2压力管道系统

1第二章本课程基本要求：◆掌握压力管道的定义，尤其是新的特种设备目录中的定义◆掌握GB/T20801-2006中给出的常用术语◆掌握相关法规、安全技术规范中压力管道的分类、分级方法（重点是管规）◆掌握相关安全技术规范中规定的压力管道管辖范围（重点是管规）◆掌握压力管道单线图绘制◆掌握工业管道的基本组成◆了解管规中规定的安全附件的定义、范围、形式等，掌握安全阀的相关技术要求和管理要求◆了解钢质管道的防腐和绝热第一节基础知识一、压力管道的定义（一）《特种设备安全监察条例》（2009版）国务院第549号令）第九十九条第三款规定的定义如下：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。（二）质检总局关于修订《特种设备目录》的公告（2014年第114号）规定的定义如下：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。上述定义明确了判断一条管道是否是压力管道关键看三个主要因素：1.表压力2.介质3.公称直径质检总局关于修订《特种设备目录》的公告（2014年第114号）中关于压力管道的范围相对《特种设备安全监察条例》（2009版）缩小了，主要体现在：1）公称直径由≥25mm已提高到≥50mm；2）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已不再是压力管道。根据《质检总局办公厅关于压力管道气瓶安全监察工作有关问题的通知》（质检办特[2015]675号）关于新《目录》中压力管道介质范围的规定：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、无腐蚀性气体不包括液化气体、蒸汽和氧气。二、压力管道的分类、分级质检总局关于修订《特种设备目录》的公告（2014年第114号）规定：1）压力管道（代码8000）按类别划分为长输管道（代码8100）、公用管道（代码8200）和工业管道（代码8300）；2）长输管道按品种划分为输油管道（代码8110）和输气管道（代码8120）；公用管道按品种划分为燃气管道（代码8210）和热力管道（代码8220）；工业管道按品种划分为工艺管道（代码8310）、动力管道（代码8320）和制冷管道（8330）。《压力容器压力管道设计许可规则》（TSGR1001）附件B规定：1）长输管道（GA类）包括GA1级和GA2级；2）公用管道（GB类）包括GB1级和GB2级；3）工业管道（GC类）包括GC1级、GC2级和GC3级。《特种设备检验人员考核规则》（TSGZ8002）规定，压力管道检验员（代码GD-1/2）的检验范围为：GC2级、GC3级工业管道和公用管道，所以以下课程重点讲解工业管道、公用管道。3（一）工业管道综合知识1.工业管道的概念工业管道是指工矿企业、事业单位为生产制作各种产品过程所需的工艺管道、公用工程管道及其它辅助管道。工业管道是压力管道中工艺流程种类最多、生产制作环境状态变化最为复杂、输送的介质品种较多与条件均较苛刻的压力管道。此外，工业管道还具有输送压力高、温度高的特点，也是三种压力管道中分类品种级别最多的一种。工业管道一般置于工厂与各种站、场等工业基地中，尽管操作条件复杂，环境条件苛刻，但管道比较集中，易于控制与管理。《压力管道安全技术监察规程》（TSGD0001）适用的管道范围包括：（1）管道元件，包括管道组成件和管道支承件；（2）管道元件间的连接接头、管道与设备或者装置连接的第一道连接接头（焊缝、法兰、密封件及紧固件等）、管道与非受压元件的连接接头；（3）管道所用的安全阀、爆破片装置、阻火器（《特种设备目录》中安全附件无此项）、紧急切断装置等安全保护装置。2.工业管道的分级方法《压力管道安全技术监察规程—工业管道》（TSGD0001）按照输送介质的毒性程度、火灾危险性、设计压力及设计温度等因素分别划为GC1.GC2及GC3级。符合下列条件之一的工业管道为GC1级：（1）输送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其标准沸点的高度危害的液体介质的管道；（2）输送火灾危险性为甲、乙类可燃气体或者甲类可燃液体（包括液化烃）的管道，并且设计压力大于或者等于4.0MPa的管道；4（3）输送除前两项介质的流体介质并且设计压力大于或者等于10.0MPa，或者设计压力大于或者等于4.0MPa，并且设计温度大于或者等于400℃的管道。符合以下特性的工业管道为GC3级：输送无毒、非可燃流体介质，设计压力低于或者等于1.0MPa，并且设计温度高于-20℃但是不高于185℃的管道。符合以下特性的工业管道为GC2级：除规定的GC3级管道外，介质毒性程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度低于规定的GC1级的管道。上述介质的毒性程度分级参照《职业性接触毒物危害程度分级》（GBZ230）中的规定（《职业性接触毒物危害程度分级》（GB5044）已被废止），介质的火灾危险性参照《石油化工企业设计防火规范》（GB50160）及《建筑设计防火规范》（GB50016）中的规定。3.工业管道的基本特性（1）工业管道的特点工业管道是工业生产的主要动脉，担负着输送具有易燃、易爆、有毒、高温、高压等较大危险的介质，与工业生产和人民的生活息息相关。一旦发生泄漏或破坏将有可能导致爆炸、燃烧、中毒等灾难性事故的发生。因此，世界各主要工业国家都把压力管道与锅炉压力容器并列为特种设备，实行国家安全监察。与压力容器相比，工业管道的安全管理和操作难度较大，具体来说有以下特点：1）工业管道种类多，数量大，且大多在现场施工组装，中间环节多，容易出问题；2）工业管道长细比大，跨越的空间大；3）受力复杂，边界条件复杂，分析难度高；4）安全管理难度高，操作条件复杂，重视程度不够，因此容易发生事故。据不完全统计，压力管道事故的原因主要来源于以下几个方面：◆32%的事故是属于安全管理和操作问题；◆管子、管件、阀门等元件的质量问题占27.3%；◆安装问题占18%（其中焊接问题占88.6%）；5◆设计问题占11%；◆腐蚀问题占10.6%。（2）工业管道存在的主要问题1）压力管道设计、制造、安装、使用管理的标准规范不统一，不齐全。各部门各自为政，管子、管件、法兰、阀门等管道组成件标准繁多，十分混乱；2）压力管道的设计单位、设计人员水平参差不齐，造成很多管道结构存在先天不足；3）压力管道的管子、管件、阀门、法兰等产品制造质量低劣，大量伪劣产品进入市场，成为管道事故的隐患；4）压力管道的安装队伍混乱，管理不严，对压力管道竣工验收管理不严格，致使在用压力管道焊缝中存在大量的超标缺陷；5）压力管道安全管理和安全操作基础薄弱，原始资料不齐。因此，一方面应加强对设计、制造、安装施工、修理、改造、检验、使用管理等各个方面的安全管理和安全监察，为压力管道的安全管理提供法规依据和技术支持。另一方面须加强对压力管道从业人员的压力管道专业知识和安全操作技术的培训，使压力管道的从业人员能够掌握一定的与其安全操作相关的压力管道的法律法规知识、专业技术基础知识和安全操作的技能，全面提升压力管道作业人员的职业素质和操作技能，提高压力管道作业人员安全操作水平，对于减少压力管道操作事故，确保压力管道安全、长效运行具有十分重要的现实意义。（二）公用管道综合知识1.公用管道的概念公用管道是指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。6公用管道的特点有：1）一般敷设于城镇地下，由于城镇人口与建、构筑物稠密，各种地下管道与设施较多，管道间应保证必要的安全间距（燃气管道、热力管道）；2）一般公用管道压力较低，以尽量减少介质泄漏而发生安全事故（燃气管道、热力管道）；3）在城镇中各类用户繁多，要求不同，道路纵横交错，选线条件复杂、困难（燃气管道、热力管道）；4）输送介质成分要求严格、常温输送，气源不同，在标准与规范中分别均有不同要求（燃气管道）；5）所需的热能和相应的温度、输送的介质仅为热水与蒸汽，比较单一、稳定（热力管道）。2.公用管道的分级方法1）公用管道按其介质分为燃气管道（GB1级）和热力管道（GB2级）；2）GB1级管道依据设计压力（P，单位为MPa）划分为以下级别：①GB1-Ⅰ级（2.5＜P≤4.0MPa）、GB1-Ⅱ级（1.6＜P≤2.5MPa）高压燃气管道；②GB1-Ⅲ级（0.8＜P≤1.6MPa）、GB1-Ⅳ级（0.4＜P≤0.8MPa）次高压燃气管道；③GB1-Ⅴ级（0.2＜P≤0.4MPa）、GB1-Ⅵ级（0.1＜P≤0.2MPa）高压燃气管道。此分类依据源自《压力管道定期检验规则—公用管道》TSGD7004。3）GB2级管道依据设计压力（P，单位为MPa）划分为以下两类：①P＞2.5MPa②P≤2.5MPa此分类依据源自《压力管道安装许可规则》TSGD3001。7三、常用术语（一）工业管道的常用术语（来自于《压力管道规范工业管道》GB/T20801）1.管道piping：由管道组成件装配而成，用于输送、分配、混合、分离、排放、计量或截止流体流动。除管道组成件外，管道还包括管道支承件，但不包括支承构筑物，如建筑框架、管架、管廊和底座（管墩或基础）等。2.公称压力/PNnominalpressure：按照GB/T1048的定义，由字母PN和无因次整数数字组成，代表管道组成件的压力等级。3.公称直径/DNnominaldiameter：按照GB/T1047的定义，由字母DN和无因次整数数字组成，代表管道组成件的规格。4.管子pipe,tube：用以输送流体或传递流体压力的密封中空连续体。5.管道组成件pipingcomponents：用于连接或装配成压力密封的管道系统机械元件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门、安全保护装置以及诸如膨胀节、挠性接头、耐压软管、过滤器、管路中的仪表（如孔板）和分离器等。6.管道支承件pipe-supportingelements：是将管道荷载，包括管道的自重、输送液体的重量、由于操作压力和温差所造成的荷载以及振动、风力、地震、雪载、冲击和位移应变引起的荷载等传递到管架结构上去的元件。它分为固定件（fixtures）和结构附件（structuralattachments）两类。固定件包括悬挂式固定件，如吊杆、弹簧吊架、斜拉杆、平衡锤、松紧螺栓、支撑杆、链条、导轨和固定架，以及承载式固定件，如鞍座、底座、滚柱、托座和滑动支座等。结构附件是指用焊接、螺栓连接或夹紧方法附装在管道上的元件，如吊耳、管吊、卡环、管夹、U形夹和夹板等。7.管件fitting：管道组成件的一个类别，通常包括弯头、三通、异径管、管帽、翻边短节和活接头等。8.管架pipesupport：是支承管道的构筑物，管道通过支撑件将荷重和推力传递到管架上。管架由钢结构或钢筋混凝土结构的立柱、横梁或框架所构成，独立固定在基础上，也可固定在设备上或墙上。按类型分为独柱式、双柱式和悬臂式等。9.管廊piperack：是指大型装置管道集中敷设的主要场所，它由钢结构或钢筋混凝土结构的立柱、横梁以及桁架所构成。按类型可划分为单层或多层，可通行的或不可通行的等。10.有毒介质toxicmedium：系指按GB5044（现已被GBZ230-2010《职业性接触毒物危害程度分级》所取代）定义的8极度、高度和中度危害介质的总称。11.可燃、易爆介质combustiblemediumorflammablemedium：系指按GB50160和GB50016定义的