压力管道基本概念

2020-03-04 00:52:27 来源：范文大全收藏下载本文

压力管道基本概念

1、压力管道的定义

管道：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、控制或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。（GB/T 20801）

《条例》对压力管道的定义：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、蒸气介质或者可燃、易燃、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（DN）大于25mm的管道。 2.几个名词解释:

最高工作压力: 在正常使用过程中可能出现的最高压力。

最高工作温度: 在正常使用过程中可能出现的最高温度。

设计压力：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。

设计温度：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工作温度。

公称压力：管子、管件、阀门等在规定温度允许承受的以标准规定的系列压力等级表示的工作压力。

公称直径：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。几个名词解释:

可燃流体：在生产条件下可以点燃或连续燃烧的气体或可以气化的液体。

有毒流体：这类物质泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触，如治疗及时不至于对人体造成不易恢复的危害，相当于现行国家标准GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中II级及以下危害程度的毒物。

有腐蚀液体：是指能灼伤人体组织、并对管道材料造成损坏的液体。

3、压力管道的分类和分级：

目的：对不同的压力管道实行分类分级，按照不同的类别和级别分别进行设计、施工、使用安全管理，以对压力管道进行科学、有效的管理。 1）压力管道的分类

根据《压力管道安全管理与监察规定》的分类方法，将压力管道按其用途分为三类：即：工业管道GC、公用管道GB和长输送管道GA。

根据TSG D3001-2009 《压力管道安装许可规则》分为四类：

长输管道GA

公用管道GB

工业管道GC

动力管道GD

3、压力管道的分类和分级：

根据《压力管道安全管理与监察规定》的分类方法，将压力管道按其用途分为三类：即：工业管道GC、公用管道GB和长输送管道GA。

根据TSG D3001-2009 《压力管道安装许可规则》分为四类：

长输管道GA

公用管道GB

工业管道GC

动力管道GD 压力管道的分类

GA类长输管道：是指产地、储存库、使用单位之间用于输送商品介质的管道。

GB类公用管道：是指城市或者乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。

GC类工业管道：是指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其它辅助管道。

GD类动力管道是指火电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道压力管道的分级

TSG D3001-2009 《压力管道安装许可规则》讲管道分为以下级别：

压力管道的构成

压力管道的基本构成：压力管道由管道的组成件和支承件组成。

管道组成件：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，又称为压力管道元件。TS

管道支承件：是管道安装件和管道附着件的总称。

管道安装件：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。

管道附着件：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。

1、管子分类：

按管子材质分：可分为金属管、非金属管和复合管三大类。

按管子成形分：可分为焊接钢管和无缝钢管二大类。常用的无缝钢管标准有:

GB/T8163《输送流体用无缝钢管》

GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》

GB5310《高压锅炉用无缝钢管》

GB6479《高压化肥设备用无缝钢管》

GB9948《石油裂化用无缝钢管》

GB/T14976《输送流体用不锈钢无缝钢管》

在压力管道上不准使用的无缝钢管标准GB8162《结构用无缝钢管》

1、管子分类：

按管子材质分：可分为金属管、非金属管和复合管三大类。

按管子成形分：可分为焊接钢管和无缝钢管二大类。常用的无缝钢管标准有:

GB/T8163《输送流体用无缝钢管》

GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》

GB5310《高压锅炉用无缝钢管》

GB6479《高压化肥设备用无缝钢管》

GB9948《石油裂化用无缝钢管》

GB/T14976《输送流体用不锈钢无缝钢管》

在压力管道上不准使用的无缝钢管标准GB8162《结构用无缝钢管》

2、管件

管件是用来改变管道方向、改变管经大小、进行管道分支、局部加强、实现特殊连接等作用的管道元件。包括活接头、管接头、弯头、三通、四通、变径管、管帽、堵头、法兰盖及各种管嘴。

管件的连接方式: 对焊连接、螺纹连接、承插焊连接、法兰连接。

3、法兰

法兰的类型: 板式平焊法兰、带颈平焊法兰、带颈对焊法兰、承插焊法兰、螺纹法兰、对焊环松套法兰、平焊环松套法兰。

法兰的密封面型式: 全平面(FF) 突面(RF)、凹凸面(MFM)、榫槽面(TG)、环连接面(RJ) 。

法兰标准:HG20592-97~HG20635-97(其中HG20592-7~HG20614-97是欧洲体系;

HG20615-97~ HG20635-97是美洲体系。)

4、阀门

阀门的作用: 用于控制流体的流量、压力和流向、接通或截断介质、防止介质倒流; 分离、混合或者分配介质。

阀门的分类:

按综合作用原理和结构形式分类 按工作压力分类 按工作温度分类

阀门的结构和使用特点

阀门的基本参数: 公称通径；公称压力

5、补偿器

压力管道在温度发生变化时会发生热胀冷缩变形，如管道变形受到约束，将产生热应力（温度应力）。若热应力过大，会使管道产生破坏。为了防止管道因热膨胀而产生的破坏作用，在管道设计中必须考虑热补偿的方式吸收管道自身的热胀和端点位移，达到减少温度应力。

根据补偿器的形成可以将其分成两类：

自然补偿器：是由于工艺需要在布置管道时自然形成的弯曲管段。如：L型补偿器和Z型补偿器。

补偿器 6.阻火器

阻火器是用来阻止可燃气体和易燃液体蒸汽火焰蔓延和防止回火而引起爆炸的安全设备。

阻火器主要根据介质的化学性质、温度、压力来选用。

7、安全泄放装置

安全阀: 是一种自动阀门, 它不借助任何外力而利用介质本身的力来排出一定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值; 当压力恢复正常，阀门再行关闭以阻止介质继续流出。

爆破片装置:由爆破片和夹持器等装配组成的压力泄放安全装置。爆破片要求在设定的压力、温度条件下破裂，介质从裂缝中冲出，完成泄压的目的。

安全阀和爆破片两种安全泄放装置的区别: 安全阀和爆破片的性能各有优缺点。爆破片无泄漏, 对介质的腐蚀性容易处理, 动作可靠, 使用寿命长, 维护简单等。但爆破片一旦爆破, 将放掉全部物料, 造成停车, 影响生产。而安全阀动作后不停车, 泄压后复位, 可保存大部分物料, 但是安全阀容易泄漏和失灵, 特别是粘稠性的介质或有沉淀的介质, 将明显影响安全阀动作。此外, 安全阀的维护费用较高。

8、其他组成件

视镜

过滤器

疏水阀

9、管道支吊架

支吊架按其作用可分为三大类：承重支吊架、限位支吊装置和振动控制装置。

承重支吊架：主要用来承受管道的重力及其它垂直向下载荷的支吊架。有恒力支吊架、变力支吊架、刚性支吊架。

限位支吊装置：主要用于阻止、限止或控制管道系统热位移的支架。按其特性可分为：导向支架、限位装置、固定支架。

振动控制装置：主要用于控制或减少除重力和热膨胀作用以外的任何力（如物料冲击、机械振动、风力及地震等外部载荷）的作用所产生的管道振动的支架。可分为：减振装置、阻尼装置。

支吊架结构的组成：从管道支承的结构及连接关系等方面考虑，支吊架结构由管部附件、连接配件、特殊功能件、辅助钢结构及生根件等组成。压力管道的安全管理

压力管道的使用单位应负责本单位压力管道的安全管理工作，并应履行以下职责：

1、贯彻、执行有关压力管道的安全法规和压力管道的技术规程、标准，建立本单位压力管道的安全管理制度。包括技术档案管理、人员培训、巡回检查、定期检验计划和安全附件校验等制度。

2、建立压力管道安全管理体系，使用单位应有专人负责压力管道的安全管理工作。派遣具备相应的资质的人员从事压力管道的管理、操作和维修工作。

3、压力管道及其安全设施必须符合国家的有关规定。新建，扩建、改建的压力管道及其安全设施不符合国家规定时，使用单位有权拒绝验收。压力管道的安全管理

4、建立压力管道的技术档案是压力管道安全管理最基础的工作，使用单位应根据安全管理的要求建立压力管道技术档案。

5、使用单位应对压力管道管理人员、操作人员进行安全技术培训，取得特种设备安全监察机构考核发证的特种设备资格。

6、使用单位要制订压力管道的定期检验（在线检验、全面检验）计划。做好压力表、安全阀、安全保护装置的定期校验，检修工作。

7、使用单位对本单位的压力管道事故隐患应及时采取措施进行整改，重大的事故陷患应以书面形式报告当地特种设备安全监察机构和主管部门。建立应急救援预案。

8、对输送可燃、易爆或有毒介质的压力管道，使用单位应建立巡线检查制度，制定应急措施和求援方案。压力管道的安全管理

9、按有关规定及时如实向主管部门和当地锅炉压力容器安全监察机构报告压力管道的事故，并协助做好事故调查和善后处理工作，认真总结经验教训，防止事故发生。

10、按有关规定应负责压力管道的安全管理工作。压力管道的正确使用

压力管道的可靠性首先取决于其设计、制造和安装的质量。在用压力管道由于介质和环境的侵害、操作不当、维护不利，往往会引起材料性能的恶化、失效而降低其使用性能周期，甚至发生事故。压力管道的安全可靠性与使用的关系极大，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

建立岗位责任制

加强巡回检查

1、工艺指标的控制

1）操作压力和温度的控制

压力和温度是压力管道使用过程中两个主要的工艺控制指标。使用压力和使用温度是管道设计、选材、制造和安装的依据。只有严格按照压力管道设计、选材、制造和安装的依据。只有严格按照压力管道安全操作规程中规定的控制操作压力和操作温度运行，才能保证压力管道的使用安全。使用压力和使用温度的控制要点是控制管道不超过最高工作压力和极限工作温度。超温超压将导致管壁应力值的增加或材料机械强度的下降，尤其是在焊缝和法兰、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度增加，成为疲劳破坏的的源头。过低的操作温度则将引起材料韧性下降，允许的临界裂纹尺寸减小，从而有可能导致脆性破坏。

工艺指标的控制 2）交变载荷控制

在反复交变载荷的作用下，管道将产生疲劳破坏。压力管道的疲劳破坏主要是金属的疲劳，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，有的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与卸载，将会使受力最大的晶粒产生塑变并逐渐发展为细微的裂纹。随着应力周期变化，裂纹将逐步扩展，最后导致破坏。管道交变应力产生的原因主要有：

因间断输送介质而对管道反复地加压和卸压、升温和降温

运行中压力波动较大：

运行中温度发生周期性变化，产生管壁温度应力的反复变化；

因其他设备、支撑的交变外力和受迫振动。

为了防止管道的疲劳破坏，就应尽量避免不必要的频繁加压和卸压，避免过大的压力、温度波动，力求平稳操作。工艺指标的控制

3) 腐蚀性介质含量控制

压力管道的设计、管道的选材、安装的焊接工艺、焊接材料、焊后热处理等均取决于管道输送的介质、介质的成份及相应的运行工况。在用压力管道对输送的介质、介质的成份及相应的运行情况。在用压力管道对腐蚀介质含量及工况应有严格的工艺指标进行监控。腐蚀介质含量的超标，原料性能的恶劣，必然对压力管道产生危害。如对于高强度压力管道，H2S含量超过一定值，并伴有水份的情况下，大大增加了管壁产生应力腐蚀开裂的可能性。可焊缝的硬度值HB＞200，如含H2S超标，极易导致焊缝的应力腐蚀。此外，腐蚀介质成分、含水多少、气相液相的不同、流速流动状态差异、粒的大小都会影响腐蚀失效的程度。总之，压力管道介质成分的控制是压力管道运行控制的极为重要的内容之一。对于介质超标等违反工艺规程、操作规程的行为，使用单位必须作出明确规定，加以坚决制止。

2、建立岗位责任制

要求操作人员熟悉本岗压力管道的技术特性、系统结构，工艺流程、工艺指标、可能发生的事故和应采取的措施。

操作人员必须经过安全技术和岗位操作法的学习培训，经考试合格后才能上岗独立进行操作。操作人员要掌握四懂三会，即懂原理、懂性能、懂结构、懂用途：会使用、会维护保养、会排除故障。

在运行过程中，操作人员应严格控制工艺指标，正确操作，严禁超压、超温运行；加载和卸载的速度不要过快；高温或低温（-20℃以下）条件下工作的管道，加热或冷却应缓慢进行；管道运行时应尽量避免压力和温度的大幅度波动；尽量减少管道的开停次数。

3、加强巡回检查 1）巡回检查的项目

各项工艺操作指标参数、运行情况、系统的平稳情况； 管道接头、阀门及各管件密封无泄漏情况； 防腐层、保温层是否完好； 管道振动情况；

管道支、吊架的紧固、腐蚀和支承情况，管架、基础完好状况； 管道之间，管道与相邻构件的磨擦情况； 阀门等操作机构润滑是否良好；

安全阀、压力表、爆破片等安全防护装置运行状况；

静电跨接、静电接地、抗腐蚀阴阳极保护装置的运行、完好状况； 其他缺陷等。

加强巡回检查

2）对下列管道应特别加强检查和维护

a.生产流程的要害部位: 如加热炉出口、塔底部、反应器底部、高温高压机泵、压缩机出口部位。