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压力管道

从广义上理解,压力管道是指所有承受内压或外压的管道,无论其管内介质如何。压力管道是管道中的一部分,管道是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动的,由管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其他组成件或受压部件和支承件组成的装配总成。

从中国颁发《压力管道安全管理与监察规定》以后,“压力管道”便成为受监察管道的专用名词。在《压力管道安全管理与监察规定》第二条中,将压力管道定义为:“在生产、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备”。

国务院2009年5月1日颁发实施的《特种设备安全监察条例》(国务院令第549号)中,将压力管道进一步明确为“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50mm的管道”。这就是说,所说的“压力管道”,不但是指其管内或管外承受压力,而且其内部输送的介质是“气体、液化气体和蒸汽”或“可能引起燃爆、中毒或腐蚀的液体”物质。

国务院颁布的《特种设备安全监察条例》明确规定:压力管道和锅炉、压力容器、起重机械并列为不安全因素较多的特种设备。

国家质检总局2014年10月30日发布的《质检总局关于修订《特种设备目录》的公告(2014年第114号)》所附特种设备目录目录8000项中该定义改为: 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,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。

1、压力管道是一个系统,相互关联相互影响,牵一发而动全身。

2、压力管道长径比很大,极易失稳,受力情况比压力容器更复杂。压力管道内流体流动状态复杂,缓冲余地小,工作条件变化频率比压力容器高(如高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等都有可能影响压力管道受力情况)。

3、管道组成件和管道支承件的种类繁多,各种材料各有特点和具体技术要求,材料选用复杂。

4、管道上的可能泄漏点多于压力容器,仅一个阀门通常就有五处。

5、压力管道种类多,数量大,设计,制造,安装,检验,应用管理环节多,与压力容器大不相同。

低压管道 0≤P≤1.6MPa

中压管道 1.6<P≤10MPa

高压管道10<P≤100MPa

超高压管道 P>100MPa

1.1 符合下列条件之一的长输管道为GA1 级:

(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质,最高工作压力大于4.0MPa的长输管道;

(2)输送有毒、可燃、易爆液体介质,最高工作压力大于等于6.4MPa,并且输送距离(指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的长度)≥200km的长输管道。

1.2 GA1级以外的长输(油气)管道为GA2级。

GB1、燃气管道;

GB2、热力管道。

6.3.1 符合下列条件之一的工业管道为GC1 级:

a) 输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中,毒性程度为极度危害介质的管道;

b) 输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P≥4.0MPa 的管道;

c) 输送可燃流体介质、有毒流体介质,设计压力P≥4.0MPa 且设计温度大于等于400℃的管道;

d) 输送流体介质且设计压力P≥10.0MPa 的管道。

3.2 符合下列条件之一的工业管道为GC2 级:

a) 输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力

P<4.0MPa 的管道;

b) 输送可燃流体介质、有毒流体介质,设计压力P<4.0MPa 且设计温度≥400℃的管道;

c) 输送非可燃流体介质、无毒流体介质,设计压力P<10.0MPa 且设计温度≥400℃的管道;

d) 输送流体介质,设计压力P<10.0Mpa 且设计温度<400℃的管道;

注1:输送距离指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离。

长输(油气)管道是指在产地、储存库、使用单位之间的用于输送(油气)商品介质的管道,划分为GAl级和GA2级。

A1.1 GAl级

根据安装的实际情况,GAl级分为GAl甲级、GAl乙级。

A1.1.1 GAl甲级

符合下列条件之一的长输(油气)管道为GAl甲级:

(1)输送有毒、可燃、易爆气体或者液体介质,设计压力大于或者等于10MPa的;

(2)输送距离大于或等于1000km,且公称直径大于或者等于1000mm的。

A1.1.2 GAl乙级

符合下列条件之一的长输(油气)管道为GAl乙级:

(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质,设计压力大于或者等于4.0MPa、小于10MPa ;

(2)输送有毒、可燃、易爆液体介质,设计压力大于或者等于6.4MPa、小于10MPa;

(3)输送距离大于或者等于200km,且公称直径大于或者等于500mm的。

A1.2 GA2级

GA1级以外的长输(油气)管道为GA2级。

公用管道是指城市或者乡镇范围内的用于公用事业或者民用的燃气管道和热力管道,划分为GBl级和GB2级。

A2.1 GBl级

燃气管道为GBl级。

A2.2 GB2级

热力管道为GB2级,并且分为以下两类:

(1)设计压力大于2.5MPa;

(2)设计压力小于或者等于2.5MPa。

工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道,划分为GCl级、GC2级、GC3级。

A3.1 GCl级

符合下列条件之一的工业管道为GCl级:

(1)输送GB 50441985《职业接触毒物危害程度分级》中规定的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液体介质的管道;

(2)输送GB 501602008《石油化工企业设计防火规范》与GB 500162006《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或者甲类可燃液体(包括液化烃),并且设计压力大于或者等于4.0MPa的管道;

(3)输送流体介质,并且设计压力大于或者等于10.OMPa,或者设计压力大于或者等于4.0MPa且设计温度高于或者等于400~C的管道。

A3.2 GC2级

除本规定A3.3规定的GC3级管道外,介质毒性危害程度、火灾危险性(可燃性)、设计压力和设计温度低于A3.1规定的GCl级的工业管道为GC2级。

A3.3 GC3级

输送无毒、非可燃流体介质,设计压力小于或者等于1.0MPa且设计温度高于-20℃、但是不高于185℃的工业管道为GC3级。

火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道,划分为GDl级、GD2级。

A4.1 GDl级

设计压力大于或者等于6.3MPa,或者设计温度高于或者等于400℃的动力管道为GDl级。

A4.2 GD2级

设计压力小于6.3MPa,且设计温度低于400"12的动力管道为GD2级。

长输(油气)管道的带压封堵许可划分为甲级和乙级。

A5.1 甲级

符合以下条件之一的长输(油气)管道的带压封堵为甲级:

(1)输送可燃、易爆、有毒介质,设计压力大于或者等于2.5MPa的长输(油气)管道的带压封堵;

(2)设计压力大于或者等于2.5MPa,且公称直径大于或者等于300mm的长输(油气)管道的带压封堵。

A5.2 乙级

符合以下条件之一的长输(油气)管道的带压封堵为乙级:

(1)输送可燃、易爆、有毒介质,设计压力小于2.5MPa的长输管道的带压封堵;

(2)设计压力小于2.5MPa,或公称直径小于300mm的长输管道的带压封堵。A6 管道现场防腐蚀作业压力管道现场防腐蚀作业划分为甲级和乙级。A6.1 甲级GA、GBl、GC、GD类压力管道的现场防腐蚀作业为甲级。A6.2 乙级GB2类压力管道的现场防腐蚀作业为乙级。注A:

(1)安装单位申请的许可项目中,同时含有“GA"、“GCl”、“GDl”、“长输(油气)管道带压封堵”、“管道现场防腐蚀作业(甲级)”和其他类别的许可项目时,由国家质检总局统一审批;

(2)许可项目中,GAl甲级可以覆盖GAl乙级、GA2级,GAl乙级可以覆盖GA2级,GCl级可以覆盖GC2、GC3级,GC2级可以覆盖GC3级,GDl级许可以覆盖GD2级,长输(油气)管道带压封堵和管道现场防腐蚀作业许可的甲级可以覆盖乙级;

(3)GCl级中空分装置专项条件按GC2级,GC2级中的集中供气、制冷专项条件按GC3级;

(4)输送距离,是指产地、储存地、用户间的用于输送商品介质的管道长度;

(5)管道现场防腐作业,是指在管道施工现场进行工厂化预制管道防腐层作业,不包括管道防腐层的现场补口补伤;

(6)GBl中设置PE管安装专项。

对压力管道的检验检测工作包括:外观检验、测厚、无损检测、硬度测定、金相、耐压试验等。而磁粉检测则是无损检测一种经常使用的方法。磁粉检测的能力不仅与施加磁场强度的大小有关,还与缺陷的方向、缺陷的深宽比、缺陷的形 状、工件的外形、尺寸和表面状态及可能产生缺陷的部位有关。因此就有各种不同的磁化方法。

对于锅炉、压力容器和压力管道,常用的磁化方法是:磁扼法和触头法。

磁扼法

磁扼法是使用便携式电磁扼两磁极接触工件表面进行局部磁化,用于发现与两磁极连线垂直的缺陷。

磁扼法的有效磁化范围一般是以两极间连线为长轴(L),从两极连线中心处向两侧各114L为短轴的椭圆形所包围的面积。如果两磁极间距太小,由于磁极附近磁通密度过大会产生非相关显示,磁极间距太大会造成磁场强度不够。所以磁极间距通常选用50-200mm。要求使用磁扼最大间距时,交流电磁扼至少应有44N的提升力,直流电磁扼至少应有177N的提升力。

触头法

触头法又叫支杆法、刺棒法、手持电极法或尖锥法。它是用2个触头接触工件表面,通电磁化,产生一个畸变的周向磁场,用于发现与两触头连线平行的缺陷。

触头间距过大,磁化电流流过的区域变大,使磁场减弱,触头间距过小,电极附近磁化电流密度过大,易产生非相关显示。因此,一般取触头间距为75-200mm。操作时应保证触头与工件表面接触良好后,再通电磁化,否则会引起工件烧伤。关闭电源后再拿开触头。

1、设计问题:设计无资质,特别是中小厂的技术改造项目设计往往自行设计,设计方案未经有关部门备案。

2、焊缝缺陷:无证焊工施焊;焊接不开坡口,焊缝未焊透,焊缝严重错边或其它超标缺陷造成焊缝强度低下;焊后未进行检验和无损检测查出超标焊接缺陷。

3、材料缺陷:材料选择或改代错误;材料质量差,有重皮等缺陷。

4、阀体和法兰缺陷:阀门失效、磨损,阀体、法兰材质不合要求,阀门公称压力、适用范围选择不对。

5、安全距离不足:压力管道与其它设施距离不合规范,压力管道与生活设施安全距离不足。

6、安全意识和安全知识缺乏:思想上对压力管道安全意识淡薄,对压力管道有关介质(如液化石油气)安全知识贫乏。

7、违章操作:无安全操作制度或有制度不严格执行。

8、腐蚀:压力管道超期服役造成腐蚀,未进行在用检验评定安全状况。

一、大力加强压力管道的安全文化建设

压力管道作为危险性较大的特种设备正式列入安全管理与监察规定才2年,许多人对压力管道安全意识淡薄。已发生的事故已经给人们敲了警钟,不能让更多的事故再促人猛醒。就事故预防而言,我们还不能简单地就事故论事故,而必须给予文化高度的思考,即在观念上确立文化意识,在工作中大力加强压力管道的安全文化建设,通过安全培训,安全教育,安全宣传,规范化的安全管理与监察,不断增强人们安全意识,提高职工与大众安全文化素质,这样才能体现“安全第一,预防为主”的方针,才能以崭新的姿态开展新时期的安全工作。安全文化包括两部分:一部分是人的安全价值观,主要指人们的安全意识、文化水平、技术水平等;另一部分是安全行为准则,主要包括一些可见的规章制度以及其他物质设施,其中人的安全价值观是安全文化最核心最本质的东西。应该树立这样一个观念:安全是一个1,其余产值、利润、荣誉等等都是一个又一个0,当1站立的时候,后面的0越多越好,如果1倒下了,那么所有的0都等于0。对人是这样,对企业也是这样。应当看到,已深入人心的锅炉压力容器必须由有制造许可证的单位制造,必须要有监检证,使用前必须登记,这本身就是安全文化。如今安全文化正在国内蓬勃发展,已从生产安全领域向生活、生存安全领域扩展,因而在生产安全领域更要强调安全文化的建设。当前,加强压力管道的安全文化建设也是实现“二个根本性转变”的具体体现。

二、严格新建、改建、扩建的压力管道竣工验收和使用登记制度

新建、改建、扩建的压力管道竣工验收必须有劳动行政部门人员参加,验收合格使用前必须进行使用登记,这样可以从源头把住压力管道安全质量关,使得新投入运行的压力管道必须经过检验单位的监督检验,安全质量能够符合规范要求,不带有安全隐患。新、改、扩、建压力管道未经监督检验和竣工验收合格的不得投入运行,若有违反,由劳动行政部门责令改正并可处以罚款。为何在实际工作中推行监检还有一定的阻力,这当然与压力管道刚正式纳入安全管理与监察规定有关,但归根结底还是安全文化素质的问题。加强人们的安全文化教育是我们实行“科教兴国”方针的具体体现。安全文化建设是全方位的,不仅使用单位、安装单位人员要提高安全文化素质,劳动行政部门人员、管理部门人员、检验单位人员也是一样。可以认为,加强劳动行政部门人员、检验单位人员等有关人员的安全文化建设是培养跨世纪安全干部、人才的战略之举。监督检验工作一般由被授权的检验单位进行,但检验单位由于本身职责所限,并不知何时何地有新、改、扩建压力管道,只有靠各地劳动行政部门人员把关,才能使新、改、扩建的压力管道不漏检。严格压力管道的竣工验收和使用登记,实际上是强化制度安全文化的建设。

三、新建、改建、扩建的压力管道实施规范化的监督检验

监督检验就是检验单位作为第三方监督安装单位安装施工的压力管道工程的安全质量必须符合设计图纸及有关规范标准的要求。压力管道安装安全质量的监督检验是一项综合性技术要求很高的检验。监督检验人员既要熟悉有关设计、安装、检验的技术标准,又要了解安装设备的特点,工艺流程。这样才能在监督检验中正确执行有关标准规程规定,保证压力管道的安全质量。从上面事故统计的原因比例知道,通过压力管道安全安全质量的监督检验可以控制事故原因的80-。从锅炉压力容器的监检的成功经验来看,实施公正的、权威的、第三者监督检验,对降低事故率,起到了十分积极的作用。实践证明:即使有的压力管道工程设计安装有资质,在实际监检过程中还是发现了不少问题,特别是在社会主义市场经济情况下,有的工程层层分包,这更需要最直接的第三方现场监督检验来给压力管道安装安全质量把关。监督检验控制内容有两方面:安装单位的质量管理体系和压力管道安装安全质量。其中安装安全质量主要控制点是:(1)安装单位资质;(2)设计图纸、施工方案;(3)原材料、焊接材料和零部件质量证明书及它们的检验试验;(4)焊接工艺评定、焊工及焊接控制;(5)表面检查,安装装配质量检查:(6)无损检测工艺与无损检测结果;(7)安全附件;(8)耐压、气密、泄漏量试验。实施规范化的监督检验是物质安全文化在压力管道领域的具体体现。

一、人员素质

对压力管道焊接而言,最主要的人员是焊接责任工程师,其次是质检员、探伤人员及焊工。

1.焊接责任工程师是管道焊接质量的重要负责人,主要负责一系列焊接技术文件的编制及审核签发。如焊接性试验、焊接工艺评定及其报告、焊接方案以及焊接作业指导书等。因此,焊接责任工程师应具有较为丰富的专业知识和实践经验、较强的责任心和敬业精神。经常深入现场,及时掌握管道焊接的第一手资料;监督焊工遵守焊接工艺纪律的自觉性;协助工程负责人共同把好管道焊接的质量关;对质检员和探伤员的检验工作予以支持和指导,对焊条的保管、烘烤及发放等进行指导和监督。

2.质检员和探伤人员都是直接进行焊缝质量检验的人员,他们的每一项检验数据对评定焊接质量的优劣都有举足轻重的作用。因此质检员和探伤员首先必须经上级主管部门培训考核取得相应的资格证书,持证上岗,并应熟悉相关的标准、规程规范。还应具有良好的职业道德,秉公执法,严格把握检验的标准和尺度,不允许感情用事、弄虚作假。这样才能保证其检验结果的真实性、准确性与权威性,从而保证管道焊接质量的真实性与可靠性。

3.焊工是焊接工艺的执行者,也是管道焊接的操作者,因此,焊工的素质对保证管道的焊接质量有着决定性的意义。一个好的焊工要拥有较好的业务技能,熟练的实际操作技能不是一朝一夕便能练成的,而是通过实际锻炼、甚至强化培训才能成熟,最后通过考试取得相应的焊接资格。这一点相关的标准、法规对焊工技能、焊接范围等都作了较为明确的规定。一个好的焊工还须具有良好的职业道德、敬业精神,具有较强的质量意识,才能自觉按照焊接工艺中规定的要求进行操作。在焊接过程中集中精力,不为外界因素所干扰,不放过任何影响焊接质量的细小环节,做到一丝不苟,最终获得优良的焊缝质量。

4.作为管理部门人员,应建立持证焊工档案,除了要掌握持证焊工的合格项目外,还应重视焊工日常业绩的考核。可定期抽查,将每名焊工所从事的焊接工作,包括射线检测后的一次合格率的统计情况,存入焊工档案。同时制订奖惩制度,对焊接质量稳定的焊工予以嘉奖。这为管理人员对焊工的考核提供了依据。对那些质量较好较稳定的焊工,可以委派其担任重要管道或管道中重要工序的焊接任务,使焊缝质量得到保证。

二、焊接设备

1.焊接设备的性能是影响管道焊接的重要因素。其选用一般应遵循以下原则:

①满足工件焊接时所需要的必备的焊接技术性能要求。

②择优选购有国家强制CCC认证焊接设备的厂家生产的信誉度高的设备,对该焊接设备的综合技术指标进行对比,如焊机输入功率、暂载率、主机内部主要组成、外观等。

③考虑效率、成本、维护保养、维修费用等因素。

④从降低焊工劳动强度、提高生产效率考虑,尽可能选用综合性能指标较好的专用设备显得尤为重要。在国内外,许多焊接设备生产厂家都是专机专用,并打出了品牌。因此选用焊接设备的原则首选专用,设备性能指标优中选优。只有这样,才能确保焊接质量的稳定并提高。

2.设备的维护保养对顺利进行焊接作业、提高设备运转率及保证焊接质量起着很大的作用,同时也是保证操作人员安全所必需的。因此焊工对所操作的设备要做到正确使用、精心维护;发现问题及时处理,不留隐患。对于经常损坏的配件,提前做好储备,要在第一时间维护设备。另外设备上的电流、电压表是考核焊工执行工艺参数的依据,应配备齐全且保证在核定有效期内。

三、焊接材料

焊接材料对焊接质量的影响是不言而喻的,特别是焊条和焊丝是直接进入焊缝的填充材料,将直接影响焊缝合金元素的成份和机械性能,必须严格控制和管理。焊接材料的选用应遵循以下原则:

①应与母材的力学性能和化学成分相匹配。

②应考虑焊件的复杂程度、刚性大小、焊接坡口的制备情况和焊缝位置及焊件的工作条件和使用性能。

③操作工艺性、设备及施工条件、劳动生产率和经济合理性。

④焊接工人的技术能力和设备能力。另外,焊接材料按压力管道焊接的要求,应设焊材一级库和二级库进行管理。对施工现场的焊接材料贮存场所及保管、烘干、发放、回收等应按有关规定严格执行。确保所用焊材的质量,保证焊接过程的稳定和焊缝的成分与性能符合要求。

四、焊接工艺

1.焊接工艺文件的编制。焊接工艺文件是指导焊接作业的技术规定或措施,一般是由技术人员完成的,按照焊接工艺文件编制的程序与要求,主要有焊接性试验与焊接工艺评定、焊接工艺指导书或焊接方案、焊接作业指导书等内容。焊接性试验一般是针对新材料或新工艺进行的,焊接性试验是焊接工艺评定的基础,即任何焊接工艺评定均应在焊接性试验合格或掌握了其焊接特点及工艺要求之后进行的。经评定合格后的焊接工艺,其工艺指导书方可直接用于指导焊接生产。对重大或重要的压力管道工程,也可依据焊接工艺指导书或焊接工艺评定报告编制焊接方案,全面指导焊接施工。

2.焊接工艺文件的执行。由于焊接工艺指导书及焊接工艺评定报告是作为技术文件进行管理的,是用来指导生产实践的,一般是由技术人员保存管理。因此在压力管道焊接时,往往还须编制焊接作业指导书,将所有管道焊接时的各项原则及具体的技术措施与工艺参数都讲解清楚,并将焊接作业指导书发放至焊工班组,让全体焊工在学习掌握其各项要求之后,在实际施焊中切实贯彻执行。使焊工的施工行为都能规范在有关技术标准及工艺文件要求的范之内,才能真正保证压力管道的焊接质量。为了保证压力管道的焊接质量,除了在焊接过程中严格执行设计规定及焊接工艺文件的规定外,还必须按照有关国家标准及规程的规定,严格进行焊接质量的检验。焊接质量的检验包括了焊前检验(材料检验、坡口尺寸与质量检验、组对质量及坡口清理检验、施焊环境及焊前预热等检验)、焊接中间检验(定位焊质量检验、焊接线能量的实测与记录、焊缝层次及层间质量检验)、焊后检验(外观检验、无损检测)。只有严格把好检验与监督关,才能使工艺纪律得到落实,使焊接过程始终处于受控状态,从而有效保证压力管道的焊接质量。

五、施焊环境

施焊环境因素是制约焊接质量的重要因素之一。施焊环境要求要有适宜的温度、湿度、风速,才能保证所施焊的焊缝组织获得良好的外观成形与内在质量,具有符合要求的机械性能与金相组织。因此施焊环境应符合下列规定:

1.焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和使焊工技能不受影响。当环境温度低于施焊材料的最低允许温度时,应根据焊接工艺评定提出预热要求。

2.焊接时的风速不应超过所选用焊接方法的相应规定值。当超过规定值时,应有防风设施。

3.焊接电弧1m范围内的相对湿度应不大于90-(铝及铝合金焊接时不大于80-)。

4.当焊件表面潮湿,或在下雨、刮风期间,焊工及焊件无保护措施或采取措施仍达不到要求时,不得进行施焊作业。

压力管道的作业一般都在室外,敷设方式有架空、沿地、埋地,甚至经常是高空作业,环境条件较差,质量控制要求较高。由于质量控制环节是环环相扣,有机结合,一个环节稍有疏忽,导致的都是质量问题。而焊接是压力管道施工中的一项关键工作,其质量的好坏、效率的高低直接影响工程的安全运行和制造工期,因此过程质量的控制显得更为重要。根据压力管道的施工要求,必须在人员、设备、材料、工艺文件和环境等方面强化管理。有针对性地采取严格措施,才能保证压力管道的焊接质量,确保优质焊接工程的实现。

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