壓力管道的定義及概念詳解.docx

1、壓力管道的定義及概念詳解更新時(shí)間：2008-11-19 7:43:00 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例對(duì)壓力管道的定義是： 壓力管道，是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)，且公稱直徑大于25mm的管道。這就是說(shuō)，現(xiàn)在所說(shuō)的“壓力管道”，不但是指其管內(nèi)或管外承受壓力，而且其內(nèi)部輸送的介質(zhì)是“氣體、液化氣體和蒸汽”或“可能引起燃爆、中毒或腐蝕的液體”物質(zhì)。這里所謂能燃爆、能中毒或有腐蝕性，具有如下內(nèi)涵： 介質(zhì)的燃爆性：即介質(zhì)具有可燃性和爆

2、炸性，在一定條件下能引起燃燒或爆炸，釀成火災(zāi)和破壞。這些介質(zhì)包括可燃?xì)怏w、液化烴和可燃液體等有火災(zāi)危險(xiǎn)性的物質(zhì)，也包括容易引起爆炸的高溫高壓介質(zhì)如蒸汽、超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的高溫?zé)崴嚎s空氣和其他壓縮氣體等。其中，可燃介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50160和建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16，共分為甲、乙、丙三類。 其中甲、乙類可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限（體積）分別規(guī)定為：甲類可燃?xì)怏w：10%；乙類可燃?xì)怏w：10%。甲、乙和丙類可燃液體的分類見(jiàn)表1。表1 液化烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類類 別名 稱特 征甲類A液化烴15 0C時(shí)蒸汽壓力0.1MPa的烴類液體及其他類似液體B可燃液體

3、甲A以外的可燃液體，閃點(diǎn)28 0C乙類A可燃液體閃點(diǎn)28 0C至45 0CB閃點(diǎn)45 0C至60 0C丙類A可燃液體閃點(diǎn)60 0C至120 0CB閃點(diǎn)1200C注：閃點(diǎn)低于45 的液體稱為易燃液體；閃點(diǎn)低于環(huán)境溫度的液體稱為易爆液體。在GBJ16的規(guī)定中，屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性的可燃介質(zhì)（或生產(chǎn)過(guò)程）還有：常溫下能自行分解或在空氣中氧化即能導(dǎo)致自燃或爆炸的物質(zhì)；常溫下受到水或蒸汽作用能產(chǎn)生氣體并引起燃燒或爆炸的物質(zhì)；遇酸、受熱、撞擊、摩擦、催化及遇有機(jī)物或硫磺等易燃的無(wú)機(jī)物，極易引起燃燒或爆炸的強(qiáng)氧化劑；受撞擊、摩擦或與氧化劑、有機(jī)物接觸時(shí)能引起燃燒或爆炸的物質(zhì)；以及在密閉設(shè)備內(nèi)操作溫度等于或超過(guò)

4、物質(zhì)本身自燃點(diǎn)的生產(chǎn)。屬于乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性的介質(zhì)主要是指不屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性的氧化劑和化學(xué)易燃固體，以及助燃?xì)怏w。 （B）介質(zhì)的毒性：即介質(zhì)具有使人中毒的特性。當(dāng)這些介質(zhì)被人吸入或與人體接觸后，能對(duì)人體造成傷害，甚至死亡。根據(jù)職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)GB5044的規(guī)定，毒物按急性毒性、急性中毒發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況、慢性中毒后果、致癌性和最高允許濃度等六項(xiàng)指標(biāo)，共分為極度危害、高度危害、中度危害和輕度危害四個(gè)等級(jí)。極度危害介質(zhì)有時(shí)也稱之為“劇毒介質(zhì)”，高度、中度和輕度危害介質(zhì)則統(tǒng)稱為“有毒介質(zhì)“。劇毒介質(zhì)（流體）在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50235-97中的解釋是：如

5、有極少量這類物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸，即使迅速治療，也能對(duì)人體造成嚴(yán)重的和難以治療的傷害的物質(zhì)。相當(dāng)于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)GB5044中 I 級(jí)危害程度（極度危害）的毒物。據(jù)此可以將劇毒介質(zhì)理解為就是極度危害介質(zhì)。而有毒介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)中的解釋是：這類物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸，如治療及時(shí)不致于對(duì)人體造成不易恢復(fù)的危害。不過(guò)，毒性程度相同的毒物，在具體如何對(duì)待的問(wèn)題上各行業(yè)也存在差異。如苯在職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí) GB5044中被列入極度危害介質(zhì)，在壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定的解析中也作為極度危害介質(zhì)的例子。而在石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收

6、規(guī)范SH3501-2002的管道分級(jí)中，苯則被與高度危害介質(zhì)同等對(duì)待。列入SHB級(jí)之中。相反，丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫等四種高度危害介質(zhì)則在SH3501-2002中被與極度危害介質(zhì)同樣看待，列入SHA級(jí)管道之中。這不但對(duì)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和在用管道的檢驗(yàn)要求有影響，同時(shí)對(duì)具體工程施工時(shí)劃分許可證級(jí)別也是有影響的。如承擔(dān)有苯介質(zhì)的管道安裝工作時(shí)，若苯被視為極度危害介質(zhì)，施工單位應(yīng)持 GC 1級(jí)安裝許可證，而若作為高度危害介質(zhì)時(shí)，則持證級(jí)別與管道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度有關(guān)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的理解可以從毒物危害性分級(jí)的原則進(jìn)行解釋：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)GB5044-85對(duì)具體毒物的分級(jí)是以列

7、舉常見(jiàn)的56 種毒物在某些行業(yè)中的危害程度分級(jí)進(jìn)行表達(dá)的。但該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)指出：對(duì)接觸同一毒物的其他行業(yè)（該標(biāo)準(zhǔn)表2中未列出的）的危害程度，可根據(jù)車間空氣中的毒物濃度、中毒患病率、接觸時(shí)間的長(zhǎng)短，劃定級(jí)別。凡車間空氣中毒物濃度經(jīng)常達(dá)到TJ3679工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的最高容許濃度值，而其患病率或癥狀發(fā)生率低于本分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的值，可降低一級(jí)。所以，對(duì)每種具體物質(zhì)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在劃分危害等級(jí)時(shí)存在差異是正常的。因?yàn)槌酥掳┬院涂諝庵凶罡呷菰S濃度外，其他四項(xiàng)指標(biāo)都與生產(chǎn)過(guò)程和操作特點(diǎn)有關(guān)。石油、化工和石油化工等以管道輸送介質(zhì)為主的生產(chǎn)過(guò)程，有毒物質(zhì)處于連續(xù)、密閉狀況下流動(dòng)，其危害程度取決

8、于因事故致使毒物與人體接觸，或因經(jīng)常性泄漏引起職業(yè)性慢性危害的機(jī)率，通常要低于開放性生產(chǎn)過(guò)程。因此，在壓力管道設(shè)計(jì)時(shí)具體確定毒物危害等級(jí)應(yīng)主要以車間空氣中毒物濃度、中毒患病率、接觸時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)劃定。上面提到的毒物危害性分級(jí)指標(biāo)中，關(guān)于車間空氣中毒物的最高允許濃度規(guī)定如下： 極度危害：最高允許濃度小于0 .1 mg/m3；高度危害：最高允許濃度為0 .1 mg/m3 1 .0 mg/m3。根據(jù)工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（TJ3679）的規(guī)定，苯、丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫等五種毒物在車間空氣中和居住區(qū)大氣中的最高允許濃度見(jiàn)表 2：表2 幾種毒物的最高允許濃度毒物名稱苯丙烯腈光氣二硫化碳氟化氫車間空氣

9、允許濃度（mg/m3）40.02.00.510.01.0居住區(qū)大氣允許濃度（日平均mg/m3）0.80.050.04（一次）0.007（一次0.02）由表2可見(jiàn)，苯在車間空氣中的最高允許濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于極度危害介質(zhì)。同時(shí)，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中管道輸送的連續(xù)性、密閉性特點(diǎn)，以及苯與操作人員的接觸時(shí)間長(zhǎng)短和中毒患病率的情況分析，苯也不應(yīng)屬于極度危害介質(zhì)的范圍。所以，實(shí)際工作中確定介質(zhì)的毒害程度應(yīng)以設(shè)計(jì)文件確定的毒物性質(zhì)或設(shè)計(jì)文件中指明的施工驗(yàn)收規(guī)范為準(zhǔn)。另外，關(guān)于接觸時(shí)間長(zhǎng)短我國(guó)尚未制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生專家會(huì)議（ACGIH）推薦的三種接觸閾限值可作為參考：1）以正常8小時(shí)工作日或40小時(shí)工作周的時(shí)

10、間加權(quán)平均限值為指標(biāo)，在此濃度下，反復(fù)接觸對(duì)全部人員都不致產(chǎn)生不良影響；2）以短時(shí)間接觸（每次不超過(guò)15分鐘，每天不超過(guò)4次，每次間隔不少于1小時(shí)）的時(shí)間加權(quán)平均限值為指標(biāo)，在此濃度下，人短時(shí)間連續(xù)接觸不致引起刺激作用、慢性或不可逆組織病理變化、麻醉而增加意外傷害、自救能力減退或工作效率明顯降低等；3）上限值是指即使在瞬間也不得超過(guò)的最高濃度。（C）介質(zhì)的腐蝕性：是指能灼傷人體組織并對(duì)管道材料造成損壞的物質(zhì)，如酸、堿以及其它能引起材料損害的流體如氫、硫化氫等。（三）壓力管道的安全監(jiān)察范圍根據(jù)壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定，屬于安全監(jiān)察范圍的壓力管道是具備下列條件之一的壓力管道及其附屬設(shè)施、安全保護(hù)

11、裝置等。1）毒性程度為極度危害的介質(zhì)，不論壓力，溫度及狀態(tài)；2）火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類的介質(zhì)，不論壓力、溫度及狀態(tài)；3）最高工作壓力大于、等于0. 1 MPa的氣（汽）體、液化氣體介質(zhì)，未規(guī)定性質(zhì)及溫度，但壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定中規(guī)定不屬于監(jiān)察范圍的除外。4）最高工作壓力大于、等于0.1 MPa的易燃 、易爆 、有毒，有腐蝕性介質(zhì)或最高工作溫度高于、等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)。壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定中規(guī)定以下四類管道不屬于監(jiān)察范圍：a）設(shè)備本體所屬管道。b）軍事裝備，交通工具和核裝置中的管道。c）無(wú)毒、不可燃、無(wú)腐蝕性的氣體，公稱直徑小于150mm 且最高工作壓力小于1.6 MPa的管道。這

12、里，所謂壓力管道所屬設(shè)施及安全保護(hù)裝置的定義是：a）附屬設(shè)施主要指用于壓力管道的管道用設(shè)備、支吊架、陰極保護(hù)裝置等。b）安全保護(hù)裝置主要指超溫、超壓控制裝置和報(bào)警裝置等。注：最近頒發(fā)的壓力管道使用登記管理規(guī)則（試行）中對(duì)壓力管道、附屬設(shè)施和安全保護(hù)裝置的界定，明確為：a）壓力管道指由管道組成件、管道支承件、安全保護(hù)裝置和附屬設(shè)施等組成的系統(tǒng)。用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備；b）附屬設(shè)施指陰極保護(hù)裝置、壓氣站、泵站、閥站、調(diào)壓站、監(jiān)控系統(tǒng)等；c）安全保護(hù)裝置指壓力管道上連接的安全閥、壓力表、爆破片和緊急切斷閥等。二、壓力管道的主要特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)要求（一）壓力管道的特點(diǎn)一個(gè)管道系統(tǒng)，為了完成流體的輸送

13、、分配、混合、分離、排放、計(jì)量或控制流體流動(dòng)的功能，必須與相應(yīng)的動(dòng)力設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備、分離設(shè)備、換熱設(shè)備、控制設(shè)備等連接在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)，使管內(nèi)流體具有一定的壓力、溫度和流量，完成設(shè)計(jì)預(yù)定的任務(wù)。同時(shí)，不同類別的壓力管道，由于材料、結(jié)構(gòu)和敷設(shè)形式不同，其特點(diǎn)也有所不同：（A）工業(yè)管道的特點(diǎn)1）數(shù)量多，管道系統(tǒng)大，車間內(nèi)管道布置交叉、緊湊；2）管道組成件和支承件的材質(zhì)、品種、規(guī)格復(fù)雜，質(zhì)量均一性差；3）運(yùn)行過(guò)程受生產(chǎn)過(guò)程波動(dòng)影響，運(yùn)行條件變化多，如熱脹冷縮、交變載荷、溫度和壓力波動(dòng)等；4）腐蝕和破壞機(jī)理復(fù)雜，材料失效模式多。（B）長(zhǎng)輸管道和公用管道的特點(diǎn)1）管道敷設(shè)長(zhǎng)度大，跨越地區(qū)多

14、，地形地質(zhì)復(fù)雜；2）埋地敷設(shè)多，缺陷檢測(cè)難度大；3）容易遭受意外損傷。（二）壓力管道的結(jié)構(gòu)要求壓力管道由于輸送的流體具有毒性、燃爆性和腐蝕性，且又有高溫、高壓、低溫等特殊操作條件，使其具有相當(dāng)大的危險(xiǎn)性。因此，壓力管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備下列條件：耐壓強(qiáng)度：承受管內(nèi)流體作用于管道上的壓力（內(nèi)壓或外壓）、溫度所引起的應(yīng)力及其長(zhǎng)期、反復(fù)的影響，如蠕變和疲勞等；密封性：阻止管道內(nèi)部流動(dòng)的流體泄漏到管道外部空間或流體中；耐腐蝕性：承受管內(nèi)流體對(duì)管道材料的腐蝕作用。管道材料的耐腐蝕等級(jí)分為4級(jí)，以年腐蝕速率衡量：充分耐腐蝕0.05mm；耐腐蝕0.050.1mm；尚耐腐蝕0.10.5mm；不耐腐蝕0.5mm；

15、柔性：管道的柔性是反映管道變形難易程度的一個(gè)物理概念。管道在設(shè)計(jì)條件下工作時(shí)，因熱脹冷縮、端點(diǎn)附加位移、管道支承設(shè)置不當(dāng)?shù)仍驎?huì)產(chǎn)生應(yīng)力過(guò)大、變形、泄漏或破壞等影響正常運(yùn)行的情況。管道的柔性就是管道通過(guò)自身變形吸收因溫度變化發(fā)生尺寸變化或其他原因所產(chǎn)生的位移，保證管道上的應(yīng)力在材料許用應(yīng)力范圍內(nèi)的性能。為了滿足上述條件，管道系統(tǒng)的管道組成件必須使用耐介質(zhì)腐蝕，有能夠在設(shè)計(jì)規(guī)定溫度下承受介質(zhì)作用壓力的材料，且有相應(yīng)的壁厚和密封結(jié)構(gòu)。同時(shí)整個(gè)管道系統(tǒng)應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹С小Ｔ谝恍?biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，經(jīng)常出現(xiàn)“劇烈循環(huán)條件”這一名詞。根據(jù)工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范GB50316-2000的解釋，劇烈循環(huán)條件是指：管道計(jì)算

16、的最大位移應(yīng)力范圍超過(guò)0.8倍許用的位移應(yīng)力范圍和當(dāng)量循環(huán)數(shù)大于7000或由設(shè)計(jì)確定的產(chǎn)生相等效果的條件。所謂“位移應(yīng)力范圍”是指：由管道熱膨脹產(chǎn)生的位移所計(jì)算的應(yīng)力。計(jì)算的最大位移應(yīng)力范圍就是從最低溫度到最高溫度的全補(bǔ)償值進(jìn)行計(jì)算的應(yīng)力。設(shè)計(jì)對(duì)劇烈循環(huán)條件下運(yùn)行的管道，在管道組成件的選用、管子和管件的最小厚度、無(wú)損檢測(cè)的要求等均有特殊的規(guī)定。三、壓力管道的分類和分級(jí)管道的用途廣泛，品種繁多。不同領(lǐng)域內(nèi)使用的管道，其分類方法也不同。一般可以按用途、主體材料、敷設(shè)狀態(tài)和輸送介質(zhì)等管道使用特性進(jìn)行分類。具體情況可見(jiàn)圖1。在一般法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中，為了便于設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收和使用管理和檢驗(yàn)，往往根據(jù)介質(zhì)的特性和設(shè)計(jì)參數(shù)采用綜合分類、分級(jí)的方法，同時(shí)，在各行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范，施工驗(yàn)收規(guī)范和維修、檢驗(yàn)規(guī)程