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压力管道的特点  

2011-05-19 10:02:49|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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管道作为物料输送的一种特种设备在现代化工业生产和人民生活中起着很重要的作用,它就象人体中的血管一样,没有它,人的生命就不复存在。然而,实际应用的管道种类很多,使用工况也千差万别,影响因素和环节也比较多,管道事故时有发生,严重影响着人民的生命和财产的安全。为此,劳动部将那些操作工况苛刻、事故危害性较大的管道冠以压力管道,并制定出相应的法规进行管理。

    一、压力管道的定义及分类
    《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,它具体指具有下列属性的管道:
    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、乙类介质的管道;
    c、最高工作压力大于等于0.1MPa(表压,下同),输送介质为气(汽)体、液化气体的管道;
    d、最高工作压力大于等于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等于高于标准沸点的液体管道。
    e、前四项规定的管道附属设施及其安全保护装置等。
    注?:GB5044标准将介质的毒性程度分为四级,其最高允许浓度分别为:
          极度危害(I级):〈0.1mg/m3;
          高度危害(II级):0.1mg/m3~1mg/m3;
          中度危害(III级):1.0mg/m3~10.0mg/m3;
          轻度危害(IV级)?10.0mg/m3。
    注?:GB50160标准对可燃气体的火灾危险性分为甲、乙两类:
      甲类气体为可燃气体与空气混合物的爆炸下限<10%(体积);
      乙类气体为可燃气体与空气混合物的爆炸下限≥10%(体积)
    注?:GB50160标准对液态烃、可燃液体的火灾危险性按如下分类:
      甲A类:15?C时的蒸汽压力>0.1MPa的烃类液体及其它类似的液体;
      甲B类:甲A类以外的可燃液体,闪点<28?C;
      乙A类:闪点≥28?C至≤45?C的可燃液体;
      乙B类:闪点>45?C至<60?C的可燃液体;
      丙A类:闪点≥60?C至≤120?C的可燃液体;
      丙B类:闪点>120?C的可燃液体。

    其中,第e项中所述的“管道附属设施”是指压力管道体系中所用的管件(包括弯头、大小头、三通、管帽、加强管嘴、加强管接头、异径短节、螺纹短节、管箍、仪表管嘴、漏斗、快速接头等)、连接件(包括法兰、垫片、螺栓/螺母、限流孔板、盲板、法兰盖等)、管道设备(包括各类阀门、过滤器、疏水器、视镜等)、支撑件(包括各种类型的管道支吊架)和其它安装在压力管道上的设施。
为了便于《监察规定》的执行,就象压力容器那样宜将压力管道按不同的操作工况和不同的用途进行分类,并分别进行管理。为此,国家质量技术监督局以质技监局锅发[1999]272号文颁发了《压力管道设计单位资格认证与管理办法》(以下简称《管理办法》),《管理办法》给出的压力管道分类、分级方法如下:
1、长输管道为GA类,级别划分为:
a、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,设计压力P>1.6MPa的管道;
? 输送有毒、可燃、易爆液体介质,输送距离?≥200km且管道公称直径DN≥300mm的管道;
? 输送浆体介质,输送距离≥50Km且管道公称直径DN≥150mm的管道。
b、符合下列条件之一的长输管道为GA2级:
    ? 输送有毒、可燃、易爆气体介质,设计压力P?1.6MPa的管道;
? GA1?范围以外的长输管道;
? GA1?范围以外的长输管道;
2、公用管道为GB类,级别划分为:
燃气管道为GB1管道;
热力管道为GB2管道。
3、工业管道为GC类,级别划分为:
a、符合下列条件之一的工业管道为GC1级:
? 输送GB5044《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《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介质且设计压力P≥4.0MPa的管道;
? 输送可燃流体介质、有毒流体介质,设计压力P≥4.0MPa且设计温度≥400℃的管道;
? 输送流体介质且设计压力P≥10.0MPa的管道。
b、符合下列条件之一的工业管道为GC2级:
? 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介质且设计压力P<4.0MPa的管道;
? 输送可燃流体介质、有毒流体介质,设计压力P<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P<10.0MPa且设计温度≥400℃的管道;
? 输送流体介质,设计压力P<10.0MPa且设计温度<400℃的管道。
注?:输送距离指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离。

作为压力管道设计认证的试点单位即中石化集团公司,在《管理办法》出台之前率先于1998年在其《压力管道设计单位认证与管理办法》中提出了本行业的压力管道分类方法,并且进行了实质性操作。为便于已经按中石化集团公司分类方法取得设计认证的单位进行对比,特将中石化集团公司提出的压力管道分类方法进行介绍。它将压力管道共分为六大类,其中后三类各自自成体系,不再冠于序号。具体内容如下:
    第一类:a、输送毒性程度为极度、高度危害的介质管道(苯除外);
            b、设计压力为35.0MPa≥P≥10.0MPa的管道;
    第二类:a、设计压力P<10.0MPa,输送甲、乙类可燃气体,甲A类液化烃,甲B类、乙A类
              可燃液体介质的管道;
            b、工作温度高于闪点的可燃液体介质管道;
            c、设计压力P≥4.0MPa,无毒、不可燃介质管道(不含介质为水的液体管道);
    第三类:a、乙B类、丙类可燃液体管道;
            b、设计压力P≥1.6MPa,不可燃介质管道(不含介质为水的液体管道);
            c、设计压力P≥0.1MPa,输送介质为气(汽)体,有毒、有腐蚀性或工作温度大于等
              于标准沸点的液体管道;
    (第四类):超高压管道(即设计压力P>35.0MPa的管道);
    (第五类):长输管道;
    (第六类):公用管道(包括公用燃气管道和公用热力管道)。

    二、压力管道的特点
    实际的工业生产中,所使用的压力管道种类是很多的,以一套石油加工装置为例,它所包含的压力容器不过几十台,多者百余台,但它包含的压力管道将多达数千条,所用到的各种管道附件将达上万件,而且这些管道及其元件往往分散于几十家甚至上百家生产厂制造。另外,管道的安装又多是现场进行。因此,与压力容器相比,压力管道的安全管理要复杂的多。归纳起来,压力管道与压力容器相比较,具有以下主要特点:
    a、种类多,数量大,设计、制造、安装、应用管理环节多
    我们知道,环节越多,出现问题的几率就越高;环节越多,影响因素就越多,包容的信息量就越大,从而造成压力管道安全管理和安全监察的多元性和复杂性。
    b、长细比大,跨越空间大,边界条件复杂
    这表明管道的强度计算不能仅仅根据设计条件利用成熟的薄膜应力公式或中径公式来计算,还应考虑与它相连的机械设备对它的要求,中间支承条件的影响,自身热胀冷缩和振动的要求等。因此,在管道布置设计时除应满足工艺流程要求外,还应综合考虑各相关设备、支撑条件、地理条件(对长输管道)、城市整体规划(对城市公用管道)等因素的影响。
    c、现场安装工作量大
    压力容器基本上是在工厂制造的,其制造环境条件和制造设备保证均较好。而压力管道现场安装工作量大,环境条件较差,因此安装质量相对较差,从而要求投入更多的管理与监察。
    d、材料应用种类多,选用复杂
    压力容器用的较多的是板材和锻材,而且也比较成熟。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。对一些操作工况下要想配齐这些材料是比较困难的,也就是说,对于某一介质环境而选定的合适材料,板材和锻材有时容易获得,而铸件就不见得容易获得,反之亦然。例如0Cr18Ni10Ti材料,其管材、板材和锻材均容易获得,而铸件却不容易获得,这是因为材料中的钛元素极易被氧化,而一般的铸造厂缺乏相应的保障手段使钛在铸造时不被氧化,故ASTM材料标准中干脆不列这种材料的铸造牌号。基于这样的原因,工程上有时不得不对同一管路上不同的元件取不同的材料,从而导致异材连接等不利现象的出现。另外,因为设备长细比较小,它可以采用复合板材或堆焊层来解决防腐问题,而管道则不易做到。有时,同一根管道可能同时连接两个或两个以上的不同操作条件的设备,因此管道选材要考虑对各设备的材料都能适应。等等。
    e、管道及其元件生产厂的生产规模较小,产品质量保证较差
    许多管道元件的生产技术并不复杂,生产设备要求也不高,许多小的生产厂也能生产。但它们当中有些技术力量较差,生产设备配置不全,生产管理也不健全,所以产品质量不易得到保证。

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