第4章 压力管道课件

第4章压力管道主讲:朱庆明

Email:zhuqmxl@163.com4.1压力管道基础知识4.2压力管道安全管理4.3压力管道安全装置4.4压力管道安全技术4.5压力管道检测检验4.6压力管道常见事故原因及控制措施4.7压力管道典型事故案例分析主要内容4.1.1压力管道概述《压力管道安全管理与监察规定》明确指出：压力管道是指在生产、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备。输送GBZ230-2010《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道。输送GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》及GB50016-2006《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质的管道。4.1压力管道基础知识最高工作压力≥0.1MPa（表压，下同），输送介质为气（汽）体、液化气体的管道。最高工作压力≥0.1MPa，输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高工作温度高于等于标准沸点的液体的管道。前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置等。不包括下述管道：设备本体所属管道。军事装备、交通工具上和核装置中的管道。输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体，其管道公称直径<150mm，且其最高工作压力<1.6MPa的管道。《特种设备安全监察条例》压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。4.1.2压力管道分类根据管道承受内部压力的不同，可以分为真空管道、中低压管道、高压管道、超高压管道根据输送介质的不同，可以分为蒸汽管道、燃气管道、工艺管道等根据使用材料的不同，可以分为合金钢管道、不锈钢管道、碳钢管道、有色金属管道、非金属管道、复合材料管道等根据管道敷设方式的不同，可以分为地下管道和架空管道根据用途可以划分为GC类工业管道、GB类公用管道和GA类长输管道工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道，包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管线公用管道是指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道长输管道是指产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道4.1.3压力管道结构4.1.4压力管道主要参数设计压力是指在正常操作过程中，在相应设计温度下，管道可能承受的最高工作压力工作压力是指管子、管件、阀门等管道组成件在正常运行条件下承受的压力设计温度是管道在正常操作过程中，在相应设计压力下，管道可能承受的最高或最低温度工作温度是指管道在正常操作条件下的温度公称直径是指用标准的尺寸系列表示管子、管件、阀门等口径的名义内直径4.1.5压力管道分级1．GA类长输管道级别划分符合下列条件之一的长输管道为GA1级：输送有毒、可燃、易爆气体介质，最高工作压力≥4.0MPa的长输管道。输送有毒、可燃、易爆液体介质，最高工作压力≥6.4MPa且输送距离≥200km的长输管道。GA1级以外的的长输管道为GA2级2．GB类公用管道分级GB类管道分为GB1城镇燃气管道、GB2城镇热力管道两个级别3．GC类工业管道分级符合下列条件之一的工业管道为GCl级输送GBZ230-2010《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。输送GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范）及GB50016-2006《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≥4.0MPa的管道。输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力≥4.0MPa且设计温度≥400℃的管道。输送流体介且设计压力≥10.0MPa的管道。符合下列条件之一的工业管道为GC2级输送《石油化工企业设计防火规范》及《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险件为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力<4.0MPa的管道输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力<4.0MPa且设计温度≥400℃的管道输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力<10.0MPa且设计温度≥400℃的管道输送流体介质，设计压力<10.0MPa且设计温度<400℃的管道符合下列条件之一的工业管道为GC3级输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力<1.0MPa且设计温度<400℃的管道输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力<4.0MPa且设计温度<400℃的管道4.1.6压力管道特点种类多，数量大，设计、制造、安装、应用管理环节多长细比大，跨越空间大，边界条件复杂现场安装工作量大材料应用种类多，选用复杂压力管道除用到板材和锻材之外，还经常配套用到管材和铸件管道及其元件生产厂的生产规模较小，产品质量保证较差4.2.1压力管道的正确使用压力管道的安全可靠性与正确使用的关系极大，只有强化控制工艺操作指标和工艺纪律，坚持岗位责任制，认真执行巡回检查，才能保证压力管道的使用安全。工艺指标的控制岗位责任制巡回检查4.2压力管道安全管理4.2.2压力管道的维护保养要经常检查压力管道的防腐措施，保证其完好无损，避免对管道表面不必要的碰撞，保持管道表面的光洁，从而减少各种电离、化学腐蚀阀门的操作机构要经常除锈上油并配置保护塑料套管，定期进行活动，保证其开关灵活安全阀、压力表要经常擦拭，确保其灵活、准确，并按时进行检查和校验要定期检查紧固螺栓完好状况，做到齐全、不锈蚀、丝扣完整，连接可靠压力管道因外界因素产生较大振动时，应采取隔断振源、加强支撑等减振措施。发现摩擦等情况应及时采取措施静电跨接、接地装置要保持良好完整，及时消除缺陷，防止故障的发生停用的压力管道应排除内部的腐蚀性介质，并进行置换、清洗和干燥，必要时作惰性气体保护，外表面应涂刷防腐油漆，防止环境因素腐蚀。对有保温层的管道要注意保温层下的防腐和支座处的防腐禁止将管道及支架作电焊的零线和起重工具的锚点、撬抬重物的支撑点及时消除跑、冒、滴、漏管道的底部和弯曲处是系统的薄弱环节，这些地方最易发生腐蚀和磨损，因此必须经常对这些部位进行检查，以便在发生某种损坏之前，采取修理和更换措施安全泄压装置主要有安全阀、爆破片、视镜、阻火器，或在管道上加安全水封和安全放空管。4.3.1安全阀4.3.2爆破片4.3压力管道安全装置4.3.3视镜

视镜多用于排液或受槽前的回流、冷却水等液体管路上以观察液体流动情况。1．视镜的种类常用视镜：钢制视镜、不锈钢视镜、铝制视镜、硬聚氯乙烯视镜、耐酸酚醛塑料视镜、玻璃管视镜等。2．视镜的选用根据输送介质的化学性质、物理状态及工艺对视镜功能的要求来选用。视镜的材料基本上和管子材料相同，需要变径的可采用异径视镜，需要多面窥视的可采用双面视镜，需要它代替三通功能的可选用三通视镜。4.3.4阻火器阻火器是一种防止火焰蔓延的安全装置，通常安装在易燃易爆气体管路上，当某段管道发生事故时，不致影响另一段的管道和设备阻火器的种类碳素钢壳体镀锌铁丝网阻火器不锈钢壳体不锈钢丝网阻火器钢制砾石阻火器碳钢壳体铜丝网阻火器波形散热片式阻火器铸铝壳体铜丝网阻火器阻火器的选用阻火器的壳体要能承受介质的压力和允许的温度，还要能耐介质的腐蚀填料要有一定强度，且不能和介质起化学反应阻火器主要是根据介质的化学性质、温度、压力来选用合适的阻火器一般介质，使用压力≤1.0MPa，温度<80℃时均采用碳钢镀锌铁丝网阻火器特殊的介质如乙炔气管道，特别是压力>0.15MPa的高压乙炔气管道上，采用特殊的阻火器4.3.5其他安全装置压力表的，显示压力管道内的压力大小；安全水封，既能起到安全泄压的作用，还能在发生火灾事故时阻止火势蔓延；放空管，起到安全泄压的作用。4.4.1压力管道安全设计1．一般要求管道设计要与装置全部设计统一考虑，必须符合管道仪表流程图，要有适当的支撑，保证足够的强度，对工作温度较高的管道要作柔性分析、有激振源的管道要作动力分析，使管道既有足够的强度，又能吸收热膨胀位移又有良好的抗振性。在经常出现飓风或地震分区级别高的地区还要考虑抵御风载和地震载荷的能力针对不同情况采用不同的管道敷设方式4.4压力管道安全技术2．防火安全设计当管道敷设在管廊上时，为充分利用空间，一般机泵就置于管廊下，管廊的上面放置引风机，管廊的两侧是主体设备。管廊与管道要保持一定的距离，距离的大小要满足有关防火的标准规范。《石油化工企业设计防火规范》对于石油化工企业，管道耐火层的耐火极限不应低于1.5h。3．防爆安全设计爆炸三个条件：存在可燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾；上述物质与空气混合，其浓度达到爆炸极限；存在足以点燃爆炸性混合物的火花或高温。在总体设计中设法限制和缩小危险区的范围；将不同等级的爆炸危险区与非爆炸危险区隔开；采用露天布置和加强室内通风使爆炸危险物质浓度低于爆炸极限；用可燃物质报警装置监测爆炸危险物浓度。4．其他安全设计输送易燃易爆介质的埋地管道需要穿越电缆沟，且管道温度又较高时，必需采取隔热措施，以使外表面温度低于60℃经过道路的管道必须有一定的架空高度法兰的位置避免处于人行通道和机泵上方，输送腐蚀性介质管道上的法兰要设安全防护罩便于检修、运行操作生产中的一些管线应用柔性分析方法改善安全性加装刚性环紧箍于管壁外，以改善原来管壁的椭圆度，消除管道震动4.4.2管道的材料选用根据操作条件来判断压力管道类型，不同类别的压力管道因其重要性不同，发生事故带来的危害程度不同，故对材料的要求也不同。其次是应考虑操作条件对材料的选择要求，不同的腐蚀程度，不同的介质温度都是选择材料的重要参数。对介质的成分进行细致的研究。由于有些含量极少的成分随时间而累积，由本来没有明显损害而逐渐变得能威胁管道正常运行。在使用之前，需要认真查对管件和管道附件的材料。4.4.3管道的施工安装管道施工安装一般都在生产现场，环境和工作条件比较差，管道施工的地方几乎没有房屋，气温、湿度都无法控制，有的高架管线必须高空作业，管子的位置既不能随意移动，也不能旋转，给安装作业带来很大的困难。按图纸安装施工是最起码的要求，必须严格执行。对安装结束的管道一定要作严格的质量检验，合格后方能投入使用。4.4.4管道的运行维护运行前的检查1.竣工文件检查设计竣工文件采购竣工文件采购文件中应有相应的采购技术文件采购文件应与设计文件相符采购变更文件应得到设计人员的确认产品随机资料应齐全，并应进行妥善保存施工竣工文件a.

重点管道的安装记录b.

管道的焊接记录c.

焊缝的无损探伤及硬度检验记录d.

管道系统的强度和严密性试验记录e.

管道系统的吹扫记录f.

管道隔热施工记录g.

管道防腐施工记录h.

安全阀调整试验记录及重点阀门的检验记录i.

设计及采购变更记录j.

其他施工文件k.

竣工图2.现场检查设计与施工漏项检查a.阀门、跨线、高点排气及低点排液等遗漏b.操作及测量指示点太高以致无法操作或观察，尤其是仪表现场指示元件c.缺少梯子或梯子设置较少，巡回检查不方便。支吊架偏少，以致管道挠度超出标准要求，或管道不稳定d.管道或构筑物的梁柱等影响操作通道e.设备、机泵、特殊仪表元件（如热电偶、仪表箱、流量计等）、阀门等缺少必要的操作检修场地，或空间太小，操作检修不方便未完工程检查适用于中间检查或分期分批投入开车的装置检查。对于本次开车所涉及到的工程，必须确认其已完成并不影响正常的开车。对于分期分批投入开车的装置，未列入本次开车的部分，应进行隔离，并确认它们之间相互不影响施工质量检查a.管道及其元件方面b.支吊架方面c.焊接方面d.隔热防腐方面3.建档标识及数据采集建档管线号、起止点、介质、操作温度、操作压力、设计温度、设计压力、主要管道直径、管道材料、管道等级、管道类别、隔热要求、热处理要求、管道等级号、受监管道投入运行日期、事项记录等标识与数据采集管道的标识可分为常规标识和特殊标识两大类运行中的检查和监测运行初期检查初期升温、升压后，操作人员应会同设计、施工等技术人员，进行全面系统的检查，以便及时发现问题，及时解决应着重从管道的位移情况、振动情况、支承情况、阀门及法兰的严密性等方面进行检查巡线检查及在线检测巡线检查内容除全面进行检查外，还可着重从管道的位移、振动、支撑情况、阀门及法兰的严密性等方面检查对于重要管道或管道的重点部位还可利用现代检测技术进行在线检测，对在线管道的运行状态、裂纹扩展动态、泄漏等进行不间断监测，并判断管道的安定性和可靠性，从而保证压力管道的安全运行末期检查及寿命评估加强在线监测，并制定好应急措施和救援方案，随时准备抢险救灾还应加强在役压力管道的寿命评估，从而变被动安全管理为主动安全管理压力管道寿命的评估应根据压力管道的损伤情况和检测数据进行，总起来说，主要是针对管道材料已发生的蠕变、疲劳、相变、均匀腐蚀和裂纹等几方面进行评估4.5.1压力管道检测检验目的及时发现并消除隐患，防止发生压力管道事故的有效措施，合理选用检验手段是保证检测的准确性，尽量避免“漏检”、“错检”，确保管道安全经济运行的关键。检验手段要根据预知与预测所产生缺陷的特点和管道的实际情况来选用。4.5压力管道检测检验4.5.2压力管道检测检验内容1.压力管道安装质量检验的内容技术资料技术准备材料管道的加工和组装管道的焊接热处理无损检测管道下沟回填保护工程耐压试验严密性试验竣工验收2．压力管道的定期检验压力管道使用过程中必须严格执行定期检验制度，检查中发现的问题应及时解决、处理，确保安全。首先要商定检验日期，指定检测部位查阅原始资料，了解管道的结构、规格材质、壁厚以及安装质量和历次检修、检验质量状况，审查有关运行记录，详细了解使用过程中的突变情况制定切实可行的检验方案4.5.3压力管道检测检验技术

宏观检查用来确定管道表面、绝热层、涂层、覆盖层以及相关金属构件的情况，并核查管道偏离、振动和泄漏的迹象，它包括直观检查和量具检查。直观检查主要凭借鉴定检验人员的视觉、听觉和触觉，对管道内外表面进行检查，以判断其是否存在缺陷。检验要点如下：内部外观检查时，为便于观察，最好采用手电筒贴着管道表面平行照射，使管道表面的微浅坑、鼓包、变形的凹凸不平现象清楚地显示出来，即使表面裂纹也能显示出黑色的线痕检查的部位比较狭窄，无法直接观察时，可利用反光镜或内窥镜伸入管道内进行检查当怀疑管道表面有裂纹时，可用砂布将被检部位打磨干净，然后用浓度为10%的硝酸酒精溶液将其浸湿，擦净后用5~10倍放大镜进行观察具有可拆卸法兰而无法进到管道内用肉眼检查的小口径管道，可将手从法兰口伸入，触摸管道的内表面，检查内壁是否光滑，有无凹坑、鼓包当管道支承部位发现腐蚀产物集结时，应抬起支架进行检验。如果在运行状态下，应小心操作。可用钢丝刷刷、刮刀刮、锤敲等方法补充对支架的检验检验吊架的断裂或损坏、弹簧支承失效、支承底板在支承元件上位移或者其他非正常情况；检验垂直支架的支脚，确保脚内没有充水，避免管道外腐蚀和支架内腐蚀；检验水平支架的支脚，确保水平方向上的轻微位移不会向管道组成件的外表面引入潮气检验波纹管膨胀节有无超出设计的异常变形、偏心或位移注意检验不适于长期运行的管道组成件以及错误安装几率大的管道组成件锤击检验可以确定管道壁和附件的减薄处，检查铆钉、螺栓支承及类似部件的牢固程度，检查绝热层的结合程度，局部检验时用来清除聚集的氧化皮量具检查是采用简单的工具和量具对直观检查所发现的缺陷进行测量，以确定其严重程度。量具检查是直观检查的补充手段，如测量管道及其组成件的结构尺寸、变形程度、偏心度、位移量，腐蚀、咬边、磨损、鼓包的深度（高度）、裂纹长度等。

壁厚测定壁厚测定对了解介质对管道的腐蚀情况，估算管道系统的剩余寿命极其重要。在选择和调整测厚点的数量和位置时，应考虑工艺装置可能或曾经受到的腐蚀形式。测定点数要能满足受检设备检验判断的需要，如在测定时发现管道壁厚有异常时，应在异常点附近增加测点，确定异常区域大小，必要时采用其他检测手段辅助检测。宏观检查和壁厚测定是压力管道检验最常用的方法，是进一步选用其他检验手段的基础。

表面无损检测表面无损检测是检测宏观检查中不易发现或漏检的表面缺陷和近表面缺陷，通常采用磁粉检测和渗透检测宏观检查中发现裂纹或有可疑情况的部位内表面焊缝有裂纹部位的相应外表面焊缝部位低温管道焊缝有咬边部位及其他修磨部位需要补焊的部位奥氏体不锈钢管道绝热层破损或可能渗入雨水的部位，应进行PT检测处于应力腐蚀环境中的管，应进行表面无损检测有疲劳破坏倾向的管道，应在焊接接头和容易造成应力集中的部位进行表面无损检测

内部无损检测用来检测工件（焊缝）埋藏缺陷，如裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等。通常采用射线检测和超声波检测制造、安装中返修过的焊接接头和安装时固定口的焊接接头表面检测发现裂纹的焊接接头错边量和咬边严重超标的焊接接头泵、压缩机进出口第一道焊接接头或相近的焊接接头使用中发生泄漏的部位及附近的焊接接头需进行安全评定的管道部位支吊架损坏部位附近的管道焊接接头异种钢焊接接头硬度异常的焊接接头

理化检验化学成分分析的选用材质不明时确定材质。确定材质是否发生变化时，如脱碳等。使用寿命接近或超过设计寿命的管道。检验后需补焊或焊补修理，验证其材质，以便选择焊接材料和确定焊接工艺时。光谱分析的选用在不需要详细确定材料的化学成份，而仅确定是碳素钢、低合金钢或是不锈钢时，可用光谱分析对原材料作定性鉴别，便于强度检验

压力试验经全面检验的管道一般应进行压力试验，试验前应经强度校核合格有下列情况之一时，应进行压力试验：焊接改造的使用条件变更的停用两年以上重新投用的检验员指定的压力试验的温度水平、压力水平和评定标准应符合有关规定对于不能进行压力试验的管道检验，除按规定进行必要的检验项目外，还应进行以下检验项目：对所有焊接接头和角焊缝（包括附件上的焊接接头和角焊缝）进行MT或PT对焊接接头100%RT或100%UT进行泄漏性试验4.6.1压力管道事故类型及特点爆炸事故是指压力管道在使用中或压力试验时，受压部件发生破坏，设备中介质蓄积的能量迅速释放，内压瞬间降至外界大气压力以及压力管道泄漏而引发的各类爆炸事故。严重损坏事故是指由于受压部件、安全附件、安全保护装置损坏以及因泄漏而引起的火灾、人员中毒以及压力管道设备遭到破坏的事故。一般损坏事故是指压力管道在使用中受压部件轻微损坏而不需要停止运行进行修理以及发生泄漏未引起其他次生灾害的事故。4.6压力管道常见事故原因及控制措施爆管事故。压力管道在其试压或运行过程中由于各种原因造成的穿孔、破裂致使系统被迫停止运行的事故被称为爆管事故裂纹事故。压力管道在运行过程中由于各种原因产生不同程度的裂纹，从而影响系统的安全，这种事故称为裂纹事故。裂纹是压力管道最危险的一种缺陷，是导致脆性破坏的主要原因，应该引起高度重视。裂纹的扩展很快，如不及时采取措施就会发生爆管泄漏事故。压力管道由于各种原因造成的介质泄漏称为泄漏事故。由于管道内的介