压力管道安全基础知识课件.ppt

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1、压力管道安全基础知识,4.1压力管道的定义、工作原理及用途,特种设备安全监察条例中压力管道的定义为：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。特种设备目录中压力管道的定义为：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），介质为气体、液化气体、蒸汽或者可燃、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，

2、且公称直径大于或者等于50mm的管道。公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压）的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。其中，石油天然气管道的安全监督管理还应按照安全生产法、石油天然气管道保护法等法律法规实施。,4.1压力管道的定义、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以下一些功能，如储存功能（主要用于长输管道）和热交换（主要用于工业管道）等。,4.2 压力管道输送的介质 4.2.1 概述,压

3、力管道输送的介质均为流体介质，如上所述，包括气体、液化气体、蒸汽或者可燃、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。 气体的种类很多，常见的有空气、氮气、氧气、氯气、天然气等。蒸汽介质则特指水蒸汽。液化气体常见的有液化烃（液化天然气、液化乙烯、液化环氧乙烷、液化石油气等）及液氯、液氨、液氧、液氮等。 具备下述5种特性之一的液体属于压力管道介质范围。 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,管道输送介质表,4.2 压力管道输送的介质4.2.2 介质的火灾危险性压力管道介质的火灾危险性有2种分类方法，即石油化工企业设计防火规范（GB 505161992 1

4、999年版）和建筑设计防火规范（GBJ 161987 2001年版）。（1）石油化工企业设计防火规范（GB 505161992 1999年版）的分类方法该标准按可燃气体和液化烃、可燃气体进行火灾危险性分类。 可燃气体的火灾危险性分类见表4-1。 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类见表4-2。 （2）建筑设计防火规范（GBJ 161987 2001年版）对火灾危险性的划分该标准所划分的生产的火灾危险性共有甲、乙、丙、丁、戊5个生产类别，其中火灾危险性特征部分涉及压力管道介质。4.2.3 介质的毒性危害程度 压力管道介质的毒性危害程度分级方法见本章4.2.1。,4.3 压力管道的主要工艺参数及特点,

5、4.3.1 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。,4.3 压力管道的主

6、要工艺参数及特点4.3.1 压力管道的主要工艺参数 （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)是由字母PN和无因次整数数字组合的压力标志，代表管道组成件的压力等级，数字反映管

7、道组成件的压力等级数值（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。,4.3 压力管道的主要工艺参数及特点4.3.2 压力管道的特点（1）应用广泛。 （2）管道体系庞大。（3）管道的空间变化大。（4）腐蚀机理与材料损伤的复杂性。（5）失效的模式多样。（6）载荷的多样性，除介质的压力外，还有重力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。,4.4 压力管

8、道的分类,4.4.1 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,还可以按照安全监督管理的需要进行分类。4.4.2 压力管道分类 （1） 压力管道的一般分类 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；,4.4 压力管道的分类4.4.2 压力管道分类 按敷设位置划分，可分为架空管道、埋地管道、地沟敷设管道； 按介质压力分类，通常可分为：

9、超高压管道（42MPa）、高压管道（1042MPa）、中压管道（1.610MPa）、低压管道（1.6MPa）； 按介质温度分类，一般可分为：高温管道（200）、常温管道（29200）、低温管道（29）； 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； 按介质燃烧特性分类，分为可燃介质管道、非可燃介质管道； 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； 按毒性、燃烧特性等特征对流体进行分类，,热力管道 工业管道,长输管道 燃气管道,(2) 安全监督管理的分类各类压力管道的定义长输管道：产地、储存库、使用单位间的用于输送商品介质的管道

10、。公用管道：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：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。动力管道：火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道。,长输管道的级别划分长输管道分为GA1和GA2级，划分规则如下：1、符合下列条件之一的长输管道为GA1级：（1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力（或最高工作压力）大于4.0MPa的长输管道；（2）输送有毒、可燃、易爆液体介质，设计压力（或最高工作压力）大于或者等于6.4MPa，输送距离2（指产地、储存库和用户之间用于输送商品介质管道的长度）大于或者等于200km的长输管道2、GA1

11、级以外的长输（油气）管道为GA2级。另：TSG D3001-2009压力管道安装许可规则又将GA1级管道安装认可级别分为GA1甲级和GA1乙级。,公用管道的级别划分公用管道分为GB1和GB2级。其中燃气管道为GB1级，热力管道为GB2级。热力管道又分为以下两类：（1）设计压力大于2.5MPa；（2）设计压力小于或者等于2.5MPa。,工业管道的级别划分工业管道划分为GC1、GC2、GC3三级，划分规则如下：1、符合下列条件之一的工业管道为GC1级：（1）输送GB5044-85职业性接触毒物危害程度分级中规定毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质和工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质的管道；

12、（2）输送GB50160-1999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（包括液化烃）介质且设计压力P4.0MPa的管道；（3）输送流体介质且设计压力P10.0MPa，或者设计压力P4.0MPa且设计温度400的管道。,2.除GC3级管道外，介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力及设计温度小于GC1级管道规定的工业管道为GC2级。3.输送无毒、非可燃流体介质，设计压力P1.0MPa且设计温度大于-20但小于185的工业管道为GC3级：3.5动力管道的级别划分动力管道划分为GD1和GD2两个级别，划分规则如下

13、： GD1级：设计压力P6.3MPa或者设计温度400的动力管道。 GD2级：设计压力P6.3MPa且设计温度400的动力管道。,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)、附属设施等组成。 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；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、

14、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 压力管道的组成4.5.2 长输(油气)管道的组成 长输(油气)管道的输送距离长，常穿越多个行政区划，甚至国界；大多设有中途加压泵站；一般有穿跨越工程；绝大部分埋地敷设，管线常经过不良土壤区域（沙漠、沼泽、湿陷性黄土）以及丘陵、山区、平原；管线常需经过村庄、市郊居住区、厂矿、危险性仓库、自然保护区等区域。截止2004年底，我国的长输(油气)管道共有45777km，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。输油管道和输气管道的敷设方式基本

15、相同，管道组成结构基本相似。,4.5 压力管道的组成 4.5.3 公用管道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、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

16、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。,4.5 压力管道的组成 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、鞍庄、垫板、滚

17、柱、托庄和滑动支架等。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、圆坏、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。工业管道的构成并非是千篇一律的，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。,4.6 压力管道元件,4.6.1 概述 压力管道元件一般可以分成管子、管件、阀门、补偿器、连接件、密封件、附属部件（疏水器、过滤器、分离器、除污器、凝汽（水）缸、缓冲器等）以及支吊架等几种元件或者部件。 也可以将压力管道元件分成管道组成件和支承件，管道组成件承受介质压力。 按照压力管道元件制造许可规则的规定，很多压力管道元件必须取得制造许可（

18、详见本书13.3）。 本节对管子、管件、阀门做较详细的介绍，而对其他压力管道元件做简要介绍。,4.6 压力管道元件 4.6.2 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有缝管； 金属管子按制造方法分为轧制管、焊接管和铸造管等； 按金属管子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。 有色金属管有铝及铝合金管、铜及铜合金管、钛及钛合金管和锆及锆合金管等，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。,4.6 压力管道元件 4.6.2 管子 （1）无缝钢管无缝钢管通常采用轧制方

19、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。 生产工艺流程热轧管、碳素钢和低合金结构钢冷拔无缝钢管、不锈钢无缝钢管、挤压管等有不同生产工艺流程。热轧管的生产工艺流程如下：管坯剪断加热穿孔轧管定径冷却矫直切头水压试验（探伤）标记入库。,4.6 压力管道元件4.6.2 管子（1）无缝钢管 规格无缝钢管的规格以外径壁厚(如2196)或公称直径和壁厚系列(如DN100 Sch40)表示。 主要检测项目无缝钢管的主要检测项目有尺寸、重

20、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。,穿孔,热轧,定径,矫直,无缝钢管： 904L，00Cr20Ni25Mo4.5Cu,4.6 压力管道元件 4.6.2 管件（1）管件分类管件常采用以下分类方法： 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。 按使用材料可分为金属管件和非金属管件，其中金属管件分为碳钢、合金钢、奥氏体不锈钢、铸铁（灰口铸铁、球

21、墨铸铁）、有色金属等制管件。 按用途分有弯头、异径接头、三通、四通和管帽等。详见附文档。 按加工工艺分为焊制、推制、热压、冷压、铸造和锻制管件等。 按压力等级分大约有17种，即Sch5s、Sch10s、Sch10、Sch20、Sch30、Sch40s、STD、Sch40、Sch60、Sch80s、XS、Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160、XXS，其中最常用的是STD和XS两种。这个分法与美国的管子标准是相同的。,4.6 压力管道元件 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

22、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、电气或电液联动、电磁驱动进行启闭；还可以采用在压力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1.3103真空到1000MPa超高压；工作温度从269的超低温到1430高温。,4.6 压力管道元件4.6.3 阀门 （2）阀门分类阀门分类方法主要有9种，即： 一般分类方法 按阀门用途

23、和作用分类 按公称压力分类 按阀门适应工作介质温度分类 按驱动方式分类 按阀门与管道连接的方式分类 按阀体材质分类 按阀座与阀瓣密封材料分类 按阀门工况分类 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。,闸阀,说明,闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀只能作全开和全关，不适合作调节和节流。,截止阀,说明,截止阀只适用于全开和全关，不允许作调节和节

24、流。 截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。,球阀,说明,球阀只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平等的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。球阀不仅结构简单、密封性能好，而且 在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，并且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天 然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V 形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。,止回阀,减压阀,4.

25、7 压力管道安全性能要求,4.7.1 概述 压力管道系统应能满足正常发挥功能，操作、维修方便和长周期安全运行，并达到规定的使用年限的基本要求。压力管道的安全性能要求是压力管道各项要求的组成部分，是针对压力管道的危险、危害因素而提出的，是最基本的要求。 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。因此，管道系统的安全运行受到三个方面的影响： （1）管内流体性质的影响，如：流体的温度、压力、状态、物理性质

26、（沸点、蒸汽压、电导率、可压缩性、热膨胀性等）、毒性、辐射性、可燃性、闪点、自燃温度、爆炸极限、反应活性、腐蚀性、杂质含量、两相流等。 （2）管道系统自身的影响，如管道系统布置、管道应力计算、组成件的选用和压力设计、柔性分析和支承设计、管道制作安装和检验等。 （3）外部因素的影响，如环境（气温、风载、雪载、结冰等气候条件，雷击、地震和火灾等），相关设备和仪表的振动、脉动、水锤、剧烈循环荷载和仪表故障，以及人为操作失误和缺乏维护等。,4.7 压力管道安全性能要求,4.7.2 承压部分的安全性能要求（1）设计压力和设计温度各类压力管道设计规范均对设计压力和设计温度做出了明确规定。对于工业金属管道，

27、一条管道及其每个组成件的设计压力，不应小于运行中遇到的内压或者外压与温度相偶合时最严重条件下的压力；管道的设计温度应为管道在运行时，压力和温度相偶合的最严重条件下的温度。对于0以下的管道，应考虑液体及环境温度影响，设计温度应取低于或者等于管道材料可达到的最低温度。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（2）强度、刚度、稳定性 强度压力管道必须具有足够的强度。压力管道的强度分别按照输气管道工程设计规范（GB 502512003）、输油管道工程设计规范（GB 502532003）、城镇燃气设计规范（GB 500282006）、城市热力管网结构设计规范（CJJ 10520

28、05）、压力管道规范 工业管道 第3部分：设计和计算（GB/T 0801.32006）、工业金属管道设计规范（GB 503162000）等进行计算。与其他承压类特种设备相比，压力管道的强度具有2个特点。一是长输（油气）管道和部分城镇燃气管道，管道经过不同地区时，如地区级别不同（划分为4个级别），管道的安全裕度不同（强度设计系数不同）。二是计算管道强度时，管道所受主要载荷除考虑内压外，还要考虑弯矩的影响，而且往往是以弯矩为主。 刚度输油管道工程设计规范（GB 502532003）中规定：管道的刚度应满足运输、施工和运行时的要求。输油输气管道通过控制管径与壁厚的比值或者最小厚度来控制刚度。在工业管

29、道中，法兰的刚度如不够，则会发生变形而导致泄漏。 稳定性压力管道必须具有足够的稳定性。稳定性按照相应设计规范进行校核。输油管道需校核轴向稳定性，特殊地段还需控制直径方向的变形量；输气管道主要控制径向稳定性。工业管道需要校核最大位移应力。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（3）柔性与其他承压类特种设备相比，柔性是管道所特有的一个性能要求。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

30、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。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（4）密封性和持久性 密封性密封性是阻止管道内部流体泄漏的性能。阀门、法兰、螺纹连接、焊缝等部位容易发生泄漏。 持久性持久性是指压力管道的使用寿命，即能否长时间使用的性能。一般压力管道的设计使用年限为30年。管道的设计使用年限主要与介质条件、管道外部环境条件、输送距离、输送量与用户的特点等有关。为了满足上述条件，管道系统的设计和计算必须符合标准规定，管道组成件必须使用耐介质腐蚀，能够在设计规定温度下持续承受介质压力作用的材料，且有相应的壁厚、密封结构、防腐蚀措施

31、和其他防护措施。同时整个管道系统应有适当的支承，必要时应进行柔性分析计算。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（5） 材料与管道组成件 概述压力管道的材料包括制造压力管道元件用材（受压元件或者管道组成件）、焊接材料、连接接头的辅助材料、复合金属和衬里材料等。本节以工业管道为主，对制造压力管道元件用材（受压元件或者管道组成件）要求以及管道组成件的选用要求进行简要介绍。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（6）结构热补偿的要求按照设计规范应当进行柔性计算的管道，如果其柔性不符合要求，则应当采取改进措施。一是利用管道自身的弯曲或扭转产生的变

32、位来达到热胀冷缩时的自补偿，二是自补偿不能满足要求时，可调整支吊架的型式与位置或者改变管道走向。如果受条件限制，不能采用上述方法改进柔性，可根据设计文件参数和类别选用补偿装置。管道补偿器的结构有形补偿器、填料式补偿器、球形补偿器和波纹管式补偿器等。应根据使用工况、流体性质和要求的补偿距离合理选用补偿器的型式、材料、壁厚和安装技术要求。管道补偿器的安装和调整应当按照标准和设计文件的规定进行。并按照设计文件的规定进行预拉伸或者预压缩。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（7） 焊接接头 焊接接头结构、型式与焊缝布置管道焊接接头的结构有对接接头、承插接头和支管连接接头等

33、三种形式。对接接头受力状况好，连接强度大，被普遍用于管道元件的连接。承插接头组对方便，接头不需要进行内部缺陷检测，但一般只能用于公称直径小于25mm的管道连接。支管连接接头则只出现在直接在主管上开口的管道连接上。由于支管连接接头组对尺寸偏差大，质量控制难，使用时应力比较集中，受力状况复杂，现在绝大多数管道上已经被定型三通所替代。相应标准规范中，对焊缝坡口形式和尺寸做出规定，对焊接接头型式提出要求。压力管道组对焊接时，要合理布置焊缝，如法兰、焊缝及其他连接件应设置于便于检修的位置，并不得紧靠墙壁、楼板或管架，且焊缝不宜处于套管内；直管段上两对接焊口中心间的距离应符合规范规定；焊缝距弯管起弯点不得

34、小于100mm，且不得小于管子外径；焊缝距支吊架或开孔边缘的净距不应小于50mm；需热处理的焊缝距支吊架不得小于焊缝宽度的5倍，且不得小于100mm等。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（7） 焊接接头 焊接接头性能压力管道的焊接接头，应当具有规定的力学性能和工艺性能，如抗拉强度、冲击功、弯曲性能等。一般情况下，压力管道焊接接头的力学性能不采用在施焊时同时焊评定试件的方式进行评定，而主要采用由合格焊工按照评定合格的焊接工艺进行施焊的方法控制。管内流体对管道材料有腐蚀作用时，焊接工艺评定应包括腐蚀试验。设计文件对焊接接头有金相、硬度等要求时，焊接工艺评定也要增加相

35、应的试验项目。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（7） 焊接接头 焊接接头表面质量及几何尺寸偏差管道焊接接头的组对精度应符合要求。焊接完成后应逐件进行外观质量检查。焊接接头的外观质量应当符合相关标准规范的规定，不得有裂纹、气孔、夹渣、飞溅等缺陷。组对的错边量、余高、咬边等缺陷应在允许范围内。现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB 502361998）将焊缝外观质量分成4个级别，即级、级、级和级，级质量要求最高。设计文件规定焊缝系数为1的焊缝或规定进行100%射线检测或者超声检测的焊缝，其外观质量不得低于级。钛、锆等有色金属及其合金的焊接接头的表面不得有不

36、允许的过度氧化色泽。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（7） 焊接接头 焊接接头缺陷的控制a. 概述压力管道焊接接头的内部缺陷和表面缺陷应当控制在允许的范围内。与锅炉压力容器类似，焊接接头质量也采用无损检测的方法进行评定。不同的设计、施工验收规范对焊接接头无损检测的规定有所差别，以下主要以现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB 502361998）的规定为例介绍相关要求。b. 无损检测方法管道焊接接头常用的无损检测方法有射线检测、超声检测、磁粉检测和渗透检测。射线检测、超声检测主要用于检测焊接接头内部缺陷，具体选择哪种方法一般由设计做出规定。按照规定，管

37、道的承插焊缝及支管连接的焊缝需要进行表面检测时，可采用磁粉检测或者渗透检测，对于铁磁性材料容器的表面检测应优先选用磁粉检测。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（7） 焊接接头 焊接接头缺陷的控制c. 对接接头的射线或者超声检测比例管道对接接头的无损检测比例分为4种，即100%、10%、5%和不作无损检测。100%无损检测是指对指定的一批管道的全部环向焊缝所作的全圆周检测和对纵焊缝所作的全长度检测。10%、5%的无损检测比例均为抽样检测。抽样检测是在一批指定的管道中，对某一规定百分比的对接焊缝所作的全圆周的检测。抽样检测时，一般对每名焊工焊接的管道受压元件的对接环

38、缝、角焊缝、支管连接焊缝和钎焊焊缝按检验批以规定的检测方法和比例进行检查和检验。对规定进行抽样无损检测的焊缝，当发现不允许缺陷时，应当按照压力管道标准规定用原规定的无损检测方法进行累进检查。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（7） 焊接接头 焊接接头缺陷的控制d. 对接接头的无损检测合格标准碳素钢和合金钢焊缝的射线检测方法标准为钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级（GB 3323）,100%射线检测，合格级别为级；抽样射线检测，合格级别为级。碳素钢和合金钢焊缝的超声检测方法标准为钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级（GB 11345）,100%超声检测，合格级别

39、为级。e. 焊缝表面无损检测的要求100%射线检测或者超声检测的管道，其承插焊缝及支管连接的焊缝可采用磁粉检测或者渗透检测，或按工程设计文件的规定进行检测。对规定进行表面无损检测的焊缝，其检测方法按照承压设备无损检测（JB/T 4730.12005；JB/T 4730.42005；JB/T 4730.562005），检测数量和质量应符合设计文件和相关标准的规定。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（8）残余应力的控制 焊接过程产生的残余应力会降低材料使用性能。所以压力管道中的合金钢焊接接头、厚度较大的碳钢焊接接头和设计规定需要进行消除应力热处理的焊接接头，要进行焊

40、后热处理，以避免应力腐蚀。对经过消除应力热处理的焊接接头，热处理后应当按照规定的比例检测焊缝和热影响区的硬度值。硬度值应当符合设计文件或管道标准规范的规定。 管道现场安装时，应保证管道安装的装配精度在允许偏差范围内，要采取措施防止管道及其支承件的安装位置偏差，连接接头的错位和强力组对等产生的额外应力。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（9）安装位置管道及其组成件的安装位置对运行、维护、检修有一定影响，管道安装时要对安装位置进行控制，工业管道一般有如下要求（部分）： 管道安装位置包括管道的坐标、标高和管道的坡向和坡度应符合设计规定。当设计未作明确规定时，管道的坡向

41、和坡度应符合下列要求：a. 气体压缩机的入口管道的水平度偏差应小于 1mm/m，并应坡向分液罐一侧；b. 离心泵入口管道的坡向应与流体流动方向相反；c. 蒸汽冷凝液管道应坡向排液方向，一般坡度不小于2/1000； 管道的固定支架、导向支架和滑动支架的安装位置应符合设计规定。同时，不得在无补偿装置的热管道直管段上同时安装两个及两个以上固定支架。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（9）安装位置 阀门、补偿器、监察管段、膨胀指示器等应按设计规定位置安装。a. 阀门的手轮等操作机构应位于容易操作的位置。阀门操作柱的传动杆与阀杆的轴线夹角一般不应大于30；b. 波形补偿器

42、内套有焊缝的一端，在水平管道上必须迎介质安装，在垂直管道上必须置于上部；c. 形补偿器水平安装时，其平行臂应与管道坡度相同，垂直臂应处于水平状态。垂直臂的长度偏差和平面歪扭偏差均不应超过10mm；d. 填料式补偿器安装应按设计文件规定的安装长度和温度变化留有剩余收缩量。其允许偏差为5mm。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（10）承压能力概述压力管道的承压能力通过耐压试验来验证。压力管道在投入使用前要进行耐压试验。对于工业管道，耐压试验一般以液体为试验介质，称为液压试验。液压试验通常以干净水为试验介质，又称水压试验。当工业管道的设计压力小于0.6MPa时，也可采

43、用气体为试验介质。脆性材料严禁使用气体进行耐压试验。奥氏体不锈钢管道或者对连有奥氏体不锈钢管道或者设备的管道以水为试验介质进行耐压试验时，水中氯离子含量不得超过2510-6。工业管道和长输油气管道的耐压试验压力的确定方法有所不同。以下以工业管道为例，简介有关耐压试验的要求。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（10）承压能力 液压试验a. 液压试验压力承受内压的地上钢管及有色金属管道试验压力应为设计压力的1.5倍，埋地钢管道的试验压力应为设计压力的1.5倍，且不得低于0.4MPa。当管道与设备作为一个系统进行试验，管道的试验压力等于或者小于容器的试验压力时，应按照

44、管道的试验压力进行试验。当管道试验压力大于容器的试验压力，且设备的试验压力不低于管道设计压力的1.15倍时，经建设单位同意，可按容器的试验压力进行试验。承受内压的埋地铸铁管道的试验压力，当设计压力小于或者等于0.5MPa时，应为设计压力的2倍；当设计压力大于0.5MPa时，应为设计压力加0.5MPa。对位差较大的管道，应将试验介质的静压计入试验压力中。液体管道的试验压力应以最高点的压力为准，但最低点的压力，不得超过管道组成件的承受力。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（10）承压能力 液压试验,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（1

45、0）承压能力 液压试验c. 液压试验合格标准液压试验应缓慢升压，待达到试验压力后，稳压10min，再将试验压力降至设计压力，停压30mim，以压力不降、无渗漏为合格。当试验过程中发现泄漏时，不得带压处理。消除缺陷后，就重新进行试验。 气压试验在满足施工验收规范规定的前提条件下，允许用气压试验代替液压试验，但必须采取有效的安全措施，并经施工单位技术总负责人批准。承受内压钢管及有色金属管道试验压力应为设计压力的1.15倍。当管道的设计压力大于0.6MPa时，必须有设计文件规定或者经建设单位同意，方可用气体进行耐压试验。,4.7 压力管道安全性能要求4.7.2 承压部分的安全性能要求,（11）气密性

46、气密性是指管道密封住气体介质的能力。与液体比较，气体从管道中渗出的能力更强。对于密封性能要求较高的管道，在液压试验后，还要进行气密性试验，以验证管道的密封性。按照工业管道设计规范（GB 503162000）的要求，对B类流体管道，气密性试验压力等于设计压力，在此压力下，用发泡剂检查法兰、螺纹、填料等处，无气泡为合格。输送制冷剂等气化温度低的流体的管道，也应进行气密性试验。,4.7 压力管道安全性能要求,4.7.3 管道支承（1）管道支承的作用 支持管道由于自身和管内流体的重量，以及保温、风载、雪载、冰载等外加载荷，抵消由此而发生的弯曲变形。 传递管道由于热变形而产生的作用力，使管道的位移限制在

47、规定范围内； 控制管道由于运行操作过程中产生的冲击、交变载荷等而产生的振动或晃动。（2）对管道支承件的基本要求 结构、型式及设置要求管道支承件的型式和结构必须符合设计。水平管道支吊架的最大间距应满足强度和刚度条件，对有压力脉动的管道，决定支架间距时应核算管道的固有频率，防止管道产生共振。柔性较大、直管段较长的管道应在适当位置设导向支架。当须控制管系高频低幅振动或低频高幅晃动时应设置减振装置，当须控制管道瞬时冲击载荷或管系高速振动位移时应设置阻尼装置。,4.7 压力管道安全性能要求 4.7.3 管道支承,（2）对管道支承件的基本要求振动管道的支架不应固定在厂房结构或设备上。安全阀管道、两相流管道

48、及其他有冲击载荷的管道，其支架应考虑冲击力的影响。固定支架应当在补偿装置预拉伸或者预压缩前进行可靠固定。弹簧支吊架应按要求进行调整并达到设计规定值。导向支架应确保管道自由伸缩。支架的固定必须牢固，焊接质量符合要求。导向支架和滑动支架的滑动面应无歪斜和卡涩现象，反向偏移值应为设计位移值的1/2。不锈钢和钛管道安装时应防止铁离子污染，在碳钢支吊架与不锈钢或钛管接触处应用与管子相同的材料或非金属材料隔离。弹簧支吊架的弹簧高度应按设计规定安装和调整。 支承件的强度支承件的强度应当符合相应设计规范的要求。,4.7 压力管道安全性能要求,4.7.4 管道防腐（1）概述具有良好的防腐蚀性能，对于压力管道格外

49、重要。如果不具备好的抗腐蚀性能，管道在管内腐蚀介质、外部环境条件和管道元件存在残余应力的作用下很快会发生腐蚀损坏，尤其是埋地管道。常见的管道腐蚀形态有均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、氢损伤、应力腐蚀等。管道腐蚀会造成壁厚减薄或者使密封副遭受破坏，这些都会影响管道的耐压强度和密封性能。随着使用时间的延长，由壁厚减薄造成的耐压能力下降或密封副损坏而形成的泄漏便会成为事故的根源。而晶间腐蚀等不易察觉的材料损坏更会引发突然的灾害。因此防腐蚀是确保管道安全和长周期运行的重要措施。,4.7 压力管道安全性能要求,4.7.5 隔热（1）管道的隔热（保温、保冷或隔热衬里）是防止管内介质温度或管外环境温度对管道造成

50、的不良影响，导致材料劣化、热量损失、能耗增加等后果的出现。管道隔热层的结构、材料、厚度及密度应符合设计要求。（2）管内隔热衬里的结构应能防止隔热层在高温、流体冲刷或振动下开裂或剥落。管外保温、保冷的结构应能防止大气环境变化对材料的损伤。保冷的防潮层应采用防水材料，厚度应符合设计规定。（3）管道上的观察孔、检测点、维修点等处的隔热应采用可拆卸结构。（4）高温管道的保温层应设置伸缩缝。,4.7 压力管道安全性能要求,4.7.6 管道布置（1）布置原则管道布置应考虑环境因素和流体性质，防止管道在运行中因泄漏、外力损伤等原因引发事故或者造成重大损失，同时还应考虑满足维护、检修作业的需要。各类管道均应考