管道安全技术资料1

第六章管道设计压力管道安全技术1概述一压力管道定义和特性一、前言1、管道运输是与铁路、公路、水路、航空并列的五大运输行业之一；2、管道的定义及其特点；⑴管道的定义：“由管道组成件、管道支吊架、隔热层和防腐层组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动”的设备（见国标GB50316《工业金属管道设计规范》）。⑵压力管道的定义：2003年6月1日开始实施的《特种设备安全监察条例》，把涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施共七类设备，定为特种设备并实行安全监察。压力管道的附属设施包括：安全附件、安全保护装置与安全保护装置相关的设施如：（支吊架、防腐绝缘层、阴极保护装置）压力管道的安全保护装置包括：安全泄压装置（安全阀、爆破片）、测漏装置、测温测压装置（温度计、压力表）、报警装置、紧急切断装置（3）管道的特点：1）管道相互联系、牵扯和影响，且长细比大，易于失稳，受力情况更复杂；2）压力管道设计除了要考虑常规因素外，还需考虑柔性、振动、支撑等特殊因素；3）管内流体流动状态复杂，缓冲余地小，工作条件变化频率大；4）管道的组成件种类繁多，各有各的特点和技术要求，选材和总成困难；5）管道上的可能泄漏点多于压力容器。6）管道在布置、安装和检验方面与压力容器存在很大的差别。另外，在多数情况下管道设计必须由多人合作，共同完成，且与几乎与所有专业都有条件关系，而压力容器则相反。术语管道组成件：是指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。•管件和阀门的最大允许使用压力和规格通常使用公称压力和公称直径来表达。•管道组成件是用于连接或装配成压力密封的管道系统机械元件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门、安全保护装置以及诸如膨胀节、挠性接头、耐压软管、过滤器、管路中的仪表（如孔板）和分离器等。一、术语和流体分类（3）压力管道元件：是指受监察范围内的压力管道组成件和支吊架。（4）公称压力(PN)：按GB/T1048的定义，由字母PN和无因次整数数字组成，代表管道组成件的压力等级。（5）公称直径(DN)按GB/T1047的定义，由字母DN和无因次整数数字组成，代表管道组成件的规格术语（6）管道支承件：用于支承管道或约束管道位移的各种结构的总称。包括管道支吊架，但不包括土建的结构。有固定支架、滑动支架、刚性支架、导向架、限位架、弹簧支吊架、减振装置和阻尼装置等。•管道支承件包括安装件和附着件两部分。安装件是将负载从管子或管道附件上传递到支承结构或设备的元件，有悬挂式和承载式两种。附着件是用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件。•管道支承件是将管道荷载，包括管道的自重、输送流体的重量、由于操作压力和温差所造成的荷载以及振动、风力、地震、雪载、冲击和位移应变引起的荷载等传递到管架结构上去的元件。它分为固定件和结构附件两类：一、术语和流体分类减振装置是可用于控制管系高频低幅振动或低频高幅晃动的装置，能承受管道振动力而不承受管道的重力，且不限制管系热胀冷缩。阻尼装置是可用于控制管道瞬时冲击载荷或管系高速振动位移装置，能承受管道动力分析所要求的瞬态最大动力载荷，但不限制管系热胀冷缩。（7）监察段：在设计温度大于450℃的主蒸汽管道和高温再热蒸汽管道的水平段上安装的进行蠕变监督的管段。（8）蠕胀测点：设置在监察段或蒸汽管道上，对管道进行蠕变变形测量的装置或标记。术语（9）流体：在管道内流动的物质，也称介质。流体按其状态或性质进行分类。（A）按状态分：有气体；液体；液化气体；浆体。（B）按性质分：•可燃介质：可燃介质是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。•毒性介质；指按GB5044定义的极度、高度、中度和轻度危害介质的总称；•腐蚀性介质。是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质。可燃介质分为可燃气体、液化气体和可燃液体。•甲、乙类可燃气体与空气混合物的爆炸下限（体积）分别规定为：甲类可燃气体：＜10%；•乙类可燃气体：≥10%。•与空气混合的爆炸下限小于10%或上限和下限之差大于20%的称为易燃气体。液化烃、可燃液体的火灾危险性分类•类别名称特征甲类A液化烃150C时蒸汽压力＞0.1MPa的烃类液体及其他类似液体B可燃液体甲A以外的可燃液体，闪点＜280C乙类A闪点≥280C至≤450CB闪点＞450C至＜600C丙类A闪点≥600C至≤1200CB闪点＞1200C注：闪点低于450C的液体称为易燃液体；闪点低于环境温度的液体称为易爆液体。易燃气体和易燃液体统称为易燃流体（易燃介质）。•极度危害物质也称剧毒物质（介质）是：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，也能对人体造成严重的和难以治疗的伤害的物质。剧毒物质以外的毒物统称有毒物质，是指在治疗及时的条件下不致于对人体造成不易恢复的危害的毒物。•有毒介质系指按GB5044定义的极度、高度和中度危害介质的总称；压力管道输送介质的特性介质的可燃易爆性《石油化工企业设计防火规范》GB50160和《建筑设计防火规范》GBJ16对可燃气体、可燃液体的火灾危险性分类：按爆炸下限将可燃气体分为甲类---爆炸下限＜10％乙类---爆炸下限≥10％按闪点将可燃液体分为甲A类---液化烃（15℃时蒸汽压力＞0.1MPa)甲B类---甲A类以外，闪点＜28℃乙A类---28℃≤闪点≤45℃乙B类---45℃＜闪点＜60℃丙A类---60℃≤闪点≤120℃丙B类---闪点＞120℃介质的毒性《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044按急性毒性、急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性、最高容许浓度六项指标的多数归属和实际接触情况，经综合分析确定分为极度危害、高度危害、中度危害、轻度危害四级•介质的腐蚀性工艺介质常常具有一定的腐蚀性，尤其是各种浓度的酸碱盐介质对金属材料有较强的腐蚀性•高温高压特性压力管道输送的介质往往具有一定的的压力和温度。输送介质压力的大小直接影响到管道的安全，压力越高，泄漏和爆裂损坏的可能性越大；输送介质的温度对材料的强度产生影响，过高的介质温度使材料的强度下降，材料的选用常常受到温度的限制压力管道的分类压力管道按用途划分为：工业管道、动力管道、公用管道和长输管道。见《压力管道安装许可规则》。一、按照用途的分类工业管道：企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。（GC类）动力管道：火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道。（GD类）公用管道：城镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道（GB1）和热力管道(GB2)。长输管道：产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道。(GA类)压力管道分类按材料非金属管道铸铁管道碳钢管道合金钢管道不锈钢管道有色金属管道塑料管道混凝土管道陶瓷管道玻璃管道金属与非金属复合管道金属管道按敷设位置架空及地面敷设管道地沟敷设管道埋地管道按介质压力分类•工业管道在介质压力作用下，必须满足以下主要要求：（1）具有足够的机械强度管道所用的管子与管路附件，以及接头构造，都必须在介质压力作用下安全可靠。特别是高压管道，不但介质压力高，而且还产生振动，所以高压管道还必须注意防震动加固问题。（2）具有可靠的密封性保证管子与管路附件以及连接接头，在介质压力作用下严密不漏。这就必须正确的选择连接方法和密封材料，并进行合理地施工安装。工业管道按介质设计压力分类见表2.1。表2.1工业管道按压力分类管道分类名称介质设计压力P（MPa）真空管道P＜0低压管道0＜P≤1.6中压管道1.6＜P≤1010＜P≤42高压管道蒸汽管道P＞9，工作温度≥500℃按介质温度分类•管道在介质温度作用下，应满足以下主要要求：•（1）管道耐热的稳定性•管材在介质温度的作用下必须稳定可靠。对于同时承受介质温度和介质压力的管道，必须从耐热性能和机械强度两个方面满足工作条件的要求。•（2）管道热应变的补偿•管道在介质温度及外界温度变化作用下，将产生热变形，并使管子承受热应力的作用。所以，输送热介质的管道，应设有补偿器，以便吸收管子的热变形，从而减少管道应力。•（3）管道的绝热保温•为了减少管壁的热交换和温差应力，输送冷介质和热介质的管道，在一般情况下，管外应设绝热层。•工业管道按介质温度分类见表2.2。表2.2工业管道按介质温度分类管道分类名称介质工作温度T（℃）低温管道T≤-40常温管道-40＜T≤120中温管道120＜T≤450高温管道T≥450按输送介质性质分类•工业管道按输送介质性质分类及主要要求见表2.3。管道分类名称输送介质及主要要求汽、水介质管道管道内介质为过热水蒸汽、饱和水蒸汽和冷、热水。此时，需根据工作压力和温度进行选材，以保证管道具有足够的机械强度和耐热的稳定性。腐蚀性介质管道管道内介质为强酸、强碱、氯化物等有腐蚀性的化学品（如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、苛性碱、氯化物、硫化物等）时，要求所选的管材必须具有耐腐蚀的化学稳定性。化学危险品介质管道管道内为毒性介质（氯、氰化钾、氨、沥青、煤焦油等）、可燃与易燃、易爆介质（油品、油气、水煤气、氢气、乙炔、乙烯、丙烯、甲醇、乙醇等），以及窒息性、刺激性、腐蚀性、易挥发性介质等。此时，管道的选择，除要求保证必须的机械强度外，还应满足密封性好、安全性高、放空与排泄快等要求。易凝固、易沉淀介质管道对输送重油、沥青、苯、萘、尿素溶液等介质的管道还应采取特殊的保温措施及采用蒸汽进行吹洗等办法。粉粒介质管道对输送粉粒状固体物料介质的管道，应注意选择合适的输送速度，管道受阻部件及转弯处应做成便于介质流动的形状，并适当加厚管壁或敷设耐磨材料。压力管道分类按介质介质压力超高压管道（42MPa）高压管道（10~42MPa）中压管道（1.6~10MPa）低压管道（1.6MPa）真空管道介质温度高温管道（200℃）常温管道（-29~200℃）低温管道（-29℃）介质毒性介质可燃性可燃介质管道非可燃介质管道剧毒管道(极度危害)有毒管道(非极度危害)无毒管道介质腐蚀性腐蚀性介质管道非腐蚀性截止管道中华人民共和国劳动部《压力管道安全管理与监察规定》按压力管道管理1输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的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、乙类介质的管道3最高工作压力大于等于0.1MPa（表压，下同），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高于等于标准沸点的液体的管道5前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置等•（C）现行的压力管道安装法规中将工业管道分为GC1、GC2、GC3三个级别。•设计和施工规范中，为了便于对不同类别、级别的管道提出不同的技术要求，也将其适用范围内的管道进行分类或分级。如：•1、GB50316和HG20225—95中的流体分类：A1（剧毒）、A2（有毒）、B（可燃）、C（不可燃、无毒）、D（C类中设计压力小于等于1.0MPa、设计温度高于-20～186℃之间的流体）五类。•2、DL5031—94的管道分级：按设计压力分为高压、中压和低压三级管道。设计压力大于8MPa的为高压管道；设计压力大于1.6MPa，小于等于8MPa的为中压管道；设计压力小于等于1.6MPa的为低压管道。工业管道按《压力管道安全管理与监察规定》分级•2.4.2.1符合下列条件之一的工业管道为GC1级：(1)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P≥4.0MPa的管道；(3)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P≥4.0MPa且设计温度≥400℃的管道；(4)输送流体介质且设计压力