壓力管道檢驗計算案例

壓力管道檢驗計算案例

54、某公司管道規(guī)格為中89X6.5mm,材料20#,最大工作壓力為

1.8MPa,工作溫度：常溫，工作介質(zhì)：放空氣體。管道等級為GC2,實際

使用時間為11年，本次為首次全面檢驗，測厚時發(fā)現(xiàn)管道存在局部減薄，

實測最小壁厚為5.4mm,減薄區(qū)域環(huán)向長度實測最大值為50mm。該管道

本次檢驗時未發(fā)現(xiàn)其他缺陷，材料未出現(xiàn)性能劣化；該管道結構符合設計

規(guī)范且不承受疲勞載荷。問該管道如何定級？

第四十七條管子的局部減薄，安全狀況等級的確定方法如下：(一)

若局部減薄在制造或驗收規(guī)范所允許的范圍內(nèi)，則不影響定級。

(二)局部減薄超過制造或驗收規(guī)范所允許的范圍時，如果同時滿足以

下條件，則按照表3或表4定級；否則安全狀況等級定為4級。

1.管道結構符合設計規(guī)范或管道的應力分析結果滿足有關規(guī)范；

2.在實際工況下，材料韌性良好，并且未出現(xiàn)材料性能劣化及劣化

趨向；3.局部減薄及其附近無其它表面缺陷或埋藏缺陷；4.局部

減薄處剩余壁厚大于2mm；5.管道不承受疲勞載荷。

表3GC2或GC3管道所允許的局部減薄深度的最大值(mm)

注：D為缺陷附近管道外徑實測最大值，mm,以下同；

t為缺陷附近壁厚的實測最小值減去至下一檢驗周期的腐蝕量的2倍,

mm,以下同；B為缺陷環(huán)向長度實測最大值，mm

;P為管道最大工作壓力，MPa,以下同；

PL0管道極限內(nèi)壓,PL0=(2/V3)osln[(D/2)/(D/2-t)],以下同；。

s為管道材料的屈服強度，MPa,以下同；

C為至下一檢驗周期局部減薄深度擴展量的估計值，mm,以下同。

表4GC1級管道所允許的局部減薄深度的最大值（mm）

答：根據(jù)《在用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》第四十七條，該管道存在局

部減薄，已知：P=1.8MPa,B=50mm,D=89mm,?s?245MPa

（1）B/（?D）?50/（3.14<0.25,（B為缺陷環(huán)向長度實測最大值，

50mm）?89）?0.18

（2）PL0?2

?slnD/2?32.29

（D/2?t）

（3）計算C、t值

減薄量為△=6.5-5.4=l.lmm（原始厚度-實測最小壁厚）

年腐蝕速率為：l.lmm/11年=0.1mm/年

如按運行3年計算，則：C=0.1mm/年X3年=0.3mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.3=4.8mm

（4）計算允許的局部減薄深度的最大值

GC2管道定2級所允許的局部減薄深度的最大值為：

0.33t-C=0.33*4.8-0.3=1.28mm

因減薄量為△=l.lmm<1.28mm（小于該管道定2級運行3年所允許

的局部減薄深度最大值）

1.28mmo

因此該管道安全狀況等級可定為2級，運行周期為3年。

討論1：

如按運行6年計算，則：C=0.1mm/年X6年=0.6mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.6=4.2mm

0.33t-C=0.33*4.2-0.6=0.786mm<l.lmm

如按運行5年計算，則：C=O.：Lmm/年X5年=0.5mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.5=4.4mm

0.33t-C=0.33*4.4-0.5=0.952mm<l.lmm(5)

如按運行4年計算，則：C=0.1mm/年X4年=0.4mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.4=4.6mm

0.33t-C=0.33*4.6-0.4=1.118mm>；l.lmm(4)

因此該管道安全狀況等級可定為2級，運行周期為4年。

根據(jù)計算，本題還可定為3級3、4、5年。

具體應根據(jù)現(xiàn)場實際情況定級。

關于局部減薄(凹坑)的容限說明

?原因：腐蝕、沖蝕、機械損傷、缺陷消除打磨形成的凹坑

?國家“八五”攻關從塑性極限載荷理論+斷裂力學方法，在大

量理論分析與試驗研究基礎上，分析了拉、壓、彎曲、扭轉各種載荷下的

凹坑安全性，考慮適當安全系數(shù)，得到了表3(GC2、GC3),將表3的容

限值除以安全系數(shù)1.1，圓整得到表4(GC1)

凹坑與局部減薄類缺陷的“死”與“活”

《管檢規(guī)》第46、47、48條

?表面缺陷打磨形成凹坑一一“死”缺陷

由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中沒有介質(zhì)腐蝕的話，這類凹坑或

局部減薄一般不會發(fā)生變化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易發(fā)現(xiàn)與

監(jiān)控，相對危害性較小。

?腐蝕坑、沖刷磨損溝槽一一“活”缺陷

在使用中產(chǎn)生的凹坑與減薄，如腐蝕坑，沖刷磨損溝槽等等，這類缺

陷是“活”缺陷，減薄尺寸會不斷加大，并且可能存在于管道任何位置,

難于發(fā)現(xiàn)，因而危害性較大，企業(yè)中的很多多爆炸事故因此而引起。

討論2：（1）本題“實測最小壁厚為5.4mm"，既是“缺陷附近壁厚

的實測最小值”，又是“局部減薄深度的最大處厚度二

55、某管道規(guī)格為①114Xllmm,材料20#鋼，設計壓力為8.8MPa,

設計溫度40℃,管道等級為GC2,上次全面檢驗時發(fā)現(xiàn)管子存在全面減薄，

實測最小壁厚為8.0mm,安全狀況等級定為3級，運行周期定為3年。本

次全面檢驗時，在上次最小壁厚處實測最小壁厚為7.0mm。該管道如何定

級？

（注：Y系數(shù)取04焊接接頭系數(shù)Ej取0.85,材料許用應力???取

130MPa）t

第四十六條管子或管件全面減薄時，安全狀況等級的確定方法如下:

（一）管子或管件的實測壁厚，扣除至下一檢驗周期的腐蝕量的2倍后，

不小于其設計最小壁厚，則不影響定級。

（二）耐壓強度校驗不合格，安全狀況等級為4級。

（三）如果應力分析結果符合有關標準或規(guī)范的要求，則不影響定級：

否則，定為4級。

答：該管道存在全面減薄，已知P=8.8MPa,DO=114mm,根據(jù)

GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》，可計算其設計最小壁厚：

ts?PD0/2（???Ej?PY）?5.2mmt

根據(jù)題目可知，年腐蝕速率為（8.0-7.0）/3=0.33mm/年

如按再運行3年計算,至下一檢驗周期的腐蝕量的2倍2C為:0.33mm

/年X3

年X2=1.98mm

本次全面檢驗實測最小壁厚為7.0mm,則7.0-2C=5.02mm>ts=

4.4mm故該管道因全面減薄，再運行3年，不影響定級，可定為3級。

焊接缺陷（不包括裂紋）的安全狀況等級按第四十九條計算定級。第

四十九條焊接缺陷（不包括裂紋）的安全狀況等級劃分如下：

（一）若焊接缺陷在制造或安裝驗收規(guī)范所允許的范圍內(nèi)，則不影響

定級。焊接缺陷超過制造或安裝驗收規(guī)范所允許的范圍時、如果同時滿足

以下條件，則按本條二款有關規(guī)定定級；否則管道安全狀況等級為4級。

1.管道結構符合設計規(guī)范或管道的應力分析結果滿足有關規(guī)范；

2.焊接缺陷附近無新生裂紋類缺陷；

3.管道材料的抗拉強度小于540MPa；

4.在實際工況下，材料韌性良好，并且未出現(xiàn)材料性能劣化及劣化

趨向；

5.管道最低工作溫度高于-20C,或管道最低工作溫度低于-20℃但管

道材料為奧氏體鋼；

6.管道不承受疲勞載荷。

（二）焊接缺陷的安全狀況等級劃分方法

1.咬邊

GC2級或GC3級管道，咬邊深度不超過0.8mm；GCI級管道咬邊深

度不超過0.5mm時，不影響定級。否則應打磨消除或圓滑過渡，并按第

四十七條的規(guī)定定級。

2.氣孔

若氣孔率不大于5%,并且單個氣孔的長徑小于0.5t與6mm二者中

的較小值，則不影響定級；否則定為4級。

注：氣孔率指在射線底片有效長度范圍內(nèi)，氣孔投影面積占焊接接頭

投影面積的百分比；射線底片有效長度按現(xiàn)行行業(yè)標準《壓力容器無

損檢測》JB4730的規(guī)定確定；焊接接頭投影面積為射線底片有效長度

與焊接接頭平均寬度的乘積。

3.夾渣

GC2級或GC3級管道，當夾渣自身高度或?qū)挾鹊淖畲笾挡淮笥?.35t,

并且不大于6mm時，按表5定級，否則定為4級。

GC1級管道，當夾渣自身高度或?qū)挾鹊淖畲笾挡淮笥?.3t,并且不

大于5mm時，按表5定級，否則定為4級。

表5各級管道所允許的單個焊接接頭中夾渣總長度的最大值（mm）

4.未焊透

（1）管子的材料為20鋼、16Mn或奧氏體不銹鋼時，未焊透按局部

減薄定級；

（2）管子的材料為除20鋼、16Mn或奧氏體不銹鋼外的其它材料時，

未焊透按未熔合定級。

5.未熔合

GC2級或GC3級管道，未熔合的長度不限，根據(jù)其自身高度按表6定

級。

GC1級管道，當單個焊接接頭未熔合的總長度不大于焊接接頭長度的

50%時，根據(jù)其自身高度按表6定級；否則定為4級。

表6各級管道所允許的單個焊接接頭中未熔合自身高度的最大值

6.錯邊缺陷

錯邊缺陷，按表7定級。

當錯邊缺陷超過表7的范圍時，若管道經(jīng)過長期使用且該部位在全面

檢驗中未發(fā)現(xiàn)較嚴重的缺陷時.，安全狀況等級可定為2級或3級；若伴有

裂紋、未熔合、未焊透等嚴重缺陷時，定為4級。

表7錯邊缺陷的安全狀況等級評定方法

56、某單位需用設計壓力為3.5MPa,設計溫度為550℃的中159的

ICr5Mo無縫鋼管，管子壁厚附加量C為2mm,試按GB50136—2000《工

業(yè)金屬管道設計規(guī)范》計算鋼管厚度。

答：根據(jù)GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》第6.2.1條,承受

內(nèi)壓直管計算壁厚為：

ts?PD0/2(???Ej?PY)t

式中：P=3.5MPa,,Do=159mm,ICr5Mo鋼管在550℃時許用應力

[?]t?35MPa,

焊接接系數(shù)Ej=1.0,系數(shù)Y=0.4。

計算結果：ts=7.6mm

直管設計厚度tsd=ts+C=7.6+2=9.6mm。

故該鋼管厚度可選10mmo

57、某石化公司輸送可燃流體的規(guī)格為①159X10、材料為lCr5Mo的

管道系統(tǒng)欲進行壓力試驗,該系統(tǒng)設計壓力為4.0MPa,設計溫度為575℃,

鋼管壁厚附加量C=1.5mm,請按GB50235《工業(yè)金屬管道施工及驗收規(guī)

范》和GB50316《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》計算試驗壓力為多少？

GB50235《工業(yè)金屬管道施工及驗收規(guī)范》

7.53.7當管道的設計溫度高于試驗溫度時，試驗壓力應按下式計算:

Ps=1.5P[o]1/[o]2(7.5.3)

式中Ps-----試驗壓力(表壓)(Mpa)；

P------設計壓力(表壓)(MPa)；

[o]l——試驗溫度下，管材的許用應力(MPa)；

[。]2——設計溫度下，管材的許用應力(MPa)。

當[。]1/[。]2大于6.5時,取6.5。

當Ps在試驗溫度下，產(chǎn)生超過屈服強度的應力時，應