第四章压力管道.

4.1压力管道基础知识4.2压力管道安全管理4.3压力管道安全装置4.4压力管道安全技术4.5压力管道检测检验4.6压力管道常见事故原因及控制措施4.7压力管道典型事故案例分析2019/12/1812019/12/1821996年《压力管道安全管理与监察规定》明确指出：压力管道是指在生产、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。•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。•输送GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》及GB50016-2006《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。压力管道概述2019/12/183•最高工作压力≥0.1MPa（表压，下同），输送介质为气（汽）体、液化气体的管道。•最高工作压力≥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。•前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置等。不包括下述管道：•设备本体所属管道。•军事装备、交通工具上和核装置中的管道。•输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体，其管道公称直径150mm，且其最高工作压力1.6MPa的管道。2019/12/184•根据管道承受内部压力的不同，分为真空管道、中低压管道、高压管道、超高压管道。•根据输送介质的不同，分为蒸汽管道、燃气管道、工艺管道等。•根据使用材料的不同，分为合金钢管道、不锈钢管道、碳钢管道、有色金属管道、非金属管道、复合材料管道等。•根据管道敷设方式的不同，可以分为地下管道和架空管道。压力管道分类2019/12/185根据用途可以划分为GC类工业管道、GB类公用管道和GA类长输管道。工业管道是指企业、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，包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管线。公用管道是指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。长输管道是指产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道。2019/12/186系统中除直管还有19个元器件，大致可以分为管子、管件、阀门、连接件、附件、支架等。图4-1压力管道结构图压力管道结构2019/12/187•压力管道的主要参数有管道的设计压力、工作压力、设计温度、工作温度、公称直径等。2019/12/18压力管道主要参数压力管道的工作温度是指管道在正常操作条件下的温度。压力管道的设计压力是指在正常操作过程中，在相应设计温度下，管道可能承受的最高工作压力。压力管道的工作压力是指管子、管件、阀门等管道组成件在正常运行条件下承受的压力。压力管道的公称直径是指用标准的尺寸系列表示管子、管件、阀门等口径的名义内直径。压力管道的设计温度是管道在正常操作过程中，在相应设计压力下，管道可能承受的最高或最低温度。8GA类长输管道级别划分（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，最高工作压力≥4.0MPa的长输管道。2）输送有毒、可燃、易爆液体介质，最高工作压力≥6.4MPa且输送距离≥200km的长输管道。（2）GA1级以外的的长输管道为GA2级。GB类公用管道分级GB类管道分为GB1城镇燃气管道、GB2城镇热力管道两个级别。2019/12/18压力管道分级9GC类工业管道分级（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，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GB50016-2006《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≥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）输送流体介且设计压力≥10.0MPa的管道。2019/12/1810（2）符合下列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GB50016-2006《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险件为甲、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。2）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。3）输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力10.0MPa且设计温度≥400℃的管道。4）输送流体介质，设计压力10.0MPa且设计温度400℃的管道。2019/12/1811（3）符合下列条件之一的工业管道为GC3级：1）输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力1.0MPa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4.0MPa且设计温度400℃的管道。2019/12/1812（1）种类多，数量大，设计、制造、安装、应用管理环节多。（2）长细比大，跨越空间大，边界条件复杂。（3）现场安装工作量大。压力管道现场安装工作量大，环境条件较差，因此安装质量相对较差，从而要求投入更多的管理与监察。（4）材料应用种类多，选用复杂压力管道除用到板材和锻材之外，还经常配套用到管材和铸件。（5）管道及其元件生产厂的生产规模较小，产品质量保证较差。许多管道元件的生产技术并不复杂，生产设备要求也不高，许多小的生产厂也能生产。但它们当中有些技术力量较差，生产设备配置不全，生产管理也不健全，所以产品质量不易得到保证。2019/12/18压力管道特点13•压力管道的可靠性首先取决于其设计、制造和安装的质量。•在用压力管道由于介质和环境的侵害、操作不当、维护不力，往往会引起材料性能的恶化、失效而降低其使用性能和周期，甚至发生事故。•压力管道的安全可靠性与正确使用的关系极大，只有强化控制工艺操作指标和工艺纪律，坚持岗位责任制，认真执行巡回检查，才能保证压力管道的使用安全。2019/12/18压力管道的正确使用14•要经常检查压力管道的防腐措施，保证其完好无损，要避免对管道表面不必要的碰撞，保持管道表面的光洁，从而减少各种电离、化学腐蚀。•阀门的操作机构要经常除锈上油并配置保护塑料套管，定期进行活动，保证其开关灵活。•安全阀、压力表要经常擦拭，确保其灵活、准确，并按时进行检查和校验。•要定期检查紧固螺栓完好状况，做到齐全、不锈蚀、丝扣完整，连接可靠。•压力管道因外界因素产生较大振动时，应采取隔断振源、加强支撑等减振措施。发现摩擦等情况应及时采取措施。2019/12/18压力管道的维护保养15•静电跨接、接地装置要保持良好完整，及时消除缺陷，防止故障的发生。•停用的压力管道应排除内部的腐蚀性介质，并进行置换、清洗和干燥，必要时作惰性气体保护，外表面应涂刷防腐油漆，防止环境因素腐蚀。对有保温层的管道要注意保温层下的防腐和支座处的防腐。•禁止将管道及支架作电焊的零线和起重工具的锚点、撬抬重物的支撑点。•及时消除跑、冒、滴、漏。•管道的底部和弯曲处是系统的薄弱环节，这些地方最易发生腐蚀和磨损，因此必须经常对这些部位进行检查，以便在发生某种损坏之前，采取修理和更换措施。2019/12/18162019/12/18172019/12/18•安全泄压装置主要有安全阀、爆破片、视镜、阻火器，或在管道上加安全水封和安全放空管。•4.3.1安全阀•压力管道中常用的安全阀有弹簧式安全阀和隔离式安全阀。•弹簧式安全阀可分为封闭式弹簧安全阀、非封闭式弹簧安全阀、带扳手的弹簧式安全阀；•隔离式安全阀就是在安全阀入口串联爆破片装置。在采用隔离式安全阀时，对爆破片有一定的要求，首先要求爆破过程不得产生任何碎片，以免损伤安全阀，或影响安全阀启跳与回座的性能；其次是要求爆破片抗疲劳和承受背压的能力强等。18•4.3.2爆破片•爆破片的品种规格很多，有反拱带槽型、反拱带刀型、反拱脱落型、正拱开缝型、普通正拱型，应根据操作要求允许的介质压力、介质的相态、管径的大小等来选择合适的爆破片。有的爆破片最好和安全阀串联，如反拱带刀型爆破片；有的爆破片还不能和安全阀串联，如普通正拱型爆破片。从爆破片的发展趋势看，带槽型爆破片的性能在各方面均优于其他型式。尤其是反拱带槽型爆破片，具有抗疲劳能力强，耐背压、允许工作压力高和动作响应时间短等优点。2019/12/1819•4.3.3视镜•视镜多用于排液或受槽前的回流、冷却水等液体管路上以观察液体流动情况。•1．视镜的种类•常用视镜：钢制视镜、不锈钢视镜、铝制视镜、硬聚氯乙烯视镜、耐酸酚醛塑料视镜、玻璃管视镜等。2019/12/18不钢制视镜玻璃管视镜20•2．视镜的选用•视镜系根据输送介质的化学性质、物理状态及工艺对视镜功能的要求来选用。•视镜的材料基本上和管子材料相同。如碳钢管采用钢制视镜，不锈钢管子采用不锈钢视镜，硬聚氯乙烯管子采用硬聚氯乙烯视镜，需要变径的可采用异径视镜，需要多面窥视的可采用双面视镜，需要它代替三通功能的可选用三通视镜。视镜的操作压力≤0.25MPa，钢制的视镜，操作压力≤0.6MPa。2019/12/18212019/12/1822•4.3.4阻火器•阻火器是一种防止火焰蔓延的安全装置，通常安装在易燃易爆气体管路上。当某一段管道发生事故时，不至于影响另一段的管道和设备。某些易燃易爆的气体如乙炔气，充灌瓶与压缩机之间的管道，要求设三个阻火器。•1．阻火器的种类•阻火器的种类较多，主要有：碳素钢壳体镀锌铁丝网阻火器，不锈钢壳体不锈钢丝网阻火器，钢制砾石阻火器，碳钢壳体铜丝网阻火器，波形散热片式阻火器，铸铝壳体铜丝网阻火器等。2019/12/1823•2．阻火器的选用•（1）阻火器的壳体要能承受介质的压力和允许的温度，还要能耐介质的腐蚀。•（2）填料要有一定强度，且不能和介质起化学反应。•（3）阻火器主要是根据介质的化学性质、温度、压力来选用合适的阻火器。•一般介质，使用压力≤1.0MPa，温度80℃时均采用碳钢镀锌铁丝网阻火器。特殊的介质如乙炔气管道，特别是压力0.15MPa的高压乙炔气管道上，采用特殊的阻火器。2019/12/1824•4.3.5其他安全装置•压力管道的安全装置除了爆破片和安全阀之外，还有压力表、安全水封及安全放空管等。压力表的作用主要是显示压力管道内的压力大小；安全水封既能起到安全泄压的作用，还能在发生火灾事故时阻止火势蔓延；放空管的主要作用起到安全泄压的作用。2019/12/18安全水封简图压力表254.4.1压力管道安全设计•1．一般要求•管道设计要与装置全部设计统一考虑，必须符合管道仪表流程图，要有适当的支撑，保证足够的强度，对工作温度较高的管道要作柔性分析、有激振源的管道要作动力分析，使管道既有足够的强度，又能吸收热膨胀位移又有良好的抗振性。在经常出现飓风或地震分区级别高的地区还要考虑抵御风载和地震载荷的能力。2019/12/1826•管道的敷设主要有架空和埋地两种类型，在选择何种敷设时可根据具体情况确定，化工和石油化工企业的工业管道大都采用架空敷设，便于施工、操作、检查、维修，也较为经济，大中型装置的架空管道都用管廊、管架和管墩成排敷设。对于分散的管道可用支吊架。长输管道一般采用埋地敷设，它利用了地下空间。缺点是有腐蚀，检查和维修困难，尤其是需排液的管道，困难更大。工业管道地下敷设的较少，就是地下敷设也大都用管沟，而不是直接敷设在地下。2019/12/1827•2．防火安全设计•当管道敷设在管廊上时，为充分利用空间，一般机泵就置于管廊下，管廊的上面放置引风机，管廊的两侧是主体设备。•涉及的问题是：装置中的物质火灾危险性如何？防火要求如何？与其设备的防火间距应多大？材料的耐火等级与耐火保护如何？2019/12/1828•3．防爆安全设计•爆炸三个条件：•1）存在可燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾；•2）上述物质与空气混合，其浓度达到爆炸极限；•3）存在足以点燃爆炸性混合物的火花或高温。•在总体设计中还要设法限制和缩小危险区的范围。将不同等级的爆炸危险区与非爆炸危险区隔开；采用露天布置和加强室内通风使爆炸危险物质浓度低于爆炸极限，用可燃物