壓力管道檢驗(yàn)計(jì)算案例

壓力管道檢驗(yàn)計(jì)算案例

54、某公司管道規(guī)格為①89x6.5mm,材料20#,最大工作壓力為1.8MPa,工作

溫度：常溫，工作介質(zhì)：放空氣體。管道等級(jí)為GC2,實(shí)際使用時(shí)間為11年，

本次為首次全面檢驗(yàn)，測(cè)厚時(shí)發(fā)現(xiàn)管道存在局部減薄，實(shí)測(cè)最小壁厚為5.4mm,

減薄區(qū)域環(huán)向長(zhǎng)度實(shí)測(cè)最大值為50mm。該管道本次檢驗(yàn)時(shí)未發(fā)現(xiàn)其他缺陷，材

料未出現(xiàn)性能劣化；該管道結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)規(guī)范且不承受疲勞載荷。問(wèn)該管道如何

定級(jí)？

第四卜七條管子的局部減薄，安全狀況等級(jí)的確定方法如下：

(一)若局部減薄在制造或驗(yàn)收規(guī)范所允許的范圍內(nèi)，則不影響定級(jí)。

(二)局部減薄超過(guò)制造或驗(yàn)收規(guī)范所允許的范圍時(shí)，如果同時(shí)滿(mǎn)足以下條件，則按照表3

或表4定級(jí)；否則安全狀況等級(jí)定為4級(jí)。

1.管道結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)規(guī)范或管道的應(yīng)力分析結(jié)果滿(mǎn)足有關(guān)規(guī)范；

2.在實(shí)際工況下，材料韌性良好，并且未出現(xiàn)材料性能劣化及劣化趨向：

3.局部減薄及其附近無(wú)其它表面缺陷或埋藏缺陷；

4.局部減薄處剩余壁厚大于2mm；

5.管道不承受疲勞載荷。

表3GC2或GC3管道所允許的局部減薄深度的最大值(mm)

PV0.3PLO0.3PLOVPWO.5PLO

\

2級(jí)3級(jí)2級(jí)3級(jí)

B/(貝D)W0.250.33t-c0.40t-C0.20t-C0.25t-c

0.25<B/(nD)^0.750.25t-C0.33t-C

0.15t-C0.20t-C

0.75<B/(nD)^1.000.20t-C0.25t-C

注：D為缺陷附近管道外徑實(shí)測(cè)最大值，mm,以下同；

t為缺陷附近壁厚的實(shí)測(cè)最小值減去至下一檢驗(yàn)周期的腐蝕量的2倍，mm,以下同;

B為缺陷環(huán)向長(zhǎng)度實(shí)測(cè)最大值，mm；

P為管道最大工作壓力，MPa,以下同；

PR管道極限內(nèi)壓，Pu=(2/V3)oJn[(D/2)/(D/2-t)],以下同；

。、為管道材料的屈服強(qiáng)度，MPa,以下同；

C為至下一檢驗(yàn)周期局部減薄深度擴(kuò)展量的估計(jì)值，mm,以下同。

表4GC1級(jí)管道所允許的局部減薄深度的最大值(mm)

P<0.3PLO0.3Pu.VPW0?5PLO

\

2級(jí)3級(jí)2級(jí)3級(jí)

-

B/(JID)W0.250.30tC0.35t-C0.15t-c0.20t-C

0.25<B/(nD)W0.750.20t-C0.30t-C0.lOt-C0.15t-C

0.75<B/(JtD)^1.000.15t-C0.20t-C

答：根據(jù)《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》第四十七條，該管道存在局部減薄,

已知：P=1.8MPa,B=50mm,D=89mm,crs=245MPo

(1)B/(疝))=50/(3.14x89)=0.18V0.25,(B為缺陷環(huán)向長(zhǎng)度實(shí)測(cè)最大值，50mm)

2￡)/2

(2)P,?=In-=32.29

L0V3(D/2-t)

P=1.8MPa<O.3PLo=9.69MPa

P<0.3PLO0.3PXPW0.5PL0

\

2級(jí)3級(jí)2級(jí)3級(jí)

B/(nD)W0.250.33t-c0.40t-C0.20t-C0.25t-c

0.25<B/("D)W0.750.25t-C0.33t-C

0.15t-C0.20t-C

0.75〈B/(“D)W1.000.20t-C0.25t-C

(3)計(jì)算C、t值

減薄量為△=6.5-54=1.1mm(原始厚度-實(shí)測(cè)最小壁厚)

年腐蝕速率為：1.1mm/11年=0.1mm/年

如按運(yùn)行3年計(jì)算，貝U：C=0.1mm/年x3年=0.3mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.3=4.8mm

(4)計(jì)算允許的局部減薄深度的最大值

GC2管道定2級(jí)所允許的局部減薄深度的最大值為：

0.33t-C=0.33*4.8-03=1.28mm

因減薄量為△=Llmm<1.28mm(小于該管道定2級(jí)運(yùn)行3年所允許的局部

減薄深度最大值1.28mm)。

因此該管道安全狀況等級(jí)可定為2級(jí)，運(yùn)行周期為3年。

討論1：

如按運(yùn)行6年計(jì)算，則：C=0.1mm/年x6年=0.6mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.6=4.2mm

0.33t-C=0,33*4.2-0.6=0.786mm<l.1mm

如按運(yùn)行5年計(jì)算，貝小C=0.1mm/年年=0.5mm

t=5.4-2C=5.4-2*0.5=4.4mm

0.33t-C=0.33*4.4-0.5=0.952mm<l.1mm(5)

如按運(yùn)行4年計(jì)算，貝U：C=0.1mm/年x4年=0.4mm

t=5.4-2C=5.4-2*04=4.6mm

0.33t-C=0.33*4.6-0.4=l.ll8mm>1.1mm(4)

因此該管道安全狀況等級(jí)可定為2級(jí)，運(yùn)行周期為4年。

根據(jù)計(jì)算，本題還可定為3級(jí)3、4、5年。

具體應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況定級(jí)。

關(guān)于局部減薄（凹坑）的容限說(shuō)明

?原因：腐蝕、沖蝕、機(jī)械損傷、缺陷消除打磨形成的凹坑

?國(guó)家“八五”攻關(guān)從塑性極限載荷理論+斷裂力學(xué)方法，在大量理論分析

與試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，分析了拉、壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)各種載荷下的凹坑安全性，考慮

適當(dāng)安全系數(shù)，得到了表3（GC2、GC3）,將表3的容限值除以安全系數(shù)1.1,

圓整得到表4（GC1）

凹坑與局部減薄類(lèi)缺陷的“死”與“活”

《管檢規(guī)》第46、47、48條

□表面缺陷打磨形成凹坑——“死”缺陷

由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中沒(méi)有介質(zhì)腐蝕的話(huà)，這類(lèi)凹坑或局

部減薄一般不會(huì)發(fā)生變化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易發(fā)現(xiàn)與監(jiān)控，相對(duì)

危害性較小。

□腐蝕坑、沖刷磨損溝槽——“活”缺陷

在使用中產(chǎn)生的凹坑與減薄，如腐蝕坑，沖刷磨損溝槽等等，這類(lèi)缺陷

是“活”缺陷，減薄尺寸會(huì)不斷加大，并且可能存在于管道任何位置，難于發(fā)現(xiàn)，

因而危害性較大，企業(yè)中的很多多爆炸事故因此而引起。

討論2：（1）本題“實(shí)測(cè)最小壁厚為5.4mm"，既是“缺陷附近壁厚的實(shí)測(cè)最小值”，

又是“局部減薄深度的最大處厚度”。

55、某管道規(guī)格為①114x11mm,材料20#鋼，設(shè)計(jì)壓力為8.8MPa,設(shè)計(jì)溫度40℃,

管道等級(jí)為GC2,上次全面檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)管子存在全面減薄，實(shí)測(cè)最小壁厚為

8.0mm,安全狀況等級(jí)定為3級(jí)，運(yùn)行周期定為3年。本次全面檢驗(yàn)時(shí)，在上次

最小壁厚處實(shí)測(cè)最小壁厚為7.0mm。該管道如何定級(jí)？

（注：Y系數(shù)取0.4,焊接接頭系數(shù)Ej取0.85,材料許用應(yīng)力取130Mpa）

第四十六條管子或管件全面減薄時(shí)，安全狀況等級(jí)的確定方法如卜：

（）管:或管件的實(shí)測(cè)壁厚，扣除至下?檢驗(yàn)周期的腐蝕量的2倍后，不小于其設(shè)計(jì)最小壁

厚，則不影響定級(jí)。

（二）耐壓強(qiáng)度校驗(yàn)不合格，安全狀況等級(jí)為4級(jí)。

（三）如果應(yīng)力分析結(jié)果符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求，則不影響定級(jí)：否則，定為4級(jí)。

答:該管道存在全面減薄，已知P=8.8MPa,Do=114mm,根據(jù)GB50316

-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》，可計(jì)算其設(shè)計(jì)最小壁厚：

ts=PDJl^E.+PY）=5.2mm

根據(jù)題目可知，年腐蝕速率為（8.0-7.0）/3=0.33mm/年

如按再運(yùn)行3年計(jì)算，至下一檢驗(yàn)周期的腐蝕量的2倍2c為：0.33mm/年x3

年x2=L98mm

本次全面檢驗(yàn)實(shí)測(cè)最小壁厚為7.0mm,貝lj7.0-2C=5.02mm>（=4.4mm

故該管道因全面減薄，再運(yùn)行3年，不影響定級(jí)，可定為3級(jí)。

焊接缺陷（不包括裂紋）的安全狀況等級(jí)按第四十九條計(jì)算定級(jí)。

第四十九條焊接缺陷（不包括裂紋）的安全狀況等級(jí)劃分如下：

（-）若焊接缺陷在制造或安裝驗(yàn)收規(guī)范所允許的范圍內(nèi)，則不影響定級(jí)。焊接缺陷超過(guò)制

造或安裝驗(yàn)收規(guī)范所允許的范圍時(shí)，如果同時(shí)滿(mǎn)足以卜條件，則按本條二款有關(guān)規(guī)定定級(jí)；否則

管道安全狀況等級(jí)為4級(jí)。

1.管道結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)規(guī)范或管道的應(yīng)力分析結(jié)果滿(mǎn)足有關(guān)規(guī)范：

2.焊接缺陷附近無(wú)新生裂紋類(lèi)缺陷；

3.管道材料的抗拉強(qiáng)度小于540MPa；

4.在實(shí)際工況下，材料韌性良好，并且未出現(xiàn)材料性能劣化及劣化趨向：

5.管道最低工作溫度高于-20℃,或管道最低工作溫度低于-20℃但管道材料為奧氏體鋼；

6.管道不承受疲勞載荷。

（二）焊接缺陷的安全狀況等級(jí)劃分方法

1.咬邊

GC2級(jí)或GC3級(jí)管道，咬邊深度不超過(guò)0.8mm；GC1級(jí)管道咬邊深度不超過(guò)0.5mm時(shí)，不

影響定級(jí)。否則應(yīng)打磨消除或圓滑過(guò)渡，并按第四十七條的規(guī)定定級(jí)。

2.氣孔

若氣孔率不大于5%,并且單個(gè)氣孔的長(zhǎng)徑小于0.5t與6mm二者中的較小值，則不影響定

級(jí)；否則定為4級(jí)。

注：氣孔率指在射線(xiàn)底片有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)，氣孔投影面積占焊接接頭投影面積的百分比；

射線(xiàn)底片有效長(zhǎng)度按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》JB4730的規(guī)定確定；

焊接接頭投影面積為射線(xiàn)底片有效長(zhǎng)度與焊接接頭平均寬度的乘積。

3.夾渣

GC2級(jí)或GC3級(jí)管道，當(dāng)夾渣自身高度或?qū)挾鹊淖畲笾挡淮笥?.35t,并且不大于6mm時(shí)，

按表5定級(jí)，否則定為4級(jí)。

GC1級(jí)管道，當(dāng)夾渣自身高度或?qū)挾鹊淖畲笾挡淮笥?.3t,并且不大于5nlm時(shí)，按表5定

級(jí)，否則定為4級(jí)。

表5各級(jí)管道所允許的單個(gè)焊接接頭中夾渣總長(zhǎng)度的最大值（mm）

2級(jí)3級(jí)

0.50nD1.00JTD

4.未焊透

（1）管子的材料為20鋼、16Mn或奧氏體不銹鋼時(shí)，未焊透按局部減薄定級(jí)；

（2）管子的材料為除20鋼、16Mn或奧氏體不銹鋼外的其它材料時(shí)，未焊透按未熔合定級(jí)。

5.未熔合

GC2級(jí)或GC3級(jí)管道，未熔合的長(zhǎng)度不限，根據(jù)其自身高度按表6定級(jí)。

GC1級(jí)管道，當(dāng)單個(gè)焊接接頭未熔合的總長(zhǎng)度不大于焊接接頭長(zhǎng)度的50%時(shí)，根據(jù)其自身高

度按表6定級(jí)；否則定為4級(jí)。

表6各級(jí)管道所允許的單個(gè)焊接接頭中未熔合自身高度的最大值

壁厚2級(jí)3級(jí)

t<2.5mm存在未熔合時(shí)，定為4級(jí)

不超過(guò)0.15t且不超過(guò)0.5mm不影響定級(jí)；否則定為

2.5mm^t<4mm

4級(jí)

0.15t與1.0mm中的較小0.20t與1.5mm中的較小

4mmWtV8mm

值值

0.15t與1.5mm中的較小0.20t與2.0mm中的較小

8mmWtV12mm

值值

0.15t與2.0mm中的較小0.20t與3.0mm中的較小

12nlmWtV20mm

值值

0.20t與5.0mm中的較小

1220nlm3.0mm

值

6.錯(cuò)邊缺陷

錯(cuò)邊缺陷，按表7定級(jí)。

當(dāng)錯(cuò)邊缺陷超過(guò)表7的范圍時(shí)，若管道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用且該部位在全面檢驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的

缺陷時(shí)，安全狀況等級(jí)可定為2級(jí)或3級(jí)；若伴有裂紋、未熔合、未焊透等嚴(yán)重缺陷時(shí)，定為4

級(jí)。

表7錯(cuò)邊缺陷的安全狀況等級(jí)評(píng)定方法

管道級(jí)別錯(cuò)邊量(mm)安全狀況等級(jí)

GC1外壁錯(cuò)邊量小于壁厚的20%且不大于3mm12級(jí)

GC2、GC3外壁錯(cuò)邊量小于壁厚的25%且小于5mm2級(jí)

56、某單位需用設(shè)計(jì)壓力為3.5MPa,設(shè)計(jì)溫度為550c的①159的ICr5Mo無(wú)縫

鋼管，管子壁厚附加量C為2mm,試按GB50136—2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)

范》計(jì)算鋼管厚度。

答：根據(jù)GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》第621條，承受內(nèi)壓直管計(jì)

算壁厚為：

ts^PD0/2([a]Ej+PY)

1

式中：P=3.5MPa,,Do=159mm,lCr5Mo鋼管在550℃時(shí)許用應(yīng)力[a]=35MPa，

焊接接系數(shù)Ej=1.0,系數(shù)Y=0.4。

計(jì)算結(jié)果：ts=7.6mm

直管設(shè)計(jì)厚度tsd=ts+C=7.6+2=9.6mm。

故該鋼管厚度可選lOmmo

57、某石化公司輸送可燃流體的規(guī)格為由159X10、材料為lCr5Mo的管道系統(tǒng)

欲進(jìn)行壓力試驗(yàn)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa,設(shè)計(jì)溫度為575鋼管壁厚附

加量C=1.5mm,請(qǐng)按GB50235《工業(yè)金屬管道施工及驗(yàn)收規(guī)范》和GB5