压力管道安全基础知识.ppt

1、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4.10 压力管道的使用、检验与安全管理要求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,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，管道输 送已经成为

2、与铁路、公路、水运、航运并列的运输行业之 一。在生产、生活中所使用的管道中的部分管道是压力管 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。特种设备安全监察条例对压力管道做了明确定义： 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。压力管道包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安 全保护装置相关的设施。,第4章 压力管道安全基础知识4.

3、1.2 压力管道的工作原理及用途 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。 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（主要用于长输管道）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，

4、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(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监

5、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, 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300108m3/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130108m3/a。 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120108m3/a。 吐哈至鄯善段：长度为104km，

6、管径为610mm.设计压力为10.0MPa，设计输气量为30108m3/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120108m3/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70108m3/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30108m3/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： 1

7、995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

8、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年月日电（记者戴阿弟） 尼日利亚警方日说，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，造成近人

9、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多公里的一个海岛上，死亡人数可能在人至人之间。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

10、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

11、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

12、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。 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，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 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。气体的种类很多，常见的有空气、氮气、氧气、氯气

13、、 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 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。,管道输送介质表,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、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。易爆液体属于易燃、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、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%的介质。,4.2 压力管道输送的介质 4.2.1 概述 （3）有

14、毒 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，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、甚至死亡的物质。 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GB 50441985）分极度危害（级）、高度危害（级）、中度危害（级）和轻度危害（级）。 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，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。,4.2 压力管道输送的介质 4.2.1 概述 （4）有腐蚀性 有腐蚀性液体是指能灼伤人体组织并

15、对管道材料造成损坏的液体，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，如水的标准沸点是100。最高工作温度等于标准沸点的液体，如表压力为零，则处在沸腾状态。,4.2 压力管道输送的介质 4.2.2 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，即石油化工企业设计防火规范（GB 505161992 1999年版）和建筑设计防火规范（GBJ 161987 2001年版）。 （1）石油化工企业设计防火规范（GB 505161992 1999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。 可燃气体的火灾危险性分

16、类见表4-1。 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类见表4-2。 （2）建筑设计防火规范（GBJ 161987 2001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、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。 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。,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，通常认为压 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， 该压力为管道的内压力时，称为设

17、计内压力，为外部压力时称设计 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。（2）操作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， 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。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）。 （

18、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。 （7）公称直径（DN） 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）。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，不是一种精确的度量。 （8）公称压力(PN) 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（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，设计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 （1）应

19、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，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，它们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到1000以上，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，任一环节出现问题都会造成整条管线的失效。 （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；要么是在一个环境里，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 （4）腐蚀机理与材料

20、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。 （5）失效的模式多样。 （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。 （7）材质的多样性，可能一条管道上就需要用几种材质。 （8）安装方式多样，有的架空安装，有的埋地敷设。 （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。 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。

21、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、敷设 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。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。 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。非金属管道包括塑料管 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 按敷设位置划分，可分为架空管道、埋地管道、地沟敷设管道； 按介质压力分类，通常可分为：超高压管道（42MPa）、高压管道（1042M

22、Pa）、中压管道（1.610MPa）、低压管道（1.6MPa）； 按介质温度分类，一般可分为：高温管道（200）、常温管道（29200）、低温管道（29）； 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； 按介质燃烧特性分类，分为可燃介质管道、非可燃介质管道； 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；,4.4 压力管道的分类4.4.2 压力管道分类 按毒性、燃烧特性等特征对流体进行分类，分为A1类流体、A2类流体、B类流体、D类流体、C类流体。然后根据流体分类方便地提出内部为相应介质管道的要求。 A1类流体：指剧毒流体，在输送

23、过程中如有极少量的流体泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触时，能造成严重中毒，脱离接触后，不能治愈。相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级（GB 5044）中级（极度危害）的毒物。 A2类流体：指有毒流体，接触此类流体后，会有不同程度的中毒，脱离接触后可治愈。相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级（GB 5044）中级（高度、中度、轻度危害）的毒物。 B类流体：该类流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体的液体，这些液体能点燃并在空气中连续燃烧。 D类流体：指不可燃、无毒、设计压力小于或等于1.0MPa和设计温度高于20186之间的流体。 C类流体：指不包括D类流体的不可燃、

24、无毒的流体。 工业金属管道设计规范（GB 503162000）采用该种分类方法。 按管道用途分类,分为长输油气管道、城镇燃气管道、热力管道、工业管道(包括工艺管道、公用工程管道)、动力管道、制冷管道。,4.4 压力管道的分类 4.4.2 压力管道分类 (2) 安全监督管理的分类 为满足安全监督管理的需要,压力管道安装许可规则将压力管道按其用途划分为长输管道（GA类）、公用管道（GB类）、工业管道（GC类）、动力管道（GD类），并给出了定义。 长输管道是指产地、储存库、使用单位间的用于输送商品介质的管道（具体讲就是：跨越地、市输送商品介质的管道；跨越省、（自治区、直辖市）输送商品介质的管道）；

25、公用管道是指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道； 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的工业管道。 特种设备目录将压力管道作为一个种类，分成长输（油气）管道(输油管道、输气管道)、公用管道(燃气管道、热力管道)和工业管道(工艺管道、动力管道和制冷管道)3个类别。压力管道安全管理与监察规定中所称的长输管道与特种设备目录所称的长输（油气）管道的含义基本相同。 油气田集输管道、发电厂的动力管道和液化石油气储配站站内管道一般划为工业管道的范围。,4.4 压力管道的分类4.4.2 压力管道分类(2) 安全监督管理的分类 压力管道安全

26、技术规范对各类压力管道进行了分级，具体规定如下： 见附加的文档3。压力管道元件也是特种设备目录中所列的一个种类。在安全监督管理中，还对压力管道元件进行品种、级别的划分以便于分级管理。 特种设备目录对压力管道元件的类别、品种划分见附加的文档2。,4.5 压力管道的组成,4.5.1 概述压力管道由管子、管件、阀门、法兰、补偿器等压力管 道元件以及安全保护装置(安全附件)、附属设施等组成。安全保护装置包括紧急切断装置（紧急切断阀等）；安全 泄压装置（安全阀、爆破片等）；测漏装置；测温测压装置 （温度表、压力表）、静电接地装置、阻火器、液位测试装 置（液位计）和泄漏气体安全报警装置（声、光报警）。附属

27、设施指阴极保护装置、压气站、泵站、阀站、调压 站、监控系统等。不同用途的压力管道，如长输管道中的输油管道和输气 管道、城镇燃气管道、热力管道、各种工业管道等，其组成各有特点，有时差别很大。,4.5 压力管道的组成 4.5.2 长输(油气)管道的组成 （1）概述 长输(油气)管道的输送距离长，常穿越多个行政区划，甚至国界；大多设有中途加压泵站；一般有穿跨越工程；绝大部分埋地敷设，管线常经过不良土壤区域（沙漠、沼泽、湿陷性黄土）以及丘陵、山区、平原；管线常需经过村庄、市郊居住区、厂矿、危险性仓库、自然保护区等区域。 截止2004年底，我国的长输(油气)管道共有45777km，主要集中在石油、石化、

28、燃气系统中，按输送介质的不同分为输油管道、输气管道、油气混输管道，其中输油管道又分为原油和成品油两类。输油管道和输气管道的敷设方式基本相同，管道组成结构基本相似。,4.5 压力管道的组成4.5.2 长输(油气)管道的组成 （2）输油管道 输油管道分为原油管道与成品油管道。 原油管道是将油田生产的原油输送至炼厂、港口、铁路运转站的长距离输油管道，它由各类型输油站、管线及有关辅助设施构成。原油管道分为等温输送与加热输送管道。 成品油管道是将炼油厂生产的油品送至各分输站、运转站或油库，向市场直接供应商品油。由于成品油种类、牌号很多，当它们流向相同时，常只敷设一条管道，连续地按一定顺序输送几种油品，称

29、为成品油混输管道。与原油管道类似，成品油管道也是由站场、线路和辅助设施组成，也具有分输功能，不同的是它起点或中途加油站场是与炼油厂相连接。我国兰成渝成品油管道，全长1251km，在兰州至成都沿线设有8个分输站，沿途分输77104t/a成品油。原油管道由输油站、线路及附属设施组成，见图4-1。,4.5 压力管道的组成4.5.2 长输(油气)管道的组成（3）输气管道输气管道是由站场、线路、辅助工程设施组成， 见图4-2。输气管道是连接气田净化气处理厂与城市门站之间的干线输气管道，它具有输量大、压力高、距离远的特点。,4.5 压力管道的组成4.5.3 公用管道 (1) 概述 公用管道敷设于城镇地下，

30、由于城镇人口与建、构筑物稠密，各种地下管线和设施较多，为安全起见，一般公用管道压力比较低，以尽量避免介质泄漏而发生安全事故。在城镇由于各类用户繁多，道路纵横交错，楼房鳞次栉比，公用管道要通向每一个用户，因此，管道密集，选线十分困难，作好各种公用管道的布线，十分重要。公用管道直接为千家万户服务，对于输送介质要求较严。一般输送的介质比较单一，城镇燃气按气源不同可分为天然气、人工燃气、液化石油气等，并在标准与规范中分别均有不同的要求。其性质虽有不同，但仅在一定范围内有所变化，可以遵循相同的规律。城镇燃气均为常温输送，而热力管道的特点是输送的介质必须要有所需的热能和相应的温度，这对热力管道的设计与运行

31、管理带来一定的特殊要求。其输送的介质仅为热水与蒸汽，比较单一、稳定。,4.5 压力管道的组成4.5.3 公用管道 (2) 城镇燃气管道 城镇燃气管道的分类 城镇燃气管道主要采用地下敷设,在管道经过铁路、河流时有时也常采用架空敷设。城镇燃气管道可分为输气管道(由气源厂或门站、储配站至各级调压站输送燃气的主干管线)、分配管道(在供气地区将燃气分配给工业企业用户、商业用户和居民用户。分配管道包括街区的和庭院的分配管道)；用户引入管和室内燃气管道。城镇燃气管道根据输气压力p分为：高压A（2.5 MPap4.0MPa）；高压B（1.6 MPap2.5 MPa）；次高压A（0.8 MPa p1.6 MPa

32、）；次高压B（0.4 MPa p0.8 MPa）；中压A（0.2 MPap0.4 MPa）；中压B（0.01 MPap0.2 MPa）； 低压（p0.01 MPa）。城镇高压燃气管道是大城市供气的主动脉，高压燃气也必须通过调压站送入次高压或中压管道、高压储气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂企业。中压管道必须通过区域调压站或用户专用调压站向城镇分配管道供气，或向工厂企业、大型商业用户以及锅炉房供气。,4.5 压力管道的组成4.5.3 公用管道(2) 城镇燃气管道 城镇燃气输配系统的构成 现代化的城镇燃气输配系统是复杂的综合设施，主要由下列几部分构成： a. 低压、中压、次高压以及高压等不同压力的

33、燃气管网。 b. 门站、储配站 c. 分配站、压送站、调压计量站、区域调压站。 d. 信息与电子计算机中心。 输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气，在运行管理方面应是安全的，在维修检测方面应是简便的。还应考虑到在检修或发生故障时，可关断某些部分管段而不致影响全系统的工作。,4.5 压力管道的组成4.5.3 公用管道(2) 城镇燃气管道 城镇燃气管网系统 城镇燃气输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分为： a. 一级系统。仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的供气系统。如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。 b. 两级系统。由低压和中压

34、或低压和次高压两级管网组成。低压次高压两级管网系统气源为天然气，用长输管线的末段储气，如图4-3所示。低压中压两级管网系统的气源是人工燃气，用低压储气罐储气，如图4-4所示。 c. 三级系统。包括低压、中压（或次高压）和高压的三级管网。气源是来自长输管线的天然气（也可以是高压的人工燃气），用高压储气罐储气，如图4-5所示。 d. 多级系统。由低压、中压、次高压和高压的管网组成。气源是天然气，该城镇的供气系统用地下储气库、高压储配站以及长输管线储气，如图4-6所示。,4.5 压力管道的组成4.5.3 公用管道 （3）热力管道 概述 城镇供热系统分为分散供热和集中供热两种类型,现在集中供热系统是主

35、要发展方向。集中供热系统是指一个或多个集中的热源通过供热管网向多个热用户供应热能的系统，它主要由热源、热网和热用户组成。热网是指由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统，即热力管道。 集中供热系统按热源型式的不同可分为：热电厂供热系统、区域锅炉房供热系统、地热供热系统、工业余热供热系统、核供热堆和太阳能供热系统。其中常见的为前两种供热系统。 热电厂供热系统以热电联产锅炉房作为集中供热热源。所谓热电联产就是指联合生产电能和热能的发电厂，它从汽轮机中抽出部分蒸汽或将汽轮机尾部排出的蒸汽加以利用，不仅方便生产、生活，还因为利用了大量的潜热从而节约了能源。它是目前国内外城市集中供热的主要模式。 区域

36、锅炉房供热系统是以集中锅炉房作为供热热源，区域锅炉房按锅炉种类的不同又分为蒸汽供热系统和热水供热系统。,4.5 压力管道的组成 4.5.3 公用管道 （3）热力管道 供热管网 供热管网是连接供热热源与热用户的纽带，是集中供热系统的重要组成部分。城市供热管网一般供热参数如下：蒸汽管网压力2.5MPa，温度350，热水管网压力1.6MPa，温度150。 供热管网按其平面布置形式可分为： 枝状管网(见图4-7)、 环状管网(见图4-8)、 多管制管网(其中双管管网示意图见图4-9)。 枝状管网是目前我国城市供热中普遍采用的形式。,4.5 压力管道的组成4.5.4 工业管道 工业管道是由压力管道组成件

37、和支承件组成。 管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及膨胀接头、挠性接头、耐压软管、疏水器、过滤器和分离器等。 管道支承件是指管道安装件和附着件的总称。其中安装件是指将负荷从管子或管道附着件上传递到支承结构或设备上的元件。它包括吊杆、弹簧支吊架、斜拉杆、平衡锤、松紧螺栓、支撑杆、链条、导轨、锚固件、鞍庄、垫板、滚柱、托庄和滑动支架等。附着件是指用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件，它包括管吊、吊（支）耳、圆坏、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。 工业管道的构成并非是千篇一律的，由于它所处的位置不同，功能有差异，所需要的元器件就不同，最简

38、单的就是一段管子。工业管道的基本组成见图4-10。 图4-11为石化装置中的管道实景图。,4.6 压力管道元件,4.6.1 概述压力管道元件一般可以分成管子、管件、阀门、补偿 器、连接件、密封件、附属部件（疏水器、过滤器、分 离器、除污器、凝汽（水）缸、缓冲器等）以及支吊架 等几种元件或者部件。也可以将压力管道元件分成管道组成件和支承件，管 道组成件承受介质压力。按照压力管道元件制造许可规则的规定，很多压 力管道元件必须取得制造许可（详见本书13.3）。本节对管子、管件、阀门做较详细的介绍，而对其他 压力管道元件做简要介绍。,4.6 压力管道元件4.6.2 管子压力管道使用的管子按材质分有铸铁

39、管、钢管、有色金属管和非金属管；按结构分有无缝管和有缝管；金属管子按制造方法分为轧制管、焊接管和铸造管等； 按金属管子用途分则有低压用流体输送管、高压锅炉钢管、管线管、石油裂化管、化肥用管等。有色金属管有铝及铝合金管、铜及铜合金管、钛及钛合金管和锆及锆合金管等，也分无缝和有缝两种。非金属管通常称为塑料管，由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等不同材料制成。,4.6 压力管道元件4.6.2 管子（1）无缝钢管 无缝钢管通常采用轧制方法制造，采用生产线批量生产,有热轧管和冷轧管两种。轧制过程是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。 热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货；冷轧钢管则以热处理

40、状态交货。冷轧钢管的尺寸精度比热轧钢管高。 生产工艺流程 热轧管、碳素钢和低合金结构钢冷拔无缝钢管、不锈钢无缝钢管、挤压管等有不同生产工艺流程。 热轧管的生产工艺流程如下： 管坯剪断加热穿孔轧管定径冷却矫直切头水压试验（探伤）标记入库。,4.6 压力管道元件 4.6.2 管子 （1）无缝钢管 规格 无缝钢管的规格以外径壁厚(如2196)或公称直径和壁厚系列(如DN100 Sch40)表示。 主要检测项目 无缝钢管的主要检测项目有尺寸、重量、化学成分、力学性能、水压试验、涡流探伤、超声检测、漏滋探伤、外观等。 高压锅炉管除应保证化学成分和机械性能外，要逐根做水压试验和扩口、压扁试验等工艺性能试验

41、。 此外，对某些特殊用途的成品钢管，对其腐蚀性能、显微组织、晶粒度、脱碳层等质量特性也有一定要求。,穿孔,热轧,定径,矫直,无缝钢管： 904L，00Cr20Ni25Mo4.5Cu,无缝钢管制造标准,1 GB/T17395-1998 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 2 GB/T8162-1999 结构用无缝钢管 3 GB/T14975-2002 结构用不锈钢无缝钢管 4 GB/T8163-1999 流体输送用无缝钢管 5 GB/T14976-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管 6 GB/T3090-2000 不锈钢小直径钢管 7 GB/T3089-1982 不锈耐酸钢级薄壁无缝钢管 8 G

42、B/T3639-2000 冷拔或冷轧精密无缝钢管 9 GB/T3094-2000 冷拔无缝异型钢管 10 YB/T5035-1993 汽车半轴套管用无缝钢管,11 GB/T5312-1999 冷拔船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管 12 GB/T3093-2002 柴油机用高压无缝钢管 13 GB/T8713-1988 液压和气动缸管用精密内径无缝钢管 14 GB3087-1999 低中压锅炉无缝钢管 15 GB5310-1995 高压锅炉用无缝钢管 16 GB13296-1991 锅炉,热交换器用不锈无缝钢管 17 GB6479-2002 化肥设备用高压无缝钢管 18 GB9948-1988 石油裂

43、化用无缝钢管 19 YB/T5052-1993 金刚石岩心钻探用无缝钢管 20 GB/T17396-1998 液压支柱用热轧无缝钢管,4.6 压力管道元件4.6.2 管子（2）焊接钢管 焊接钢管也称焊管，是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。 焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。 直缝焊管生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。 螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30100%，而且生产速度较低。因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则多采用螺旋焊。 螺旋缝

44、埋弧焊钢管（简称SSAW）是采用埋弧焊工艺生产，带有一条螺旋焊缝的钢管。是将卷板矫平、切头、修边，由螺旋成型机成型后，使用埋弧焊先内后外进行焊接，按规定长度切管并经规定的检验与试验，来完成生产的。,压力管道用无缝钢管标准,4.6 压力管道元件4.6.2 管子（2）焊接钢管 在输油输气用的焊接钢管中使用钢级的概念。钢级以规定总伸长应力命名（规定总伸长应力为试样标距长度上产生0.5%的总伸长时所需的拉应力）。石油天然气工业输送钢管交货技术条件（GB/T 9711）规定的钢级与ANSI/API spec 5L规定的钢级对比表见表4-3。 制造工艺 各类焊接钢管的制造工艺各不相同。常见螺旋缝焊管制造工

45、艺过程见图4-12。 螺旋缝埋弧焊钢管制造主要工序内容 a. 下料。 b. 矫平、修边、切头。 c. 钢板卷制成型。,双面埋弧螺旋管,螺旋焊接管道,4.6 压力管道元件4.6.2 管子（2）焊接钢管 螺旋缝埋弧焊钢管制造主要工序内容 d. 焊接。焊接分为螺旋焊缝焊接、对头焊缝焊接和返修焊接。 螺旋缝埋弧焊管的螺旋焊缝焊接采用自动埋弧焊方法，先内后外进行焊接，内外焊缝焊接道数按工艺要求。焊缝在管体上呈螺旋状，其长度大致为管长的45倍。埋弧自动焊机应具有可靠的焊缝跟踪装置，以保证焊接过程中不偏弧。 在批量生产时，由于卷板长度不够而需要接长，钢板或钢带头尾相接的焊接，称为对头焊。钢板对头焊采用埋弧焊

46、、自动熔化极气体保护电弧焊或这些焊接工艺的组合焊焊接，而且仅焊接钢板一侧（最终成为钢管内侧）。切管后还应对其外侧未焊部分进行补焊。 螺旋焊缝外观检验不合格、无损检测发现超标缺陷或水压试验时发现泄漏，均应进行返修焊接。,4.6 压力管道元件4.6.2 管子（2）焊接钢管 螺旋缝埋弧焊钢管制造主要工序内容 e. 切管。 f. 平头。 g. 无损检测。无损检测包括X射线检测、超声检测。 经平头的钢管，应按标准或合同技术要求进行X射线无损检测。X射线无损检测通常采用X射线工业电视检测，也可采用X射线照相。当采用X射线工业电视检测时，其系统性能应经鉴定认可，并配置自动记录装置。 根据标准或合同技术要求的

47、规定需做超声检测的钢管，螺旋焊缝通常采用多通道超声自动检测系统，对对头焊缝、管端及其他可疑部分，应采用手工超声检测。当采用超声自动检测系统时，其系统性能应经鉴定认可，并配置自动报警和喷标装置。,4.6 压力管道元件4.6.2 管子（2）焊接钢管 螺旋缝埋弧焊钢管制造主要工序内容 h. 水压试验。在水压试验机上应对钢管逐根进行水压试验。水压试验机应有试验过程自动记录装置，或配备某种自动或连锁的强制性装置，以防止在满足规定的试验要求前，将钢管作为已试钢管进行判级。 i. 标记。按合同或标准规定要求，在钢管端部规定部位喷涂相应的标记，如：材料牌号、产品标准号、规格尺寸、生产批号、管号、许可标志（TS

48、）、生产厂家标识等。 j. 最终检验。按相关标准、合同要求，对钢管进行最终检验。检验项目包括外观、尺寸、重量、化学成分分析、力学性能试验、标识及批量检验情况，同时对已做检验与试验项目进行汇总和确认。,4.6 压力管道元件4.6.2 管件 （1）管件分类 管件常采用以下分类方法： 按连接方式可将管件分为对焊管件、法兰连接管件、承插管件、柔性接口管件和螺纹管件等。 按使用材料可分为金属管件和非金属管件，其中金属管件分为碳钢、合金钢、奥氏体不锈钢、铸铁（灰口铸铁、球墨铸铁）、有色金属等制管件。 按用途分有弯头、异径接头、三通、四通和管帽等。 详见附文档。 按加工工艺分为焊制、推制、热压、冷压、铸造和

49、锻制管件等。 按压力等级分大约有17种，即Sch5s、Sch10s、Sch10、Sch20、Sch30、Sch40s、STD、Sch40、Sch60、Sch80s、XS、Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160、XXS，其中最常用的是STD和XS两种。这个分法与美国的管子标准是相同的。,钢管生产流程,直缝管,4.6 压力管道元件4.6.2 管件 （2）管件生产过程 各类管件的生产过程各不相同，以下简要介绍3种钢制无缝管件生产过程。 热推无缝弯头的主要工序 热推无缝弯头的主要工序为：下料平口上料预热推制成形整形回火（正火）喷砂清理倒角整修喷漆标记。 无缝热压管件（碳钢弯头）的主要工序 无缝热压管件（碳钢弯头）的主要工序为：下料加热压制割口通球整形热处理表面探伤清理倒角喷漆标记。 热压三通主要加工工艺 三通成形可采用模具液压鼓胀法成形，模具底部平直，上边有凸缘孔，将管子放入后，管子用液压缸固定，两边充入液体向内凸胀，把管挤成“凸”字形，再把凸起处从适当位置切除，并打成坡口，经过两次喷丸处理，由于加工硬化，所以也需要热处理。,