壓力管道的特點(diǎn)
管道作為物料輸送的一種特種設(shè)備在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中起著很重要的作用，它就象人體中的血管一樣，沒(méi)有它，人的生命就不復(fù)存在。然而，實(shí)際應(yīng)用的管道種類(lèi)很多，使用工況也千差萬(wàn)別，影響因素和環(huán)節(jié)也比較多，管道事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響著人民的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。為此，勞動(dòng)部將那些操作工況苛刻、事故危害性較大的管道冠以壓力管道，并制定出相應(yīng)的法規(guī)進(jìn)行管理。
一、壓力管道的定義及分類(lèi)
《監(jiān)察規(guī)定》明確指出：壓力管道是指在生產(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，它具體指具有下列屬性的管道：
a、輸送GB5044¶《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》中規(guī)定的毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道；
b、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(lèi)介質(zhì)的管道；
c、最高工作壓力大于等于0.1MPa（表壓，下同），輸送介質(zhì)為氣（汽）體、液化氣體的管道；
d、最高工作壓力大于等于0.1MPa，輸送介質(zhì)為可燃、易爆、有毒、有腐蝕性的或最高工作溫度等于高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體管道。
e、前四項(xiàng)規(guī)定的管道附屬設(shè)施及其安全保護(hù)裝置等。
注¶：GB5044標(biāo)準(zhǔn)將介質(zhì)的毒性程度分為四級(jí)，其最高允許濃度分別為：
極度危害（I級(jí)）：〈0.1mg/m3；
高度危害（II級(jí)）：0.1mg/m3～1mg/m3；
中度危害（III級(jí)）：1.0mg/m3～10.0mg/m3；
輕度危害（IV級(jí)）ñ10.0mg/m3。
注·：GB50160標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可燃?xì)怏w的火災(zāi)危險(xiǎn)性分為甲、乙兩類(lèi)：
甲類(lèi)氣體為可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限＜10%（體積）；
乙類(lèi)氣體為可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限≥10%（體積）
注¸：GB50160標(biāo)準(zhǔn)對(duì)液態(tài)烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性按如下分類(lèi)：
甲A類(lèi)：15°C時(shí)的蒸汽壓力＞0.1MPa的烴類(lèi)液體及其它類(lèi)似的液體；
甲B類(lèi)：甲A類(lèi)以外的可燃液體，閃點(diǎn)＜28°C；
乙A類(lèi)：閃點(diǎn)≥28°C至≤45°C的可燃液體；
乙B類(lèi)：閃點(diǎn)＞45°C至＜60°C的可燃液體；
丙A類(lèi)：閃點(diǎn)≥60°C至≤120°C的可燃液體；
丙B類(lèi)：閃點(diǎn)＞120°C的可燃液體。
其中，第e項(xiàng)中所述的“管道附屬設(shè)施”是指壓力管道體系中所用的管件（包括彎頭、大小頭、三通、管帽、加強(qiáng)管嘴、加強(qiáng)管接頭、異徑短節(jié)、螺紋短節(jié)、管箍、儀表管嘴、漏斗、快速接頭等）、連接件（包括法蘭、墊片、螺栓/螺母、限流孔板、盲板、法蘭蓋等）、管道設(shè)備（包括各類(lèi)閥門(mén)、過(guò)濾器、疏水器、視鏡等）、支撐件（包括各種類(lèi)型的管道支吊架）和其它安裝在壓力管道上的設(shè)施。
為了便于《監(jiān)察規(guī)定》的執(zhí)行，就象壓力容器那樣宜將壓力管道按不同的操作工況和不同的用途進(jìn)行分類(lèi)，并分別進(jìn)行管理。為此，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局以質(zhì)技監(jiān)局鍋發(fā)[1999]272號(hào)文頒發(fā)了《壓力管道設(shè)計(jì)單位資格認(rèn)證與管理辦法》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《管理辦法》），《管理辦法》給出的壓力管道分類(lèi)、分級(jí)方法如下：
1、長(zhǎng)輸管道為GA類(lèi)，級(jí)別劃分為：
a、符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道為GA1級(jí)：
¬ 輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P>1.6MPa的管道；
輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì)，輸送距離Ê≥200km且管道公稱(chēng)直徑DN≥300mm的管道；
® 輸送漿體介質(zhì)，輸送距離≥50Km且管道公稱(chēng)直徑DN≥150mm的管道。
b、符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道為GA2級(jí)：
¬ 輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P£1.6MPa的管道；
GA1范圍以外的長(zhǎng)輸管道；
® GA1®范圍以外的長(zhǎng)輸管道；
2、公用管道為GB類(lèi)，級(jí)別劃分為：
燃?xì)夤艿罏镚B1管道；
熱力管道為GB2管道。
3、工業(yè)管道為GC類(lèi)，級(jí)別劃分為：
a、符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級(jí)：
¬ 輸送GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》中，毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道；
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(lèi)可燃?xì)怏w或甲類(lèi)可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P≥4.0MPa的管道；
® 輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P≥4.0MPa且設(shè)計(jì)溫度≥400℃的管道；
¯ 輸送流體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P≥10.0MPa的管道。
b、符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC2級(jí)：
¬ 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(lèi)可燃?xì)怏w或甲類(lèi)可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P<4.0MPa的管道；
輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P<4.0MPa且設(shè)計(jì)溫度≥400℃的管道；
® 輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P<10.0MPa且設(shè)計(jì)溫度≥400℃的管道；
¯ 輸送流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力P<10.0MPa且設(shè)計(jì)溫度<400℃的管道。
注¶：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。
作為壓力管道設(shè)計(jì)認(rèn)證的試點(diǎn)單位即中石化集團(tuán)公司，在《管理辦法》出臺(tái)之前率先于1998年在其《壓力管道設(shè)計(jì)單位認(rèn)證與管理辦法》中提出了本行業(yè)的壓力管道分類(lèi)方法，并且進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性操作。為便于已經(jīng)按中石化集團(tuán)公司分類(lèi)方法取得設(shè)計(jì)認(rèn)證的單位進(jìn)行對(duì)比，特將中石化集團(tuán)公司提出的壓力管道分類(lèi)方法進(jìn)行介紹。它將壓力管道共分為六大類(lèi)，其中后三類(lèi)各自自成體系，不再冠于序號(hào)。具體內(nèi)容如下：
第一類(lèi)：a、輸送毒性程度為極度、高度危害的介質(zhì)管道（苯除外）；
b、設(shè)計(jì)壓力為35.0MPa≥P≥10.0MPa的管道；
第二類(lèi)：a、設(shè)計(jì)壓力P<10.0MPa，輸送甲、乙類(lèi)可燃?xì)怏w，甲A類(lèi)液化烴，甲B類(lèi)、乙A類(lèi)
可燃液體介質(zhì)的管道；
b、工作溫度高于閃點(diǎn)的可燃液體介質(zhì)管道；
c、設(shè)計(jì)壓力P≥4.0MPa，無(wú)毒、不可燃介質(zhì)管道（不含介質(zhì)為水的液體管道）；
第三類(lèi)：a、乙B類(lèi)、丙類(lèi)可燃液體管道；
b、設(shè)計(jì)壓力P≥1.6MPa，不可燃介質(zhì)管道（不含介質(zhì)為水的液體管道）；
c、設(shè)計(jì)壓力P≥0.1MPa，輸送介質(zhì)為氣（汽）體，有毒、有腐蝕性或工作溫度大于等
于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體管道；
（第四類(lèi)）：超高壓管道（即設(shè)計(jì)壓力P>35.0MPa的管道）；
（第五類(lèi)）：長(zhǎng)輸管道；
（第六類(lèi)）：公用管道（包括公用燃?xì)夤艿篮凸脽崃艿溃?/span>
二、壓力管道的特點(diǎn)
實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，所使用的壓力管道種類(lèi)是很多的，以一套石油加工裝置為例，它所包含的壓力容器不過(guò)幾十臺(tái)，多者百余臺(tái)，但它包含的壓力管道將多達(dá)數(shù)千條，所用到的各種管道附件將達(dá)上萬(wàn)件，而且這些管道及其元件往往分散于幾十家甚至上百家生產(chǎn)廠制造。另外，管道的安裝又多是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。因此，與壓力容器相比，壓力管道的安全管理要復(fù)雜的多。歸納起來(lái)，壓力管道與壓力容器相比較，具有以下主要特點(diǎn)：
a、種類(lèi)多，數(shù)量大，設(shè)計(jì)、制造、安裝、應(yīng)用管理環(huán)節(jié)多
我們知道，環(huán)節(jié)越多，出現(xiàn)問(wèn)題的幾率就越高；環(huán)節(jié)越多，影響因素就越多，包容的信息量就越大，從而造成壓力管道安全管理和安全監(jiān)察的多元性和復(fù)雜性。
b、長(zhǎng)細(xì)比大，跨越空間大，邊界條件復(fù)雜
這表明管道的強(qiáng)度計(jì)算不能僅僅根據(jù)設(shè)計(jì)條件利用成熟的薄膜應(yīng)力公式或中徑公式來(lái)計(jì)算，還應(yīng)考慮與它相連的機(jī)械設(shè)備對(duì)它的要求，中間支承條件的影響，自身熱脹冷縮和振動(dòng)的要求等。因此，在管道布置設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)滿足工藝流程要求外，還應(yīng)綜合考慮各相關(guān)設(shè)備、支撐條件、地理?xiàng)l件（對(duì)長(zhǎng)輸管道）、城市整體規(guī)劃（對(duì)城市公用管道）等因素的影響。
c、現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量大
壓力容器基本上是在工廠制造的，其制造環(huán)境條件和制造設(shè)備保證均較好。而壓力管道現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量大，環(huán)境條件較差，因此安裝質(zhì)量相對(duì)較差，從而要求投入更多的管理與監(jiān)察。
d、材料應(yīng)用種類(lèi)多，選用復(fù)雜
壓力容器用的較多的是板材和鍛材，而且也比較成熟。壓力管道除用到板材和鍛材之外，還經(jīng)常配套用到管材和鑄件。對(duì)一些操作工況下要想配齊這些材料是比較困難的，也就是說(shuō)，對(duì)于某一介質(zhì)環(huán)境而選定的合適材料，板材和鍛材有時(shí)容易獲得，而鑄件就不見(jiàn)得容易獲得，反之亦然。例如0Cr18Ni10Ti材料，其管材、板材和鍛材均容易獲得，而鑄件卻不容易獲得，這是因?yàn)椴牧现械拟佋貥O易被氧化，而一般的鑄造廠缺乏相應(yīng)的保障手段使鈦在鑄造時(shí)不被氧化，故ASTM材料標(biāo)準(zhǔn)中干脆不列這種材料的鑄造牌號(hào)。基于這樣的原因，工程上有時(shí)不得不對(duì)同一管路上不同的元件取不同的材料，從而導(dǎo)致異材連接等不利現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外，因?yàn)樵O(shè)備長(zhǎng)細(xì)比較小，它可以采用復(fù)合板材或堆焊層來(lái)解決防腐問(wèn)題，而管道則不易做到。有時(shí)，同一根管道可能同時(shí)連接兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同操作條件的設(shè)備，因此管道選材要考慮對(duì)各設(shè)備的材料都能適應(yīng)。等等。
e、管道及其元件生產(chǎn)廠的生產(chǎn)規(guī)模較小，產(chǎn)品質(zhì)量保證較差
許多管道元件的生產(chǎn)技術(shù)并不復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備要求也不高，許多小的生產(chǎn)廠也能生產(chǎn)。但它們當(dāng)中有些技術(shù)力量較差，生產(chǎn)設(shè)備配置不全，生產(chǎn)管理也不健全，所以產(chǎn)品質(zhì)量不易得到保證。
思考題：
1、什么叫壓力管道？設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的壓力管道附屬設(shè)施主要有哪些？
2、《壓力管道設(shè)計(jì)單位認(rèn)證與管理方法》中是如何將壓力管道進(jìn)行分類(lèi)的？
3、GB5044標(biāo)準(zhǔn)對(duì)介質(zhì)的毒性程度是如何分級(jí)的？
4、GB50160《石油化工企業(yè)防火設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)可燃?xì)怏w的火災(zāi)危險(xiǎn)性是如何分類(lèi)的？
5、GB50160《石油化工企業(yè)防火設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)液態(tài)烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性是如何分類(lèi)的？
6、試述壓力管道和壓力容器相比有何特點(diǎn)？
