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压力管道基础
压力管道基础专业知识
（1、概念、2分类、3技术参数、4结构构成与材料、5事故及事故隐患存在的问题）
一、压力管道的几个相关概念和法律法规：
1、压力管道
《特种设备安全监察条例》第七章、第八十八条（用语的含义）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：
最高工作压力大于或者等于0．1MPa（表压）的气体、液化气体、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。
压力管道元件的含义，可在压力管道含义的基础上予以延伸。
《条例》所指压力管道是一个特定概念，是从安全角度讲的，是沿袭压力容器的叫法。
它指的是那些在生产、生活中使用的输送可能引起燃烧、爆炸或中毒等危险性介质的管道，如输送原油、燃气、各类工艺物料、有毒气体、有害气体、液化气体、高温液体介质的管道。
2、工业管道：
为企业、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的工业管道；
3、公用管道：
城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道的公用管道；
4、长输管道：
产地、储存库、使用单位间的用于输送商品介质的长输管道，具体讲就是：
跨越地、市输送商品介质的管道；
跨越省、（自治区、直辖市）输送商品介质的管道。
5、动力管道
火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道。
二、压力管道的分类、分级
出于便于安全管理的目标：
对其进行分类分级
（参照《压力容器压力管道设计许可规则》TSGR1001-2008）
1、分类：
原则：
按用途分类
1）长输管道：
GA
2）公用管道：
GB
3）工业管道：
GC
4）动力管道：
GD
2、分级：
原则：
按用管道的危险性（与危险性有关的介质参数：
、介质大毒性、燃烧爆炸特性；
、设计压力；
、设计温度）分级
1）长输管道分两级：
GC1、GC2
2）公用管道分两级：
GB1、GB2
3）工业管道分三级：
GC1、GC2、GC3
4）动力管道分两级：
GD1、GD2
5）分级：
详见:
《压力容器压力管道设计许可规则》
3、压力管道介质：
压力管道输送的物质。
1）、按其物理性质分
、气体；
、液化气体；
、液体；
、流体。
2）、液体按其化学性质分
、可燃、易爆液体
、可燃液体：
是指闪点高于45℃的液体。
如-35号轻柴油、重柴油、变压器油、甘油等。
闪点：
是指液体挥发的蒸气与空气混合物可被点燃（闪燃）的最低温度。
如乙醚（-45℃），石油（-7～-32℃），石脑油（35～-38℃）。
、易燃液体-：
是指闪点低于45℃的液体。
如液化石油气、原油、汽油、乙醚、煤油等。
、易爆液体：
是指闪点低于环境温度的液体。
、有毒液体
有毒液体：
是指经过呼吸道、皮肤或口腔进入人体而对健康产生危害的液体或蒸气。
如苯、甲醛、汞、汽油、乙醚、氨水等。
、有腐蚀性液体
有腐蚀性液体：
是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损害的液体。
如硝酸、硫酸等。
4、压力管道的技术参数（能反映其状态特征的）
1）压力：
2）温度：
3）介质：
4）材料：
5）规格：
6）单线图：
三、压力管道材质
1）金属
A、黑色金属（碳钢、合金钢、不锈钢）
B、有色金属（铝、铜等）
2）非金属（PE聚乙烯燃气管）
四、压力管道的生产过程、构成与结构
1、压力管道作为特种设备的生产过程
1）、设计（压力管道系统）
2）、制造（压力管道元件）
3）、压力管道安装
由压力管道安装单位将压力管道组成件、附属设施、安全保护装置安装到一起，形成压力管道（系统）。
2、压力管道的构成
压力管道由“压力管道组成件、附属设施和安全保护装置”构成。
根据《压力管道使用登记管理规则》（试行）中对压力管道、附属设施和安全保护装置的界定，明确为：
a）管道组成件：
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、膨胀节、挠性接头、耐压软管、过滤器等。
b）管道支承件：
是将管道荷载，包括自重、输送流体重量、由于操作压力和温度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传递到结构架上去的元件。
c）附属设施指阴极保护装置、压气站、泵站、阀站、调压站、监控系统等；
d）安全保护装置指压力管道上连接的安全阀、压力表、爆破片和紧急切断阀等。
3、压力管道元件间的连接方式
1）焊接
2）法兰连接
3）螺纹连接
五、压力管道安全管理、事故及事故隐患和存在的问题
（一）、现已形成的法律法规体系和安全管理
1、法律法规体系（行政许可、法定检验）
1）行政许可
、法律：
《行政许可法》
、法规：
、《特种设备安全监察条例》（国务院373号令）
、《国务院对确需保留的行政审批项目设定行政许可的决定》（国务院412号令）
、特种设备地方性法规
、行政规章：
、原劳动部【1996】140号文发布的《压力管道安全管理与监察规定》
、事故处理规定等总局令（拟订17件）
、特种设备地方政府规章
、安全技术规程、国家强制性标准
TSG系列的安全技术规程、规则（预计150项、现有90项）
相关的设计、制造、安装强制性国家标准
、安全技术规范引用的（1500余项）
2）法定检验
、法律
、法规
、行政规章
、安全技术规程、规定、强制性国际标准
、安全技术规程引用的标准
1、我国压力管道的保有量及其特点：
随着经济的发展，管道数量在不断增加，据不完全统计，我国现在有长输管道条，约（10万）公里；集输管道约100万公里；城市内燃气管道分别为30万公里、10万公里；工厂的工业管道就更多了。
2、在用压力管道安全状况
安全监督管理工作相对与锅炉、压力容器而言，起步晚、发展快、保有量大且增长迅速。
近年来压力管道事故发生频繁。
3、压力管道事故情况（1996年以前）
随着管道数量的增多和运行时间的增加，管道设计、制造、安装及运行管理中的问题逐渐暴露出来，致使管道事故时有发生，据极不完全的统计，1994年3月至1995年3月，仅吉林、辽宁、河北三省的5起事故，就死亡57人，伤149人，其中可统计的直接经济损失达3533多万元。
沈阳市1993年仅煤气泄漏事故就发生214起。
可见压力管道安全形势是严峻的。
河南省2000年新乡化肥总厂
2002省人大前蒸汽管道泄露
2002省政府前燃气管道泄露爆炸
冷库液氨管道泄露多次
2006安徽阜阳某化工厂阀门破裂造成的液氨泄露事故
2006郑州某化工厂管道泄露引起的厂区爆炸事故
2007驻马店热电厂公用管道开裂事故
2007.5.1平顶山燃气管道阀门泄露事故
4、压力管道事故的特点
1）局部性：
（压力管道元件完整性受到破坏）、
2）迅速蔓延扩大
事故的蔓延扩大主要是压力管道破坏后其易燃易爆、有毒有害介质的迅速扩散
3）引起事故的起始点分布特点：
点多、线长、面广，给事故隐患的排查，及事故调查带来诸多困难
5、造成事故因素的分布情况
据对统计历年来的200起各种压力管道事故原因的分析：
A、使用管理问题占32.6%；
B、压力管道组成件（管子、管件、阀门）质量问题占27.3%；
C、安装问题占18%（其中焊接问题占88.6%），设计问题占11%；
D、腐蚀问题占10.6%;
E、竣工试验和盲板问题占0.5%。
2、压力管道的破坏形式及事故分析：
1）压力管道的运行特点：
（1）高温
（2）高压
（3）工作介质易燃易爆、剧毒、有腐蚀性
2）压力管道破坏的几种主要原因
（1）超压造成过度变形
（2）因存在原始缺陷而造成低应力脆断
（3）因环境、介质腐蚀破坏（28.1%）
（4）因交变载荷而导致的疲劳破坏（29.1%）
（5）因高温环境造成的蠕变破坏（28.8%）
3）压力管道破坏形式的分类
（1）按破坏时宏观变形量的大小分为韧性破坏（延性破坏）和脆性破坏两大类
（2）按破坏时材料的微观断裂机制分为：
韧窝断裂、解理断裂、沿晶脆性断裂、疲劳断裂等；
（3）习惯采用的混合法：
以宏观分类法为主，再结合一些断裂特征通常分为：
韧性破坏、脆性破坏、腐蚀破坏、疲劳破坏、蠕变破坏、其他形式的破坏。
10、压力管道安装（改造、维修）
压力管道安全单位必须持有压力管道安装许可证。
据有关资料统计，在压力管道的事故中，因安装质量差而引起的事故占压力管道总事故数的18%，有些使用单位对以前安装的在用压力管道进行检验，焊缝合格率最高为60%，一般的合格率仅为20%左右，有些管道由于焊缝合格率太低无法修理、只能整条管道更换掉。
安装质量问题是由多方面原因造成的，其中主要的原因是安装单位的资格管道问题。
因此，为了提高安装安全质量，使新建、扩建、改建压力管道“优生”，本条规定压力管道安装单位必须持有劳动行政部门颁发的压力管道安装许可证。
对安装环节的管道力度是很大的，其原因：
一是目前我国的设计、制造管理较混乱，预计在短期内不会得到解决，强化安装这一环节可以控制一些未经审批的设计图样及假冒伪劣产品进入安装环节。
二是由于压力管道（特别是城市燃气管道和长输管道）有很多是隐蔽工程，检验难度大且耗资巨大，如果保证了安装的质量，则既保证了管道运行的安全性，又省去了许多检验费。
压力管道安装许可的规范性文件目前还是《压力管道安装到位资格认可实施细则》（新的《压力管道安装许可规则》尚未颁布实施）
压力管道安装过程的监督检验
本条规定对压力管道安装必须进行监督检验，其理由是：
如果只对安装单位的资格进行认可发安装许可证，没有对安装施工过程进行监督检验，实际上是难以保障安装方式质量的，这是已被实践所证明的事实。
这种监督检验是由劳动行政部门认可的有资格的检验单位进行的，它是属于法定检验。
这种法定监督检验不同于安装单位内部的检验，也不同于属于企业行为的监理工作，法定监督检验是根据国家有关法律、法规的规定，以保障人民生命财产为目的的强制性检测检验，它是在安装单位内部检验与监理工作的基础上进行的，上述三种检验工作的性质虽然不同，但在具体的监督检验工作中要处理好工作关系。
新建、扩建、改建的压力管道应由有资格的检验单位对其安装质量进行监督检验；
11、压力管道的注册登记
依据《压力管道使用登记管理规则》（试行）进行注册登记。
12、压力管道的检验
在用压力管道应由有资格的检验单位进行定期检验。
检验单位的资格审查按本规定第二十五、二十八条的规定进行。
在用压力管道应由有资格的检验单位进行定期检验。
这方面要强调的有两点，一是一定要进行定期检验。
二是进行定期检验的单位一定要具备本规定要求的检验资格。
从事压力管道焊接的焊工和无损检测的检测人员，必须按有关规定取得劳动行政部门颁发的特种作业人中资格证书。
13、工业管道的安全监察
工业管道的特点
1）数量多，管道系统大，车间内管道布置交叉、紧凑；
2）管道组成件和支承件的材质、品种、规格复杂，质量均一性差；
3）运行过程受生产过程波动影响，运行条件变化多，如热胀冷缩、交变载荷、温度和压力波动等；
4）腐蚀和破坏机理复杂，材料失效模式多。
1）工业管道的分级：
依据《压力管道规范—工业管道》GB/T20801-2006、TSGR1001—2008、《压力容器压力管道设计许可规则》，工业管道按其安全等级，划分为（GC1、GC2、GC3）三级。
其中GC1级最高，GC3级最低。
1、符合下列条件之一的工业压力管道为GC1级：
1）输送GB50610及HG20660中,毒性程度如下所列介质的管道：
a）极度危害介质（但苯除外）；
b）高度危害气体介质（包括苯）；
c）工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质。
2）输送GB50160及GBJ16中规定的火灾危险性如下所列，且设计压力大于4MPa的管道:
a）甲、乙类可燃气体；
b）甲类可燃液体（包括液化烃）
3）输送流体介质且设计压力大于或等于10.0MPa的管道，以及设计压力大于或等于4.0MPa且设计温度高于或等于400℃的管道。
2、符合下列条件的工业压力管道为GC2级：
除GC3级管道以外，介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）设计压力和设计温度低于GC1级的管道。
3、符合下列条件的工业压力管道为GC3级：
输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或等于1.0MPa且设计温度高于-20℃但不高于+186℃的管道。
涉及毒性或可燃性不同的混合介质时，应当按其中毒性或可燃性最大的介质考虑。
当某一为害性介质含量极小时，应当按其危害程度及其含量综合考虑由业主或设计决定混合介质的毒性或可燃性类别。
2）技术规范、标准GB50235-1997工业金属管道工程施工验收规范》、GB50236-1998《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》、GB50316-2000《工业金属管道设计规范》
3）安全监察管理：
有一定的规范性文件如：
《压力管道安装安全质量监督检验规则》、《在用压力管道检验规则》
14、公用管道安全监察
公用管道的特点
管道敷设长度大，跨越地区多，地形地质及地下各种管网敷设情况复杂；
埋地敷设多，缺陷检测难度大；
容易遭受意外损伤。
通过地区人口密集易形成恶性事故。
1）分级：
GB1级：
城镇燃气管道
GB2级：
城镇热力管道
2）技术规范、标准：
现行标准为建设部行业标准（CJ标准系列）
3）安全监察管理：
尚无定期检验技术规范
《规则》对其有一定的要求
第二十一条公用管道的建设必须符合城市规则、消防和安全的要求，在选线的审查时，应征得当地劳动行政部门的同意。
城市规则、消防与公用管道建设的安全是有直接或间接的关系，但城市规划、消防方面的要求还是由它们的主管部门去管。
劳动行政部门将通过选线、设计、安装和竣工等环节的安全监察工作使公用管道的建设符合安全要求。
在选线审查工作中，主要审查管道经过的地方是否有火灾危险性为甲、乙类和毒性程度为极度危害的管道、贮罐、生产厂、住宅、道路等，其安全距离是否符合要求。
第二十二条公用管道工程设计审查和竣工验收应有当地劳动行政部门派出的安全监察员参加。
劳动行政部门参加公用管道工程设计审查原主要内容应包括：
设计单位是否有相应的资格证书和向劳动行政部门备案证明、设计图样上是否有备案印模、设计所依据的技术标准是否适用、设计图样的审核与批准是否符合要求等。
劳动行政部门参加公用管道工程竣工验收的主要内容应包括：
竣工资料是否齐全、是否按设计要求施工、有无按本规定要求的有资格检验单位监督检验证书等。
第二十三条任何单位和个人不得在公用管道上修筑建筑物、构筑物和堆放物品。
在城市燃气和热力管道附近进行施工时，施工单位须征得有关管理和使用单位同意，并经双方商定，采取相应的安全保护措施后方可施工。
所在地劳动行政部门对此进行监督检查。
城市公用管道事故中很大一部分事故是由于违章施工造成的，为此，本条规定任何单位和个人在公用管道上修筑建筑物、构筑物和堆放物品是不允许的，是非法的，同时还规定在城市公用管道附近施工的施工单位要征得城市公用事业管理单位和燃气、热力公司同意，并经双方商定，采取相应措施后方可施工。
所在地劳动行政部门对上述两项规定要进行监督检查。
15、长输管道
长输管道管道的特点
管道敷设长度大，跨越地区多，地形地质情况复杂；
埋地敷设多，缺陷检测难度大；
容易遭受意外损伤。
跨省区，建设单位、使用单位多为中央企业
1）分级
GA1级：
符合下列条件之一的长输管道为GA1级
输送有毒、可燃、易爆气体介质，最高工作压力大于4.0MPa的长输管道；
输送有毒、可燃、易爆液体介质，最高工作压力大于或等于6.4MPa，并且输送距离（指产地、储存地、用户间输送商品介质管道的长度）大于或者等于200Km的长输管道；
GA2级：
GA1级以外的长输（油气）管道为GA2级。
2）技术规范、标准：
目前主要是石油行业标准
3）安全监察管理：
《监督检验规则》含盖，但未形成统一的管理体制，原石油行业行政管理部门有的规范性文件。
《石油、天然气管道保护条例》
（石油天然气管道安全监督与管理暂行规定）
长输管道安全监察工作由国家总局负责（“监督检验规则”明确的）。
16、动力管道
特点：
设计压力高；
设计温度高；
介质为水蒸汽或水汽两相
1）分级：
GD1级：
设计压力大于等于6.3MPa，或者设计温度大于等于400℃的动力管道。
GD2级：
设计压力小于6.3MPa，且设计温度小于400℃的动力管道。
2）技术规范、标准：
电力行业标准
3）监督管理：
监督检验原来按“工业管道”实施，但具体工作很不到位。
18、压力管道安全管理的两种新理念
1）压力管道的完整性管理（使用过程）
压力管道设计留有足够的强度余量；
压力管道事故主要形式是泄漏、开裂、断裂，这些其完整性受到破坏所致。
相当于庞大的管道系统来讲“完整性破坏”多是局部的、可检测、可维修、可改造、可局部更新，且不影响系统运行安全性。
2）基于风险评估的检验（在用工业压力管道的检验）
对于规格、数量较多，设计使用压力、温度高低不一，介质多种多样的工业管道，检验前先对其具有的“风险性”进行评估；
对“风险性”高低不同的压力管道定出具体的“检验周期”，制定具体的检验检测技术要求。
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