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压力管道知识讲座一、压力管道的概念《特种设备安全监察条例》对压力管道的定义：压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力或者等于0.1Mpa（表压）的气体、液化气体、蒸汽气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。管道的附属设施包括支吊架、防腐绝缘层、阴极保护装置、沿线加油站、加热站、计量站、配气站阀室及标志、测试、拉索围栅等。管道的安全保护装置指紧急切断装置、安全泄压装置、侧漏装置、测温测压装置和报警装置等。《压力管道安全监督管理与监察规定》将压力管道按其用途划分为：工业管道公用管道长输管道工业管道：系指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质管道、公用工程管道及其它辅助管道。包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管道。公用管道：系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：系指产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道。长输管道一般有以下五个特点：1、输送距离长、常穿越多个行政区划，甚至国界；2、输送商品介质；3、一般设有中间加压泵站；4、可能有跨（穿）越工程；5、绝大部分埋地敷设。压力管道的充装介质涉及可燃流体、可燃液体、有毒流体、有毒液体、易爆流体等概念，其定义如下：1、可燃流体：指闪电高于45℃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#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。如甲醛、乙醚、氯水等。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，即使迅速治疗，也能对人体造成严重的危害和难以治疗的后果的物质。相当于GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中Ⅰ级危害程度的毒物。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汽。6、易爆流体：指闪光点低于环境温度的流体。如汽油、乙醇、丙酮等。二、压力管道的工作原理和应用1.压力管道的工作原理对单条压力管道而言，压力管道的工作原理就是依靠外界的动力或者介质本身的驱动力将该条压力管道源头的介质输送至该条压力管道的终点。2.压力管道的用途压力管道主要用途是输送介质。除此之外，还有储存功能（主要用于长输管道）和热交换功能（主要用于工业管道）等。3.压力管道的应用领域压力管道应用极为广泛。管道输送是与铁路、公路、水运、航运并列的五大运输行业之一。它作为一种特殊承压设备越来越广泛地应用于石油、石化、化工、电力等行业及城市燃气和供热工程中。随着经济的发展，管道的数量越来越多。由于应用的领域不同，各个领域所有使用的压力管道各有其特点，如化工、石化系统有大量的压力管道，它们的工作条件各种各样，工作压力由真空、负压到300MPa以上的高压、超高压。而工作温度由200℃到1000℃以上，所传载的介质又多是有毒、易燃、易爆介质，石油系统的管道以输油输气管道为主，电力系统的管道特点是高温高压。三、压力管道的主要特点一般来说，压力管道具有以下特点：1.数量多，标准多。2.管道体系庞大，由多个组成件、支承件组成，任一环节出现问题都会造成整条管线的失效。3.管道的空间变化大。要么是长距离却经过复杂多变的地理、天气环境；要么是在一个环境里，但是其立体空间变幻莫测。4.腐蚀机理与材料损伤的复杂性。易受周围介质或设施的影响，容易受诸如腐蚀介质、杂散电流影响，而且还容易遭受意外伤害。5.失效的模式多样。6.载荷的多样性，除介质的压力外，还有重力载荷以及位移载荷等。7.材质的多样性，可能一条管道上就需要用几种材质。8.安装方式多样，有的架空安装，有的埋地敷设。9.实施检验难度大，如对于高空和埋地管道的检验始终是难点。另外，我们在研究压力管道时，始终要注意管道是整个系统的一部分，有时还是最主要的一部分。研究管道也要从系统的角度去考虑问题。就长输管道而言，应该说管道是其最主要部分。输油管道系统和输气管道系统的示意图见图1.3.1和1.3.2。油田集输站首站中间站穿越站末站装船炼油厂火车外运等输油干线图1.3.1输油管道系统工艺流程图气田或气体处理气体分输站气体接受站穿跨线末站（城市门站）城市储配站至用户首站阀室压气站清管站输气干线地下储气床图1.3.2输气管道系统工艺流程图四、压力管道的分类1.流体的分类管道输送的是流体，要对管道分类，首先应清楚对流介质的分类。按流体的物态分可分为气体、液体、液化气体和浆体。而按危害性质可分为火灾危险性、爆炸性、毒性、腐蚀性。火灾危险性是指可燃介质，分为可燃气体，分为可燃气体、液化气体和可燃液体。有甲、乙、丙三类。具有爆炸性的介质是与空气混合后可能发生爆炸的可燃介质或高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。而毒性是按《职业性接触毒物危害程度分级》（GB5044）分级，有剧毒（极度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和轻度危害）两大类。腐蚀性是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质，也可以按流体腐蚀性质分类。《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）中的流体分类是将其分为A1、A2、B、C、D五类。2.管道的分类方法:管道的用途广泛，品种繁多。不同领域内使用的管道，其分类方法也不同。一般可以按主体材料、敷设装置、输送介质特性和用途等管道使用特性进行分类。具体情况可以见图1.3.5.（图1.3.5管道分类.doc）就工业管道而言，几个有关压力管道的主要标准对管道的情况是:《化工金属管道工程施工及验收规范》（HG20225-1995）的管道分类是按流体特性划分：《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》（SH3501-2001）的管道分级是按流体特性和设计参数分；而《电力建设施工及验收规范（管道篇）》（DL5031-1994）的管道分级是按设计压力分。受监察的压力管道现行分类分级的的方法有两种。即《压力容器压力管道设计单位资格许可证与管理规则》和《压力管道安装单位资格认可实施细则》中的管道分类和分级。前一种的分类分级是将长输管道定为GA类和分成GA1级、GA2级，将公用管道定为GB类和分成GB1级（燃气管道）和GB2级（热力管道），而工业管道被定为GC类和分成GC1级、GC2级。后一种的分类方法与前一种相同，对长输管道和公用管道的分级也相同，区别是将前一种分级方法中的GC2级中的一部分管道划分为GC3级。压力管道设计和安装分类分级对比如表1.3.1所示。（表1.3.1压力容器设计和安装分类对比.doc）五、压力管道的组成及结构压力管道是由压力管道组成件和支承件组成，是以用输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制或制止流体流动的管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门和其它组成件或受压部件的装配总成。管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及膨胀街头、挠性街头、耐压软管、疏水器、过滤器和分离器等。管道支承件是指管道安装件和附着件的总称。其中安装件是指将负荷从管子或管道附着件上传递到支承结构或设备上的元件。它包括吊杆、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、鞍庄、垫板、滚柱、托庄和滑动支架等。附着件是指用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件，它包括管吊、吊（支）耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。压力管道的构成并非是一篇一律的，由于它所处的位置不同，功能有差异，所需要的元器件就不同，最简单的就是一段管子。图1.3.6给出了管道组成的示例，其中管道构成的元器件比较多，但这是虚拟管路。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。图中符合参照中国化工勘察设计协会组织编写的《化工设计手册》4312XRO57171861611819129131014151.波纹管2.10、13、阀门3.“8”字型盲通版4.12、18弯头5.节流孔板6.三通7.斜三通8.四通9.异径管11.滑动支架14.活接头15.输水器16.视镜17.过滤器18.阻火器图1.3.6工业管道组成示意图六、压力管道的相关安全问题（一）压力管道失效模式与失效机制压力管道的基本安全问题主要是失效问题，失效模式与失效机制见图1.3.7失效模式与失效机制之间并没有严格的界限，失效模式是失效的表现方式失效机制是对失效模式从失效机理的不同层次作进一步的区分。（二）压力管道的主要失效原因压力容器的主要失效原因见图1.3.8.国家质量监督检验疫总局锅炉压力容器安全监察局的大量统计资料表明，运行操作和管理方面存在的问题是重大事故的主要原因。通过失效原因分析，重大事故被定性为责任事故或设备事故。图1.3.7压力管道主要失效模式及失效机制.doc运行操作：违反操作规程、介质超标责压任力管理：缺少现代安全管理体系、职工素质教育差事管故道检测维修：严重损伤未能被检测发现或缺少科学评价、主不合理的维修工艺（尤其是停工状态的维护）要失设计制造：设计缺陷、选材不当、用材错误、存在设效超标焊接或冶金缺陷、焊接或组装残余应力过大备原事因外来损伤：外来机械损伤、地震、洪水、雷击、大风等故图1.3.8压力管道的主要失效原因•TSGD6001-2006《压力管道安全管理人员和操作人员考核大纲》的规定：•压力管道安全管理人员是指压力管道使用单位负责管道的安全管理工作的人员。•压力管道安全管理人员分为：•（一）工业管道使用单位的安全管理人员；•（二）公用管道使用单位的安全管理人员；•（三）长输管道使用单位的安全管理人员。•压力管道安全管理人员不分级。•。•按照TSGD6001-2013《特种设备作业人员考核规则》的规定，管理人员取得锅炉压力容器管道安全管理“A3”证；•作业人员取得压力管道巡检维护“D1”证。