壓力管道類別與級(jí)別

壓力管道類別與級(jí)別

一、ANSI/ASMEB31.3對(duì)輸送流體的分類

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASME壓力管道規(guī)范ANSI/ASMEB31.3（以下簡(jiǎn)稱B31.3）根據(jù)被輸送流體的性質(zhì)和泄漏時(shí)造成的后果，將化工廠和煉油廠管道輸送的流體分為D類、M類和性質(zhì)介于二者之間的第三類流體。

D類流體不易燃、無(wú)毒，并且在操作條件下對(duì)人類肌體無(wú)害；設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)150lbf/in2（1.05MPa）；設(shè)設(shè)計(jì)溫度在-20ºF（-29℃）至366ºF（186℃）之間。M類流體有劇毒，在輸送過(guò)程中如有少量泄漏到環(huán)境中，被人吸入或接觸人體時(shí)能造成嚴(yán)重的和難以治療的傷害，即使迅速采取措施也無(wú)法挽救。流體類別確定后即可按ANSI/ASMEB31.3的有關(guān)章節(jié)具體要求對(duì)該流體的管道進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和檢驗(yàn)。

二、中石化對(duì)壓力管道的類別劃分

1中國(guó)石化關(guān)于《壓力管道設(shè)計(jì)資格類別級(jí)別認(rèn)可和安裝單資格實(shí)施細(xì)則》，對(duì)壓力管道的類別劃分如下表所示。

壓力管道的類別管道類別輸送介質(zhì)特征和設(shè)計(jì)條件GA（長(zhǎng)輸管道）GA11、有毒、可燃、易爆氣體，設(shè)計(jì)壓力p＞1.6MPa2、有毒、可燃、易爆氣體①，輸送距離≥200km且DN≥300mm3、漿體，輸送距離≥50km且DN≥150mmGA21、有毒、可燃、易爆氣體，設(shè)計(jì)壓力p≤1.6MPa2、GA1（2）范圍以外的3、GA1（3）范圍以外的GB（公用管道）GB1燃?xì)釭B2熱力

GC（工業(yè)管道）GC11、毒性程度為極度危害介質(zhì)②2、甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類液體③，且設(shè)計(jì)壓力p≥4.0MPa3、可燃流體、有毒流體設(shè)計(jì)壓力p≥4.0MPa且設(shè)計(jì)溫度T≥400℃4、流體且設(shè)計(jì)壓力p≥10.0MPaGC21、甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類液體，且設(shè)計(jì)壓力p＜4.0MPa2、可燃流體、有毒流體p＜4.0MPa、T≥400℃3、非可燃流體、有毒流體p＜10.0MPa且T≥400℃4、流體，p＜10.0MPa且T＜400℃

注：①輸送距離指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、用戶間的用于輸送商品介質(zhì)管道的直接距離。

②GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》規(guī)定的。

③GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定的。

2SH3059對(duì)管道的分級(jí)如下表。

SH3059——2001《石油化工管道設(shè)計(jì)器材選用通則》管道分級(jí)管道級(jí)別適用范圍SHA1、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、設(shè)計(jì)壓力大于或等于10.0MPa的介質(zhì)管道SHB1、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、氟化氫介質(zhì)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SHC1、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(jì)溫度低于-29℃SHE設(shè)計(jì)壓力小于10.0MPa且設(shè)計(jì)溫度高于或等于-29℃注：①毒性程度是根據(jù)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》（GB5044—85）劃分的。極度危害屬于Ⅰ級(jí)，車間空氣中有害物質(zhì)最高容許濃度＜0.1mg/m3；高度危害屬于Ⅱ級(jí)，最高容許濃度0.1mg/m3。極度危害的介質(zhì)如苯、氯乙烯、氯甲醚、氰化物等；高度危害的介質(zhì)如二硫化碳、氯、丙烯腈、硫化氫、甲醛、氟化氫、一氫化碳等。詳見(jiàn)GB5044。

②甲類、乙類可燃?xì)怏w是根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160）中可燃?xì)怏w的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類劃分的。甲類系指可燃?xì)怏w與空氣混合物和爆炸下限＜10%（體）；乙類是≥10%（體）。甲類可燃?xì)怏w如乙炔、環(huán)氧乙烷、氫氣合成氣、硫化氫、乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。詳見(jiàn)GB50160。

③可燃?xì)怏w、液化烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類是根據(jù)GB50160—92確定的，如下表。類別名稱特

征舉

例甲A液化烴15℃時(shí)的蒸氣壓力＞0.1MPa

液化石油氣、液化天然氣、液化甲烷、液化丙烷等B可燃液體

甲A類以外、閃點(diǎn)＜28℃

汽油、戊烷、二硫化碳、石油醚原油等乙A28℃≤閃點(diǎn)≤

噴氣燃料、煤油、丙苯、苯乙烯等B45℃≤閃點(diǎn)≤-35號(hào)輕柴油、環(huán)戊烷等丙A60℃≤閃點(diǎn)≤

輕柴油、重柴油、20號(hào)重油、錠子油等B

閃點(diǎn)≥120℃

蠟油、100號(hào)重油、油渣、潤(rùn)滑油、變壓器油等甲可燃?xì)怏w

可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限＜10%（體）乙

可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限≥10%（體）

④混合物料應(yīng)以其主導(dǎo)物料作為分級(jí)依據(jù)。

⑤當(dāng)操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)的乙類液體，應(yīng)視為甲B類液體；當(dāng)操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)的丙類液體，應(yīng)視為乙A類液體。

一、壓力管道基本概念

（一）管道的概念

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316-2000的規(guī)定，管道是由管道組成件、管道支吊架等組成，用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量或控制流體流動(dòng)。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50235-97的定義是：由管道組成件和管道支承件組成，用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控制和制止流體流動(dòng)的管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門和其他組成件或受壓部件的裝配總成。

按流體與設(shè)計(jì)條件劃分的多根管道連接成的一組管道稱之為“管道系統(tǒng)”或“管系”。

上述定義包含兩個(gè)含義：

（A）管道的作用：是用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控制和制止流體流動(dòng)。

1）流體：在有些標(biāo)準(zhǔn)中稱為介質(zhì)。流體可按狀態(tài)或性質(zhì)進(jìn)行分類。

a）按狀態(tài)分：

氣體；

液體；

液化氣體：是指在一定壓力下呈液態(tài)存在的氣體；

漿體：是指可燃、易爆、有毒和有腐蝕性的漿體介質(zhì)。

b）按性質(zhì)分：

火災(zāi)危險(xiǎn)性；是指可燃介質(zhì)引起燃燒的危險(xiǎn)性，分為可燃?xì)怏w、液化氣體和可燃液體。有甲、乙、丙三類。

爆炸性；與空氣混合后可能發(fā)生爆炸的可燃介質(zhì)或在高溫、高壓下可能引起爆炸的非可燃介質(zhì)。

毒性；按GB5044分級(jí)。有劇毒（極度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和輕度危害）兩大類四個(gè)級(jí)別。

腐蝕性。是指能灼傷人體組織并對(duì)管道材料造成損壞的物質(zhì)。

2）輸送流體：依靠外界的動(dòng)力（利用流體輸送機(jī)械如壓縮機(jī)、泵等給予的動(dòng)能）或流體本身的驅(qū)動(dòng)力（如介質(zhì)本身的壓力）將管道源頭的流體輸送到管道的終點(diǎn)。

3）分配流體：通過(guò)管系中的支管將流體分配到設(shè)計(jì)規(guī)定的多個(gè)預(yù)定的設(shè)備或用戶。

4）混合流體：將管系中來(lái)自不同支管中的流體在管道中進(jìn)行混合，如稀釋等。

5）分離流體：將管道內(nèi)部不同狀態(tài)的流體通過(guò)支管進(jìn)行分離，如汽液分離、油水分離等。

6）排放流體：將管道內(nèi)部流體通過(guò)支管進(jìn)行排放，如超壓放空、排放被分離的流體等。

7）計(jì)量流體：通過(guò)設(shè)置于管道系統(tǒng)中的計(jì)量?jī)x表對(duì)輸送、分配的流體進(jìn)行計(jì)量，如測(cè)量流量、壓力、溫度和粘度等。

8）控制流體：通過(guò)設(shè)置于管道系統(tǒng)中的控制元件對(duì)管內(nèi)流體的流動(dòng)進(jìn)行控制，如調(diào)壓、減溫、流體分配和切斷等。

（B）管道的構(gòu)成：由管道組成件、管道支吊架（管道支承件）等組成，是管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門、其他組成件或受壓部件和支承件的裝配總成。

1）管道組成件：指用于連接或裝配成管道的元件，包括管子、管件、法蘭、墊片、緊固件、閥門以及管道特殊件。所謂管道特殊件，是指非普通標(biāo)準(zhǔn)組成件。是按工程設(shè)計(jì)條件特殊制造的管道組成件，包括膨脹節(jié)、特殊閥門、爆破片、阻火器、過(guò)濾器、撓性接頭及軟管等。

2）管道支吊架：用于支承管道或約束管道位移的各種結(jié)構(gòu)的總稱，但不包括土建的結(jié)構(gòu)。有固定支架、滑動(dòng)支架、剛性吊架、導(dǎo)向架、限位架和彈簧支吊架等。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50235-97《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中也稱為管道支承件，包括管道安裝件和附著件。

a）管道安裝件：指將負(fù)荷從管子或管道附著件上傳遞到支承結(jié)構(gòu)或設(shè)備上的元件，包括吊桿、彈簧支吊架、斜拉桿、平衡錘、松緊螺栓、支撐桿、鏈條、導(dǎo)軌、錨固件、鞍座、墊板、滾柱、托座和滑動(dòng)支架等。

b）附著件：用焊接、螺栓連接或夾緊方法附裝在管子上的零件，包括管吊、吊（支）耳、圓環(huán)、夾子、吊夾、緊固夾板和裙式管座等。

管道組成件和支承件在我國(guó)現(xiàn)行壓力管道法規(guī)中也統(tǒng)稱為壓力管道元件。

（二）壓力管道的概念：

壓力管道是管道中的一部分。從廣義上理解，所謂壓力管道，應(yīng)當(dāng)是指所有承受內(nèi)壓或外壓的管道，無(wú)論其管內(nèi)介質(zhì)如何。但從我國(guó)頒發(fā)《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》以后，“壓力管道”便成為受監(jiān)察管道的專用名詞。在《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》第二條中將壓力管道定義為：“在生產(chǎn)、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備”，國(guó)務(wù)院2003年6月1日頒發(fā)實(shí)施的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》中，將壓力管道進(jìn)一步明確為“利用一定的壓力的，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性，最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)渄點(diǎn)液體介質(zhì)，且公稱直徑大于25mm的管道”。這就是說(shuō)，現(xiàn)在所說(shuō)的“壓力管道”，不但是指其管內(nèi)或管外承受壓力，而且其內(nèi)部輸送的介質(zhì)是“氣體、液化氣體和蒸汽”或“可能引起燃爆、中毒或腐蝕的液體”物質(zhì)。這里所謂能燃爆、能中毒或有腐蝕性，具有如下內(nèi)涵：

介質(zhì)的燃爆性：即介質(zhì)具有可燃性和爆炸性，在一定條件下能引起燃燒或爆炸，釀成火災(zāi)和破壞。這些介質(zhì)包括可燃?xì)怏w、液化烴和可燃液體等有火災(zāi)危險(xiǎn)性的物質(zhì)，也包括容易引起爆炸的高溫高壓介質(zhì)如蒸汽、超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的高溫?zé)崴嚎s空氣和其他壓縮氣體等。其中，可燃介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16，共分為甲、乙、丙三類。

其中甲、乙類可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限（體積）分別規(guī)定為：

甲類可燃?xì)怏w：＜10%；

乙類可燃?xì)怏w：≥10%。

甲、乙和丙類可燃液體的分類見(jiàn)表1。

表1液化烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類

類

別

名

稱

特

征

甲類

A

液化烴

150C時(shí)蒸汽壓力＞0.1MPa的烴類液體及其他類似液體

B

可燃液體

甲A以外的可燃液體，閃點(diǎn)＜280C

乙類

A

可燃液體

閃點(diǎn)≥280C至≤450C

B

閃點(diǎn)＞450C至＜600C

丙類

A

可燃液體

閃點(diǎn)≥600C至≤1200C

B

閃點(diǎn)＞1200C

注：閃點(diǎn)低于450C的液體稱為易燃液體；閃點(diǎn)低于環(huán)境溫度的液體稱為易爆液體。

在GBJ16的規(guī)定中，屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性的可燃介質(zhì)（或生產(chǎn)過(guò)程）還有：常溫下能自行分解或在空氣中氧化即能導(dǎo)致自燃或爆炸的物質(zhì)；常溫下受到水或蒸汽作用能產(chǎn)生氣體并引起燃燒或爆炸的物質(zhì)；遇酸、受熱、撞擊、摩擦、催化及遇有機(jī)物或硫磺等易燃的無(wú)機(jī)物，極易引起燃燒或爆炸的強(qiáng)氧化劑；受撞擊、摩擦或與氧化劑、有機(jī)物接觸時(shí)能引起燃燒或爆炸的物質(zhì)；以及在密閉設(shè)備內(nèi)操作溫度等于或超過(guò)物質(zhì)本身自燃點(diǎn)的生產(chǎn)。屬于乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性的介質(zhì)主要是指不屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性的氧化劑和化學(xué)易燃固體，以及助燃?xì)怏w。

（B）介質(zhì)的毒性：即介質(zhì)具有使人中毒的特性。當(dāng)這些介質(zhì)被人吸入或與人體接觸后，能對(duì)人體造成傷害，甚至死亡。根據(jù)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》GB5044的規(guī)定，毒物按急性毒性、急性中毒發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況、慢性中毒后果、致癌性和最高允許濃度等六項(xiàng)指標(biāo)，共分為極度危害、高度危害、中度危害和輕度危害四個(gè)等級(jí)。

極度危害介質(zhì)有時(shí)也稱之為“劇毒介質(zhì)”，高度、中度和輕度危害介質(zhì)則統(tǒng)稱為“有毒介質(zhì)“。劇毒介質(zhì)（流體）在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50235-97中的解釋是：如有極少量這類物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸，即使迅速治療，也能對(duì)人體造成嚴(yán)重的和難以治療的傷害的物質(zhì)。相當(dāng)于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》GB5044中I級(jí)危害程度（極度危害）的毒物。據(jù)此可以將劇毒介質(zhì)理解為就是極度危害介質(zhì)。而有毒介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)中的解釋是：這類物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸，如治療及時(shí)不致于對(duì)人體造成不易恢復(fù)的危害。

不過(guò)，毒性程度相同的毒物，在具體如何對(duì)待的問(wèn)題上各行業(yè)也存在差異。如苯在《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》GB5044中被列入極度危害介質(zhì)，在《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》的解析中也作為極度危害介質(zhì)的例子。而在《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的管道分級(jí)中，苯則被與高度危害介質(zhì)同等對(duì)待。列入SHB級(jí)之中。相反，丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫等四種高度危害介質(zhì)則在SH3501-2002中被與極度危害介質(zhì)同樣看待，列入SHA級(jí)管道之中。這不但對(duì)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和在用管道的檢驗(yàn)要求有影響，同時(shí)對(duì)具體工程施工時(shí)劃分許可證級(jí)別也是有影響的。如承擔(dān)有苯介質(zhì)的管道安裝工作時(shí)，若苯被視為極度危害介質(zhì)，施工單位應(yīng)持GC1級(jí)安裝許可證，而若作為高度危害介質(zhì)時(shí)，則持證級(jí)別與管道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度有關(guān)。

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的理解可以從毒物危害性分級(jí)的原則進(jìn)行解釋：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》GB5044-85對(duì)具體毒物的分級(jí)是以列舉常見(jiàn)的56種毒物在某些行業(yè)中的危害程度分級(jí)進(jìn)行表達(dá)的。但該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)指出：對(duì)接觸同一毒物的其他行業(yè)（該標(biāo)準(zhǔn)表2中未列出的）的危害程度，可根據(jù)車間空氣中的毒物濃度、中毒患病率、接觸時(shí)間的長(zhǎng)短，劃定級(jí)別。凡車間空氣中毒物濃度經(jīng)常達(dá)到TJ36—79《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中所規(guī)定的最高容許濃度值，而其患病率或癥狀發(fā)生率低于本分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的值，可降低一級(jí)。所以，對(duì)每種具體物質(zhì)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在劃分危害等級(jí)時(shí)存在差異是正常的。因?yàn)槌酥掳┬院涂諝庵凶罡呷菰S濃度外，其他四項(xiàng)指標(biāo)都與生產(chǎn)過(guò)程和操作特點(diǎn)有關(guān)。石油、化工和石油化工等以管道輸送介質(zhì)為主的生產(chǎn)過(guò)程，有毒物質(zhì)處于連續(xù)、密閉狀況下流動(dòng)，其危害程度取決于因事故致使毒物與人體接觸，或因經(jīng)常性泄漏引起職業(yè)性慢性危害的機(jī)率，通常要低于開(kāi)放性生產(chǎn)過(guò)程。因此，在壓力管道設(shè)計(jì)時(shí)具體確定毒物危害等級(jí)應(yīng)主要以車間空氣中毒物濃度、中毒患病率、接觸時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)劃定。

上面提到的毒物危害性分級(jí)指標(biāo)中，關(guān)于車間空氣中毒物的最高允許濃度規(guī)定如下：

極度危害：最高允許濃度小于0.1mg/m3；

高度危害：最高允許濃度為0.1mg/m3~1.0mg/m3。

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36—79）的規(guī)定，苯、丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫等五種毒物在車間空氣中和居住區(qū)大氣中的最高允許濃度見(jiàn)表2：

表2

幾種毒物的最高允許濃度

毒物名稱

苯

丙烯腈

光氣

二硫化碳

氟化氫

車間空氣允許濃度

（mg/m3）

40.0

2.0

0.5

10.0

1.0

居住區(qū)大氣允許濃度

（日平均mg/m3）

0.8

0.05

——

0.04

（一次）

0.007

（一次0.02）

由表2可見(jiàn)，苯在車間空氣中的最高允許濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于極度危害介質(zhì)。同時(shí)，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中管道輸送的連續(xù)性、密閉性特點(diǎn)，以及苯與操作人員的接觸時(shí)間長(zhǎng)短和中毒患病率的情況分析，苯也不應(yīng)屬于極度危害介質(zhì)的范圍。所以，實(shí)際工作中確定介質(zhì)的毒害程度應(yīng)以設(shè)計(jì)文件確定的毒物性質(zhì)或設(shè)計(jì)文件中指明的施工驗(yàn)收規(guī)范為準(zhǔn)。

另外，關(guān)于接觸時(shí)間長(zhǎng)短我國(guó)尚未制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生專家會(huì)議（ACGIH）推薦的三種接觸閾限值可作為參考：

1）以正常8小時(shí)工作日或40小時(shí)工作周的時(shí)間加權(quán)平均限值為指標(biāo)，在此濃度下，反復(fù)接觸對(duì)全部人員都不致產(chǎn)生不良影響；

2）以短時(shí)間接觸（每次不超過(guò)15分鐘，每天不超過(guò)4次，每次間隔不少于1小時(shí)）的時(shí)間加權(quán)平均限值為指標(biāo)，在此濃度下，人短時(shí)間連續(xù)接觸不致引起刺激作用、慢性或不可逆組織病理變化、麻醉而增加意外傷害、自救能力減退或工作效率明顯降低等；

3）上限值是指即使在瞬間也不得超過(guò)的最高濃度。

（C）介質(zhì)的腐蝕性：是指能灼傷人體組織并對(duì)管道材料造成損壞的物質(zhì)，如酸、堿以及其它能引起材料損害的流體如氫、硫化氫等。

（三）壓力管道的安全監(jiān)察范圍

根據(jù)《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》，屬于安全監(jiān)察范圍的壓力管道是具備下列條件之一的壓力管道及其附屬設(shè)施、安全保護(hù)裝置等。

1）毒性程度為極度危害的介質(zhì)，不論壓力，溫度及狀態(tài)；

2）火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類的介質(zhì)，不論壓力、溫度及狀態(tài)；

3）最高工作壓力大于、等于0.1MPa的氣（汽）體、液化氣體介質(zhì)，未規(guī)定性質(zhì)及溫度，但《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》中規(guī)定不屬于監(jiān)察范圍的除外。

4）最高工作壓力大于、等于0.1MPa的易燃、易爆、有毒，有腐蝕性介質(zhì)或最高工作溫度高于、等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)。

《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》中規(guī)定以下四類管道不屬于監(jiān)察范圍：

a）設(shè)備本體所屬管道。

b）軍事裝備，交通工具和核裝置中的管道。

c）無(wú)毒、不可燃、無(wú)腐蝕性的氣體，公稱直徑小于150mm且最高工作壓力小于1.6

MPa的管道。

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(bào)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(duì)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。

二、壓力管道的主要特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)要求

（一）壓力管道的特點(diǎn)

一個(gè)管道系統(tǒng)，為了完成流體的輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量或控制流體流動(dòng)的功能，必須與相應(yīng)的動(dòng)力設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、儲(chǔ)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(gè)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(jì)預(yù)定的任務(wù)。同時(shí)，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(guò)程受生產(chǎn)過(guò)程波動(dòng)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(dòng)等；

4）腐蝕和破壞機(jī)理復(fù)雜，材料失效模式多。

（B）長(zhǎng)輸管道和公用管道的特點(diǎn)

1）管道敷設(shè)長(zhǎng)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(cè)難度大；

3）容易遭受意外損傷。

（二）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(xiǎn)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(zhǎng)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(dòng)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(duì)管道材料的腐蝕作用。管道材料的耐腐蝕等級(jí)分為4級(jí)，以年腐蝕速率衡量：充分耐腐蝕≤0.05mm；

耐腐蝕＞0.05～0.1mm；

尚耐腐蝕＞0.1～0.5mm；

不耐腐蝕＞0.5mm；

柔性：管道的柔性是反映管道變形難易程度的一個(gè)物理概念。管道在設(shè)計(jì)條件下工作時(shí)，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?huì)產(chǎn)生應(yīng)力過(guò)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(guò)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(jì)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(shí)整個(gè)管道系統(tǒng)應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹С小?/p>

在一些標(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(jì)規(guī)范》GB50316-2000的解釋，劇烈循環(huán)條件是指：管道計(jì)算的最大位移應(yīng)力范圍超過(guò)0.8倍許用的位移應(yīng)力范圍和當(dāng)量循環(huán)數(shù)大于7000或由設(shè)計(jì)確定的產(chǎn)生相等效果的條件。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(jì)算的應(yīng)力。計(jì)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(jì)算的應(yīng)力。設(shè)計(jì)對(duì)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(wú)損檢測(cè)的要求等均有特殊的規(guī)定。

三、壓力管道的分類和分級(jí)

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(jiàn)圖1。

在一般法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中，為了便于設(shè)計(jì)、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(jì)參數(shù)采用綜合分類、分級(jí)的方法，同時(shí)，在各行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范，施工驗(yàn)收規(guī)范和維修、檢驗(yàn)規(guī)程之間，對(duì)管道的分級(jí)或分類尚存在差異。如：

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316中的流體根據(jù)狀態(tài)、性質(zhì)和設(shè)計(jì)參數(shù)分為A1、A2、B、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(wú)毒介質(zhì)，其中設(shè)計(jì)壓力小于等于1MPa，且設(shè)計(jì)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(duì)管道的分級(jí)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(jì)參數(shù)分為A、B、C、D四類。基本與國(guó)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(jì)參數(shù)分為SHA、SHB、SHC、SHD四級(jí)，如表3。

表3

SH3501-2001管

道

分

級(jí)

管道級(jí)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設(shè)計(jì)壓力大于或等于10.0MPa的介質(zhì)管道

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(jì)溫度低于-29℃的低溫管道

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（管道篇）DL5031—94按設(shè)計(jì)壓力分為高壓、中壓和低壓三級(jí)管道。設(shè)計(jì)壓力大于8MPa的為高壓管道；設(shè)計(jì)壓力大于1.6MPa，小于等于8MPa的為中壓管道；設(shè)計(jì)壓力小于等于1.6MPa的為低壓管道。

《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》將壓力管道分工業(yè)管道、公用管道和長(zhǎng)輸管道三類。這主要是從管道的用途和地域特性進(jìn)行的分類，其具體定義是：

（1）工業(yè)管道：企業(yè)、事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝介質(zhì)的工藝管道、公用工程管道及其他輔助管道。其地域特性是一個(gè)企業(yè)或事業(yè)單位內(nèi)使用的管道；

（2）公用管道：城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)用于公用事業(yè)或民用的燃?xì)夤艿篮蜔崃艿?，其地域特性是一個(gè)城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)使用的管道；

（3）長(zhǎng)輸管道：產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、使用單位間用于輸送商品介質(zhì)的管道，其地域特性是跨地區(qū)（跨省、跨地市）使用的管道。

鑄鐵管道

碳鋼管道

合金鋼管道

—不銹鋼管道

有色金屬管道

—金屬?gòu)?fù)合管道

混凝土管道

—陶瓷管道

—玻璃管道

—塑料管道

—非金屬?gòu)?fù)合管道

—金屬與非金屬?gòu)?fù)合管道

架空管道

—地溝敷設(shè)管道

埋地管道

—超高壓管道（＞42MPa）

—高壓管道(10～42MPa)

—介質(zhì)壓力

中壓管道(1.6～＜10MPa)

—低壓管道(＜1.6MPa)

—真空管道

—高溫管道(＞200℃)

—介質(zhì)溫度

—常溫管道(＞－29～200℃)

—低溫管道(≤－29℃)

—?jiǎng)《竟艿?極度危害)

—介質(zhì)毒性

—有毒管道（非極度度危害）

—無(wú)毒管道

—可燃介質(zhì)管道

—非可燃介質(zhì)管道

腐蝕性介質(zhì)管道

—

非腐蝕性介質(zhì)管道

—工業(yè)管道

—公用管道

—長(zhǎng)輸管道

圖1

管道分類

目前我國(guó)一些綜合性特大型企業(yè)往往是由許多工廠聯(lián)合組成的，不但占地面積大，而且工廠之間的聯(lián)系多，工廠和職工生活區(qū)之間也無(wú)明顯界限。因而使工廠與工廠之間的原料、動(dòng)力、產(chǎn)品輸送管道，以及工廠與居民生活區(qū)之間的民用燃?xì)狻崃?yīng)管道的類別難以界定。特別是一些民用的公用管道直接來(lái)自工廠的工業(yè)管道系統(tǒng)，其界限就更難以劃分。由于他與壓力管道的安全監(jiān)察有關(guān)，在具體問(wèn)題上還要根據(jù)具體情況研究處理。

在安全監(jiān)察范圍內(nèi)的壓力管道，根據(jù)《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理規(guī)則》和《壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí)施細(xì)則》的規(guī)定，壓力管道的具體分類、分級(jí)如下：

（一）長(zhǎng)輸管道

（A）符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道為GA1級(jí)：

1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力＞1.6MPa的管道；

2）輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì)，輸送距離≥200km，且公稱直徑≥300mm的管道；

3）輸送漿體介質(zhì)，輸送距離大于等于50km，且公稱直徑≥150mm的管道；

（B）符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道為GA2級(jí)：

1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力≤1.6MPa的管道；

2）GA1（2）范圍以外的管道；

3）GA1（3）范圍以外的管道。

（二）公用管道

（A）燃?xì)夤艿溃?/p>

（B）熱力管道。

（三）工業(yè)管道

（A）符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級(jí)：

1）輸送GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》中規(guī)定毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道；

2）輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P≥4.0MPa的管道；

3）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力≥4.0MPa且設(shè)計(jì)溫度≥4000C的管道；

4）輸送流體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P≥10.0MPa的管道。

（B）符合以下條件之一的工業(yè)管道為GC2級(jí)：

1）輸送GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P<4.0MPa的管道；

2）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力<4.0MPa，且設(shè)計(jì)溫度≥4000C的管道；

3）輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力<10MPa，且設(shè)計(jì)溫度≥4000C的管道；

4）輸送流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力<10MPa，且設(shè)計(jì)溫度<4000C的管道。

（C）符合以下條件之一的GC2級(jí)管道劃分為GC3級(jí)：

1）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力<1.0

MPa，且設(shè)計(jì)溫度<4000C的管道；

2）輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力<4.0MPa且設(shè)計(jì)溫度<4000C的管道。

工業(yè)管道的級(jí)別劃分可用圖2至圖6表示。

壓力

（MPa）

GC1（1）

0

溫度

（℃）

圖2

輸送毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道

壓力

（MPa）

GC1（2）

4.0

GC2（1）

0

溫度

（℃）

圖3

輸送甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體的管道

壓力

（MPa）

GC1（4）

10.0

GC2（4）

GC1（3）

4.0

1.0

GC3（1）

GC2（2）

0

400

溫度

℃

圖4輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)管道

壓力

MPa

GC1（4）

10.0

GC2（4）

GC2（3）

4.0

GC3（2）

0

400

溫度

℃

圖5

輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)管道

設(shè)計(jì)

壓力

介

質(zhì)

特

性

無(wú)毒，

非可燃流體

有毒，非甲、乙類可燃?xì)怏w，非甲類可燃液體

甲、乙類可燃?xì)怏w，甲類可燃液體

極度危害流體

P

＜1MPa

T＜400℃

GC3

（2）

Т≥400℃

GC2（4）

T＜400℃

GC3

（1）

GC2

（1）

GC1

（1）

P

＜4MPa

Т≥400℃

GC2

（2）

P

≥4MPa

Т≥400℃

GC2

（3）

Т≥400℃

GC1

（3）

GC1

（2）

P

≥10MPa

GC1

（4）

GC1

（4）

GC1

（4）

圖6

GC類壓力管道分級(jí)圖

這里要注意的是：工業(yè)管道方面在《壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí)施細(xì)則》與《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理規(guī)則》中的分級(jí)略有不同，考慮到壓力管道安裝單位的特點(diǎn)，《壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí)施細(xì)則》將《壓力管道設(shè)計(jì)單位資格認(rèn)證與管理辦法》中的“GC2”級(jí)又細(xì)分為GC2、GC3兩級(jí)。其主要理由是目前存在一些規(guī)模較小只從事GC3級(jí)別壓力管道安裝的單位。

管道分級(jí)是對(duì)受監(jiān)察管道來(lái)說(shuō)的，對(duì)于受監(jiān)察范圍以外的管道，就不在分級(jí)范圍內(nèi)。如工業(yè)生產(chǎn)中非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)管道中如果是沸點(diǎn)溫度以下的水，即使壓力再高，也不屬于壓力管道，自然也不在分級(jí)范圍內(nèi)，不能把它視為GC3級(jí)管道。

四、壓力管道的失效和事故

（一）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(huì)產(chǎn)生溫度和壓力循環(huán)、腐蝕、振動(dòng)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(wèn)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(shí)發(fā)生的失效現(xiàn)象。自然失效可以通過(guò)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(jì)、制造、安裝和運(yùn)行中存在各種問(wèn)題會(huì)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(dòng)等；

使用壓力和溫度是壓力管道設(shè)計(jì)、選材、制造、安裝的依據(jù)。操作壓力和溫度超過(guò)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(huì)大幅增加，成為蠕變破壞的源頭。過(guò)低的操作溫度則會(huì)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(huì)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(duì)管道反復(fù)加壓和卸壓、升溫和降溫；

2）運(yùn)行中壓力波動(dòng)較大；

3）運(yùn)行中溫度發(fā)生周期性變化，使管壁產(chǎn)生反復(fù)性溫度應(yīng)力變化；

4）因其它設(shè)備、支承的交變外力和受迫振動(dòng)。

在反復(fù)交變載荷的作用下，管道將發(fā)生疲勞破壞。主要是金屬的低周疲勞，其特點(diǎn)是應(yīng)力較大而交變頻率較低。在幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地方和焊縫附近存在應(yīng)力集中，有可能達(dá)到和超過(guò)材料的屈服極限。這些應(yīng)力如果交變地加載和卸載，將使受力最大的晶粒產(chǎn)生塑性變形并逐漸發(fā)展為細(xì)微的裂紋。隨著應(yīng)力周期變化，裂紋也會(huì)逐步擴(kuò)展，最后導(dǎo)致破壞。

交變載荷也會(huì)導(dǎo)致管道組成件和焊縫內(nèi)部原有缺陷的擴(kuò)大和管道連接接頭的泄漏。

（B）設(shè)計(jì)、制造、施工存在缺陷，如管道柔性不符合要求，材料選用不當(dāng)或用材錯(cuò)誤，存在焊接或冶金超標(biāo)缺陷，焊接或組裝不合理造成應(yīng)力過(guò)大，管道支承系統(tǒng)不合理等；

管道在投用前存在的原始缺陷會(huì)造成材料的低應(yīng)力脆斷。介質(zhì)和環(huán)境的侵害、操作不當(dāng)、維護(hù)不力等原因，往往會(huì)引起材料性能惡化、材料損傷或破裂，或使管道連接接頭發(fā)生介質(zhì)泄漏，最終使壓力管道失效，導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸和中毒、窒息等人身事故的發(fā)生。

（C）維修失誤，管道上的嚴(yán)重缺陷或損傷未能被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，或缺少科學(xué)評(píng)價(jià)，以及不合理的維修工藝造成新的缺陷和損傷等；

（D）外來(lái)?yè)p傷造成破壞，如地震、大風(fēng)、洪水、雷擊和其它機(jī)械損傷和人為破壞等。

壓力管道的破壞型式很多。按破壞時(shí)的宏觀變形量可分為韌性破壞（延性破壞）和脆性破壞兩大類。按破壞時(shí)材料的微觀斷裂機(jī)制可分為韌窩斷裂、解理斷裂、沿晶斷裂和疲勞斷裂等型式。通常，在現(xiàn)場(chǎng)采用宏觀分類和斷裂特征相結(jié)合的方法進(jìn)行分類，有韌性破壞、脆性破壞、腐蝕破壞、疲勞破壞、蠕變破壞等。

（E）腐蝕破壞

壓力管道的腐蝕是由于受到內(nèi)部介質(zhì)及外部環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而發(fā)生的破壞。也包括機(jī)械等原因的共同作用結(jié)果。不合理的操作會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)濃度的變化，加劇腐蝕破壞。

壓力管道的腐蝕破壞的形態(tài)有全面腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞和氫損傷等。其中應(yīng)力腐蝕往往在沒(méi)有先兆的情況下突然發(fā)生，故其危害性更大。

1）全面腐蝕

全面腐蝕也稱均勻腐蝕。是在管道較大面積上產(chǎn)生的程度基本相同的腐蝕。管道內(nèi)部表面主要遭受輸送腐蝕性介質(zhì)的腐蝕，而管道外部則主要遭受大氣銹蝕。

管道的全面腐蝕往往因使用條件的惡化而加劇。腐蝕介質(zhì)的成分、含水量、氣相或液相的不同、流速和流動(dòng)狀態(tài)、顆粒大小都會(huì)影響管道腐蝕失效的程度。腐蝕介質(zhì)含量的超標(biāo)或原料性質(zhì)的劣化會(huì)對(duì)壓力管道產(chǎn)生危害。

大氣腐蝕會(huì)使管道組成件外部遭受損壞，影響管道組成件的強(qiáng)度和密封性。如不及時(shí)維護(hù)，也會(huì)引起事故。

2）局部腐蝕

局部腐蝕是發(fā)生在管道材料局部位置的腐蝕現(xiàn)象。

a）點(diǎn)腐蝕：集中在金屬表面?zhèn)€別小點(diǎn)上的深度較大的腐蝕，也稱孔蝕。奧氏體不銹鋼在接觸含氯離子或溴離子的介質(zhì)時(shí)最容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕。

b）縫隙腐蝕：當(dāng)管道輸送的介質(zhì)為電解質(zhì)溶液時(shí)，在管道內(nèi)表面的縫隙處，如法蘭墊片處、單面焊的未焊透處等，均會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕?？p隙腐蝕往往是由于縫隙內(nèi)和周圍溶液之間氧濃度或金屬離子濃度存在差異造成。

c）奧氏體不銹鋼焊接接頭的腐蝕：

①晶間腐蝕：晶間腐蝕是腐蝕局限在晶間和晶間附近，而晶粒本身腐蝕較小的一種腐蝕形態(tài)。腐蝕機(jī)理是“貧鉻理論”，即由于貧鉻的晶間區(qū)處于活化狀態(tài)，作為陽(yáng)極，它與晶粒之間形成腐蝕原電池，其結(jié)果將造成晶粒脫落或使材料機(jī)械強(qiáng)度降低。

②δ鐵素體選擇性腐蝕：在某些強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中，奧氏體不銹鋼焊縫處的δ鐵素體相會(huì)被腐蝕或分解為σ相，結(jié)果呈海綿狀而使焊接接頭遭受破壞。

③刀口腐蝕：用Ni及Ti穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼，在氧化性介質(zhì)中發(fā)生的刀口狀腐蝕。

3）應(yīng)力腐蝕

金屬材料在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用下發(fā)生的腐蝕稱為應(yīng)力腐蝕。主要由焊接、冷加工和安裝時(shí)的殘余應(yīng)力和管道內(nèi)部的腐蝕性介質(zhì)引起。應(yīng)力腐蝕的裂紋呈枯樹支狀，大體上沿垂直于拉應(yīng)力的方向發(fā)展。裂紋的微觀形態(tài)有穿晶型、晶間型和二者兼有的混合型。高強(qiáng)鋼管道在H2S含量超過(guò)一定值，并伴有水分時(shí)，會(huì)大大增加管壁應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的可能性。當(dāng)焊縫硬度值超過(guò)HB200，含H2S超標(biāo)時(shí)，極易導(dǎo)致焊縫的應(yīng)力腐蝕。

①堿脆：是金屬在堿液中的應(yīng)力腐蝕。碳鋼、低合金鋼和不銹鋼等均可發(fā)生堿脆。

②不銹鋼的氯離子腐蝕：氯離子對(duì)不銹鋼產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕。導(dǎo)致氯離子腐蝕的氯離子臨界濃度隨溫度上升而下降，高溫下，氯離子濃度只要達(dá)到10ppm即可引起破裂。管道法蘭連接處的墊片、外部的保溫材料和支、吊架的墊層等材料中含氯離子的成分過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致氯離子腐蝕。

③不銹鋼連多硫酸腐蝕：在石油煉制過(guò)程中，鋼材受硫化氫腐蝕生成硫化鐵，停車后管道內(nèi)部與空氣中的氧及水反應(yīng)生成多硫酸，在不銹鋼管道的殘余應(yīng)力較大處即會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。以加氫脫硫裝置為典型，不銹鋼連多硫酸的應(yīng)力腐蝕破壞最近引人注目。

④硫化物應(yīng)力腐蝕：金屬在同時(shí)含硫化氫和水的介質(zhì)中發(fā)生的應(yīng)力腐蝕。碳鋼和低合金鋼在20～40℃溫度范圍內(nèi)對(duì)硫酸的敏感性最大。奧氏體不銹鋼的硫化物應(yīng)力腐蝕大多發(fā)生在高溫環(huán)境。在含硫化氫和水的介質(zhì)中，如同時(shí)含有醋酸，或二氧化碳和氯化鈉，或磷化氫，或砷、硒、碲的化合物或氯離子，都會(huì)對(duì)腐蝕起促進(jìn)作用。

4）腐蝕疲勞

腐蝕疲勞是交變應(yīng)力與化學(xué)介質(zhì)共同作用下發(fā)生的腐蝕開(kāi)裂。壓力管道的疲勞源有機(jī)械激振、流體喘振、交變熱應(yīng)力、壓力循環(huán)以及風(fēng)振、地震等。腐蝕疲勞裂紋往往有多條但無(wú)分支，這是與應(yīng)力腐蝕裂紋的區(qū)別。腐蝕疲勞裂紋一般是穿晶的。

5）氫損傷

氫滲透進(jìn)入金屬內(nèi)部造成金屬性能劣化稱為氫損傷。包括氫鼓泡、氫脆、脫碳和氫腐蝕。

氫鼓泡主要發(fā)生在含濕硫化氫的介質(zhì)中，當(dāng)氫原子向鋼中滲透擴(kuò)散時(shí)，遇到了裂紋、分層、空隙、夾渣等缺陷就聚集起來(lái)合成氫分子，使體積膨脹。當(dāng)這些缺陷在鋼材表面時(shí)就會(huì)形成鼓泡。

氫不論是以什么方式進(jìn)入鋼都會(huì)引起鋼材氫脆，使鋼材的延伸率、斷面收縮率顯著下降。高強(qiáng)度鋼表現(xiàn)更加嚴(yán)重。

鋼中的滲碳體在高溫下與氫氣作用生成甲烷，反應(yīng)結(jié)果使鋼材表面層的滲碳體減少，使碳從鄰近的尚未反應(yīng)的金屬層逐漸擴(kuò)散到這一反應(yīng)區(qū)，于是有一定厚度的金屬因缺碳而變?yōu)殍F素體，出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。脫碳的結(jié)果使鋼材的表面強(qiáng)度和疲勞極限降低。

高溫高壓氫對(duì)鋼材作用的結(jié)果使其機(jī)械性能變劣，強(qiáng)度、韌性顯著降低，稱為氫腐蝕。在上述條件下，氫分子擴(kuò)散到鋼的表面并產(chǎn)生吸附，其中部分被吸附的氫分子分離為氫原子和氫離子，經(jīng)化學(xué)吸附，然后直徑很小的氫原（離）子透過(guò)表面層固溶到金屬內(nèi)。因溶入的氫原子通過(guò)晶格和晶界向鋼內(nèi)擴(kuò)散，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成甲烷聚集在晶界原有微觀空隙內(nèi)，反應(yīng)過(guò)程使該區(qū)域的碳濃度降低，促使其他位置上的碳向其擴(kuò)散補(bǔ)充，從而使甲烷量不斷增多形成局部壓力，最后發(fā)展為裂紋。聚集在鋼材表面的形成鼓泡，產(chǎn)生脫碳。

（F）沖蝕破壞

管道內(nèi)部介質(zhì)的長(zhǎng)期、高速流動(dòng)會(huì)使管道組成件內(nèi)壁減薄或密封副遭受破壞，影響其耐壓強(qiáng)度和密封性能。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，由內(nèi)壁減薄造成的耐壓能力下降或密封副損壞而形成的泄漏便會(huì)成為事故的根源。

（二）破壞特征

由于管道破壞的起因和型式不同，所以破壞的特征也有所區(qū)別。

（A）韌性破壞是材料不存在明顯的缺陷或脆化，而是由于超壓導(dǎo)致的破壞。其特征有：

1）發(fā)生明顯變形，一般不產(chǎn)生碎片。破壞時(shí)直徑增大或局部鼓脹，管壁減薄。

2）實(shí)際爆破壓力與理論值相近。

3）斷口呈灰暗纖維狀，無(wú)金屬光澤，斷面有剪切唇。

4）斷口纖維區(qū)之外呈放射形花紋或人字形花紋，并有指向起爆點(diǎn)的特點(diǎn)。

（B）脆性破壞是管道破壞時(shí)沒(méi)有發(fā)生宏觀變形，破壞時(shí)的管壁應(yīng)力也遠(yuǎn)未達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，甚至低于屈服極限的破壞現(xiàn)象。通常是由于材料的脆性或嚴(yán)重的缺陷引起，如材料的焊接和熱處理工藝不當(dāng)，焊縫存在缺陷以及低溫引起的冷脆等。脆性破壞往往是瞬間發(fā)生，并以極快的速度擴(kuò)展。因?yàn)槠涫窃诘蛻?yīng)力下發(fā)生的破壞，故也稱低應(yīng)力破壞。脆性破壞的特征是：

1）無(wú)明顯的塑性變形。

2）破壞時(shí)的應(yīng)力較低。

3）材料脆化形成的脆性破壞，其斷口平齊，呈金屬光澤的結(jié)晶狀態(tài)。

4）因材料缺陷形成的脆性破壞，其斷口不呈結(jié)晶狀，而出現(xiàn)原始缺陷區(qū)、穩(wěn)定擴(kuò)展的纖維區(qū)、快速擴(kuò)展的放射紋和人字紋區(qū)以及內(nèi)外表面邊緣的剪切唇區(qū)。原始缺陷如是表面裂紋，則會(huì)出現(xiàn)深色的銹蝕狀態(tài)，如原始缺陷是內(nèi)部氣孔、夾渣、未焊透等，也會(huì)在斷口上觀察到。

（C）疲勞破壞是材料長(zhǎng)期承受大小和方向都隨時(shí)間而周期變化的交變載荷作用下發(fā)生疲勞裂紋核心，逐漸擴(kuò)展最后形成斷裂的破壞形式。其特征是：

1）破壞部位集中在幾何不連續(xù)處或有裂紋類原始缺陷的焊縫處，整體上無(wú)塑性變形。

2）疲勞破壞的基本形式有爆破或泄漏兩種。前者易發(fā)生在強(qiáng)度高而韌性差的材料中，后者則發(fā)生于強(qiáng)度較低而韌性較好的材料中。

3）斷口上有明顯的裂紋產(chǎn)生區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和最終斷裂區(qū)。在擴(kuò)展區(qū)，宏觀上有明顯的貝殼狀樹紋，且斷口平齊、光亮。最終斷裂區(qū)一般有放射狀的花紋或人字紋。

4）電鏡下觀察疲勞斷口的裂紋擴(kuò)展區(qū)時(shí)，可見(jiàn)到獨(dú)特的疲勞輝紋。

（D）蠕變破壞是鋼材在高溫下低于材料屈服強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的緩慢持續(xù)的伸長(zhǎng)，最后產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象。材料發(fā)生蠕變的過(guò)程有減速、恒速和加速三個(gè)階段。恒速階段是控制材料高溫使用壽命的階段。蠕變斷裂是沿晶斷裂，其特征是：

1）宏觀斷口呈粗糙的顆粒狀，無(wú)金屬光澤。

2）表面為氧化層或其他腐蝕物覆蓋。

3）管道在直徑方向有宏觀變形，并有沿徑向方向的小蠕變裂紋，甚至出現(xiàn)表面龜裂或穿透管壁而泄漏。

4）斷口與壁面垂直，壁厚無(wú)減薄，邊緣無(wú)剪切唇。

（三）事故防范和報(bào)告

為了防止或減少壓力管道的破壞事故，使用單位應(yīng)采取必要的措施，包括：

——管道必須由有資格的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)并符合設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定；

——管道系統(tǒng)應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)安全泄壓裝置并保持其靈敏好用；

——采取有效措施防止大氣及介質(zhì)對(duì)管道的腐蝕；

——管道投用前應(yīng)進(jìn)行役前檢查和驗(yàn)收，管系結(jié)構(gòu)、材料、焊接、熱處理、壓力試驗(yàn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)必須符合規(guī)定要求；

——運(yùn)行操作必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，控制工藝指標(biāo)，杜絕超溫、超壓運(yùn)行；

——檢修或局部更換管道時(shí)，避免錯(cuò)用或不合理代用而降低管道的極限應(yīng)力；

——加強(qiáng)對(duì)管道的維護(hù)檢查和定期檢驗(yàn)；

——對(duì)長(zhǎng)期放置不用、維護(hù)不良的管道，因發(fā)生大面積腐蝕、厚度減薄、強(qiáng)度減弱，再次啟用前應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行全面檢驗(yàn)。

當(dāng)壓力管道發(fā)生安全事故后，使用單位除應(yīng)迅速采取措施進(jìn)行處理外，還應(yīng)注意嚴(yán)格保護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)收集有關(guān)信息和資料，如現(xiàn)場(chǎng)錄制的圖像、損壞件的斷口狀況、原始操作記錄以及事故調(diào)查報(bào)告等，以對(duì)事故分析提供客觀、科學(xué)的依據(jù)。

對(duì)事故原因進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)采取測(cè)量宏觀變形量；檢驗(yàn)材料的化學(xué)成分和機(jī)械性能；進(jìn)行斷口的宏觀分析和顯微分析等技術(shù)手段。然后依據(jù)有關(guān)資料和技術(shù)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行事故綜合分析，包括破壞程度，爆炸性質(zhì)和破壞形式，最后找出事故原因，以吸取教訓(xùn)，防范未然。

五、對(duì)壓力管道材料的一般要求

（一）對(duì)管子和管件的要求

（A）壓力管道受壓元件用鋼應(yīng)用平爐、電爐或純氧頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉。低溫管道用鋼應(yīng)使用鎮(zhèn)靜鋼。

（B）管材應(yīng)選用流體輸送用無(wú)縫鋼管或焊接鋼管。

（C）當(dāng)直縫焊接鋼管系非鋼管制造廠生產(chǎn)線制造（如施工單位現(xiàn)場(chǎng)制造）而用于下列場(chǎng)合時(shí)，所用鋼板應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢測(cè)，其合格等級(jí)為調(diào)質(zhì)鋼不低于Ⅱ級(jí)，其它不低于Ⅲ級(jí)。

1）低溫鋼板厚度大于20mm；

2）20R及16MnR鋼厚度大于30mm；

3）其它低合金鋼厚度大于25mm；

4）各種厚度的調(diào)質(zhì)鋼板。

（D）管道組成件的無(wú)損檢測(cè)、晶間腐蝕傾向試驗(yàn)、低溫沖擊韌性試驗(yàn)不應(yīng)低于現(xiàn)行國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求。在現(xiàn)行國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中指定按用戶要求協(xié)商決定的產(chǎn)品，其上述檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)在質(zhì)量證明書中說(shuō)明。

非鋼管制造廠生產(chǎn)線制造的直縫焊接鋼管的焊縫無(wú)損檢測(cè)比例按設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行。用于GC1級(jí)壓力管道、低溫管道和劇烈循環(huán)條件管道的直縫焊接鋼管應(yīng)經(jīng)100%無(wú)損檢測(cè)。

（E）管道材料在加工和焊接后的熱處理應(yīng)按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范規(guī)定進(jìn)行。公稱直徑大于100mm或壁厚大于13mm的鐵素體合金鋼彎管、有應(yīng)力腐蝕的冷彎彎管和焊接接頭必須進(jìn)行熱處理。

（F）管道材料的使用溫度不能超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的材料許用溫度的上、下限。

（G）在國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)管道組成件的公稱壓力及對(duì)應(yīng)的工作壓力—溫度參數(shù)值（等級(jí)）已作出規(guī)定者，均應(yīng)按規(guī)定使用。對(duì)于只標(biāo)明公稱壓力的管道組成件，除另有規(guī)定外，在設(shè)計(jì)溫度下的許用壓力應(yīng)按材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力和計(jì)算溫度下的許用應(yīng)力的比值進(jìn)行換算。

（H）低溫管道對(duì)材料的要求

1）管道設(shè)計(jì)溫度低于-20℃，而高于規(guī)范規(guī)定的使用溫度下限的碳素鋼、低合金鋼、中合金鋼、高合金鐵素體鋼和含碳量大于0.1%的奧氏體不銹鋼，出廠材料及采用焊接堆積的焊縫金屬和熱影響區(qū)應(yīng)進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn)，但下列情況除外：

a）使用溫度等于或高于-45℃，且不低于規(guī)范規(guī)定的使用溫度下限，同時(shí)材料的厚度不能制備5mm厚沖擊試樣時(shí)；

b）除抗拉強(qiáng)度下限值大于540MPa的鋼材及螺栓材料外，使用的材料在低溫低應(yīng)力工況（設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20℃，環(huán)向應(yīng)力小于或等于鋼材標(biāo)準(zhǔn)中屈服點(diǎn)的1/6，且不大于50MPa）下，若設(shè)計(jì)溫度加50℃后，高于-20℃時(shí)。

2）奧氏體高合金鋼的使用溫度等于或高于-196℃時(shí)，可免作低溫沖擊試驗(yàn)。

3）20R鋼板使用溫度低于0℃，厚度大于25mm或使用溫度低于-10℃，厚度大