材料无论

是呈均匀腐蚀，还是局部腐蚀，无论是氢损伤，还是疲劳破坏和蠕变破坏，无不与管道的服役时间有

关。随着管道服役时间的增长，管道的安定性将趋于变差。因此，受监管道投入运行的日期便成为对

管道进行寿命评估的重要参数。

8、事项记录

正如前面所讲，可以把压力管道各阶段的事项记录形象地称为管道的“病历”，即它记录着该压

力管道在开工初期检查和今后的运行过程中曾出现的一些对管道安定性有不良影响的事件，如材料变

更、焊接返工、法兰泄漏、阀门更换、挂片试验结果、管道热位移数据、相关设备基础沉降数据、微

裂纹的出现等，从而为管道安定性判断和寿命评估提供了重要依据。

（二）标识与数据采集

管道的标识可分为常规标识和特殊标识两大类。

常规标识在一些规范如SHJ43《石油化工企业设备管道表面色和标志》中已给出了具体规定。一

般情况下，管道的常规标识应至少标出管线号、介质名称、介质流动方向等。

特殊标识是针对各个压力管道的特点，有选择的对压力管道的一些薄弱点、危险点、或管道在热

状态下可能发生失稳（如蠕变、疲劳等）的典型点、重点腐蚀检测点、重点无损探测点及其它作为重

点检查的点等所做的标识。在选择上述典型点时，应优先选择压力管道的下列部位：弹簧支吊架点，

热位移较大的点，腐蚀比较严重的点，需要进行挂片腐蚀试验的点，振动管道的典型点，高压法兰接

头，重设备基础标高，其它认为有必要标识记录的点。

对于压力管道使用者来说，作为安全管理的手段之一，就是对于这些影响压力管道安全的地方，

设置监测点并予以标识，在运行中加强观测。确定监测点之后，应登记造册，并采集下初始（开工前

的）数据。

1、弹簧支吊架点

弹簧支吊架的安装载荷、安装位置、工作载荷和工作位置是根据操作条件计算出来的（详见第八

章）。当安装载荷和安装位置在施工中得到保证时，观查其工作状态下的工作载荷和工作位置是否达

到设计要求，并由此考核设计计算的正确性或判断管道的安定性。因此管道中有弹簧支吊架的地方，

应专门进行编号，必要时用图表示，并在现场进行标识，然后记录其初始状态数据。

2、热位移较大的点

这里W说的热位移较大的点是指管道发生较大位移时，可能会影响到相邻管道，或受相邻建构筑

物等的影响而导致管道热位移受阻，或对敏感设备产生较大的附加外力，等等.例如：管架上的管道

因发生较大的横向位移而影响到相邻管道；管架上的管道发生较大的轴向位移而导致管托滑落横梁；

临近梁柱的管子，因较大的横向位移受到梁柱的阻碍而导致管子热位移受阻，或导致热膨胀转移到另

一端的支架或设备上；与敏感设备相连的管道，因较大的位移而引起管子对设备的管道附加力超标，

从而引起相应设备不能正常工作或损坏.上述这些问题都应是设计人员正常考虑的问题，但对于非精

确计算的管道或计算错误的管道，都容易导致上述问题的产生而且往往会带来较严重的后果。

对于工作温度超过管道材料蠕变温度的管道，选择合适的点并关注其位移值，可判断管道的蠕变

动态；

3、腐蚀比较严重或需要进行腐蚀挂片试验的点

正如第三章所讲的那样，在设计中，有许多腐蚀环境的腐蚀都是难以定量描述的。例如，装置中

每个区域的腐蚀介质组成及其各自己的浓度、分压等有时很难得到其具体数值，既是得到腐蚀介质的

浓度、分压等数据，对具体材料的腐蚀数据（例如均匀腐蚀的腐蚀速率）也很难取得，至少目前我国

找不到太多的、可供依据的试验数据。

在装置操作运行中，对于可预见的严重腐蚀部位，可以采用腐蚀挂片试验的方法获取其实际的腐

蚀数据，或观查其真实的腐蚀形态，以便能够对压力管道寿命进行精确评估。腐蚀挂片试验点应选在

有代表性且容易接近的地方，并定期取出挂片进行腐蚀数据采集，分析和判定腐蚀的进展及对管道安

定性的影响。

装置运行前，应将拟定的腐蚀挂片试验点登记造册，并进行标识，记录下其初始数据。

4,振动管道典型点

对有机械振动的管道，或预期可能发生振动的管道，可根据其布置特点选择几个典型点（如弯头

处、分支处、集中载荷处、靠近振动设备处等）进行登记造册，并进行标识，以便在运行阶段进行测

量记录。根据测量记录的结果可判断管道的振幅是否超标或核算其疲劳寿命.

5、高压法兰接头

对于高压厚壁管道，尤其是高温、高压厚壁管道，由于其刚度较大，往往会对管道上的法兰接头

产生一个较大的附加外力。如第三章所述，当法兰受到一个较大的管道附加外力时，容易使法兰产生

泄漏.对这些点除进行法兰的密封校核外，还应有意识的进行现场标识，并登记造册，在运行中定期

观查其密封情况，以保证压力管道的安全运行。

6、重设备基础标高

对于比较重的设备如加氢反应器等，随着时间的推移，其基础可能会逐渐下降，尤其是在地质较

软的沿海地区，重设备基础下降的现象比较普遍。众所周知，当管道安装好以后，会因为重设备（基

础）相对于管桥或其它轻设备的下沉而对相连管道产生一个附加位移。如果该附加位移较大时，会导

致管道的强度破坏。对于这种情况，在设计过程中一般会采用基础预压缩的办法使其在安装管道前就

沉降到位。但作为装置操作人员，有意识地记录有关设备的沉降数据并及时分析它对管子安定性的影

响是有必要的.运行前应对要监测的设备基础进行标识并记录初始数据。

思考题：

1、装置运行前对管道的检查主要包括哪几个方面？

2,设计竣工文件检查中，应着重检查哪几个方面的问题？

3、采购酸工文件检查中，应着重检查哪几个方面的问题？

4.施工竣工文件主要包括哪些文件？

5、装置运行前对管道的现场检查，应着重检查哪几个方面？

6、压力管道的档案中主要应包括哪些内容？

7,压力管道的哪些点应进行重点标识和监测？

第二节运行中的检查和监测

对于新建装置或单元，由于可能存在的设计、制造和施工等方面的问题，在运行初期压力管道承

受到温度和压力的作用时，这些问题就会暴露出来。因此，装置的运行初期为不稳定的磨合期，此时

的巡线检查尤为重要，一旦发现问题，应立即采取措施进行处理。在运行过程中，对重要的压力管道

进行在线监测，及时了解其安定动态，对防止发生压力管道安全事故是十分有效的手段之一，而现在

的科学技术则提供了这方面的条件。运行末期，随着压力管道遭受到的机械、腐蚀、疲劳等损伤和损

伤累积，使其使用性能已发生了变化。根据管道运行中的记录和检测数据，通过理论分析和计算，可

以判断压力管道的可继续使用性或剩余寿命。

运行中的检查和监测包括运行初期检查、在线监测、末期检查及寿命评估三部分。

一、运行初期检查

正如前文所说，由于可能存在的设计、制造、施工等问题，当管道初期升温和升压后，这些问题

都会暴露出来。此时，操作人员应会同设计、施工等技术人员，有必要对运行的管道进行全面系统的

检查，以便及时发现问题，及时解决。在对管道进行全面系统的检查过程中，应着重从管道的位移情

况、振动情况、支承情况、阀门及法兰的严密性等方面进行检查。

1、管道位移方面

上节中已经谈到，如果管道出现较大位移可能会产生一系列不利影响，并列举了几种具体情况。

检查时可根据预先选择的标识点重点进行目视检查和数据测量，若出现位移超出计算值或管道已与相

邻管道相抵触等异常现象，应立即责成设计人员核算，并判定是否安全，必要时可采取相应措施。

作者在某常减压装置的开工现场，曾遇到过这样一个情况：该装置的减压转油线高速段在介质温

度达到设计值后，其标识点的位移目视观察较小，经过测量后证明它确实没有达到计算值，而且相差

较大.出现这种情况后，作为现场设计总代表的作者首先核算了计算值，计算结果没有问题，于是就

与其他有关人员将精力集中到了现场环境检查中。由于转油线的高速段是从炉子底部引出的，管子距

地面较近，而且有保温材料遮盖.后经仔细检查发现，此时高速段管子已与地面相抵触，用一根铁棒

探查后证明也的确如此。建设单位立即通知开工保驾队将与管子相抵触的局部地面凿开成坑，使管子

获得自由膨胀的空间。地坑挖成之后，管道标识点的位移立即增加并达到了设计值，从而避免了可能

发生的管道破坏。

2、管道振动方面

与往复式压缩机、往复泵等机械相连的管道，是可预期会发生机械振动的管道。而与离心式压缩

机、离心泵、鼓风机、空气冷却器等相连的管道，有时会由于机械的动不平衡而引起机械本身和相连

管道的振动，这些管道为非可预期发生机械振动的管道。除此之外，对于两相流动管道、断续流动管

道等，也可能会发生振动而成为非可预期振动的管道。

对于可预见的振动管道，可根据开工前所做的标识点（或补充标识点）进行目视观测其实际振动

情况，必要时可用仪器测量其振动频率和振幅，并判定它是否符合要求，否则应查找其原因，并及时

处理。作者曾参加过某厂连续重整压缩机管道的机械振动标定。在进行现场测量时，发现某根管道的

振幅值明显超标。后经检查发现，其防振管卡的垫板与基础预埋钢板因焊接不牢已经分离，防振管卡

实际上已不再起防振作用。经重新焊接后，管子的振幅则重新达到允许要求。

对于不可预见的振动管道，如果目视发现它发生振动，应检查振动发生的原因，然后再采取措施

控制其振动。一般情况下，对于非可预期的振动管道，由于没有按振动管道进行设计，故一旦出现振

动，应采取措施进行消除，否则会很快导致管子的破坏。例如，某现场加氢裂化装置的空冷器在开工

初期振动很大，并带动相连管道和支撑管架一起振动，但在磨合期过了之后其振动基本消失.而另一

现场的空冷器在开工初期振动也较大，且在磨合期过了之后振动仍然存在，分析其原因发现它是由于

空冷器转子的动平衡不好造成的，故待装置停下来后添加转子平衡块，才使振动问题得到解决。

3、支吊架方面

支吊架在运行初期较多发生的问题有以下几个方面：

a、弹簧支吊架的工作高度与设计值不符，即管道的实际位移与理论计算位移有差异。

对于这种情况，应从以下两个方面来分析。其一是从外部环境来分析，查管道周围是否有阻碍管

道自由热膨胀的情况；其二是责成设计人员核算是否计算错误。某现场加氢精制装置的一管道，开工

初期发现其弹簧支吊架的工作位置没有达到设计要求值，后经现场设计人员进一步计算，证明设计计

算没有问题，最后分析发现弹簧支吊架在安装时没有达到设计要求的安装高度（安装载荷）。经过及

时调整弹簧载荷，才使问题得到解决。

b、承重支架脱空

这种情况经常出现在泵的进出口管道段、沿塔敷设管道的水平段等。当设备升温后自身会产生一

定的位移，从而带动管道位移而导致承重支架脱空。出现这种情况后，应责成设计人员分析校核，并

提出处理意见。对这种情况，也许将承重支架改为可调支架即可，也许应改为弹簧支吊架，也许无需

改动也能满足管道的支承要求。

c、导向支架的卡死或损坏

当导向支架遭受到管子的较大横向位移时，会导致导向支架卡死或损坏，此时应责任设计人员校

核导向支架的位置是否合适，并及时进行调整.

d、管托滑落

如果施工时将管托滑板长度做的太短，或设计时考虑的管道轴向位移较小，都可能导致管托从支

撑梁上滑落下来，使管子在装置停车时不能复位，从而造成管子或承撑梁的破坏。作者在某现场的常

减装置开工前检查中，发现管架上大多数管托滑板长度都比设计要求短，且短了近1/3~1/2,并看到

一些管托已经因管道蒸汽吹扫而滑落梁下。对于这种情况，现场设计人员立即报告建设单位并通知施

工人员进行整改，及时避免了开工时可能出现的一些不安全隐患。

4、法兰及阀门方面

对法兰来说，会因为连接螺栓在高温下的应力松驰而使法兰泄漏，也会因为受到较大的管道给予

的附加载荷而产生泄漏。一般情况下，对于热管道上的法兰，在开工初期都要对其进行2~3次甚至更

多次的热紧。对于非均匀的法兰泄漏，不能仅靠加大螺栓载荷进行密封，要分析它是否遭受到了较大

的管子给予的附加载荷，如果这个附加载荷与介质载荷共同作用超过了标准法兰允许的工作压力（计

算方法详见第四章），应改变管道柔性或提高法兰公称压力等级。

对于阀门来说，会因为其各部件受热膨胀不均匀或不协调而产生泄漏。阀门出现泄漏后，应视其

泄漏的量以及危害性来决定是立即停车更换或采取其它临时措施。对于运行末期，由于阀门运动件的

磨损，也会造成阀门的泄漏，这个问题下面将谈到。

综起来说，阀门和法兰等可拆卸连接处都属于常出现问题的部位，对它们都应进行全面和系统的

检查。通过观查阀门及法兰等连接处的发烟、冒火、散发异味、结霜或结冰（对低温管道）等现象可

以判断它是否泄漏以及泄漏的程度，并据此确定应采取的防止泄漏措施。

二、巡线检查及在线监测

《压力管道安全管理与监察规定》第八条第八款规定：“压力管道使用单位对输送可燃、易燃或

有毒介质的压力管道应建立巡线制度，……”在装置运行过程中，由于操作波动等其它因素的影响，

或压力管道及其附件在使用一段时期后因遭受腐蚀、磨损、疲劳、蠕变等损伤，随时都有可能发生压

力管道的破坏，故对在役压力管道进行定期或不定期的巡检，及时发现可能产生事故的苗头，并采取

措施，以免造成较大的危害.

压力管道的巡线检查内容除全面进行检查外，还可着重从管道的位移、振动、支撑情况、阀门及

法兰的严密性等方面检查。此部分内容在前文中已作过介绍，在此省略。

除了进行巡线检查外，对于重要管道或管道的重点部位还可利用现代检测技术进行在线检测，即

可利用工业电视系统、声发射检漏技术、红外线成象技术等对在线管道的运行状态、裂纹扩展动态、

泄漏等进行不间断监测，并判断管道的安定性和可靠性，从而保证压力管道的安全运行。事实上，有

关在线监测系统在转动机械、机械振动等方面成功应用的例子时有报导，但在压力管道上的应用在国

内还处于研究阶段，相信随着压力管道安全监察的启动和运行，在线监测的工业应用会很快展开。目

前，一些高等院校和研究部门已经开展了这方面的研究，并且取得了一定的成果。

三、末期检查及寿命评估

压力管道经过长时期运行，因遭受到介质腐蚀、磨损、疲劳、老化、蠕变等的损伤，一些管道已

处于不稳定状态，或临近寿命终点，因此更应加强在线监测，并制定好应急措施和救援方案，随时准

备着抢险救灾。

在做好在线监测和抢险救灾准备的同时，还应加强在役压力管道的寿命评估，从而变被动安全管

理为主动安全管理。

压力管道寿命的评估应根据压力管道的损伤情况和检测数据进行，总起来说，主要是针对管道材

料已发生的蠕变、疲劳、相变、均匀腐蚀和裂纹等几方面进行评估。

1、蠕变

金属材料长期在高温和应力的作用下，晶界处会形成圆形或楔形空洞，并会因空洞的长大和相互

连接而形成沿晶的蠕变微裂纹，宏观上则显示出金属材料的过渡变形。在高温和应力的作用下，金属

材料发生蠕变变形是绝对的，而且蠕变速率因不同的温度和应力而变化。工程设计中除控制材料的蠕

变速率以外，还经常以使用寿命内材料的总蠕变变形量或蠕变率作为控制指标，即控制材料在设计温

度下经历10万小时后的蠕变率不超过1%。

正如上节所讲，对于工作温度超过管道材料蠕变温度的压力管道，在开工初期应设置几个典型测

量点，并进行标识。当管道服役时间超过5万小时，尤其是超过10万小时后，应加强其变形量（通

过测量典型点的管道位移确定）的测定，并确认它在安全范围内。目前，我国石油化工行业尚没有有

关在役压力管道寿命超过10万小时以后的总蠕变量的控制要求，仅电力行业对此作出了具体要求。

电力行业规定，在整个压力管道使用寿命内（无论是否超过10万小时），其恒定蠕变速度不得大于

1xl0-7mm/（mm.h）,并且总的相对蠕变变形量不得超过2%,否则即告压力管道寿命终结。

2、疲劳

对于在低循环疲劳环境下工作的压力管道，设计时已经设定了其设计寿命。当管道服役时间超过

设计寿命的2/3时，应加强定期监测，并通过无损探伤（如UT）检查其预先选定的标识点的裂纹萌

生及发展情况，然后利用下面第5部分即将介绍的方法进行寿命评估.

3、相变

金属材料长期遭受高温温度作用时，会发生一系列的相变。例如，碳素钢、碳镒钢、碳铝钢的石

墨化；碳素钢和中低合金钢的珠光体球化；铭•钳合金钢的回火脆化；奥氏体不锈钢的。相析出导致的

脆化；常见材料二次碳化物的析出；辂铝合金钢的时效脆化；材料表层的渗碳或脱碳；材料晶粒的长

大；等等。压力管道材料在遭受到这些相变后，其使用性能将发生变化，而且多表现为韧性降低，从

而对压力管道的安全运行构成威胁。

金属材料因相变而产生的损伤用无损探伤一般是查不出来的，应通过其它方法进行检测。例如，

对金属材料的石墨化、珠光体球化、。相析出、二次碳化物的析出、材料表层的脱碳和渗碳、材料的

晶粒长大等，可通过对在役管道材料表面进行金相宏观分析或微观分析加以判别，或从在役管道上截

取试样进行金相分析判别。对于金属材料的回火脆化、时效脆化、表面渗碳或脱碳等，可通过对在役

压力管道表面的硬度测定进行判别，或采取试样进行冲击试验进行判别。

目前，国内除电力行业对材料的珠光体球化和石墨化提出了定量的损伤等级要求外，其它行业如

石化行业对于因相变（尤其是石墨化、珠光体球化、。相析出、二次碳化物析出、晶粒长大等）而导

致的对压力管道的损伤，尚无定量的损伤程度控制要求，更无判废标准。作为使用工况更复杂、更苛

刻的石油化工用压力管道应制定相应的标准，以完善压力管道的安全监察和安全管理技术。

4、均匀腐蚀

运行中的压力管道如果遭受到了介质的均匀腐蚀，那么它会随着使用时间的延长而壁厚在不断地

减薄。当管道壁厚减薄到一定值时，会使管道已不能承受它所承受的载荷，即管道会因强度不够而发

生破坏。管道的允许减薄量可通过第四章中介绍的计算公式进行确定，此时的许用应力可取设计温度

下材料的屈服极限或略低于屈服极限.

在设计时，已经设定了管道的使用寿命，并根据使用寿命给出了相应的腐蚀余量。但正如第三章

所介绍的那样，许多腐蚀环境因其条件的多样化而使得它对金属材料的腐蚀速率一般情况下很难准确

获得，因此在设计过程中给出的腐蚀余量也多是经验值。在压力管道运行末期，尤其是在超寿命期使

用时，可根据预先设置的挂片试验，获得实际的腐蚀速率，或者用超声波测厚仪直接测量在役管道的

实际剩余壁厚，根据这些数据则可以较准确地计算并评估压力管的使用寿命。

5,裂纹

压力管道在运行中遭受到疲劳、应力腐蚀、氢腐蚀、动载荷等作用时，在经过一段时间后，会萌

生微裂纹，微裂纹进而扩展会成为宏观裂纹。对于比较保守的工程界，他们认为压力管道一旦出现裂

纹，便给予判废，实际上这是很不经济的，大多数情况下这样做也是没有必要的。含裂纹的管子一经

判废，不仅直接造成管材的浪废，而且延长了装置的检修工期，从而造成更大的间接经济损失。

理论界认为，在役压力管道出现裂纹后，可以对裂纹的扩展及其最终断裂条件进行评定，从而计

算出其剩余寿命。在剩余寿命内，压力管道是安全的。由于石油化工用压力管道输送的介质大多数是

有毒、可燃、易爆介质，因此在进行其寿命评估时，应采用先漏后破的LBB（LeakBeforeBreak）

准则。所谓的LBB准则是指裂纹首先发展成为穿透裂纹时，应以出现穿透裂纹作为控制指标，其后

才是以材料整体破裂为控制指标。

针对含有裂纹的管道寿命评估，国外已进行了多年试验研究，并取得了显著成果，建立了有关的

数据库。其中，比较著名的方法有以下几种：

a、净截面屈服准则（NSE法）

该准则认为，含环向缺陷的压力管道在弯矩或弯矩和内压共同作用下，管子缺陷所在横载面进入

全面屈服时，管道即告失效。考虑管道材料的应变硬化现象，当管道横截面上的应力达到材料的流变

应力（通常取材料屈极限和强度极限的平均值）时为极限状态。

b、断裂力学J积分评定方法

该方法是利用断裂力学的分析方法，通过对含缺陷管道在载荷的作用下产生的断裂力学推动力J

积分与管道材料的抗断裂阻力JR积分进行比较，来判断裂纹的启裂和失稳。即当J&JR时，含缺陷管

道是可用的，反之则不可用。根据这一原则，该评定方法又派生出诸如GE-EPRI评定方法、LBB-

NRC评定方法、LBB-ENG评定方法、SC-TNG和SC-TKP评定方法等。

c、英国R6评定方法

该方法认为，含缺陷的压力管道失效形式有三种，即脆性断裂、塑性失稳和弹塑性撕裂。在操作

上它对三种失效形式分别进行评定，并将三种断裂评定数据用一张评定图表示，图的纵坐标（4）表

示压力管道脆断的性能，横坐标（Lr）表示压力管道的塑性失效形为。该方法是美国ASME规范IWB

-3640和IWB-3650管道评定方法的基础。

d、美国ASME规范第XI篇IWB-3640、IWB-3650评定方法

IWB-3640及其附录C为“奥氏体钢管道评定规程及验收准则”，IWB-3650及其附录H为

“铁素体钢管道缺陷评定规程及验收准则”。该标准是目前国际上最具有代表性的用于压力管道缺陷

评定的规范，并在国际上得到广泛应用。该规范在大量试验研究、数据计算和理论分析的基础上，把

复杂的断裂力学计算简化为方便的图表和简单计算公式，极大地方便了工程技术人员的应用。

随着含缺陷压力管道评定方法的研究，相应的分析计算软件和专家神经网络系统也在不断出现。

我国的压力管道评定研究工作刚刚起步，其中南京化工大学机械工程学院、华东理工大学、浙江工业

大学机电学院等一些研究人员已做了大量有益的工作。相信不久的将来，我国的含缺陷压力管道评定

方法、评定程序、专家网络系统会在工程上得到应用。

应该说，大多数石油化工用压力管道在使用中并非仅遭受单一的损伤，往往是两种或多种损伤并

存，并发生交互作用。例如，管道材料在蠕变的过程中常件随着相变，应力腐蚀开裂常伴随着均匀腐

蚀的发生，等等。在解决工程上的问题时，应全面考虑各因素，综合分析，并充分考虑其交互作用的

结果，最终给出一个可靠的判定。

思考题：

1、管道运行初期应重点检查哪几个方面的问题？

2、管道运行初期，常见的支吊架故障有哪些？

3.为什么要对压力管道进行巡线检查和在线监测？

4、压力管道运行末期，可能遭受到的损伤主要有哪些？如何评估这些损伤对压力管道寿命的影响？

5、金属材料在高温下可能发生的相变有哪些？对材料性能各有何影响？

6,含裂纹压力管道可用性的常用评估方法有哪些？各自的评估原则是什么？

第三节压力管道事故的呈报及分析

《压力管道安全管理与监察规定》第八条第九款规定：“压力管道使用单位应按有关规定及时如

实地向主管部门和当地劳动行政部门报告压力管道事故，并协助做好事故调查和善后处理工作.”按

此规定要求，压力管道使用单位除应及时向主管部门和当地劳动行政部门如实报告压力管道事故外，

还应着重做好事故的调查分析工作，查清事故发生的真正原因，并采取相应对策，以防类似事故再次

发生。因为查找事故发生的原因时涉及到了较强的技术问题，因此本节在简单介绍一下事故的呈报工

作程序之后，着重介绍一下事故原因分析的方法。

一、压力管道事故的呈报

1989年3月29日国务院第34号令《国务院关于特别重大事故调查程序暂行规定》、1991年3

月1日国务院第75号令《企业职工伤亡事故报告和处理规定》、《锅炉压力容器及压力管道事故报

告办法》等规定对压力管道事故的呈报工作提出了详细的要求。一旦出现压力管道事故，使用单位应

按上述规定及时如实地向有关部门报告，并应有书面报告材料，以便相关部门备案。同时妥善做好事

后处理工作。

二、压力管道事故的分析

压力管道事故的分析可以按调查研究、试验分析、综合分析、模拟试验、改进措施及分析报告共

五个环节来进行。

(-)调查研究

调查研究阶段可以分现场操作环境调查、现场事故表观调查、正在运行的同类压力管道调查和相

关文献资料调查四个方面进行。

1、现场操作环境调查

首先调查当时的生产操作状态和操作参数，并记录这些操作状态和操作参数。通过操作状态和操

作参数的调查了解，既有助于掌握压力管道事故发生时的状态条件，又有助于排查是否属于误操作所

致。如果事故发生在管道的切换操作过程中，那么可考虑是否由于操作不当而引起。例如，在管道的

切换操作过程中，如果高压介质串入低压管道系统内，或高温介质串低温系统内，或超低温介质串入

常温管道内，或腐蚀介质串入敏感管材系统内，等等，都将可能导致事故的发生。

其次是调查压力管道的运行史，如材料的变更和代用情况、焊补返修情况、焊缝无损探伤记录、

热处理记录、遭受过偶然的冲击载荷情况、蠕变位移记录、腐蚀速率及腐蚀形态记录、振动记录、相

连设备不均匀沉降记录等。这些资料和数据都是事故分析的基础资料，通过对这些基础资料的分析，

有助于判断事故发生的诱因。例如，某管道在施工时以厚壁管子代用薄壁管子，当该管道为离温操作

时，如果代用后没有经过管系静力分析核算，那么可怀疑因代用管道的刚度增加而导致管系柔性不足

使管子受到强度破坏。再例如，如果蠕变位移记录显示出管子存在一个高速率的蠕变，而且蠕变量超

出了允许值，那么可怀疑管子遭受到了蠕变破坏。

2、现场事故表现调查

查看事故现场的形态，并进行详细的拍照，记录下事故现场的表现，为进一步的分析搜集证据。

对于石油化工压力管道来说，发生有毒介质泄漏事故，或发生可燃介质泄漏并着火事故，或发生爆炸

着火事故，其现场表现是有区别的。如果是先发生了爆炸而后着火，那么压力管道将以碎片（块）呈

发散分布，有些碎片甚至会发散到较远的地方。而如果是因泄漏而着火，那么现场仅呈过火状，无压

力管道碎片发散。了解这些表现特征，有助于了解事故发生的根源。

在事故现场调查中，不要忘收集有关的残片，它是供做进一步分析化验的物征。对于原因复杂的

压力管道事故，通过对残片的化学成分化验、金