壓力管道基礎知識.

1、壓力管道知識講座 一、壓力管道的概念一、壓力管道的概念 特種設備安全監(jiān)察條例特種設備安全監(jiān)察條例對壓力管道的定義：對壓力管道的定義： 壓力管道，是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者壓力管道，是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力或者等于液體的管狀設備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力或者等于0.1Mpa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽氣體、蒸汽介質（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽氣體、蒸汽介質或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質，且公稱直徑大于者等于標準沸點的液體介質，且公稱直徑大

2、于25mm的管的管道。道。 管道的附屬設施包括支吊架、防腐絕緣層、陰極保護管道的附屬設施包括支吊架、防腐絕緣層、陰極保護裝置、沿線加油站、加熱站、計量站、配氣站閥室及標志、裝置、沿線加油站、加熱站、計量站、配氣站閥室及標志、測試、拉索圍柵等。測試、拉索圍柵等。 管道的安全保護裝置指緊急切斷裝置、安全泄壓裝置、管道的安全保護裝置指緊急切斷裝置、安全泄壓裝置、側漏裝置、測溫測壓裝置和報警裝置等。側漏裝置、測溫測壓裝置和報警裝置等。 壓力管道安全監(jiān)督管理與監(jiān)察規(guī)定將壓力管道按其用途壓力管道按其用途劃分為：劃分為： 工業(yè)管道工業(yè)管道 公用管道公用管道 長輸管道長輸管道 工業(yè)管道：系指企業(yè)工業(yè)管道：系指

3、企業(yè) 、事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝介質、事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝介質管道、公用工程管道及其它輔助管道。包括延伸出工廠邊管道、公用工程管道及其它輔助管道。包括延伸出工廠邊界線，但歸屬企、事業(yè)單位管轄的工藝管道。界線，但歸屬企、事業(yè)單位管轄的工藝管道。 公用管道：系指城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內用于公用事業(yè)或民用的公用管道：系指城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內用于公用事業(yè)或民用的燃氣管道和熱力管道。燃氣管道和熱力管道。 長輸管道：系指產地、儲存庫、使用單位間用于輸送商品長輸管道：系指產地、儲存庫、使用單位間用于輸送商品介質的管道介質的管道。 長輸管道一般有以下五個特點：長輸管道一般有以下五個特點： 1、輸送距離長、常穿越多

4、個行政區(qū)劃，甚至國界；、輸送距離長、常穿越多個行政區(qū)劃，甚至國界； 2、輸送商品介質；、輸送商品介質； 3、一般設有中間加壓泵站；、一般設有中間加壓泵站； 4、可能有跨（穿）越工程；、可能有跨（穿）越工程； 5、絕大部分埋地敷設、絕大部分埋地敷設。 壓力管道的充裝介質涉及可燃流體、可燃液體、有壓力管道的充裝介質涉及可燃流體、可燃液體、有毒流體、有毒液體、易爆流體等概念，其定義如下：毒流體、有毒液體、易爆流體等概念，其定義如下： 1、可燃流體：指閃電高于、可燃流體：指閃電高于45 流體（在生產操作流體（在生產操作條件下，可以點燃和連續(xù)燃燒的氣體或可以氣化的液體，條件下，可以點燃和連續(xù)燃燒的氣體或

5、可以氣化的液體，如如 -35# 輕柴油、重柴油、變壓器油、甘油等）。輕柴油、重柴油、變壓器油、甘油等）。 2、可燃液體：指閃點高于、可燃液體：指閃點高于45 的液體。的液體。 3、有毒流體：指某種物質一旦泄漏，被人吸入或與、有毒流體：指某種物質一旦泄漏，被人吸入或與人體接觸，若治療及時，不至于對人體造成不易恢復的人體接觸，若治療及時，不至于對人體造成不易恢復的危害。相當于危害。相當于GB5044職業(yè)性接觸毒物危害程度分級職業(yè)性接觸毒物危害程度分級中中級及以下危害度的毒物。如甲醛、乙醚、氯水等。級及以下危害度的毒物。如甲醛、乙醚、氯水等。 4、劇毒液體：指如有極少量這類物質泄漏到環(huán)境、劇毒液體：

6、指如有極少量這類物質泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸，即使迅速治療，也能對人中，被人吸入或與人體接觸，即使迅速治療，也能對人體造成嚴重的危害和難以治療的后果的物質。相當于體造成嚴重的危害和難以治療的后果的物質。相當于GB5044 職業(yè)性接觸毒物危害程度分級職業(yè)性接觸毒物危害程度分級中中級危害級危害程度的毒物。如汞、苯、砷化氫、氯乙烯等，最高允許程度的毒物。如汞、苯、砷化氫、氯乙烯等，最高允許濃度濃度0.1mg/M3。 5、有毒液體：指經過呼吸道、皮膚或經口腔進入人、有毒液體：指經過呼吸道、皮膚或經口腔進入人體而對健康產生危害的液體或蒸汽。體而對健康產生危害的液體或蒸汽。 6、易爆流體：指閃光

7、點低于環(huán)境溫度的流體。如、易爆流體：指閃光點低于環(huán)境溫度的流體。如汽油、乙醇、丙酮等。汽油、乙醇、丙酮等。 二、壓力管道的工作原理和應用二、壓力管道的工作原理和應用 1.壓力管道的工作原理壓力管道的工作原理 對單條壓力管道而言，壓力管道的工作原理就是依對單條壓力管道而言，壓力管道的工作原理就是依靠外界的動力或者介質本身的驅動力將該條壓力管道源靠外界的動力或者介質本身的驅動力將該條壓力管道源頭的介質輸送至該條壓力管道的終點。頭的介質輸送至該條壓力管道的終點。 2.壓力管道的用途壓力管道的用途 壓力管道主要用途是輸送介質。除此之外，還有儲壓力管道主要用途是輸送介質。除此之外，還有儲存功能（主要用于

8、長輸管道）和熱交換功能（主要用于存功能（主要用于長輸管道）和熱交換功能（主要用于工業(yè)管道）等。工業(yè)管道）等。 3.壓力管道的應用領域壓力管道的應用領域 壓力管道應用極為廣泛。管道輸送是與鐵路、公路、水壓力管道應用極為廣泛。管道輸送是與鐵路、公路、水運、航運并列的五大運輸行業(yè)之一。它作為一種特殊承運、航運并列的五大運輸行業(yè)之一。它作為一種特殊承壓設備越來越廣泛地應用于石油、石化、化工、電力等壓設備越來越廣泛地應用于石油、石化、化工、電力等行業(yè)及城市燃氣和供熱工程中。隨著經濟的發(fā)展，管道行業(yè)及城市燃氣和供熱工程中。隨著經濟的發(fā)展，管道的數(shù)量越來越多。由于應用的領域不同，各個領域所有的數(shù)量越來越多。

9、由于應用的領域不同，各個領域所有使用的壓力管道各有其特點，如化工、石化系統(tǒng)有大量使用的壓力管道各有其特點，如化工、石化系統(tǒng)有大量的壓力管道，它們的工作條件各種各樣，工作壓力由真的壓力管道，它們的工作條件各種各樣，工作壓力由真空、負壓到空、負壓到300MPa以上的高壓、超高壓。而工作溫度由以上的高壓、超高壓。而工作溫度由200 到到1000 以上，所傳載的介質又多是有毒、易燃、以上，所傳載的介質又多是有毒、易燃、易爆介質，石油系統(tǒng)的管道以輸油輸氣管道為主，電力易爆介質，石油系統(tǒng)的管道以輸油輸氣管道為主，電力系統(tǒng)的管道特點是高溫高壓。系統(tǒng)的管道特點是高溫高壓。三、壓力管道的主要特點三、壓力管道的主

10、要特點 一般來說，壓力管道具有以下特點：一般來說，壓力管道具有以下特點： 1.數(shù)量多，標準多。數(shù)量多，標準多。 2.管道體系龐大，由多個組成件、支承件組成，任管道體系龐大，由多個組成件、支承件組成，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會造成整條管線的失效。一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會造成整條管線的失效。 3.管道的空間變化大。要么是長距離卻經過復雜多管道的空間變化大。要么是長距離卻經過復雜多變的地理、天氣環(huán)境；要么是在一個環(huán)境里，但是變的地理、天氣環(huán)境；要么是在一個環(huán)境里，但是其立體空間變幻莫測。其立體空間變幻莫測。 4.腐蝕機理與材料損傷的復雜性。易受周圍介質或腐蝕機理與材料損傷的復雜性。易受周圍介質或設施的影響，容易

11、受諸如腐蝕介質、雜散電流影響，設施的影響，容易受諸如腐蝕介質、雜散電流影響，而且還容易遭受意外傷害。而且還容易遭受意外傷害。 5.失效的模式多樣。失效的模式多樣。 6.載荷的多樣性，除介質的壓力外，還有重力載荷載荷的多樣性，除介質的壓力外，還有重力載荷以及位移載荷等。以及位移載荷等。 7.材質的多樣性，可能一條管道上就需要用幾種材材質的多樣性，可能一條管道上就需要用幾種材質。質。 8.安裝方式多樣，有的架空安裝，有的埋地敷設。安裝方式多樣，有的架空安裝，有的埋地敷設。 9. 實施檢驗難度大，如對于高空和埋地管道的檢驗實施檢驗難度大，如對于高空和埋地管道的檢驗始終是難點。始終是難點。 另外，我們

12、在研究壓力管道時，始終要注意管道是另外，我們在研究壓力管道時，始終要注意管道是整個系統(tǒng)的一部分，有時還是最主要的一部分。研整個系統(tǒng)的一部分，有時還是最主要的一部分。研究管道也要從系統(tǒng)的角度去考慮問題。就長輸管道究管道也要從系統(tǒng)的角度去考慮問題。就長輸管道而言，應該說管道是其最主要部分。輸油管道系統(tǒng)而言，應該說管道是其最主要部分。輸油管道系統(tǒng)和輸氣管道系統(tǒng)的示意圖見圖和輸氣管道系統(tǒng)的示意圖見圖1.3.1和和1.3.2。油田集輸站油田集輸站 首首 站站 中中 間間 站站 穿穿 越越 站站 末末 站站 裝船裝船 煉油廠煉油廠 火車外運等火車外運等 輸油干線輸油干線 圖圖 1.3.1 輸油管道系統(tǒng)工藝

13、流程圖輸油管道系統(tǒng)工藝流程圖 氣田或氣體處理氣田或氣體處理 氣體分輸站氣體分輸站 氣體接受站氣體接受站 穿跨線穿跨線 末站（城市門站）末站（城市門站） 城市儲配站城市儲配站 至用戶至用戶 首站首站 閥室閥室 壓氣站壓氣站 清管站清管站輸氣干線輸氣干線 地下儲氣床地下儲氣床 圖圖 1.3.2 輸氣管道系統(tǒng)工藝流程圖輸氣管道系統(tǒng)工藝流程圖 四、壓力管道的分類四、壓力管道的分類 1.流體的分類流體的分類 管道輸送的是流體，要對管道分類，首先應清楚對流管道輸送的是流體，要對管道分類，首先應清楚對流 介質的分類。按流體的物態(tài)分可分為氣體、液體、液化氣介質的分類。按流體的物態(tài)分可分為氣體、液體、液化氣體和

14、漿體。而按危害性質可分為火災危險性、爆炸性、毒體和漿體。而按危害性質可分為火災危險性、爆炸性、毒性、腐蝕性?；馂奈ｋU性是指可燃介質，分為可燃氣體，性、腐蝕性。火災危險性是指可燃介質，分為可燃氣體，分為可燃氣體、液化氣體和可燃液體。有甲、乙、丙三類。分為可燃氣體、液化氣體和可燃液體。有甲、乙、丙三類。具有爆炸性的介質是與空氣混合后可能發(fā)生爆炸的可燃介具有爆炸性的介質是與空氣混合后可能發(fā)生爆炸的可燃介質或高溫、高壓下可能引起爆炸的非可燃介質。而毒性是質或高溫、高壓下可能引起爆炸的非可燃介質。而毒性是按按職業(yè)性接觸毒物危害程度分級職業(yè)性接觸毒物危害程度分級（GB5044）分級，有）分級，有劇毒（極度

15、危害）和有毒（高度危害、中毒危害和輕度危劇毒（極度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和輕度危害）兩大類。腐蝕性是指能灼傷人體組織并對管道材料造害）兩大類。腐蝕性是指能灼傷人體組織并對管道材料造成損壞的物質，也可以按流體腐蝕性質分類。成損壞的物質，也可以按流體腐蝕性質分類。工業(yè)金屬工業(yè)金屬管道設計規(guī)范管道設計規(guī)范（GB50316-2000）中的流體分類是將其）中的流體分類是將其分為分為A1、A2、B、C、D五類。五類。 2.管道的分類方法管道的分類方法: 管道的用途廣泛，品種繁多。不同領域內使用的管道，管道的用途廣泛，品種繁多。不同領域內使用的管道，其分類方法也不同。一般可以按主體材料、敷設裝置、

16、輸其分類方法也不同。一般可以按主體材料、敷設裝置、輸送介質特性和用途等管道使用特性進行分類。具體情況可送介質特性和用途等管道使用特性進行分類。具體情況可以見圖以見圖1.3.5.（圖圖 1.3.5 管道分類管道分類.doc） 就工業(yè)管道而言，幾個有關壓力管道的主要標準對管就工業(yè)管道而言，幾個有關壓力管道的主要標準對管道的情況是道的情況是:化工金屬管道工程施工及驗收規(guī)范化工金屬管道工程施工及驗收規(guī)范（HG20225-1995）的管道分類是按流體特性劃分：）的管道分類是按流體特性劃分：石石油化工劇毒、可燃介質管道工程施工及驗收規(guī)范油化工劇毒、可燃介質管道工程施工及驗收規(guī)范（SH3501-2001）的

17、管道分級是按流體特性和設計參數(shù)分；）的管道分級是按流體特性和設計參數(shù)分；而而電力建設施工及驗收規(guī)范（管道篇）電力建設施工及驗收規(guī)范（管道篇）（DL5031-1994）的管道分級是按設計壓力分。）的管道分級是按設計壓力分。 受監(jiān)察的壓力管道現(xiàn)行分類分級的的方法有兩種。即受監(jiān)察的壓力管道現(xiàn)行分類分級的的方法有兩種。即壓力容器壓力管道設計單位資格許可證與管理規(guī)則壓力容器壓力管道設計單位資格許可證與管理規(guī)則和和壓力管道安裝單位資格認可實施細則壓力管道安裝單位資格認可實施細則中的管道分類和中的管道分類和分級。前一種的分類分級是將長輸管道定為分級。前一種的分類分級是將長輸管道定為GA類和分成類和分成GA1

18、級、級、GA2級，將公用管道定為級，將公用管道定為GB類和分成類和分成GB1級級（燃氣管道）和（燃氣管道）和GB2級（熱力管道），而工業(yè)管道被定為級（熱力管道），而工業(yè)管道被定為GC類和分成類和分成GC1級、級、GC2級。后一種的分類方法與前一種級。后一種的分類方法與前一種相同，對長輸管道和公用管道的分級也相同，區(qū)別是將前相同，對長輸管道和公用管道的分級也相同，區(qū)別是將前一種分級方法中的一種分級方法中的GC2級中的一部分管道劃分為級中的一部分管道劃分為GC3級。級。壓力管道設計和安裝分類分級對比壓力管道設計和安裝分類分級對比 如表如表1.3.1所示。（所示。（表表1.3.1壓力容器設計和安裝分

19、類對比壓力容器設計和安裝分類對比.doc） 五、壓力管道的組成及結構五、壓力管道的組成及結構 壓力管道是由壓力管道組成件和支承件組成，是以用壓力管道是由壓力管道組成件和支承件組成，是以用輸送、分配、混合、分離、排放、計量、控制或制止流體輸送、分配、混合、分離、排放、計量、控制或制止流體流動的管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門和其它流動的管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門和其它組成件或受壓部件的裝配總成。組成件或受壓部件的裝配總成。 管道組成件是指用于連接或裝配管道的元件。它包括管道組成件是指用于連接或裝配管道的元件。它包括管子、管件、法蘭、墊片、緊固件、閥門以及膨脹街頭、管子、管件、法

20、蘭、墊片、緊固件、閥門以及膨脹街頭、撓性街頭、耐壓軟管、疏水器、過濾器和分離器等。撓性街頭、耐壓軟管、疏水器、過濾器和分離器等。 管道支承件是指管道安裝件和附著件的總稱。其中安管道支承件是指管道安裝件和附著件的總稱。其中安裝件是指將負荷從管子或管道附著件上傳遞到支承結構或裝件是指將負荷從管子或管道附著件上傳遞到支承結構或設備上的元件。它包括吊桿、彈簧支吊架、斜拉桿、平衡設備上的元件。它包括吊桿、彈簧支吊架、斜拉桿、平衡錘、松緊螺栓、支撐桿、鏈條、導軌、錨固件、鞍莊、墊錘、松緊螺栓、支撐桿、鏈條、導軌、錨固件、鞍莊、墊板、滾柱、托莊和滑動支架等。附著件是指用焊接、螺栓板、滾柱、托莊和滑動支架等。

21、附著件是指用焊接、螺栓連接或夾緊等方法附裝在管子上的零件，它包括管吊、吊連接或夾緊等方法附裝在管子上的零件，它包括管吊、吊（支）耳、圓環(huán)、夾子、吊夾、緊固夾板和裙式管座等。（支）耳、圓環(huán)、夾子、吊夾、緊固夾板和裙式管座等。 壓力管道的構成并非是一篇一律的，由于它所處的位壓力管道的構成并非是一篇一律的，由于它所處的位置不同，功能有差異，所需要的元器件就不同，最簡單的置不同，功能有差異，所需要的元器件就不同，最簡單的就是一段管子。圖就是一段管子。圖1.3.6給出了管道組成的示例，其中管道給出了管道組成的示例，其中管道構成的元器件比較多，但這是虛擬管路。系統(tǒng)中除直管還構成的元器件比較多，但這是虛擬管

22、路。系統(tǒng)中除直管還有有19個元器件，大致可以分為管子、管件、閥門、連接件、個元器件，大致可以分為管子、管件、閥門、連接件、附件、支架等。圖中符合參照中國化工勘察設計協(xié)會組織附件、支架等。圖中符合參照中國化工勘察設計協(xié)會組織編寫的編寫的化工設計手冊化工設計手冊 4 3 1 2 XRO 5 7 17 18 6 16 11 8 19 12 9 13 10 14 15 1.波紋管波紋管 2.10、13、閥門、閥門 3.“8”字型盲通版字型盲通版4.12、18彎頭彎頭 5.節(jié)流孔板節(jié)流孔板 6.三通三通7.斜三通斜三通8.四通四通9.異徑管異徑管11.滑動支架滑動支架14.活接頭活接頭15.輸水器輸水器

23、16.視鏡視鏡17.過濾器過濾器18.阻火器阻火器 圖圖1.3.6 工業(yè)管道組成示意圖工業(yè)管道組成示意圖六、壓力管道的相關安全問題六、壓力管道的相關安全問題 （一）壓力管道失效模式與失效機制（一）壓力管道失效模式與失效機制 壓力管道的基本安全問題主要是失效問題，失效模式壓力管道的基本安全問題主要是失效問題，失效模式與失效機制見圖與失效機制見圖1.3.7失效模式與失效機制之間并沒有嚴格失效模式與失效機制之間并沒有嚴格的界限，失效模式是失效的表現(xiàn)方式失效機制是對失效模的界限，失效模式是失效的表現(xiàn)方式失效機制是對失效模式從失效機理的不同層次作進一步的區(qū)分。式從失效機理的不同層次作進一步的區(qū)分。 （二）壓力管道的主要失效原因二）壓力管道的主要失效原因 壓力容器的主要失效原因見圖壓力容器的主要失效原因見圖1.3.8.國家質量監(jiān)督檢驗國家質量監(jiān)督檢驗疫總局鍋爐壓力容器安全監(jiān)察局的大量統(tǒng)計資料表明，運疫總局鍋爐壓力容器安全監(jiān)察局的大量統(tǒng)計資料