压力管道安全操作培训PPT课件.ppt

压力管道安全操作 1 根据国家标准 工业金属管道设计规范 GB50316 2000的规定 管道是由管道组成件 管道支吊架等组成 用以输送 分配 混合 分离 排放 计量或控制流体流动 国家标准 工业金属管道工程施工及验收规范 GB50235 97的定义是 由管道组成件和管道支承件组成 用以输送 分配 混合 分离 排放 计量 控制和制止流体流动的管子 管件 法兰 螺栓连接 垫片 阀门和其他组成件或受压部件的装配总成 按流体与设计条件划分的多根管道连接成的一组管道称之为 管道系统 或 管系 一 管道的概念 2 石化区管道 3 上述定义包含两个含义 A 管道的作用 是用以输送 分配 混合 分离 排放 计量 控制和制止流体流动 1 流体 在有些标准中称为介质 流体可按状态或性质进行分类 a 按状态分 气体 液体 液化气体 是指在一定压力下呈液态存在的气体 浆体 是指可燃 易爆 有毒和有腐蚀性的浆体介质 4 b 按性质分 火灾危险性 是指可燃介质引起燃烧的危险性 分为可燃气体 液化气体和可燃液体 有甲 乙 丙三类 爆炸性 与空气混合后可能发生爆炸的可燃介质或在高温 高压下可能引起爆炸的非可燃介质 毒性 按GB5044分级 有剧毒 极度危害 和有毒 高度危害 中毒危害和轻度危害 两大类四个级别 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 5 6 B 管道的构成 由管道组成件 管道支吊架 管道支承件 等组成 是管子 管件 法兰 螺栓连接 垫片 阀门 其他组成件或受压部件和支承件的装配总成 1 管道组成件 指用于连接或装配成管道的元件 包括管子 管件 法兰 垫片 紧固件 阀门以及管道特殊件 所谓管道特殊件 是指非普通标准组成件 是按工程设计条件特殊制造的管道组成件 包括膨胀节 特殊阀门 爆破片 阻火器 过滤器 挠性接头及软管等 2 管道支吊架 用于支承管道或约束管道位移的各种结构的总称 但不包括土建的结构 有固定支架 滑动支架 刚性吊架 导向架 限位架和弹簧支吊架等 在国家标准GB50235 97 工业金属管道工程施工及验收规范 中也称为管道支承件 包括管道安装件和附着件 7 a 管道安装件 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 管道组成件和支承件在我国现行压力管道法规中也统称为压力管道元件 8 一 压力管道的特点一个管道系统 为了完成流体的输送 分配 混合 分离 排放 计量或控制流体流动的功能 必须与相应的动力设备 反应设备 储存设备 分离设备 换热设备 控制设备等连接在一起 形成一个系统 使管内流体具有一定的压力 温度和流量 完成设计预定的任务 同时 不同类别的压力管道 由于材料 结构和敷设形式不同 其特点也有所不同 9 A 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 10 B 长输管道和公用管道的特点1 管道敷设长度大 跨越地区多 地形地质复杂 2 埋地敷设多 缺陷检测难度大 3 容易遭受意外损伤 11 二 压力管道的结构要求压力管道由于输送的流体具有毒性 燃爆性和腐蚀性 且又有高温 高压 低温等特殊操作条件 使其具有相当大的危险性 因此 压力管道系统结构应当具备下列条件 耐压强度 承受管内流体作用于管道上的压力 内压或外压 温度所引起的应力及其长期 反复的影响 如蠕变和疲劳等 密封性 阻止管道内部流动的流体泄漏到管道外部空间或流体中 耐腐蚀性 承受管内流体对管道材料的腐蚀作用 管道材料的耐腐蚀等级分为4级 以年腐蚀速率衡量 充分耐腐蚀 0 05mm 耐腐蚀 0 05 0 1mm 尚耐腐蚀 0 1 0 5mm 不耐腐蚀 0 5mm 12 柔性 管道的柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念 管道在设计条件下工作时 因热胀冷缩 端点附加位移 管道支承设置不当等原因会产生应力过大 变形 泄漏或破坏等影响正常运行的情况 管道的柔性就是管道通过自身变形吸收因温度变化发生尺寸变化或其他原因所产生的位移 保证管道上的应力在材料许用应力范围内的性能 为了满足上述条件 管道系统的管道组成件必须使用耐介质腐蚀 有能够在设计规定温度下承受介质作用压力的材料 且有相应的壁厚和密封结构 同时整个管道系统应有适当的支承 13 三 压力管道的安全监察范围根据 压力管道安全管理与监察规定 属于安全监察范围的压力管道是具备下列条件之一的压力管道及其附属设施 安全保护装置等 1 毒性程度为极度危害的介质 不论压力 温度及状态 2 火灾危险性为甲 乙类的介质 不论压力 温度及状态 3 最高工作压力大于 等于0 1MPa的气 汽 体 液化气体介质 未规定性质及温度 但 压力管道安全管理与监察规定 中规定不属于监察范围的除外 4 最高工作压力大于 等于0 1MPa的易燃 易爆 有毒 有腐蚀性介质或最高工作温度高于 等于标准沸点的液体介质 14 压力管道安全管理与监察规定 中规定以下四类管道不属于监察范围 a 设备本体所属管道 b 军事装备 交通工具和核装置中的管道 c 无毒 不可燃 无腐蚀性的气体 公称直径小于150mm且最高工作压力小于1 6MPa的管道 15 这里 所谓压力管道所属设施及安全保护装置的定义是 a 压力管道指由管道组成件 管道支承件 安全保护装置和附属设施等组成的系统 用于输送气体或者液体的管状设备 b 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 c 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 16 17 七 压力管道失效的原因压力管道 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 18 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 19 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 20 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 21 2020 1 9 22 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 23 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 24 八 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 其特征有 1 发生明显变形 一般不产生碎片 破坏时直径增大或局部鼓胀 管壁减薄 2 实际爆破压力与理论值相近 3 断口呈灰暗纤维状 无金属光泽 断面有剪切唇 4 断口纤维区之外呈放射形花纹或人字形花纹 并有指向起爆点的特点 25 B 脆性破坏 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 C 疲劳破坏 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 26 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 27 九 压力管道事故防范和报告为了防止或减少压力管道的破坏事故 使用单位应采取必要的措施 包括 管道必须由有资格的设计单位进行设计并符合设计规范的规定 管道系统应按规定装设安全泄压装置并保持其灵敏好用 采取有效措施防止大气及介质对管道的腐蚀 管道投用前应进行役前检查和验收 管系结构 材料 焊接 热处理 压力试验等关键环节必须符合规定要求 运行操作必须严格执行操作规程 控制工艺指标 杜绝超温 超压运行 检修或局部更换管道时 避免错用或不合理代用而降低管道的极限应力 加强对管道的维护检查和定期检验 对长期放置不用 维护不良的管道 因发生大面积腐蚀 厚度减薄 强度减弱 再次启用前应按规定进行全面检验 28 十 管道系统的安全规定 一 超压保护 A 在运行中可能超压的管道系统均应设置安全阀 爆破片等泄压装置 B 不宜使用安全阀的场合可用爆破片 C 安全阀应分别按排放气 汽 体或液体进行选用 并考虑背压的影响 安全阀的开启压力 整定压力 除工艺有特殊要求外 为正常工作压力的1 1倍 最低为1 05倍 但设计规范和设计文件有规定者除外 D 安全阀的入口管道压力损失宜小于开启压力的3 出口管道的压力损失不宜超过开启压力的10 E 安全阀的最大泄放压力不宜超过管道设计压力的1 1倍 火灾事故时的最大泄放压力不应超过设计压力的1 21倍 F 安全阀或爆破片的入口管道和出口管道上不宜设置切断阀 工艺有特殊要求必须设置时 还应设置旁通阀及就地压力表 正常工作时安全阀或爆破片入口或出口的切断阀应在开启状态下锁住 旁通阀应在关闭状态下锁住 并在图纸上加注规定的符号 G 双安全阀出入口设置三通式转换阀时 两个转换阀应有可靠的连锁机构 安全阀与转换阀之间的管道应有排空措施 H 制造厂应保证产品性能符合设计提供的泄压装置详细数据 29 二 阀门和盲板设置 A 需防止倒流的管道上应设置止逆阀 B 正常运行中必须严格控制在开或关位置的阀门 设计应附加锁定或铅封的要求 并注明规定的代号 此类阀门只允许维修时在严格监督下使用并经有关负责人批准 C 当装置停修时装置外有可能或要求继续运行的管道 在装置边界处除设置切断阀外还应在阀门靠装置一侧设置盲板 D 运行中当有设备需切断检修时 在设备和阀门之间应设置盲板 对于可燃流体管道 阀门和盲板之间装有小放空阀时 放空阀后的管道应引至安全地点 E 压力试验和气密试验需隔断的位置应设盲板 F 液体温度低于 5 或大气腐蚀严重场合宜使用分离式盲板 即插板与垫环 不宜使用 8 字盲板 插板与垫环应有识别标记 标记部位应伸出法兰 30 三 排放 A 可燃流体应排入封闭的收集系统 严禁直接排入下水道 B 密度比环境空气大的可燃气体应排入火炬系统 密度比环境空气小的可燃气体 在允许不设火炬及符合卫生标准的情况下可排入大气 C 无毒 不可燃 无闪蒸的流液体 在符合卫生标准及水道材料使用温度和无腐蚀的情况下 可直接排入下水道 D 排放管应按排放量和工作压力决定管径 排放口流速应符合设计规范规定 不经常使用的常压放空管口应加防鸟网 31 四 其他要求 A 在寒冷气候条件下 室外的冷却水总管末端和冷却器进出水管道应设防冻旁通管或其他防冻措施 气体管道有冷凝液产生或液体管道有死角区 以及排液管有可能冻结时 宜设伴热管 B 安装在室内的可燃流体管道的薄弱环节的组成件 如玻璃液位计 视镜等应有安全防护措施 C 管道系统所产生的静电可通过设备或土建结构的接地网接地 其他防静电要求应符合相应标准的规定 D 不允许流体中断的重要设备宜采用双管或设置带有隔断阀门的环状管网等安全措施