壓力管道基礎(chǔ)知識(編輯修改稿)
2025-07-19 20:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 管道。這里，所謂壓力管道所屬設(shè)施及安全保護(hù)裝置的定義是：a）附屬設(shè)施主要指用于壓力管道的管道用設(shè)備、支吊架、陰極保護(hù)裝置等。b）安全保護(hù)裝置主要指超溫、超壓控制裝置和報警裝置等。注：最近頒發(fā)的《壓力管道使用登記管理規(guī)則》（試行）中對壓力管道、附屬設(shè)施和安全保護(hù)裝置的界定，明確為：a）壓力管道指由管道組成件、管道支承件、安全保護(hù)裝置和附屬設(shè)施等組成的系統(tǒng)。用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備；b）附屬設(shè)施指陰極保護(hù)裝置、壓氣站、泵站、閥站、調(diào)壓站、監(jiān)控系統(tǒng)等；c）安全保護(hù)裝置指壓力管道上連接的安全閥、壓力表、爆破片和緊急切斷閥等。四、壓力管道的特點(diǎn)一個管道系統(tǒng)，為了完成流體的輸送、分配、混合、分離、排放、計量或控制流體流動的功能，必須與相應(yīng)的動力設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、儲存設(shè)備、分離設(shè)備、換熱設(shè)備、控制設(shè)備等連接在一起，形成一個系統(tǒng)，使管內(nèi)流體具有一定的壓力、溫度和流量，完成設(shè)計預(yù)定的任務(wù)。同時，不同類別的壓力管道，由于材料、結(jié)構(gòu)和敷設(shè)形式不同，其特點(diǎn)也有所不同：（A）工業(yè)管道的特點(diǎn)1）數(shù)量多，管道系統(tǒng)大，車間內(nèi)管道布置交叉、緊湊；2）管道組成件和支承件的材質(zhì)、品種、規(guī)格復(fù)雜，質(zhì)量均一性差；3）運(yùn)行過程受生產(chǎn)過程波動影響，運(yùn)行條件變化多，如熱脹冷縮、交變載荷、溫度和壓力波動等；4）腐蝕和破壞機(jī)理復(fù)雜，材料失效模式多。（B）長輸管道和公用管道的特點(diǎn)1）管道敷設(shè)長度大，跨越地區(qū)多，地形地質(zhì)復(fù)雜；2）埋地敷設(shè)多，缺陷檢測難度大；3）容易遭受意外損傷。五、壓力管道的結(jié)構(gòu)要求壓力管道由于輸送的流體具有毒性、燃爆性和腐蝕性，且又有高溫、高壓、低溫等特殊操作條件，使其具有相當(dāng)大的危險性。因此，壓力管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備下列條件：耐壓強(qiáng)度：承受管內(nèi)流體作用于管道上的壓力（內(nèi)壓或外壓）、溫度所引起的應(yīng)力及其長期、反復(fù)的影響，如蠕變和疲勞等；密封性：阻止管道內(nèi)部流動的流體泄漏到管道外部空間或流體中；耐腐蝕性：承受管內(nèi)流體對管道材料的腐蝕作用。管道材料的耐腐蝕等級分為4級，以年腐蝕速率衡量：充分耐腐蝕≤；耐腐蝕＞～；尚耐腐蝕＞～；不耐腐蝕＞；柔性：管道的柔性是反映管道變形難易程度的一個物理概念。管道在設(shè)計條件下工作時，因熱脹冷縮、端點(diǎn)附加位移、管道支承設(shè)置不當(dāng)?shù)仍驎a(chǎn)生應(yīng)力過大、變形、泄漏或破壞等影響正常運(yùn)行的情況。管道的柔性就是管道通過自身變形吸收因溫度變化發(fā)生尺寸變化或其他原因所產(chǎn)生的位移，保證管道上的應(yīng)力在材料許用應(yīng)力范圍內(nèi)的性能。為了滿足上述條件，管道系統(tǒng)的管道組成件必須使用耐介質(zhì)腐蝕，有能夠在設(shè)計規(guī)定溫度下承受介質(zhì)作用壓力的材料，且有相應(yīng)的壁厚和密封結(jié)構(gòu)。同時整個管道系統(tǒng)應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹С?。在一些?biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，經(jīng)常出現(xiàn)“劇烈循環(huán)條件”這一名詞。根據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB503162000的解釋，劇烈循環(huán)條件是指：。所謂“位移應(yīng)力范圍”是指：由管道熱膨脹產(chǎn)生的位移所計算的應(yīng)力。計算的最大位移應(yīng)力范圍就是從最低溫度到最高溫度的全補(bǔ)償值進(jìn)行計算的應(yīng)力。設(shè)計對劇烈循環(huán)條件下運(yùn)行的管道，在管道組成件的選用、管子和管件的最小厚度、無損檢測的要求等均有特殊的規(guī)定。六、壓力管道的分類和分級管道的用途廣泛，品種繁多。不同領(lǐng)域內(nèi)使用的管道，其分類方法也不同。一般可以按用途、主體材料、敷設(shè)狀態(tài)和輸送介質(zhì)等管道使用特性進(jìn)行分類。具體情況可見圖1。在一般法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中，為了便于設(shè)計、施工驗(yàn)收和使用管理和檢驗(yàn)，往往根據(jù)介質(zhì)的特性和設(shè)計參數(shù)采用綜合分類、分級的方法，同時，在各行業(yè)的設(shè)計規(guī)范，施工驗(yàn)收規(guī)范和維修、檢驗(yàn)規(guī)程之間，對管道的分級或分類尚存在差異。如：國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB50316中的流體根據(jù)狀態(tài)、性質(zhì)和設(shè)計參數(shù)分為AAB、C、D五類。A1類為劇毒介質(zhì)；A2類為有毒介質(zhì)B類為可燃介質(zhì)；C類、D類為非可燃、無毒介質(zhì)，其中設(shè)計壓力小于等于1MPa，且設(shè)計溫度為29～186℃的為D類?；?、石油化工和電力等行業(yè)的施工及驗(yàn)收規(guī)范對管道的分級或分類如下：化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《化工金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》HG20225—95按流體特性和設(shè)計參數(shù)分為A、B、C、D四類?；九c國家標(biāo)準(zhǔn)一致，但將有毒介質(zhì)管道劃入B類管道。石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》SH3501—2002按流體特性和設(shè)計參數(shù)分為SHA、SHB、SHC、SHD四級，如表3。 表3 SH35012001管 道 分 級 管道級別 適用范圍SHA （1） 毒性程度為極度危害介質(zhì)管道（苯管道除外）（2） 毒性程度為高度危害介質(zhì)的丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫介質(zhì)管道（3） SHB（1） 毒性程度為極度危害介質(zhì)的苯管道（2） 毒性程度為高度危害介質(zhì)管道（丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫管道除外）（3） 甲類、乙類可燃?xì)怏w和甲A類液化烴、甲B類、乙A類可燃液體介質(zhì)管道SHC （1） 毒性程度為中度、輕度危害介質(zhì)管道（2） 乙B類、丙類可燃液體介質(zhì)管道SHD 設(shè)計溫度低于29℃的低溫管道七、壓力管道失效的原因壓力管道“失效”一般是指壓力管道不能發(fā)揮原有效能的現(xiàn)象，可分為自然失效和異常失效兩種。由于壓力管道運(yùn)行在內(nèi)部介質(zhì)和周圍環(huán)境的影響之下，不可避免地會產(chǎn)生溫度和壓力循環(huán)、腐蝕、振動以及材料金相組織變化等影響材料性能和連接接頭密封性能的問題，因此任何管道都有一定的使用壽命，自然失效就是在壓力管道達(dá)到使用壽命時發(fā)生的失效現(xiàn)象。自然失效可以通過定期檢驗(yàn)或失效分析進(jìn)行事先控制，以防止事故的發(fā)生。但是，在用壓力管道由于在設(shè)計、制造、安裝和運(yùn)行中存在各種問題會導(dǎo)致異常失效，造成突發(fā)性破壞事故的發(fā)生。其原因主要有：（A）職工素質(zhì)差，違反操作規(guī)程運(yùn)行，致使運(yùn)行條件惡化，包括超壓、超溫、腐蝕性介質(zhì)超標(biāo)、壓力溫度異常脈動等；使用壓力和溫度是壓力管道設(shè)計、選材、制造、安裝的依據(jù)。操作壓力和溫度超過規(guī)定將導(dǎo)致管壁應(yīng)力值的增加或材料力學(xué)性能的下降，尤其是在焊縫、法蘭、彎頭、閥門、異徑管、補(bǔ)償器等幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)處的局部應(yīng)力和峰值應(yīng)力會大幅增加，成為蠕變破壞的源頭。過低的操作溫度則會引起材料韌性下降，允許的臨界裂紋尺寸減小，從而有可能導(dǎo)致脆性破壞。超溫超壓還會導(dǎo)致管道接頭泄漏。管道往往由于下列原因而產(chǎn)生交變載荷：1）間斷輸送介質(zhì)而對管道反復(fù)加壓和卸壓、升溫和降溫；2）運(yùn)行中壓力波動較大；3）運(yùn)行中溫度發(fā)生
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