压力管道管理Word下载.docx

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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，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、鞍座、垫板、滚柱、托座和滑动支架等。

b）附着件：

用焊接、螺栓连接或夹紧方法附装在管子上的零件，包括管吊、吊（支）耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。

二、压力管道的安全知识

（一）压力管道的安全知识

1、压力管道设计类别、级别的划分：

（1）长输管道为GA类，级别划分为：

A、符合下列条件之一的长输管道为GA1级：

a输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P〉1.6Mpa的管道；

b输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离（指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离）≥200km且管道公称直径DN≥300mm的管道；

c输送桨体介质，输送距离≥50km且管道公称直径DN≥150mm的管道；

B、符合下列条件之一的长输管道为GA2级：

a输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P≤1.6Mpa的管道；

bGA1（b）范围以外的管道；

cGA1（c）范围以外的管道。

C、公用管道为GB类，级别划分为：

aGB1：

燃气管道；

bGB2：

热力管道。

D、工业管道为GC类，级别划分为：

a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且设计温度大于等于400℃的管道；

（4）输送流体介质且设计压力P≥10.0Mpa的管道。

b、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；

（2）输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P<

4.0Mpa且设计温度大于等于400℃的管道；

（3）输送非可燃流体介质，设计压力P<

10.0Mpa且设计温度<

400℃的管道。

（二）、管道介质的分类、危害程度和火灾危险性划分

压力管道不但是指其管内或管外承受压力，而且其内部输送的介质是“气体、液化气体和蒸汽”或“可能引起燃爆、中毒或腐蚀的液体”物质。

这里所谓能燃爆、能中毒或有腐蚀性，具有如下内涵：

a、介质的燃爆性：

即介质具有可燃性和爆炸性，在一定条件下能引起燃烧或爆炸，酿成火灾和破坏。

这些介质包括可燃气体、液化烃和可燃液体等有火灾危险性的物质，也包括容易引起爆炸的高温高压介质如蒸汽、超过标准沸点的高温热水、压缩空气和其他压缩气体等。

其中，可燃介质的火灾危险性根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160和《建筑设计防火规范》GBJ16，共分为甲、乙、丙三类。

其中甲、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%。

甲、乙和丙类可燃液体的分类见表3-1。

表3-1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

15度时蒸汽压力＞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＜28度

乙类

A?

闪点≥28度至≤45度

闪点＞45度至＜60度

丙类

闪点≥600C至≤1200C

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。

在GBJ16的规定中，属于甲类火灾危险性的可燃介质（或生产过程）还有：

常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致自燃或爆炸的物质；

常温下受到水或蒸汽作用能产生气体并引起燃烧或爆炸的物质；

遇酸、受热、撞击、摩擦、催化及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂；

受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质；

以及在密闭设备内操作温度等于或超过物质本身自燃点的生产。

属于乙类火灾危险性的介质主要是指不属于甲类火灾危险性的氧化剂和化学易燃固体，以及助燃气体。

b、介质的毒性：

即介质具有使人中毒的特性。

当这些介质被人吸入或与人体接触后，能对人体造成伤害，甚至死亡。

根据《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044的规定，毒物按急性毒性、急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性和最高允许浓度等六项指标，共分为极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害四个等级。

极度危害介质有时也称之为“剧毒介质”，高度、中度和轻度危害介质则统称为“有毒介质”。

剧毒介质（流体）在我国国家标准《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97中的解释是：

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。

相当于现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044中I级危害程度（极度危害）的毒物。

据此可以将剧毒介质理解为就是极度危害介质。

而有毒介质在标准中的解释是：

这类物质泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触，如治疗及时不致于对人体造成不易恢复的危害。

对于毒性程度相同的有毒物质，在具体如何对待的问题上各行业也存在差异。

如苯在《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044中被列入极度危害介质，在《压力管道安全管理与监察规定》的解析中也作为极度危害介质的例子。

而在《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002的管道分级中，苯则被与高度危害介质同等对待。

列入SHB级之中。

相反，丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢等四种高度危害介质则在SH3501-2002中被与极度危害介质同样看待，列入SHA级管道之中。

这不但对施工质量标准和在用管道的检验要求有影响，同时对具体工程施工时划分许可证级别也是有影响的。

如承担有苯介质的管道安装工作时，若苯被视为极度危害介质，施工单位应持GC1级安装许可证，而若作为高度危害介质时，则持证级别与管道的设计压力和设计温度有关。

对于这个问题的理解可以从毒物危害性分级的原则进行解释：

国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044-85对具体毒物的分级是以列举常见的56种毒物在某些行业中的危害程度分级进行表达的。

但该标准同时指出：

对接触同一毒物的其他行业（该标准表2中未列出的）的危害程度，可根据车间空气中的毒物浓度、中毒患病率、接触时间的长短，划定级别。

凡车间空气中毒物浓度经常达到TJ36—79《工业企业设计卫生标准》中所规定的最高容许浓度值，而其患病率或症状发生率低于本分级标准中相应的值，可降低一级。

所以，对每种具体物质，国家标准和专业标准在划分危害等级时存在差异是正常的。

因为除了致癌性和空气中最高容许浓度外，其他四项指标都与生产过程和操作特点有关。

石油、化工和石油化工等以管道输送介质为主的生产过程，有毒物质处于连续、密闭状况下流动，其危害程度取决于因事故致使毒物与人体接触，或因经常性泄漏引起职业性慢性危害的机率，通常要低于开放性生产过程。

因此，在压力管道设计时具体确定毒物危害等级应主要以车间空气中毒物浓度、中毒患病率、接触时间长短来划定。

上面提到的毒物危害性分级指标中，关于车间空气中毒物的最高允许浓度规定如下：

极度危害：

最高允许浓度小于0.1mg/m3；

高度危害：

最高允许浓度为0.1mg/m3~1.0mg/m3。

根据《工业企业设计卫生标准》（TJ36—79）的规定，苯、丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢等五种毒物在车间空气中和居住区大气中的最高允许浓度见表3-2：

表3-2?

几种毒物的最高允许浓度

毒物名称

苯

丙烯腈

光气

二硫化碳

氟化氢

车间空气允许浓度

（mg/m3）

40.0

2.0

0.5?

10.0

1.0

居住区大气允许浓度

（日平均mg/m3）

0.8

0.05

——?

0.04

（一次）

0.007

（一次0.02）

由表2可见，苯在车间空气中的最高允许浓度远远高于极度危害介质。

同时，根据工业生产中管道输送的连续性、密闭性特点，以及苯与操作人员的接触时间长短和中毒患病率的情况分析，苯也不应属于极度危害介质的范围。

所以，实际工作中确定介质的毒害程度应以设计文件确定的毒物性质或设计文件中指明的施工验收规范为准。

另外，关于接触时间长短我国尚未制定有关标准，美国政府工业卫生专家会议（ACGIH）推荐的三种接触阈限值可作为参考：

1）以正常8小时工作日或40小时工作周的时间加权平均限值为指标，在此浓度下，反复接触对全部人员都不致产生不良影响；

2）以短时间接触（每次不超过15分钟，每天不超过4次，每次间隔不少于1小时）的时间加权平均限值为指标，在此浓度下，人短时间连续接触不致引起刺激作用、慢性或不可逆组织病理变化、麻醉而增加意外伤害、自救能力减退或工作效率明显降低等；

3）上限值是指即使在瞬间也不得超过的最高浓度。

（C）介质的腐蚀性：

是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质，如酸、碱以及其它能引起材料损害的流体如氢、硫化氢等。

为了加强对压力管道设计单位的质量监督和安全监察，确保压力管道的设计质量，根据《特种设备安全监察条件》、《压力管道安全管理与监察规定》及《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》的有关规定，从事压力管道设计的单位，必须具有相应级别的设计资格，取得《压力容器压力管道设计许可证》。

（三）、工业管道识别色、识别符号和安全标识

1基本识别色

1.1根据管道内物质的一般性能，分为八类，并相应规定了八种基本识别色和相应的颜色标准编号及色样（见表3-3）。

1.2基本识别色标识方法工业管道的基本识别色标识方法，使用方应从以下五种方法中选择。

　　a）管道全长上标识；

　　b）在管道上以宽为150mm的色环标识；

　　c）在管道上以长方形的识别色标牌标识；

　　d）在管道上以带箭头的长方形识别色标牌标识；

　　e）在管道上以系挂的识别色标牌标识。

表3-3八种基本识别色和色样及颜色标准编号

　　1.3当采用1.2中b），c），d），e）方法时，二个标识之间的最小距离应为10m。

　　1.41.2中c），d），e）的标牌最小尺寸应以能清楚观察识别色来确定。

　　1.5当管道采用1.2中b），c），d），e）基本识别色标识方法时，其标识的场所应该包括所有管道的起点、终点、交叉点、转弯处、阀门和穿墙孔两侧等的管道上和其他需要标识的部位。

2识别符号

　　工业管道的识别符号由物质名称、流向和主要工艺参数等组成，其标识应符合下列要求：

2.1物质名称的标识

　　a）物质全称。

例如：

氮气、硫酸、甲醇。

b）化学分子式。

N2、H2SO4、CH3OH。

2.2物质流向的标识

a＝工业管道内物质的流向用箭头表示图＝，如果管道内物质的流向是双向的，则以双向箭头表示。

b＝当基本识别色的标识方法采用1.2中d＝和e＝时，则标牌的指向就作为表示管道内的物质流向（见附录A图A1中的c）和d＝图＝，如果管道内物质流向是双向的，则标牌指向应做成双向的。

2.3物质的压力、温度、流速等主要工艺参数的标识，使用方可按需自行确定采用。

2.42.1和2.3中的字母、数字的最小字体，以及2.2中箭头的最小外形尺寸，应以能清楚观察识别符号来确定。

3安全标识

3.1危险标识

a）适用范围：

管道内的物质，凡属于GB13690所列的危险化学品，其管道应设置危险标识。

b）表示方法：

在管道上涂150mm宽黄色，在黄色两侧各涂25mm宽黑色的色环或色带（见附录A），安全色范围应符合GB2893的规定。

c）表示场所：

基本识别色的标识上或附近。

4.2消防标识

　　工业生产中设置的消防专用管道应遵守GB13495-1992的规定，并在管道上标识“消防专用”识别符号。

标识部位、最小字体应分别符合1.5、2.4的规定。

4、压力管道失效的原因和失效特征

4.1压力管道“失效”一般是指压力管道不能发挥原有效能的现象，可分为自然失效和异常失效两种。

由于压力管道运行在内部介质和周围环境的影响之下，不可避免地会产生温度和压力循环、腐蚀、振动以及材料金相组织变化等影响材料性能和连接接头密封性能的问题，因此任何管道都有一定的使用寿命，自然失效就是在压力管道达到使用寿命时发生的失效现象。

自然失效可以通过定期检验或失效分析进行事先控制，以防止事故的发生。

但是，在用压力管道由于在设计、制造、安装和运行中存在各种问题会导致异常失效，造成突发性破坏事故的发生。

其原因主要有：

（A）职工素质差，违反操作规程运行，致使运行条件恶化，包括超压、超温、腐蚀性介质超标、压力温度异常脉动等；

使用压力和温度是压力管道设计、选材、制造、安装的依据。

操作压力和温度超过规定将导致管壁应力值的增加或材料力学性能的下降，尤其是在焊缝、法兰、弯头、阀门、异径管、补偿器等几何结构不连续处的局部应力和峰值应力会大幅增加，成为蠕变破坏的源头。

过低的操作温度则会引起材料韧性下降，允许的临界裂纹尺寸减小，从而有可能导致脆性破坏。

超温超压还会导致管道接头泄漏。

管道往往由于下列原因而产生交变载荷：

1）间断输送介质而对管道反复加压和卸压、升温和降温；

2）运行中压力波动较大；

3）运行中温度发生周期性变化，使管壁产生反复性温度应力变化；

4）因其它设备、支承的交变外力和受迫振动。

在反复交变载荷的作用下，管道将发生疲劳破坏。

主要是金属的低周疲劳，其特点是应力较大而交变频率较低。

在几何结构不连续的地方和焊缝附近存在应力集中，有可能达到和超过材料的屈服极限。

这些应力如果交变地加载和卸载，将使受力最大的晶粒产生塑性变形并逐渐发展为细微的裂纹。

随着应力周期变化，裂纹也会逐步扩展，最后导致破坏。

交变载荷也会导致管道组成件和焊缝内部原有缺陷的扩大和管道连接接头的泄漏。

（B）设计、制造、施工存在缺陷，如管道柔性不符合要求，材料选用不当或用材错误，存在焊接或冶金超标缺陷，焊接或组装不合理造成应力过大，管道支承系统不合理等；

管道在投用前存在的原始缺陷会造成材料的低应力脆断。

介质和环境的侵害、操作不当、维护不力等原因，往往会引起材料性能恶化、材料损伤或破裂，或使管道连接接头发生介质泄漏，最终使压力管道失效，导致火灾、爆炸和中毒、窒息等人身事故的发生。

（C）维修失误，管道上的严重缺陷或损伤未能被检测发现，或缺少科学评价，以及不合理的维修工艺造成新的缺陷和损伤等；

（D）外来损伤造成破坏，如地震、大风、洪水、雷击和其它机械损伤和人为破坏等。

压力管道的破坏型式很多。

按破坏时的宏观变形量可分为韧性破坏（延性破坏）和脆性破坏两大类。

按破坏时材料的微观断裂机制可分为韧窝断裂、解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂等型式。

通常，在现场采用宏观分类和断裂特征相结合的方法进行分类，有韧性破坏、脆性破坏、腐蚀破坏、疲劳破坏、蠕变破坏等。

（E）腐蚀破坏

压力管道的腐蚀是由于受到内部介质及外部环境介质的化学或电化学作用而发生的破坏。

也包括机械等原因的共同作用结果。

不合理的操作会导致介质浓度的变化，加剧腐蚀破坏。

压力管道的腐蚀破坏的形态有全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和氢损伤等。

其中应力腐蚀往往在没有先兆的情况下突然发生，故其危害性更大。

4.2压力管道破坏特征

由于管道破坏的起因和型式不同，所以破坏的特征也有所区别。

（A）韧性破坏是材料不存在明显的缺陷或脆化，而是由于超压导致的破坏。

（B）脆性破坏是管道破坏时没有发生宏观变形，破坏时的管壁应力也远未达到材料的强度极限，甚至低于屈服极限的破坏现象。

通常是由于材料的脆性或严重的缺陷引起，如材料的焊接和热处理工艺不当，焊缝存在缺陷以及低温引起的冷脆等。

脆性破坏往往是瞬间发生，并以极快的速度扩展。

因为其是在低应力下发生的破坏，故也称低应力破坏。

脆性破坏的特征是：

1）无明显的塑性变形。

2）破坏时的应力较低。

3）材料脆化形成的脆性破坏，其断口平齐，呈金属光泽的结晶状态。

4）因材料缺陷形成的脆性破坏，其断口不呈结晶状，而出现原始缺陷区、稳定扩展的纤维区、快速扩展的放射纹和人字纹区以及内外表面边缘的剪切唇区。

原始缺陷如是表面裂纹，则会出现深色的锈蚀状态，如原始缺陷是内部气孔、夹渣、未焊透等，也会在断口上观察到。

（C）疲劳破坏是材料长期承受大小和方向都随时间而周期变化的交变载荷作用下发生疲劳裂纹核心，逐渐扩展最后形成断裂的破坏形式。

其特征是：

1）破坏部位集中在几何不连续处或有裂纹类原始缺陷的焊缝处，整体上无塑性变形。

2）疲劳破坏的基本形式有爆破或泄漏两种。

前者易发生在强度高而韧性差的材料中，后者则发生于强度较低而韧性较好的材料中。

3）断口上有明显的裂纹产生区、扩展区和最终断裂区。

在扩展区，宏观上有明显的贝壳状树纹，且断口平齐、光亮。

最终断裂区一般有放射状的花纹或人字纹。

4）电镜下观察疲劳断口的裂纹扩展区时，可见到独特的疲劳辉纹。

（D）蠕变破坏是钢材在高温下低于材料屈服强度时发生的缓慢持续的伸长，最后产生破坏的现象。

材料发生蠕变的过程有减速、恒速和加速三个阶段。

恒速阶段是控制材料高温使用寿命的阶段。

蠕变断裂是沿晶断裂，其特征是：

1）宏观断口呈粗糙的颗粒状，无金属光泽。

2）表面为氧化层或其他腐蚀物覆盖。

3）管道在直径方向有宏观变形，并有沿径向方向的小蠕变裂纹，甚至出现表面龟裂或穿透管壁而泄漏。

4）断口与壁面垂直，壁厚无减薄，边缘无剪切唇。

（四）、典型案例的分析

1、国内案例

2002年1月1日，黑龙江省大庆市的某洗浴中心突然发生爆炸，造成6人死亡，5人重伤。

事故主要原因是洗浴中心地下天然气管线严重腐蚀，泄漏的天然气与屋内家用电器启动产生火花引起爆炸。

2002年4月3日四川成都某菜市场内一施工的挖掘机粗鲁地将一根直径为159毫米的煤气管道挖断，喷发而出的煤气突然发生爆燃，致使挖掘机当场烧毁，多名群众受重伤，当地近万户居民停气。

2002年，山东省峰山化工集团有限公司金乡尿素厂，管道泄漏，处理时，因操作不当，致使管道断裂引发爆炸，死亡6人，受伤6人；

2002年12月15日，辽宁省大连市西岗区林茂沟一巷，因室外煤气管道安装年久失修，缺少维护而泄漏，串入居民楼内引起人员中毒，死亡7人。

2003年11月29日0时58分，辽宁省沈阳市铁西区沈新东路30号，其地下燃气管道因车辆碾压地基下沉，造成管道环向开裂，又未及时进行检查、检验，造成煤气泄漏沿下水道窜至办公楼，遇明火发生爆炸，死亡1人，受伤2人，直接经济损失100万元。

2、国外案例

1985年6月9日美国内华达州莫哈维电厂一条30英寸直径的高温再热管道破裂，产生一个６x８英寸的缺口，600磅的蒸汽压力（温度达1000℉）冲向30英尺外休息控制室里的工人，造成6名工人死亡，12人受伤。

此外，由于此次事故是在大型管道纵向焊缝中发生，促使全美国电厂重新评价他们的管道系统（很多采用与莫哈维相同的系统）。

三、压力管道的管理

（一）、压力管道的生产管理

1、压力管道设计和安装采用设计许可证制度

GC1级（含GA类+GB类，GC1级+GB类，GA类+GC类，GA类+GB类+GC类等）压力管道设计许可证和安装许可证，由国家质检总局批准、颁发。

GB类、GC2级压力管道设计许可证和安装许可证，由省级质量技术监督部门批准、颁发。

许可证的有效期均为4年，有效期满当年，持证单位必须按本规则的有关规定办理换证手续。

逾期不办或未被批准换证，取消设计资格，批准部门注销原《设计许可证》。

取得设计许可证和安装许可证的单位，可按批准的类别、级别、品种在全国范围内从事相应的压力管道设计或安装工作。

2、压力管道元件制造

根据《条例》的规定，压力管道用管子、管件、阀门、法兰、补偿器、安全保护装置等（以下简称压力管道元件）的制造单位，应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可，方可从事相应的活动。

根据国质检特〔2006〕148号《关于加强压力管道安全监察工作的意见》文件要求，自2006年9月1日起，凡未取得压力管道制造许可的单位，不得从事压力管道元件的制造，严格禁止边取证、边制造，压力管道元件未经监督检验合格的不得出厂。

制造单位应当保证产品安全性能符合有关压力管道安全技术规范的要求。

首次取证和增项的制造单位，应当通过试制的产品证明其具有生产符合要求产品的能力。

对于安全技术规范要求进行型式试验的产品，应当经型式试验合格。

制造单位应当具备生产符合要求的压