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压力管道安全基础知识
压力管道安全基础知识.txt我这辈子只有两件事不会:
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肉的理想,白菜的命。
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压力管道安全基础知识
王世忠长春市质量技术监督局
第4章压力管道安全基础知识
4.1压力管道的定义、工作原理及用途压力管道的定义、4.2压力管道输送的介质4.3压力管道的主要工艺参数及特点4.4压力管道的分类4.5压力管道的组成4.6压力管道元件4.7压力管道安全性能要求4.8压力管道的安全附件和安全保护装置4.9压力管道设计、制造、安装、维修、改造简介压力管道设计、制造、安装、维修、4.10压力管道的使用、检验与安全管理要求压力管道的使用、4.11压力管道的常见事故4.12压力管道安全技术规范和常用标准
4.1压力管道的定义、工作原理及用途压力管道的定义、
4.1.1压力管道的定义人们在生产、生活中广泛利用管道来输送介质,人们在生产、生活中广泛利用管道来输送介质,管道输送已经成为与铁路、公路、水运、送已经成为与铁路、公路、水运、航运并列的运输行业之在生产、一。
在生产、生活中所使用的管道中的部分管道是压力管它作为一种特殊承压设备越来越广泛的应用于石油、道,它作为一种特殊承压设备越来越广泛的应用于石油、石化、化工、电力等行业及城市燃气和供热工程中。
石化、化工、电力等行业及城市燃气和供热工程中。
《特种设备安全监察条例》对压力管道做了明确定义:
特种设备安全监察条例》对压力管道做了明确定义:
压力,气体或者液体的压力管道是指利用一定的压力用于输送气体或者液体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最高工作压力大于或者等于管状设备,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、或者可燃、(表压)气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃易爆、有毒、有腐蚀性、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液体介质,公称直径大于25mm的管道。
的管道。
沸点的液体介质,且公称直径大于的管道压力管道包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安压力管道包括其附属的安全附件、全保护装置相关的设施。
全保护装置相关的设施。
第4章压力管道安全基础知识
4.1.2压力管道的工作原理及用途对单条压力管道而言,对单条压力管道而言,其工作原理就是依靠外界的动力或者是介质本身的驱动力将该条压力管道源头的介质输送到该条压力管道的终点。
送到该条压力管道的终点。
压力管道的主要用途就是输送介质,压力管道的主要用途就是输送介质,而除此用途之外还可以延伸出以下一些功能,如储存功能(可以延伸出以下一些功能,如储存功能(主要用于长输管道)和热交换(主要用于工业管道)管道)和热交换(主要用于工业管道)等。
意义:
中国每年有大批量成品油需要从资源区运往消费区,大部分是通过铁路运输,通过管道运输的只占全部运量的2%~3%。
而欧美等发达国家的成品油,几乎全部是通过管道来运输。
西气东输一线图
一线简介
西气东输管道起于新疆塔里木气田,途径新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、浙江、上海10个省区市66个县,干线全长4000公里。
所经地区地形复杂多样,包括戈壁、沙漠、高原、山区、平原、水网以及大江、大河等。
管线年设计输气量120亿立方米,管径1016毫米,管材钢级X70,输送压力为10兆帕。
工程难点为“三山一塬、五越一网”,即三山:
吕梁山、太岳山、太行山;一塬:
黄土塬;五越:
三次穿跨越黄河、一次穿越淮河、一次穿越长江;一网:
江南水网。
管道采用SCADA系统,实现对全线的数据采集、监控、调度管理。
管道通信采用主备用方式,主用通信拟采用卫星,备用通信租用公网电路。
SCADA系统SCADA系统
SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统,即数据采集与监视控制系统:
是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。
它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
西气东输二线图
二线管道设计规格
①干线阿拉山口至南昌段:
长度为4046km,管径为1219mm,设计压力为12.0MPa,设计输气量为300×108m3/a。
南昌至广州段:
长度为786km,管径为1016mm.设计压力为10.0MPa,设计输气量为130×108m3/a。
②支干线轮南至鄯善段:
长度为500km,管径为1016mm.设计压力为10.0MPa,设计输气量为120×108m3/a。
吐哈至鄯善段:
长度为104km,管径为610mm.设计压力为10.0MPa,设计输气量为30×108m3/a。
靖边至西安段:
长度为500km,管径为1016mm,设计压力为10.0MPa,设计输气量为120×108m3/a。
南昌至上海段:
长度为700km,管径为914mm,设计压力为10.0MPa,设计输气量为70×108m3/a。
广州至南宁段:
长度为620km,管径为711mm。
设计压力为10.0MPa,设计输气量为30×108m3/a。
全国天然气管网图
李克强副总理视察二线
二线起点站
施工现场1施工现场1
施工现场2施工现场2
地下穿越隧道
过江
隧道内
施工现场
清管
穿越过江
施工现场
焊缝
事故简介
山东济南市煤气泄漏爆炸事故:
1995年1月3日17日53分,济南市和平路东起山大路,西至历山路,北起羊头峪东沟街北端,南至和平路变电站的地下电缆沟突然发生爆炸,以致2.2公里路段的人行道2.2和部分路面不同程度的破坏,电缆沟内有6路出线、1路音频共7台10千伏开关同时跳闸停电。
这次爆炸造成人员伤亡61人,其中死亡13人,直接经济损失429.1万元。
事故原因
经国家和省联合组成的事故调查专家组现场勘查、调查访问以及对物证的理化检验,确认这起爆炸事故为气体爆炸。
直接原因是位于爆炸电缆沟西端470米处的中压煤气管道破裂,导致煤气经过土壤、电缆沟避缝隙流入北侧相距1.13米的电缆沟,并沿沟扩散和积聚,当煤气通过缝隙逸入电缆沟上的,临时建筑个体玻璃店内,局部浓度达到爆炸下限时,遇该店蜂窝煤明火发生爆燃,进而引起电缆沟内的可燃气体连续爆炸。
据山东省安委会组织的专家组检测分析,“铸铁煤气管裂纹的性质是脆性断裂,其形成原因与多种因素有关:
(1)煤气管铸造缺陷(如气孔、夹杂、重皮等);
(2)管基存在石块;(3)煤气管受静载、动载以及温度的变化,均对裂纹的产生和扩展起着促发作用。
煤气铸铁管横截面上发现三种不同的金相组织区,也对裂纹的产生及扩展起到不可忽视的作用。
”
尼日利亚发生输油管道爆炸事故
新华网拉各斯2006年5月12日电(记者戴阿弟)尼日利亚警方12日说,当天凌晨在尼经济首都拉各斯郊外阿特拉斯-克里克岛发生一起输油管道爆炸事故,造成近200人死亡。
拉各斯警察局有关人员说,这起输油管道爆炸事故发生在拉各斯市中心西南20多公里的一个海岛上,死亡人数可能在150人至200人之间。
死者大多被烧得面目全非。
事故原因不明。
曼哈顿蒸汽管道爆炸
曼哈顿管道事故现场
原因
经多方调查证实,当时纽约市的连雨天气是导致这起事故的直接原因。
雨水冲透蒸汽管道接口阀门,渗入管道后,导致高温蒸汽遇冷爆炸。
委员会代表在接受这一调查结果的同时指出,电力公司在蒸汽管道常规检修和事故处理等诸多方面都存在明显的工作疏漏:
检验流程缺乏严谨性
电力公司的蒸汽疏水阀检验过程存在明显缺陷。
虽然该公司称已将蒸汽总管上1654个阀门全部更换成不易堵塞的新产品,但却从未定期检查阀门中是否存在碎屑物。
管道周边设施维护不当发生连续降雨后,电力公司并未采取有效措施及时解决地下井积水问题,而爆炸恰恰发生在曼哈顿一处地下井内。
据了解,此地下井多年来一直存在积水问题,特别是最近四年,曾多次被迫借助水泵抽排积水。
在事故调查过程中,电力公司并未采取切实有效的实地排查行动,并对该地下井是否存在安全隐患问题作了草率判断。
疏水阀
维修行动极度滞后
电力公司缺乏高效的管道故障修复措施。
早在两年前,发生爆炸的地下井内管道就曾被检查出存在一处疑似由“水锤效应”(突然停电或阀门关闭太快时,压力水流的惯性会产生水流冲击波,这种冲击力足以破坏阀门和水泵)造成的凹痕,并且凹痕处已出现一道裂缝。
电力公司目前仍存有记录当时管道损坏状况并注明维修需要的报告,然而两年间,该公司始终未对破损处进行任何修复。
管道修复不彻底受损管道的维修和更新不力,管道凸缘气封控制过程也存在缺陷。
2005年7月至今,蒸汽管网中一条管道接合处已经历过10次修补,然而维修后不久再次因蒸汽泄漏被迫关闭总管的现象至少已出现8次。
电力公司每次关闭蒸汽总管时,都以“例行检修”为借口,但不论更换新接口还是重新气封,修复工作均未彻底奏效。
由此,听证官认为,电力公司在事故前后的工作表现令人大失所望,应承担主要事故责任,并对受害者进行赔偿。
纽约市议会发言人则表示,联合爱迪生电力公司应该成为全行业的前车之鉴。
检验工作中是否存在上述疏漏并及时加以弥补,才是避免悲剧再次发生的不二法门。
长春市管道事故
一汽空气管道爆炸事故。
原因:
积碳燃烧爆炸。
原因:
积碳燃烧爆炸。
长春燃气煤气管道爆炸,2010年冬季88起。
原因:
铸铁管道因地面变化发生断裂,原因:
铸铁管道因地面变化发生断裂,泄漏爆炸。
双阳天然气管道泄漏爆炸事故。
原因:
腐蚀导致管道穿孔,天然气泄漏爆炸。
皓月冷库氨管道泄漏事故。
原因:
管道在冬季积液,违规操作产生液击导致管道开裂产生泄漏,导致事故。
4.2压力管道输送的介质4.2.1概述
压力管道输送的介质均为流体介质,如上所述,包括压力管道输送的介质均为流体介质,如上所述,气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。
性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。
气体的种类很多,常见的有空气、氮气、氧气、氯气、气体的种类很多,常见的有空气、氮气、氧气、氯气、天然气等。
蒸汽介质则特指水蒸汽。
天然气等。
蒸汽介质则特指水蒸汽。
液化气体常见的有液化烃(液化天然气、液化乙烯、液化环氧乙烷、液化烃(液化天然气、液化乙烯、液化环氧乙烷、液化石油气等)及液氯、液氨、液氧、液氮等。
石油气等)及液氯、液氨、液氧、液氮等。
具备下述5种特性之一的液体属于压力管道介质范围。
具备下述5种特性之一的液体属于压力管道介质范围。
管道输送介质表
管道类别长输管道燃气管道热力管道动力管道工业管道主要输送介质石油、天然气、成品油等天然气、煤气、混合液化石油气等高温水、蒸汽等高温水、蒸汽、压缩气体等易爆、有毒、腐蚀、压缩气体、液化气体等。
4.2压力管道输送的介质4.2.1概述
(2)易爆在危险、有害物质识别时,常将易燃、在危险、有害物质识别时,常将易燃、易爆物质定义为引燃、引爆后在短时间内释放出大量能量的物质。
引燃、引爆后在短时间内释放出大量能量的物质。
易爆液体属于易燃、易爆物质的范畴。
液体属于易燃、易爆物质的范畴。
常用的“爆炸危险介质”的定义为:
气体或液体蒸汽、常用的“爆炸危险介质”的定义为:
气体或液体蒸汽、薄雾与空气混合形成爆炸混合物,薄雾与空气混合形成爆炸混合物,且其爆炸下限小于10%,或爆炸上限与下限的差值大于或者等于20%的介10%或爆炸上限与下限的差值大于或者等于20%质。
4.2压力管道输送的介质4.2.1概述(3)有毒
有毒液体是呈液态的有毒物质的总称。
有毒液体是呈液态的有毒物质的总称。
有毒物质是指以较小剂量作用于生物体,有毒物质是指以较小剂量作用于生物体,能使生物体的生理功能或者机体正常结构发生暂时或永久性病理改变、甚生理功能或者机体正常结构发生暂时或永久性病理改变、至死亡的物质。
至死亡的物质。
工业有毒物质的危害程度按照《工业有毒物质的危害程度按照《职业性接触毒物危害程度分级》5044—1985)分极度危害()、高度危害度分级》GB5044—1985)分极度危害(Ⅰ级)、高度危害)、中度危害中度危害(和轻度危害((Ⅱ级)、中度危害(Ⅲ级)和轻度危害(Ⅳ级)。
常说的剧毒流体,即相当于极度危害物质。
常说的剧毒流体,即相当于极度危害物质。
压力管道定义中所说的有毒液体,包括四种危害程度的有毒物质。
但是,中所说的有毒液体,包括四种危害程度的有毒物质。
但是,有些标准将这四种危害程度的介质分成剧毒流体和有毒流体,有些标准将这四种危害程度的介质分成剧毒流体和有毒流体,此时所谓的有毒流体指除剧毒物质外的其他有毒物质。
此时所谓的有毒流体指除剧毒物质外的其他有毒物质。
(4)有腐蚀性有腐蚀性液体是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的液体,如:
硫酸、硝酸等。
损坏的液体,如:
硫酸、硝酸等。
(5)最高工作温度高于或者等于标准沸点液体的标准沸点是指在1个大气压下的沸点,液体的标准沸点是指在1个大气压下的沸点,如水的标准沸点是100℃标准沸点是100℃。
最高工作温度等于标准沸点的液如表压力为零,则处在沸腾状态。
体,如表压力为零,则处在沸腾状态。
4.2压力管道输送的介质4.2.1概述
4.2压力管道输送的介质4.2.2介质的火灾危险性
压力管道介质的火灾危险性有2种分类方法,压力管道介质的火灾危险性有2种分类方法,即《石油化工企业设计防火规范》50516—1999年版年版)设计防火规范》(GB50516—19921999年版)和《建筑设计防火规范》16—2001年版年版)火规范》(GBJ16—19872001年版)。
石油化工企业设计防火规范》50516—
(1)《石油化工企业设计防火规范》(GB50516—19921999年版)年版)的分类方法该标准按可燃气体和液化烃、可燃气体进行火灾危险性分类。
该标准按可燃气体和液化烃、可燃气体进行火灾危险性分类。
可燃气体的火灾危险性分类见表见表4①可燃气体的火灾危险性分类见表4-1。
液化烃、可燃液体的火灾危险性分类见表见表4②液化烃、可燃液体的火灾危险性分类见表4-2。
建筑设计防火规范》16—2001年版年版)
(2)《建筑设计防火规范》(GBJ16—19872001年版)对火灾危险性的划分该标准所划分的生产的火灾危险性共有甲、该标准所划分的生产的火灾危险性共有甲、乙、丙、丁、戊5个生产类别,其中火灾危险性特征部分涉及压力管道介质。
生产类别,其中火灾危险性特征部分涉及压力管道介质。
4.2.3介质的毒性危害程度
压力管道介质的毒性危害程度分级方法见本章4.2.1。
压力管道介质的毒性危害程度分级方法见本章4.2.1。
4.3压力管道的主要工艺参数及特点
4.3.1压力管道的主要工艺参数
由于压力管道种类繁多,运行工况多样化和复杂化,由于压力管道种类繁多,运行工况多样化和复杂化,通常认为压力管道的工作参数包括以下几个方面:
力管道的工作参数包括以下几个方面:
(1)设计压力)在相应的设计温度下,用以确定管道及其它元件尺寸的压力值确定管道及其它元件尺寸的压力值,在相应的设计温度下,用以确定管道及其它元件尺寸的压力值,该压力为管道的内压力时,称为设计内压力,该压力为管道的内压力时,称为设计内压力,为外部压力时称设计外压力。
外压力。
设计压力不得低于工作过程中可能出现的由压力与温度形成的最苛刻条件下的压力。
成的最苛刻条件下的压力。
(2)操作压力)稳定操作条件下,压力管道系统内介质的压力。
在稳定操作条件下,压力管道系统内介质的压力。
(3)最大操作压力)正常操作条件下,压力管道系统中的最大实际操作压力。
在正常操作条件下,压力管道系统中的最大实际操作压力。
(4)最大允许操作压力)压力管道系统遵循相关标准的规定,所能连续操作的最大压力的最大压力,压力管道系统遵循相关标准的规定,所能连续操作的最大压力,等于或小于设计压力。
等于或小于设计压力。
4.3压力管道的主要工艺参数及特点
4.3.1压力管道的主要工艺参数(5)设计温度压力管道在正常工况下管壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。
正常工况下,压力管道在正常工况下,管壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。
设计温度不得高于(或低于)设计温度不得高于(或低于)工作过程中可能出现的由压力与温度形成的最苛刻条件下的最高温度(最低温度)成的最苛刻条件下的最高温度(最低温度)。
(6)管输介质温度管道输送介质在管道内输送时的流动温度。
管道输送介质在管道内输送时的流动温度。
公称直径((7)公称直径(DN)和无因次整数数字组合的尺寸标志,代表管道组成件的规格。
由字母DN和无因次整数数字组合的尺寸标志,代表管道组成件的规格。
数字反映管道组成件连接端部的孔径或外径(mm)数字反映管道组成件连接端部的孔径或外径(mm)。
公称是一种数字标记,作为尺寸、容积、额定值或其它特征的标称,标记,作为尺寸、容积、额定值或其它特征的标称,不是一种精确的度量。
度量。
公称压力((8)公称压力(PN)和无因次整数数字组合的压力标志,是由字母PN和无因次整数数字组合的压力标志,代表管道组成件的压力等级,数字反映管道组成件的压力等级数值(bar"力等级,数字反映管道组成件的压力等级数值(以"bar"计)。
(9)设计壁厚在相应的设计内压力和公称直径下,根据选用钢管的许用应力,在相应的设计内压力和公称直径下,根据选用钢管的许用应力,设计得出满足工艺条件的管壁厚度。
得出满足工艺条件的管壁厚度。
4.3压力管道的主要工艺参数及特点
4.3.2压力管道的特点应用广泛,随着经济的发展,管道的数量越来越多。
(1)应用广泛,随着经济的发展,管道的数量越来越多。
由于应用的领域不同,由于应用的领域不同,各个领域所使用的压力管道又各有其特点,如化工、石化系统有大量的压力管道,有其特点,如化工、石化系统有大量的压力管道,它们的工作条件各种各样,工作压力由真空、负压到300300MPa的工作条件各种各样,工作压力由真空、负压到300MPa以上的高压、超高压。
而工作温度由-200℃1000℃以上的高压、超高压。
而工作温度由-200℃到1000℃以所传载的介质又多是有毒、易燃、易爆。
上,所传载的介质又多是有毒、易燃、易爆。
(2)管道体系庞大,由多个组成件、支承件组成,任一管道体系庞大体系庞大,多个组成件、支承件组成,环节出现问题都会造成整条管线的失效。
环节出现问题都会造成整条管线的失效。
空间变化大。
管道的空间变化大(3)管道的空间变化大。
要么是长距离却经过复杂多变的地质条件、地形地貌、人文环境、天气环境;的地质条件、地形地貌、人文环境、天气环境;要么是在一个环境里,但是其立体空间变幻莫测。
在一个环境里,但是其立体空间变幻莫测。
4.3压力管道的主要工艺参数及特点
4.3.2压力管道的特点腐蚀机理与材料损伤的复杂性。
易受周围介质或设(4)腐蚀机理与材料损伤的复杂性。
易受周围介质或设施的影响,容易受诸如腐蚀介质、杂散电流影响,而且还容易遭受第三方破坏。
失效的模式多样。
(5)失效的模式多样。
载荷的多样性,除介质的压力外,还有重力载荷(6)载荷的多样性,除介质的压力外,还有重力载荷以及位移载荷等。
材质的多样性,可能一条管道上就需要用几种材(7)材质的多样性,可能一条管道上就需要用几种材质。
安装方式多样,有的架空安装,有的埋地敷设。
(8)安装方式多样,有的架空安装,有的埋地敷设。
)实施检验的难度大检验的难度大,如对于高空和埋地管道的检(9)实施检验的难度大,如对于高空和埋地管道的检验始终是难点。
10)压力管道元件数量多,标准多。
)压力管道元件数量多,标准多(10)压力管道元件数量多,标准多。
另外,我们在研究压力管道时,始终要注意管道是整个设备装置系统的一部分,有时还是最主要的一部分。
研究管道也要从系统的角度去考虑问题。
4.4压力管道的分类
4.4.1概述压力管道的用途广泛,品种繁多。
压力管道的用途广泛,品种繁多。
不同领域内使用的管道,其分类方法也不同。
一般可以按主体材料、管道,其分类方法也不同。
一般可以按主体材料、敷设位置、输送介质特性和用途等进行分类,另外,位置、输送介质特性和用途等进行分类,另外,为便于安全监督管理,还可以按照安全监督管理的需要进行分类。
全监督管理,还可以按照安全监督管理的需要进行分类。
4.4.2压力管道分类
(1)压力管道的一般分类按主体材料划分,可分为金属管道和非金属管道。
①按主体材料划分,可分为金属管道和非金属管道。
金属管道又可分为铸铁管道、碳钢管道、低合金钢管道、金属管道又可分为铸铁管道、碳钢管道、低合金钢管道、不锈钢管道、有色金属管道等。
不锈钢管道、有色金属管道等。
非金属管道包括塑料管玻璃钢管道、金属复合管道、非金属复合管道;道、玻璃钢管道、金属复合管道、非金属复合管道;
4.4压力管道的分类
4.4.2压力管道分类
②按敷设位置划分,可分为架空管道、埋地管道、地按敷设位置划分,可分为架空管道、埋地管道、沟敷设管道;沟敷设管道;按介质压力分类,通常可分为:
超高压管道(③按介质压力分类,通常可分为:
超高压管道(>42MPa42MPa42MPa)、高压管道(10~42MPa)、中压管道10MPaMPa)低压管道(MPa)(1.6~10MPa)、低压管道(<1.6MPa);一般可分为④按介质温度分类,一般可分为:
高温管道(>200℃常温管道(29~200℃低温管道(200℃)、常温管道(-29~200℃)、低温管道(<29℃-29℃);按介质毒性分类,可分为:
剧毒管道(极度危害)⑤按介质毒性分类,可分为:
剧毒管道(极度危害)、有毒管道(非极度危害)无毒管道;有毒管道(非极度危害)、无毒管道;按介质燃烧特性分类,分为可燃介质管道、⑥按介质燃烧特性分类,分为可燃介质管道、非可燃介质管道;介质管道;以介质腐蚀性分类,分为强腐蚀性介质管道、⑦以介质腐蚀性分类,分为强腐蚀性介质管道、腐蚀性介质管道、非腐蚀性介质管道;性介质管道、非腐蚀性介质管道;
4.4压力管道的分类
4.4.2压力管道分类
⑧按毒性、燃烧特性等特征对流体进行分类,分为A1类流体、A2类流毒
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