压力管道安全基础知识 管道知识学习 压力管道元件

第4章压力管道安全基础知识

4.1概述

4.1.1压力管道的定义

人们在生产、生活中广泛利用管道来输送介质，管道输送已经成为与铁路、公路、

水运、航运并列的运输行业之一。在生产、生活中所使用的管道中的部分管道是压力管

道，它作为一种特殊承压设备越来越广泛的应用于石油、石化、化工、电力等行业及城

市燃气和供热工程中。

《特种设备安全监察条例》（国务院549号令）对压力管道作了明确定义：压力管

道是利用一定的压力，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

大于或等于O.IMPa（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。

压力管道包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。

4.1.2压力管道的工作原理及用途

对单条压力管道而言，其工作原理就是依靠外界的动力或者是介质本身的驱动力将

该条压力管道源头的介质输送到该条压力管道的终点。

压力管道的主要用途就是输送介质，而除此用途之外还可以延伸出储存功能（主要

用于长输管道）和热交换功能（主要用于工业管道）等。

4.2压力管道输送的介质

管道输送的是流体介质，包括O.IMPa以上的气体、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。具体定义如

下：

可燃流体：指闪点高于45c的流体（在生产操作条件下，可以点燃和连续燃烧的气

体或可以汽化的液体），如35#轻柴油、重柴油、变压器油、甘油等。

易燃液体：指闪点低于45c的液体，如原油、汽油、煤油、乙醛等。

易爆（气体、液体）流体：指闪点低于环境温度的流体，如汽油、乙醛、丙酮等。

有毒流体：这类物质一旦泄漏，被人吸入或与人体接触，若治疗及时不至于对人体

造成不易恢复的危害。相当GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中II级以下危害

程度的毒物。如甲醛、乙髓、氯水等

剧毒流体：指有极少量这类物质泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触，即使迅速

治疗，也能对人体造成严重的危害和难以治疗的后果的物质。相当GB5044《职业性接

触毒物危害程度分级》中I级危害程度的毒物。如汞、苯、碑化氢、氯乙烯等，最高允

许浓度SO.1mg/m2o

有腐蚀性液体：是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的液体，如：硫酸、硝

酸等。

最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体：指介质在最高工作温度下，处在沸腾

状态的液体。

4.3压力管道的分类

4.3.1概述

压力管道的用途广泛，品种繁多。不同领域内使用的管道，其分类方法也不同。一

般可以按主体材料、敷设位置、输送介质特性和用途等进行分类，另外，为便于安全监督

管理,还按照安全监督管理的需要进行分类。

4.3.2压力管道分类

（1）压力管道的一般分类

①按主体材料划分，可分为金属管道和非金属管道。金属管道又可分为铸铁管道、

碳钢管道、低合金钢管道、不锈钢管道、有色金属管道等。非金属管道包括塑料管道、

玻璃钢管道、金属复合管道、非金属复合管道；

②按敷设位置划分，可分为架空管道、埋地管道、地沟敷设管道；

③按介质压力分类,通常可分为：超高压管道（＞42MPa）、高压管道（10〜42MPa）、

中压管道（1.6〜lOMPa）、低压管道（＜1.6MPa）；

④按介质温度分类，一般可分为：高温管道（＞200℃）、常温管道（一29〜200℃）、

低温管道（V-29C）；

⑤按介质毒性分类，可分为：剧毒管道（极度危害）、有毒管道（非极度危害）、

无毒管道；

⑥按介质可燃性分类，分为可燃介质管道、非可燃介质管道；

⑦以介质腐蚀性分类，分为强腐蚀性介质管道、腐蚀性介质管道、非腐蚀性介质

管道；

⑧按管道用途分类,分为长输油气管道、城镇燃气管道、热力管道、工业管道（包

括工艺管道、公用工程管道）、动力管道、制冷管道。

（2）安全监督管理的分类

为满足安全监督管理的需要，《特种设备目录》将压力管道分成长输（油气）

管道（输油管道、输气管道）、公用管道（燃气管道、热力管道）、工业管道（工艺管道、

制冷管道）和动力管道4个类别及压力管道元件品种。在安全监督管理中，还对各类压

力管道与压力元件品种进行分级以便于分级管理。

《压力管道安全管理与监察规定》将压力管道按其用途划分为长输管道（GA类）、

公用管道（GB类）和工业管道（GC类）。长输管道是指产地、储存库、使用单位间的用

于输送商品介质的管道（具体讲就是：跨越地、市输送商品介质的管道；跨越省、自治

区、直辖市输送商品介质的管道）；公用管道是指城市或乡镇范围内的用于公用事业或

民用的燃气管道和热力管道；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输助管道的工业管道。

油气田集输管道、发电厂的动力管道和液化石油气储配站站内管道一般划为工业管

道的范围。

①长输（油气）管道的分类分级

长输（油气）管道为GA类,分为GA1级和GA2级。

a.GA1级是指满足符合下列条件之一的长输管道：

a）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P>1.6MPa的管道；

b）输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离N200km,且管道公称直径DNN300mm

的管道；

c）输送浆体介质，输送距离”0km且管道公称直径DNN150mm的管道。

注：输送距离是指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离。

b.GA2级是指满足符合下列条件之一的长输管道：

a）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P<1.6MPa的管道；

b）GAI（b）范围以外的长输管道；

c）GAI（c）范围以外的长输管道。

②公用管道的分类分级

公用管道为GB类，分为GB1级和GB2级。GB1级为燃气管道；GB2级为热力管

道。

③工业管道的分类分级

工业管道为GC类，目前有两种分级方法，一种是《压力容器压力管道设计单位行下

许可》的分级方法，将工业管道分为划分为GC1级、GC2级、GC3级。另一种是《压

力管道安装单位资格认可实施细则》和《在用工业管道定期检验规程》（试用）的分级

方法，将工业管道划分为GC1级、GC2级和GC3级。这两种分级方法的主要区别是后

一种分级方法中将第一种分级方法中的GC2级工业管道又划出一部分管道做为GC3

级。

按《在用工业管道检验规程》（试用）的分级方法如下：

a.符合下列条件之一的工业管道为GC1级：

a）输送GB5044《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；

b）输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《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，并且设计压力为.OMPa的管

道；

c)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力为.OMPa,且设计温度%00℃的管

道；

d)输送流体介质并且设计压力NIO.OMPa的管道。

b.符合下列条件之一的工业管道为GC2级：

a)输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《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，并且设计压力＜4.0MPa的

管道；

b)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力V4.0MPa,且设计温度为00C的

管道；

c)输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力VlO.OMPa,并且设计温度%00C

的管道；

d)输送流体介质，设计压力＜10.0MPa,并且设计温度V400℃的管道。

c.符合下列条件之一的GC2级工业管道划分为GC3级：

a)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力Vl.OMPa,并且设计温度V40(TC

的管道；

b)输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力V4.0MPa,并且设计温度＜400℃

的管道。

4.4压力管道的主要工艺参数及特点

4.4.1压力管道的主要工艺参数

由于压力管道种类繁多，运行工况多样化和复杂化，通常认为压力管道的工作参数

包括以下几个方面：

(1)设计压力

在相应的设计温度下，用以确定管道及其它元件尺寸的压力值，该压力为管道的内

压力时，称为设计内压力，为外部压力时称设计外压力。设计压力不得低于工作过程中

可能出现的由压力与温度形成的最苛刻条件下的压力。

(2)操作压力

在稳定操作条件下，压力管道系统内介质的压力。

(3)最大操作压力

在正常操作条件下，压力管道系统中的最大实际操作压力。

(4)最大允许操作压力

压力管道系统遵循相关标准的规定，所能连续操作的最大压力，等于或小于设计压

力。

(5)设计温度

压力管道在正常工况下，管壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。设计温度不

得高于(或低于)工作过程中可能出现的由压力与温度形成的最苛刻条件下的最高温度

(最低温度)。

(6)管输介质温度

管道输送介质在管道内输送时的流动温度。

(7)公称直径(DN)

由字母DN和无因次整数数字组合的尺寸标志，代表管道组成件的规格。数字反映

管道组成件连接端部的孔径或外径(mm)。公称是一种数字标记，作为尺寸、容积、额

定值或其它特征的标称，不是一种精确的度量。

(8)公称压力(PN)

由字母PN和无因次整数数字组合的尺寸标志，代表管道组成件的压力等级，数字反

映管道组成件的(以"bar"计)。

(9)设计壁厚

在相应的设计内压力和公称直径下，根据选用钢管的许用应力，设计得出满足工艺

条件的管壁厚度。

4.4.2压力管道的特点

(1)应用广泛，随着经济的发展，管道的数量越来越多。由于应用的领域不同，各

个领域所使用的压力管道又各有其特点，如化工、石化系统有大量的压力管道，它们的

工作条件各种各样，工作压力由真空、负压到300MPa以上的高压、超高压。而工作温

度由一200℃到1000C以上，所传载的介质又多是有毒、易燃、易爆。

(2)管道体系庞大，由多个组成件、支承件组成，任一环节出现问题都会造成整

条管线的失效。

(3)管道的空间变化大。要么是长距离却经过复杂多变的地质条件、地形地貌、

人文环境、天气环境；要么是在一个环境里，但是其立体空间变幻莫测。

(4)腐蚀机理与材料损伤的复杂性。易受周围介质或设施的影响，容易受诸如腐

蚀介质、杂散电流影响，而且还容易遭受第三方破坏。

(5)失效的模式多样。地质灾害、采空区、洪水、第三方破坏等导致的非控因素

的失效。

(6)载荷的多样性，除介质的压力外，还有重力载荷、土壤载荷以及位移载荷等。

(7)材质的多样性，可能一条管道上就需要用几种材质。

(8)安装方式多样，有的架空安装，有的埋地敷设。

(9)实施检验的难度大，如对于高空和埋地管道的检验始终是难点。

(10)压力管道元件数量多，标准多。

另外，我们在研究压力管道时，始终要注意管道是整个设备装置系统的一部分，有

时还是最主要的一部分。研究管道也要从系统的角度去考虑问题。

4.5压力管道的组成

4.5.1概述

压力管道由管子、管件、阀门、法兰、补偿器等压力管道元件以及安全保护装置（安

全附件）、附属设置等组成。

安全保护装置包括紧急切断装置（紧急切断阀等）；安全泄压装置（安全阀、爆破

片等）；测漏装置（气密性试验、氨渗透试验、卤素检漏试验、氧检漏试验等）；测温测

压装置（温度表、压力表）、静电接地装置、阻火器、液位测试装置（液位计）和泄漏

气体安全报警装置（声、光报警）。

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。

不同用途的压力管道，如长输管道中的输油管道和输气管道、城镇燃气管道、热力

管道、各种工业管道等，其组成各有特点，有时差别很大。

4.5.2长输（油气）管道的组成

长输（油气）管道主要集中在石油、石化、燃气系统中，按输送介质的不同分为输油

管道、输气管道、油气混输管道，其中输油管道又分为原油和成品油两类。

（1）输油管道

输油管道分为原油管道与成品油管道。

原油管道是将油田生产的原油输送至炼厂、港口、铁路运转站的长距离输油管道，

它由各类型输油站、管线及有关辅助设施构成。原油管道分为等温输送与加热输送管道。

成品油管道是将炼油厂生产的油品送至各分输站、运转站或油库，向市场直接供应

商品油。由于成品油种类、牌号很多，当它们流向相同时，常只敷设一条管道，连续地

按一定顺序输送几种油品，称为成品油混输管道。与原油管道类似，成品油管道也是由

站场、线路和辅助设施组成，也具有分输功能，不同的是它起点或中途加油站场是与炼

油厂相连接。我国兰-成-渝成品油管道，全长1251Km,在兰州至成都沿线设有8个分

输站，沿途分输77xl（）4t/a。

原油管道由输油站、线路及附属设施组成，见图4-1。

1-井场；2T油站；3-来自油田的输油管；4一苜站罐区和泵房；5—全线调度中心；

6—消管器发放室；7一首站锅炉房；8—微波通讯塔；9一线路阀室；10—维修人员住所;

11—中间输油站；12—穿越铁路；13—穿越河流；14一跨越丁程；15—车站；16一炼厂；

17—火车装油栈桥；】8—油轮码头

图4-1原油管道的组成

(2)输气管道

输气管道是由站场、线路、辅助工程设施组成，见图4-2o输气管道是连接气田净

化气处理厂与城市门站之间的干线输气管道，它具有输量大、压力高、距离远的特点。

I11曲：2'站；3a净化代置的Ms气西站I4一支线配二站；5.6一住路加公路9此；

78.9河博中抛物为总；IU地下储气幡；II一阴祖仰护站；12—终点间*1耕

图4-2输气管道的组成

4.5.3公用管道

⑴概述

公用管道敷设于城镇地下，由于城镇人口与建、构筑物稠密，各种地下管线和设施

较多，为安全起见，一般公用管道压力比较低，以尽量避免介质泄漏而发生安全事故。

在城镇由于各类用户繁多，道路纵横交错，楼房鳞次栉比，公用管道要通向每一个用户，

因此，管道密集，选线十分困难，作好各种公用管道的布线，十分重要。公用管道直接

为千家万户服务，对于输送介质要求较严。一般输送的介质比较单一，城镇燃气按气源

不同可分为天然气(II类气质)、人工燃气、液化石油气等，并在标准与规范中分别均

有不同的要求。其性质虽有不同，但仅在一定范围内有所变化，可以遵循相同的规律。

城镇燃气均为常温输送，而热力管道的特点是输送的介质必须要有所需的热能和相应的

温度，这对热力管道的设计与运行管理带来一定的特殊要求，其输送的介质仅为热水与

蒸汽，比较单一、稳定。

(2)城镇燃气管道

①城镇燃气管道的分类

城镇燃气管道主要采用地下敷设，在管道经过铁路、河流时有时也常采用架空敷设，

也可采用随桥敷设。

城镇燃气管道可分为输气管道(由气源厂或门站、储配站至各级调压站输送燃气的主

干管线)、分配管道(在供气地区将燃气分配给工业企业用户、商业用户和居民用户。分

配管道包括街区的和庭院的分配管道)；用户引入管和室内燃气管道。

城镇燃气管道根据输气压力P分为：高压A(2.5MPaVPW4.0MPa)；高压B(1.6

MPa<PW2.5MPa)；次高压A(0.8MPa<P式1.6MPa)；次高压B(0.4MPa<PW0.8

MPa)；中压A(0.2MPaVPW0.4MPa)；中压B(0.01MPaWPW0.2MPa)；低压(P

<0.01MPa),

城镇高压燃气管道是大城市供气的主动脉，高压燃气必须通过调压站送入次高压或

中压管道、高压储气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂企业。中压管道必须通过区域

调压站或用户专用调压站向城镇分配管道供气，或向工厂企业、大型商业用户以及锅炉

房供气。

②城镇燃气输配系统的构成

现代化的城镇燃气输配系统是复杂的综合设施，主要由下列几部分构成：

a.低压、中压、次高压以及高压等不同压力的燃气管网；

b.门站、储配站；

c.分配站、压送站、调压计量站、区域调压站；

d.信息与电子计算机中心。

输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气，在运行管理方面应是安全的，在

维修检测方面应是简便的。还应考虑到在检修或发生故障时，可关断某些部分管段而不

致影响全系统的工作。

③城镇燃气管网系统

城镇燃气输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分

为：

a.一级系统仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的供气系统。

如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。

b.两级系统由低压和中压或低压和次高压两级管网组成。低压一次高压两级管

网系统气源为天然气，用长输管线的末段储气，如图4-3所示。低压一中压两级管网系

统的气源是人工燃气，用低压储气罐储气，如图4-4所示。

c.三级系统包括低压、中压（或次高压）和高压的三级管网。气源是来自长输

管线的天然气（也可以是高压的人工燃气），用高压储气罐储气，如图4-5所示。

d.多级系统由低压、中压、次高压和高压的管网组成。气源是天然气，该城镇的

供气系统用地下储气库、高压储配站以及长输管线储气，如图4-6所示。

图4-3低压一次高压两级管网系统

2一城镇燃气门站；3-次高压（或中压）管网；4-区哉调压站；5-工业企业专用调黑；

1-长输管道;7一穿过铁路的套管敷设；8-穿越河底的过河管；9-沿桥敷设的过河管3-工业止

6-低压管阀;

图4-4低压-中压两级管网系统

1-气源厂；2-低压管网；3-压送机站；4-低压储站;

5-中压管网；6-区域调压站；7-低压管网

图4-5三级管网系统

1-长输管道；2-城镇燃气门站或分配站；3-次高压管道；4-高压储配站；5-次高压管网;

6-次高中压调压站；7-中压管网：8-中低压调压站；9-低压管网；10-煤气厂

图4-6多级管网系统

1-长输管道；2-城镇燃气门站（分配站）；3-调压计量站；4-储配站；5-调压站;

6-高压外环网；7-次高压A管网；8-次高压B管网；9-中压管网；10-地下储气库

（3）热力管道

①概述

城镇供热系统分为分散供热和集中供热两种类型，现在集中供热系统是主要发展方

向。集中供热系统是指一个或多个集中的热源通过供热管网向多个热用户供应热能的系

统，它主要由热源、热网和热用户组成。热网是指由热源向热用户输送和分配供热介质

的管线系统，即热力管道。

集中供热系统按热源型式的不同可分为：热电厂供热系统、区域锅炉房供热系统、

地热供热系统、工业余热供热系统、核供热堆和太阳能供热系统。其中常见的为前两种

供热系统。

热电厂供热系统以热电联产锅炉房作为集中供热热源。所谓热电联产就是指联合生

产电能和热能的发电厂，它从汽轮机中抽出部分蒸汽或将汽轮机尾部排出的蒸汽加以利

用，不仅方便生产、生活，还因为利用了大量的潜热从而节约了能源，它是目前国内外

城市集中供热的主要模式。区域锅炉房供热系统是以集中锅炉房作为供热热源，区域锅

炉房按锅炉种类的不同又分为蒸汽供热系统和热水供热系统

②供热管网

供热管网是连接供热热源与热用户的纽带，是集中供热系统的重要组成部分。城市

供热管网一般供热参数如下：蒸汽管网压力W2.5MPa,温度W350C；热水管网压力W

1.6MPa,温度W150℃。

供热管网按其平面布置形式可分为枝状管网（见图4-7）、环状管网（图4-8）和双管

制管网（见图4-9）。枝状管网是目前我国城市供热中普遍采用的形式。

图4-7枝状管网示意图

图4-8环状管网示意图

图4-9双管管网示意图

4.5.4工业管道

工业管道是由压力管道组成件和支承件组成。

管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管子、管件、法兰、垫片、紧

固件、阀门以及膨胀接头、挠性接头、耐压软管、疏水器、过滤器和分离器等。

管道支承件是指管道安装件和附着件的总称。其中安装件是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。它包括吊杆、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。附

着件是指用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件，它包括管吊、吊（支）

耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。

工业管道的构成并非千遍一律，由于它所处的位置不同，功能有差异，所需要的元

器件就不同，最简单的就是一段管子。工业管道的基本组成见图4-10。图4-11为石化

装置中的管道实景图。

图4-10工业管道组成示意图

1是波纹管，2、10、13是阀门，3是“8”字型盲通版，4、12、18是弯头，

5是节流孔板，6是三通，7是斜接三通，8是四通，9是异径管，11是滑动支架,

14是活接头，15是疏水器，16是视镜，17是过滤器，19是阻火器。

图4-11工业管道实物照片

4.6压力管道元件

管道元件包括管道组成件和支承件，但属于压力管道元件的只是其中的一部分。根

据2007年1月1日实施的《压力管道元件制造许可规则》的规定，压力管道元件包括

管子、管件、阀门、法兰、合金钢螺柱和螺帽、垫片和其他特殊组成件或受压部件，以

及上述元件的组合件。

4.6.1管子

压力管道使用的管子按材质分有铸铁管、钢管、有色金属管和非金属管；按结构分

有无缝管和焊接管；按制造方法分有轧制管、焊接管和铸造管；按用途分则有低压用流

体输送管、高压锅炉钢管、管线管、石油裂化管、化肥用管等等。在压力管道中使用的

钢管一般只使用流体输送用钢管，而不允许使用结构用钢管。管线管目前只用在长输管

道上，品种有陆上管线管和海底管线管。

有色金属管有铝及铝合金管、铜及铜合金管、钛及钛合金管和错及错合金管等，也

分无缝和有缝两种。

非金属管通常称为塑料管，由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等不同材料制成。

（1）无缝钢管

无缝钢管通常采用轧制方法制造，采用生产线批量生产,有热轧管和冷轧管两种。

轧制过程是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。热轧钢

管以热轧状态或热处理状态交货；冷轧钢管则以热处理状态交货。冷轧钢管的尺寸精度

比热轧钢管高。

①无缝钢管的生产工艺流程如下：

a.热轧管的工艺流程；

管坯一剪断f加热一穿孔一轧管f定径一冷却一矫直一切头一无损检测一水压试

验（探伤）-标记-入库。

b.碳素钢和低合金结构钢冷拔无缝钢管工艺流程

圆管坯一加热一穿孔一打头一退火一酸洗一涂油（镀铜）一多道次冷拔（冷轧）一

坯管一热处理一矫直f水压试验（探伤）一标记一入库。

c.不锈钢无缝钢管冷拔工艺流程

管坯——检验——剥皮一一检验——加热一一穿孔——酸洗——修磨——润滑风

干——焊头——冷拔——固溶处理——酸洗——酸洗钝化——检验——（冷轧——去油

——切头——风干——内抛光——外抛光）（卫生级镜面管工艺流程）——水压试验、

无损检测——标识——成品包装。

若欲获得尺寸更小和质量更好的无缝管，必须采用冷轧、冷拔或者两者联合的方法。

冷轧通常在二辐式轧机上进行，钢管在变断面圆孔槽和不动的锥形顶头所组成的环

形孔型中轧制。冷拔通常在0.5〜100T的单链式或双链式冷拔机上进行。

d.挤压管的工艺

即将加热好的管坯放在密闭的挤压圆筒内，穿孔棒与挤压杆一起运动，使挤压件从

较小的模孔中挤出。此法可生产直径较小的钢管。

②无缝钢管的规格

无缝钢管的规格以外径x壁厚（如此e219x6）或公称直径和壁厚系歹（J（如DN100

Sch40）表示。

③无缝钢管的主要检测项目

无缝钢管的主要检测项目有尺寸、重量、化学成分、力学性能、水压试验、涡流探

伤、超声检测、漏滋探伤、外观等。高压锅炉管除应保证化学成分和机械性能外，要逐

根做水压试验和扩口、压扁试验等工艺性能试验。此外，对某些特殊用途的成品钢管，

对其腐蚀性能、显微组织、晶粒度、脱碳层等质量特性也有一定要求。

④无缝钢管质量主要要求

a.表面质量

内外表面应在充分照明的条件下逐根进行目视检验。钢管的内外表面不得有裂缝、

折叠、轧折、离层、发纹和结疤缺陷存在。冷拔或冷轧精密无缝钢管表面质量参照

GB3639-83《冷拔或冷轧无缝钢管》。

b.化学成分

钢的化学成分是关系钢材质量和最终使用性能的重要因素之一，是生产企业和客户

验收钢及钢材化学成分的重要依据。

钢的化学成分分为钢坯的熔炼成分和钢材的成品成分。熔炼成分是指钢冶炼完毕、

浇注中期的化学成分。按规定的标准方法（GB/T223）进行分析，其结果必须符合标准

化学成分范围。成品成分又叫验证分析成分，是从成品钢材上按规定方法（GB/T222）

钻取或刨取样屑，并按规定的标准方法（GB/T223）进行分析得来的化学成分，主要是

供使用部门或质量检验部门验收钢材质量使用。允许成品成分与标准成分范围（熔炼成

分）之间存在有偏差，其偏差值应符合GB/T222之规定。

c.力学性能

钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化

学成分和热处理方法。在无缝钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了下列性能指标：

a）拉伸性能。包括抗拉强度、屈服强度（屈服点）、伸长率等，还有用户要求的高

温性能等。

b）硬度指标。根据试验方法和适用范围不同，对于管材一般常用的有布氏、洛氏、

维氏硬度三种。

c）冲击韧性指标。冲击韧性试验或冲击功试验统称“冲击试验”，因试验温度不同

而分为常温、低温和高温冲击试验三种；若按试样缺口形状又可分为“V”形缺口和“U”

形缺口冲击试验两种。“V”形缺口试验又称夏比试验，主要用于低温材料的冲击韧性试

验。

d.工艺性能试验

a）按水压试验要求供应的无缝钢管必须保证通过标准所规定的水压试验。在规定

的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀为合格。通常经涡流探伤合格的钢管可不进行水压试

验，经合同商定注明，可用漏滋探伤检验代替水压试验。

b）卷边试验、扩口试验、压扁试验等。根据不同的标准或需方要求，无缝钢管还

要卷边试验、扩口试验、压扁试验等。

e.无损检测

a）涡流探伤：通常经涡流探伤合格的钢管可不进行水压试验，经合同商定注明，

可用漏滋探伤检验代替水压试验。因此，无缝钢管如不进行水压试验，应当逐根进行涡

流探伤并符合所依据探伤标准规定的合格标准。

b）超声波探伤。对于高压锅炉用管、热交换器用不锈钢管以及按照特殊工程规范

订货的要求，应逐根进行超声波检验并符合所依据探伤标准规定的合格标准。

f.腐蚀试验

对于高压锅炉用管及热交换器用奥氏体、奥氏体-铁素体钢管，应做晶间腐蚀试验，

具体试验方法由供需双方按规定的标准方法选定。

g.尺寸要求

a）尺寸偏差：标准中规定了实际尺寸与公称尺寸之间允许有一差值。差值为正值

的叫正偏差，差值为负值的叫负偏差。

b）壁厚不均：在有些钢管标准中规定了壁厚不均的允许指标，一般规定不超过壁

厚公差的80%（经供需双方协商后执行）。

c）椭圆度：有些钢管标准中规定了椭圆度的允许指标，一般规定为不超过外径公

差的80%（经供需双方协商后执行

d）弯曲度：标准中规定的弯曲度一般分为局部弯曲度和全长总弯曲度，制造企业

应符合产品生产标准的规定要求。

（2）焊接钢管

①概述

焊接钢管也称焊管，是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管按

焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。

直缝焊管生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。螺旋焊管的强度一般比

直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径

不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，螺旋焊管焊缝长度增加30~100%,而且生

产速度较低。因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则多采用螺旋焊。

螺旋缝埋弧焊钢管（简称SSAW）是采用埋弧焊工艺生产，带有一条螺旋焊缝的钢管。

是将卷板矫平、切头、修边，由螺旋成型机成型后，使用埋弧焊先内后外进行焊接，按

规定长度切管并经规定的检验与试验，来完成生产的。

螺旋缝埋弧焊管原为全国工业产品生产许可证管理，2006年4月20日，国家质检

总局以《关于将石油天然气工业用焊接钢管等5类工业产品实行特种设备制造许可证管

理的通知》（国质检特[2006]162号），将工业产品生产许可证转为实行特种设备（压力

管道元件）制造许可证管理。2007年1月1日实施的《压力管道元件制造许可规则》将

螺旋缝埋弧焊钢管纳入许可范围管理。

在输油输气用的焊接钢管中使用钢级的概念。钢级以规定总伸长应力命名（规定总

伸长应力为试样标距长度上产生0.5%的总伸长时所需的拉应力）。在《石油天然气工业

输送钢管交货技术条件》（GB/T9711）规定的钢级与ANSI/APIspec5L[1]规定的钢级对

比表见表5-1钢级对比表。

表4-1钢级对比表

L175

钢级

(I,IIL210L245L290L320L360L390L415L450L485L555

(GB/T9711)

类)

钢级A25

(ANSI/API(I、HABX42X46X52X56X60X65X70X80

spec5L)类)

②制造工艺

各类焊接钢管的制造工艺各不相同，以下介绍螺旋缝埋弧焊钢管的制造工艺。

a.螺旋缝埋弧焊钢管制造基本流程

常见螺旋缝焊管制造工艺过程见图4-12»

合格合格最终检会

图4-12螺旋缝焊管制造流程图

b.螺旋缝埋弧焊钢管制造主要工序内容

a）下料

下料前，应根据合同或设计要求，确定使用的材料，其化学成分与力学性能应符合

国家有关材料标准、焊接钢管产品标准和合同规定要求，并按要求进行复验。成型前卷

板宽度应为钢管外径的0.8~3.0倍，否则采用纵剪机将卷板宽度下料至规定尺寸。

b）矫平、修边、切头

卷板打开后，由于钢板成弧型，因此在成型机上需通过5辑或7棍等多棍矫平装置，

将卷板矫平。钢板两侧的修边机按焊接坡口要求进行加工、修边。

卷板头尾采用切头机进行切头、平齐，以便对头。

c）钢板卷制成型

通过螺旋成型机将钢板卷制成钢管，并保证螺旋缝具有工艺要求的坡口间隙和错边

量。

d）焊接

焊接分为螺旋焊缝焊接、对头焊缝焊接和返修焊接。

螺旋缝埋弧焊管的螺旋焊缝焊接采用自动埋弧焊方法，先内后外进行焊接，内外焊

缝焊接道数按工艺要求。焊缝在管体上呈螺旋状，其长度大致为管长的4〜5倍。埋弧

自动焊机应具有可靠的焊缝跟踪装置，以保证焊接过程中不偏弧。

在批量生产时，由于卷板长度不够而需要接长，钢板或钢带头尾相接的焊接，称为

对头焊。钢板对头焊采用埋弧焊、自动熔化极气体保护电弧焊或这些焊接工艺的组合焊

焊接，而且仅焊接钢板一侧（最终成为钢管内侧）。切管后还应对其外侧未焊部分进行

补焊。

螺旋焊缝外观检验不合格、无损检测发现超标缺陷或水压试验时发现泄漏，均应进

行返修焊接。

e）切管

钢管在连续运行过程中，采用等离子等切割技术，根据用户要求将钢管切成规定的

长度。切割机的运行速度应与螺旋成型机送管速度同步，以保证钢管端面平齐。

f）平头

在平头机床上，采用专用夹具固定钢管，并将端口撑圆，然后按图纸或工艺要求加

工端口尺寸。

g）无损检测

无损检测包括X射线检测、超声检测。

经平头的钢管，应按标准或合同技术要求进行X射线无损检测。X射线无损检测通

常采用X射线工业电视检测，也可采用X射线照相。当采用X射线工业电视检测时，其

系统性能应经鉴定认可，并配置自动记录装置。

根据标准或合同技术要求的规定需做超声检测的钢管，螺旋焊缝通常采用多通道超

声自动检测系统，对对头焊缝、管端及其他可疑部分，应采用手工超声检测。当采用超

声自动检测系统时，其系统性能应经鉴定认可，并配置自动报警和喷标装置。

h）水压试验

在水压试验机上应对钢管逐根进行水压试验。水压试验机应有试验过程自动记录装

置，或配备某种自动或连锁的强制性装置，以防止在满足规定的试验要求前，将钢管作

为已试钢管进行判级。

i）标记

按合同或标准规定要求，在钢管端部规定部位喷涂相应的标记，如：材料牌号、产

品标准号、规格尺寸、生产批号、管号、AZ标识、生产厂家标识等。

j）最终检验

按相关标准、合同要求，对钢管进行最终检验。检验项目包括外观、尺寸、重量、

化学成分分析、力学性能试验、标识及批量检验情况，同时对已做检验与试验项目进行

汇总和确认。

4.6.2管件

（1）管件分类

压力管道上常用的管件有无缝管件、有缝管件、锻制管件、铸造管件、汇管、收发

球筒、过滤器和非金属材料管件等。

①按连接方式分类

按连接方式可将管件分为对焊管件、法兰连接管件、承插管件、柔性接口管件和螺

纹管件等。

②按使用材料分类

按使用材料可分为碳钢、合金钢、奥氏体不锈钢、灰口铸铁和球墨铸铁制管件等。

③按用途分类

按用途分有弯头、异径接头、三通、四通和管帽等。

弯头的品种较多，按角度分有45。、90。和180。弯头，按结构尺寸分有长半径弯头（弯

头的曲率半径为1.5DN）、短半径弯头（弯头的曲率半径为1.0DN）、异径弯头（弯头的

曲率半径是大端的1.5DN）。由于弯头的种类很多，所以定货时定单中常采取如下表示

方法：如“LRSTD9008”，表示长半径，压力等级为STD,90。的8“弯头；又如，

“SRXS4504”表示短半径，压力等级为XS,45。的4”弯头。

异径接头（俗称：大小头）有同心和偏心异径接头之分。偏心异径接头可保持管底

平或管顶平，偏心距为l/2x（大端内径-小端内径）。

三通有等径、异径三通，四通有等径和异径四通。异径三通的支管比干管小，通常

小2〜3级，例如200x200*100（8"x8"x4"）。

④按加工工艺分类

按加工工艺分有焊制、推制、热压、冷压、铸造和锻制管件等。

⑤按压力等级分类

按压力等级分大约有17种，和美国的管子标准是相同的，有：Sch5s、Schl0s、Schl0、

Sch20>Sch30、Sch40s、STD,Sch40、Sch60、Sch80s、XS；Sch80、SchlOO、Schl20、

Schl40、Schl60、XXS,其中最常用的是STD和XS两种。

（2）管件生产过程

各类管件的生产过程各不相同，以下简介无缝管件生产过程。

①下料

制造弯头要先选定规格，通过理论计算确定扩径率，提出管料。选好原料后，按弯

头规格下料，再考虑曲率半径，然后以该长度为定尺进行切断。三通应根据不同规格进

行下料，下料后先要喷砂，要在成形前将表面的氧化皮去除。

壁厚一般以来料的壁厚进行控制。一般提料时，壁厚要加一些余量。

②典型加工过程

a.热推无缝弯头的主要工序

热推无缝弯头的主要工序为：下料一平口一上料一预热一推制一成形一整形一回火

（正火）一喷沙清理一倒角一整修一喷漆一标记。

b.无缝热压管件（碳钢弯头）的主要工序

无缝热压管件（碳钢弯头）的主要工序为：下料一加热一压制一割口一通球一整形一

热处理一表面探伤一清理一倒角一喷漆一标记。

c.热压三通主要加工工艺

三通成形可采用模具液压鼓胀法成形，模具底部平直，上边有凸缘孔，将管子放入

后，管子用液压缸固定，两边充入液体向内凸胀，把管挤成“凸”字形，再把凸起处从适

当位置切除，并打成坡口，经过两次喷丸处理，由于加工硬化，所以也需要热处理。

所有的管件都要经过表面处理，把内外表面的氧化铁皮通过喷丸处理喷掉，再涂上

防腐漆。管件的包装要求（含包装标记）是要注明尺寸、钢号、批号、厂家商标，在管

件上要打上钢印，并附有装箱单和质保书等文件。

（3）管件的产品质量检验

①原材料检查

a.对焊无缝管件的原材料除管帽用钢板外，均为无缝钢管。原材料要求可执行

GB/T12459—2005标准中表10的规定。

b.对焊管件的原材料为钢板或钢带。化学成分、力学性能等技术要求应符合相应

标准的规定。

c.法兰管件的原材料为锻件及铸件。化学成分、力学性能及热处理等技术要求应

符合相应标准的规定。

d.制造管件的原材料均须具有钢厂的质量证明书（或其复印件），并按质量证明书

对钢材进行验收，必要时应进行复验，确认合格后方可使用。根据用户需要，可增加对

材料的检验项目，如超声、渗透、磁粉探伤或其他检验项目。

制造法兰管件的原材料，应按不同材质的相应标准进行加工前消除应力、降低硬度

和稳定化处理。

对重要装置上使用的法兰管件，原材料进厂后，应对材料进行光谱定性或化学定量

分析，确认合格后方可使用。

②表面质量

a.对焊管件表面质量检查采用目测。要求成品管件不得有裂纹及其它有损强度和

外观的缺陷，如过烧、疤痕等。内外表面应光滑不得有氧化皮。

b.钢制法兰管件表面质量检查一般采用目测。要求成品管件表面无裂纹、夹层及

氧化皮等有害缺陷；铸造管件表面应没有影响使用的裂纹、气孔、冷隔和粘砂等缺陷。

c.铸铁管件表面质量检查要求，执行GB3420、GB8715规定。

d.锻钢制螺纹管件表面应无裂纹、夹层、夹渣及氧化皮等缺陷。

③形状与尺寸

a.钢制法兰管件形状和尺寸应符合GB/T17185标准的要求。

b.钢制对焊管件外形尺寸和极限偏差应符合GB12459、GB/T13401、SY7510标准要

求。对焊管件焊端坡口结构形式和尺寸应符合GB12459、GB/T1340KSY7510标准要求。

④硬度检查

按SY7510制造的对焊管件硬度应不超过HB197o

⑤无损检测

a.钢制法兰碳钢、合金钢管件应进行射线或超声波检验或磁粉探伤检验，奥氏体

不锈钢管件进行渗透检验。钢制对焊无缝管件应进行超声波或磁粉探伤检验，奥氏体不

锈钢管件进行渗透检验。

b.钢板制对焊管件焊缝均需100%射线或超声波探伤检查，射线检查按JB/T4730

的规定进行，I级合格，超声波探伤检验按JB4730规定进行，I级合格。有缝对焊管

件所有焊缝均需进行100%射线或超声波检查，射线检查按JB4730规定进行，II级合格,

超声波探伤检查按JB4730规定进行，I级合格。

⑥水压试验

a.法兰管件每个都应进行水压试验，试验压力、试验介质、保压时间应符合相应

标准要求。判定标准为在受压周界的壁上不允许有渗漏。

b.钢制对焊管件按相应标准制造并检验合格的管件可不做单件水压试验，但应保

证所有管件能通过系统水压试验的考核。

⑦爆破试验

对新试制产品或用户提出要求应进行的爆破试验，合格要求按相应标准执行。

4.6.3阀门

(1)概述

阀门是流体输送系统中的控制部件，它具有导通、截断、调节、截流、减压、分流、

防止倒流和泄压等功能。它又可以用来控制空气、蒸汽、水、各种易燃易爆化工原料和

油品、腐蚀性介质、放射性或有毒性介质等各种流体的流动。阀门的动作可以采用简单

的手动启闭；也可以采用如电动、气动、液动、电一气或电一液联动、电磁驱动进行启

闭；还可以采用在压力一温度或其他形式传感信号作用下，按预定的要求使启闭件作升

降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积以实现其控制功能。阀门的通径小到

几毫米的微型阀，大到10米重十几吨的工业管道用阀；其工作压力可以从1.3*10-3真空

到lOOOMPa超高压；工作温度从-269C的超低温到1430C高温。

(2)阀门分类

①一般分类方法

由于阀门的品种规格繁多、用途广泛，因此其分类从不同角度出发可以有很多种

分类方法。目前通用分类法分类是既按工作原理，又按结构划分。它是目前国内国际最

常用的分类方法，一般分为：闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、

节流阀、调节阀、安全阀、减压阀、疏水阀等。

②按阀门用途和作用分类

按阀门用途和作用分类可将阀门分为截断类、调节类、止回类、分流类和安全类等

5类。截断类阀门主要用于截断或接通介质流，其典型产品包括闸阀、截止阀、球阀、

旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等；调节类阀门主要用于调节介质的流量、压力等，其典型产品

包括调节阀、节流阀、减压阀等；止回类阀门主要用于阻止介质倒流，其典型产品包括

各种结构的止回阀；分流类阀门主要用于介质流动的分离或混合，其典型产品包括各种

结构的分配阀、切换阀和疏水阀等；安全类阀门主要用于介质超压安全保护，其典型产

品包括各种类型的安全阀。

③按公称压力分类

按公称压力可将阀门分为真空阀（工作压力低于标准大气压力的阀门）、低压阀（公

称压力PNS1.6MPa的阀门）、中压阀（公称压力PN=2.5〜6.4MPa的阀门）、高压阀（公

称压力PN=10〜80MPa的阀门）和超高压阀（公称压力PNNlOOMPa的阀门）。

④按阀门适应工作介质温度分类

按阀门适应工作介质温度可将阀门分为高温阀（仑450C的阀门）、中温阀

（120℃&*50℃的阀门）、常温阀（-40℃姿12OC的阀门）和超低温阀（£100℃的阀

门）。

⑤按驱动方式分类

按驱动方式可将阀门分为手动阀、动力驱动阀和自动阀。

手动阀它是靠人力操纵手轮、手柄或链轮驱动的阀门；动力驱动阀利用各种动力源

进行驱动的阀门，主要有电动阀、气动阀、液动阀和电磁阀等；自动阀不需要外力驱动,

而利用流体介质自身的能量来使阀门动作，如止回阀、安全阀、减压阀和疏水阀等。

⑥按阀门与管道连接的方式分类

按阀门与管道连接的方式可将阀门分为法兰连接阀门、螺纹连接阀门、焊接连接阀

门、卡套连接阀门和夹箍连接阀门。

⑦按阀体材质分类

按阀体材质分类可将阀门分为金属材料阀、非金属材料阀和金属壳体非金属衬里

⑧按阀座与阀瓣密封材料分类

按阀座与阀瓣密封材料可将阀门分为金属密封阀和非金属密封阀。

⑨按阀门工况分类

阀门工况可分为一般工况阀门和特殊工况阀门。

（2）常用阀门简介上

①闸阀c

闸阀是指起闭阀（闸板）由阀杆带动，［心、

沿阀座密封面作升降运动的阀门。可接通或4______£:盘

I.手蛇，2mH鳏2

7.螺岫舟•■月，9.

lomttt.iim体

截断流体的通道。由于结构特点，闸阀一般

不作节流用。闸阀的结构见图4-13。

②截止阀、节流阀

截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门，

启闭件（阀瓣）由阀杆带动、沿阀座（密封面）

轴线作升降运动的阀门。截止阀与节流阀结

构基本相同，只是阀瓣形状不同。截止阀和

节流阀与管道连接形式有法兰连接、焊接连

接和内螺纹连接三种形式。

截止阀和节流阀的结构见图4-14。

图4-2-6截止阀和节流阀的结构

1.手轮2.阀杆螺等3.周杆

4.填料压酸5.T型螺栓6.城科

7.阀1s8.垫片9.阀城10.阀体

③止回阀

止回阀用于需要防止流体逆向流动的场合，介质顺流时开启，逆流时关闭。止回阀

分为升降式止回阀、旋起式止回阀、压紧式止回阀和底阀。

升降式止回阀、旋起式止回阀的结构分别见图4-15和图4-16。

图4-2-12升降式止回阀图4-2-13施启式止回阀结构图

I阀差，2阀澹；3.阀体.IT杆；2—密封网；3一父钉；

4一脚期；5-闷流；6一阀体

④旋塞阀

旋塞阀的启闭件成柱塞状，通过旋转

90°使阀塞的接口与阀体接口相合或分开。

是一种结构比较简单的阀门。

旋塞阀的结构见图4-17。

⑤球阀

球阀的阀瓣为一中间有通道的球体，球体围

绕自己的轴心作90°旋转以达到启闭。其性能,

旋塞相似，有快速启闭的特点。球阀根据结构原

理可分为浮动球和固定球两种。

固定球式球阀的结构见图4-18。

图4-2-21固定球式球阀

1-阀忏；2—卜轴承；3―球体；4一下轴承

@蝶阀

蝶阀是采用圆盘式启闭件，圆盘状阀瓣固定于阀杆上。阀杆旋转90°即可完成启闭

作用，操作简便。当阀瓣开启角度在20—75°间时，流量与开启角度成线性关系，这就

是蝶阀的节流特性。蝶阀在许多场合取代了截止阀和自控系统的调节阀，特别是在大流

量调节场合。蝶阀是由阀体、圆盘、阀杆和手柄组成。

⑦隔膜阀

隔膜阀是启闭件（隔膜）由阀杆带动，沿阀杆轴

隔开的阀门。隔膜阀利用弹性隔膜阻挡流体通过，

不用填料箱。

直通式隔膜阀的结构见图4-19。

1—阀体；2—附体H里.3—WR；4一螺钉.

5向£；6—WW，7一阀杆：屋-阈杆螺母；

9一手轮；I。一指示器

4.6.4连接件

管道连接件用于管道的可拆卸连接部位，包括法兰、螺栓（螺柱）和螺纹连接件。

法兰有整体法兰、带颈对焊法兰、带颈平焊法兰、带颈松焊法兰、管法兰、螺纹法兰、

板式平焊法兰、板式松套法兰等，根据密封面型式有平面、凹凸面、沟槽面等不同型式,

而按照与管子的连接方式，有焊接和螺纹连接两种。

紧固件是连接法兰的部件，主要有螺栓、螺柱和螺帽三种。《压力管道元件制造许

可规则》的规定，目前受监察的管道支承件只有合金钢螺柱和螺帽。

4.6.5密封件

压力管道密封元件包括用于法兰连接接头的垫片