压力管道基础知识38263.docx

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1、压力管道基基础知识识主要内容：一、管道的概念二、压力管道的概念：三、压力管道的安全监察范围四、压力管道的特点五、压力管道的结构要求六、压力管道的分类和分级七、压力管道失效的原因八、压力管道破坏特征九、压力管道事故防范和报告十、管道系统的安全规定一、管道的的概念根根据国家家标准工工业金属属管道设设计规范范GBB503316-20000的规规定，管管道是由由管道组组成件、管管道支吊吊架等组组成，用用以输送送、分配配、混合合、分离离、排放放、计量量或控制制流体流流动。国国家标准准工业业金属管管道工程程施工及及验收规规范GGB5002355-977的定义义是：由由管道组组成件和和管道支支承件组组成，用

2、用以输送送、分配配、混合合、分离离、排放放、计量量、控制制和制止止流体流流动的管管子、管管件、法法兰、螺螺栓连接接、垫片片、阀门门和其他他组成件件或受压压部件的的装配总总成。按按流体与与设计条条件划分分的多根根管道连连接成的的一组管管道称之之为“管管道系统统”或“管管系”。上述定义包含两个含义：（A）管道的作用：是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动。1）流体：在有些标准中称为介质。流体可按状态或性质进行分类。a）按状态分：气体；液体；液化气体：是指在一定压力下呈液态存在的气体；浆体：是指可燃、易爆、有毒和有腐蚀性的浆体介质。b）按性质分：火灾危险性；是指可燃介质引起燃烧

3、的危险性，分为可燃气体、液化气体和可燃液体。有甲、乙、丙三类。爆炸性；与空气混合后可能发生爆炸的可燃介质或在高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。毒性；按GB5044分级。有剧毒（极度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和轻度危害）两大类四个级别。腐蚀性。是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质。2）输送流体：依靠外界的动力（利用流体输送机械如压缩机、泵等给予的动能）或流体本身的驱动力（如介质本身的压力）将管道源头的流体输送到管道的终点。3）分配流体：通过管系中的支管将流体分配到设计规定的多个预定的设备或用户。4）混合流体：将管系中来自不同支管中的流体在管道中进行混合，如稀释等。5）分离流体：

4、将管道内部不同状态的流体通过支管进行分离，如汽液分离、油水分离等。6）排放流体：将管道内部流体通过支管进行排放，如超压放空、排放被分离的流体等。7）计量流体：通过设置于管道系统中的计量仪表对输送、分配的流体进行计量，如测量流量、压力、温度和粘度等。8）控制流体：通过设置于管道系统中的控制元件对管内流体的流动进行控制，如调压、减温、流体分配和切断等。（B）管道的构成：由管道组成件、管道支吊架（管道支承件）等组成，是管子、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的装配总成。1）管道组成件：指用于连接或装配成管道的元件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及管道特殊件。所

5、谓管道特殊件，是指非普通标准组成件。是按工程设计条件特殊制造的管道组成件，包括膨胀节、特殊阀门、爆破片、阻火器、过滤器、挠性接头及软管等。2）管道支吊架：用于支承管道或约束管道位移的各种结构的总称，但不包括土建的结构。有固定支架、滑动支架、刚性吊架、导向架、限位架和弹簧支吊架等。在国家标准GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规范中也称为管道支承件，包括管道安装件和附着件。a）管道安装件：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，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、鞍座、垫板、滚柱、托座和滑动支架等。b）附着件：用焊接、螺栓连接或

6、夹紧方法附装在管子上的零件，包括管吊、吊（支）耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。管道组成件和支承件在我国现行压力管道法规中也统称为压力管道元件。二、压力管道的概念压力管道是管道中的一部分。从广义上理解，所谓压力管道，应当是指所有承受内压或外压的管道，无论其管内介质如何。但从我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2003年6月1日颁发实施的特种设备安全监察条例中，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

7、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渄点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道”。这就是说，现在所说的“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。这里所谓能燃爆、能中毒或有腐蚀性，具有如下内涵：介质的燃爆性：即介质具有可燃性和爆炸性，在一定条件下能引起燃烧或爆炸，酿成火灾和破坏。这些介质包括可燃气体、液化烃和可燃液体等有火灾危险性的物质，也包括容易引起爆炸的高温高压介质如蒸汽、超过标准沸

8、点的高温热水、压缩空气和其他压缩气体等。其中，可燃介质的火灾危险性根据石油化工企业设计防火规范GB50160和建筑设计防火规范GBJ16，共分为甲、乙、丙三类。其中甲、乙类可燃气体与空气混合物的爆炸下限（体积）分别规定为：甲类可燃气体：10%；乙类可燃气体：10%。甲、乙和丙类可燃液体的分类见表1。 表1 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类 类别 类别 名 称特 征征甲类A液化烃15 度时时蒸汽压压力00.1MMPa的的烃类液液体及其其他类似似液体甲类B可燃液体甲A以以外的可可燃液体体，闪点点288度乙类A可燃液体闪点288 度至至455 度乙类B可燃液体闪点45 度至60 度丙类A可燃液体闪点

9、60 0C至至1220 00C丙类 B可燃液体闪点12200CC注：闪点低低于455 0CC的液体体称为易易燃液体体；闪点点低于环环境温度度的液体体称为易易爆液体体。在GGBJ116的规规定中，属属于甲类类火灾危危险性的的可燃介介质（或或生产过过程）还还有：常常温下能能自行分分解或在在空气中中氧化即即能导致致自燃或或爆炸的的物质；常温下下受到水水或蒸汽汽作用能能产生气气体并引引起燃烧烧或爆炸炸的物质质；遇酸酸、受热热、撞击击、摩擦擦、催化化及遇有有机物或或硫磺等等易燃的的无机物物，极易易引起燃燃烧或爆爆炸的强强氧化剂剂；受撞撞击、摩摩擦或与与氧化剂剂、有机机物接触触时能引引起燃烧烧或爆炸炸的物

10、质质；以及及在密闭闭设备内内操作温温度等于于或超过过物质本本身自燃燃点的生生产。属属于乙类类火灾危危险性的的介质主主要是指指不属于于甲类火火灾危险险性的氧氧化剂和和化学易易燃固体体，以及及助燃气气体。（BB）介质质的毒性性：即介介质具有有使人中中毒的特特性。 当这些些介质被被人吸入入或与人人体接触触后，能能对人体体造成伤伤害，甚甚至死亡亡。根据据职业业性接触触毒物危危害程度度分级GGB50044的的规定，毒毒物按急急性毒性性、急性性中毒发发病状况况、慢性性中毒患患病状况况、慢性性中毒后后果、致致癌性和和最高允允许浓度度等六项项指标，共共分为极极度危害害、高度度危害、中中度危害害和轻度度危害四四

11、个等级级。极度度危害介介质有时时也称之之为“剧剧毒介质质”，高高度、中中度和轻轻度危害害介质则则统称为为“有毒毒介质“。剧剧毒介质质（流体体）在我我国国家家标准工工业金属属管道工工程施工工及验收收规范GGB5002355-977中的解解释是：如有极极少量这这类物质质泄漏到到环境中中，被人人吸入或或与人体体接触，即即使迅速速治疗， 也能对对人体造造成严重重的和难难以治疗疗的伤害害的物质质。相当当于现行行国家标标准职职业性接接触毒物物危害程程度分级级GBB50444中 I 级级危害程程度（极极度危害害）的毒毒物。据据此可以以将剧毒毒介质理理解为就就是极度度危害介介质。而而有毒介介质在标标准中的的解

12、释是是：这类类物质泄泄漏到环环境中，被被人吸入入或与人人体接触触，如治治疗及时时不致于于对人体体造成不不易恢复复的危害害。不过过，毒性性程度相相同的毒毒物，在在具体如如何对待待的问题题上各行行业也存存在差异异。如苯苯在职职业性接接触毒物物危害程程度分级级GBB50444中被被列入极极度危害害介质，在在压力力管道安安全管理理与监察察规定的的解析中中也作为为极度危危害介质质的例子子。而在在石油油化工有有毒、可可燃介质质管道工工程施工工及验收收规范SSH35501-20002的管管道分级级中，苯苯则被与与高度危危害介质质同等对对待。列列入SHHB级之之中。相相反，丙丙烯腈、光光气、二二硫化碳碳和氟化

13、化氢等四四种高度度危害介介质则在在SH335011-20002中中被与极极度危害害介质同同样看待待，列入入SHAA级管道道之中。这这不但对对施工质质量标准准和在用用管道的的检验要要求有影影响，同同时对具具体工程程施工时时划分许许可证级级别也是是有影响响的。如如承担有有苯介质质的管道道安装工工作时，若若苯被视视为极度度危害介介质，施施工单位位应持 GC 1级安安装许可可证，而而若作为为高度危危害介质质时，则则持证级级别与管管道的设设计压力力和设计计温度有有关。对对于这个个问题的的理解可可以从毒毒物危害害性分级级的原则则进行解解释：国国家标准准职业业性接触触毒物危危害程度度分级GGB50044-8

14、5对对具体毒毒物的分分级是以以列举常常见的556种毒毒物在某某些行业业中的危危害程度度分级进进行表达达的。但但该标准准同时指指出：对对接触同同一毒物物的其他他行业（该该标准表表2中未未列出的的）的危危害程度度，可根根据车间间空气中中的毒物物浓度、中中毒患病病率、接接触时间间的长短短，划定定级别。凡凡车间空空气中毒毒物浓度度经常达达到TJJ3679工工业企业业设计卫卫生标准准中所所规定的的最高容容许浓度度值，而而其患病病率或症症状发生生率低于于本分级级标准中中相应的的值，可可降低一一级。所所以，对对每种具具体物质质，国家家标准和和专业标标准在划划分危害害等级时时存在差差异是正正常的。因因为除了了

15、致癌性性和空气气中最高高容许浓浓度外，其其他四项项指标都都与生产产过程和和操作特特点有关关。石油油、化工工和石油油化工等等以管道道输送介介质为主主的生产产过程，有有毒物质质处于连连续、密密闭状况况下流动动，其危危害程度度取决于于因事故故致使毒毒物与人人体接触触，或因因经常性性泄漏引引起职业业性慢性性危害的的机率，通通常要低低于开放放性生产产过程。因因此，在在压力管管道设计计时具体体确定毒毒物危害害等级应应主要以以车间空空气中毒毒物浓度度、中毒毒患病率率、接触触时间长长短来划划定。 上面提提到的毒毒物危害害性分级级指标中中，关于于车间空空气中毒毒物的最最高允许许浓度规规定如下下： 极极度危害害：

16、最高高允许浓浓度小于于0 .1 mmg/mm3； 高度危危害：最最高允许许浓度为为0 .1 mmg/mm3 1 .0 mmg/mm3。根根据工工业企业业设计卫卫生标准准（TTJ366799）的规规定，苯苯、丙烯烯腈、光光气、二二硫化碳碳和氟化化氢等五五种毒物物在车间间空气中中和居住住区大气气中的最最高允许许浓度见见表2： 表22 几种毒毒物的最最高允许许浓度 毒物名称苯丙烯腈 光气 二硫化碳 氟化氢 车间空气允允许浓度度 （mgg/m33）40.0 2.00.510.01.00居住区大气气允许浓浓度（日日平均mmg/mm3）0.8 0.05 0.04（一一次） 0.0007（一一次0.02）由

17、表2可见见，苯在在车间空空气中的的最高允允许浓度度远远高高于极度度危害介介质。同同时，根根据工业业生产中中管道输输送的连连续性、密密闭性特特点，以以及苯与与操作人人员的接接触时间间长短和和中毒患患病率的的情况分分析，苯苯也不应应属于极极度危害害介质的的范围。所所以，实实际工作作中确定定介质的的毒害程程度应以以设计文文件确定定的毒物物性质或或设计文文件中指指明的施施工验收收规范为为准。 另另外，关关于接触触时间长长短我国国尚未制制定有关关标准，美美国政府府工业卫卫生专家家会议（AACGIIH）推推荐的三三种接触触阈限值值可作为为参考：1）以以正常88小时工工作日或或40小小时工作作周的时时间加权

18、权平均限限值为指指标，在在此浓度度下，反反复接触触对全部部人员都都不致产产生不良良影响；2）以以短时间间接触（每每次不超超过155分钟，每每天不超超过4次次，每次次间隔不不少于11小时）的的时间加加权平均均限值为为指标，在在此浓度度下，人人短时间间连续接接触不致致引起刺刺激作用用、慢性性或不可可逆组织织病理变变化、麻麻醉而增增加意外外伤害、自自救能力力减退或或工作效效率明显显降低等等；3）上上限值是是指即使使在瞬间间也不得得超过的的最高浓浓度。（CC）介质质的腐蚀蚀性：是是指能灼灼伤人体体组织并并对管道道材料造造成损坏坏的物质质，如酸酸、碱以以及其它它能引起起材料损损害的流流体如氢氢、硫化化氢

19、等。三、压力管管道的安安全监察察范围根根据压压力管道道安全管管理与监监察规定定，属属于安全全监察范范围的压压力管道道是具备备下列条条件之一一的压力力管道及及其附属属设施、安安全保护护装置等等。1）毒毒性程度度为极度度危害的的介质，不不论压力力，温度度及状态态；2）火火灾危险险性为甲甲、乙类类的介质质，不论论压力、温温度及状状态；33）最高高工作压压力大于于、等于于0. 1 MMPa的的气（汽汽）体、液液化气体体介质，未未规定性性质及温温度，但但压力力管道安安全管理理与监察察规定中中规定不不属于监监察范围围的除外外。4）最最高工作作压力大大于、等等于0.1 MMPa的的易燃 、易爆爆 、有有毒，

20、有有腐蚀性性介质或或最高工工作温度度高于、等等于标准准沸点的的液体介介质。压压力管道道安全管管理与监监察规定定中规规定以下下四类管管道不属属于监察察范围： a）设设备本体体所属管管道。 bb）军事事装备，交交通工具具和核装装置中的的管道。 c）无毒、不可燃、无腐蚀性的气体，公称直径小于150mm 且最高工作压力小于1.6 MPa的管道。这里，所谓压力管道所属设施及安全保护装置的定义是：a）附属设施主要指用于压力管道的管道用设备、支吊架、阴极保护装置等。b）安全保护装置主要指超温、超压控制装置和报警装置等。注：最近颁发的压力管道使用登记管理规则（试行）中对压力管道、附属设施和安全保护装置的界定，

21、明确为：a）压力管道指由管道组成件、管道支承件、安全保护装置和附属设施等组成的系统。用于输送气体或者液体的管状设备；b）附属设施指阴极保护装置、压气站、泵站、阀站、调压站、监控系统等；c）安全保护装置指压力管道上连接的安全阀、压力表、爆破片和紧急切断阀等。四、压力管管道的特特点一个个管道系系统，为为了完成成流体的的输送、分分配、混混合、分分离、排排放、计计量或控控制流体体流动的的功能，必必须与相相应的动动力设备备、反应应设备、储储存设备备、分离离设备、换换热设备备、控制制设备等等连接在在一起，形形成一个个系统，使使管内流流体具有有一定的的压力、温温度和流流量，完完成设计计预定的的任务。同同时，

22、不不同类别别的压力力管道，由由于材料料、结构构和敷设设形式不不同，其其特点也也有所不不同：（AA）工业业管道的的特点11）数量量多，管管道系统统大，车车间内管管道布置置交叉、紧紧凑；22）管道道组成件件和支承承件的材材质、品品种、规规格复杂杂，质量量均一性性差；33）运行行过程受受生产过过程波动动影响，运运行条件件变化多多，如热热胀冷缩缩、交变变载荷、温温度和压压力波动动等；44）腐蚀蚀和破坏坏机理复复杂，材材料失效效模式多多。（BB）长输输管道和和公用管管道的特特点1）管管道敷设设长度大大，跨越越地区多多，地形形地质复复杂；22）埋地地敷设多多，缺陷陷检测难难度大；3）容容易遭受受意外损损伤

23、。五、压力管管道的结结构要求求压力管管道由于于输送的的流体具具有毒性性、燃爆爆性和腐腐蚀性，且且又有高高温、高高压、低低温等特特殊操作作条件，使使其具有有相当大大的危险险性。因因此，压压力管道道系统结结构应当当具备下下列条件件：耐压压强度：承受管管内流体体作用于于管道上上的压力力（内压压或外压压）、温温度所引引起的应应力及其其长期、反反复的影影响，如如蠕变和和疲劳等等；密封封性：阻阻止管道道内部流流动的流流体泄漏漏到管道道外部空空间或流流体中；耐腐蚀蚀性：承承受管内内流体对对管道材材料的腐腐蚀作用用。管道道材料的的耐腐蚀蚀等级分分为4级级，以年年腐蚀速速率衡量量：充分分耐腐蚀蚀0.05mmm；

24、耐耐腐蚀0.00500.1mmm；尚尚耐腐蚀蚀0.100.5mmm；不不耐腐蚀蚀0.5mmm；柔性性：管道道的柔性性是反映映管道变变形难易易程度的的一个物物理概念念。管道道在设计计条件下下工作时时，因热热胀冷缩缩、端点点附加位位移、管管道支承承设置不不当等原原因会产产生应力力过大、变变形、泄泄漏或破破坏等影影响正常常运行的的情况。管管道的柔柔性就是是管道通通过自身身变形吸吸收因温温度变化化发生尺尺寸变化化或其他他原因所所产生的的位移，保保证管道道上的应应力在材材料许用用应力范范围内的的性能。为了满足上述条件，管道系统的管道组成件必须使用耐介质腐蚀，有能够在设计规定温度下承受介质作用压力的材料，

25、且有相应的壁厚和密封结构。同时整个管道系统应有适当的支承。在一些标准规范中，经常出现“剧烈循环条件”这一名词。根据工业金属管道设计规范GB50316-2000的解释，剧烈循环条件是指：管道计算的最大位移应力范围超过0.8倍许用的位移应力范围和当量循环数大于7000或由设计确定的产生相等效果的条件。所谓“位移应力范围”是指：由管道热膨胀产生的位移所计算的应力。计算的最大位移应力范围就是从最低温度到最高温度的全补偿值进行计算的应力。设计对剧烈循环条件下运行的管道，在管道组成件的选用、管子和管件的最小厚度、无损检测的要求等均有特殊的规定。六、压力管管道的分分类和分分级管道道的用途途广泛，品品种繁多多

26、。不同同领域内内使用的的管道，其其分类方方法也不不同。一一般可以以按用途途、主体体材料、敷敷设状态态和输送送介质等等管道使使用特性性进行分分类。具具体情况况可见图图1。在在一般法法规、标标准、规规范中，为为了便于于设计、施施工验收收和使用用管理和和检验，往往往根据据介质的的特性和和设计参参数采用用综合分分类、分分级的方方法，同同时，在在各行业业的设计计规范，施施工验收收规范和和维修、检检验规程程之间，对对管道的的分级或或分类尚尚存在差差异。如如：国家家标准工工业金属属管道设设计规范范GBB503316中中的流体体根据状状态、性性质和设设计参数数分为AA1、AA2、BB、C、DD五类。AA1类为

27、为剧毒介介质；AA2类为为有毒介介质B类类为可燃燃介质；C类、DD类为非非可燃、无无毒介质质，其中中设计压压力小于于等于11MPaa，且设设计温度度为-2291186的为DD类。化化工、石石油化工工和电力力等行业业的施工工及验收收规范对对管道的的分级或或分类如如下：化化工行业业标准化化工金属属管道工工程施工工及验收收规范HHG2002255955按流体体特性和和设计参参数分为为A、BB、C、DD四类。基基本与国国家标准准一致，但但将有毒毒介质管管道划入入B类管管道。石石油化工工行业标标准石石油化工工有毒、可可燃介质质管道工工程施工工及验收收规范SSH3550120002按流流体特性性和设计计参

28、数分分为SHHA、SSHB、SSHC、SSHD四四级，如如表3。 表3 SH3501-2001管 道 分 级 管道级别 适用范围SHA （1） 毒毒性程度度为极度度危害介介质管道道（苯管管道除外外）（22） 毒毒性程度度为高度度危害介介质的丙丙烯腈、光光气、二二硫化碳碳和氟化化氢介质质管道（33） 设设计压力力大于或或等于110.00MPaa的介质质管道SHBB（1） 毒毒性程度度为极度度危害介介质的苯苯管道（22） 毒毒性程度度为高度度危害介介质管道道（丙烯烯腈、光光气、二二硫化碳碳和氟化化氢管道道除外）（3） 甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃、甲B类、乙A类可燃液体介质管道SHCC （1）

29、 毒毒性程度度为中度度、轻度度危害介介质管道道（2） 乙B类类、丙类类可燃液液体介质质管道SHDD 设计温度低低于-229的的低温管管道七、压力管管道失效效的原因因压力管管道“失失效”一一般是指指压力管管道不能能发挥原原有效能能的现象象，可分分为自然然失效和和异常失失效两种种。由于于压力管管道运行行在内部部介质和和周围环环境的影影响之下下，不可可避免地地会产生生温度和和压力循循环、腐腐蚀、振振动以及及材料金金相组织织变化等等影响材材料性能能和连接接接头密密封性能能的问题题，因此此任何管管道都有有一定的的使用寿寿命，自自然失效效就是在在压力管管道达到到使用寿寿命时发发生的失失效现象象。自然然失效

30、可可以通过过定期检检验或失失效分析析进行事事先控制制，以防防止事故故的发生生。但是是，在用用压力管管道由于于在设计计、制造造、安装装和运行行中存在在各种问问题会导导致异常常失效，造造成突发发性破坏坏事故的的发生。其其原因主主要有：（A）职职工素质质差，违违反操作作规程运运行，致致使运行行条件恶恶化，包包括超压压、超温温、腐蚀蚀性介质质超标、压压力温度度异常脉脉动等；使用压压力和温温度是压压力管道道设计、选选材、制制造、安安装的依依据。操操作压力力和温度度超过规规定将导导致管壁壁应力值值的增加加或材料料力学性性能的下下降，尤尤其是在在焊缝、法法兰、弯弯头、阀阀门、异异径管、补补偿器等等几何结结构

31、不连连续处的的局部应应力和峰峰值应力力会大幅幅增加，成成为蠕变变破坏的的源头。过过低的操操作温度度则会引引起材料料韧性下下降，允允许的临临界裂纹纹尺寸减减小，从从而有可可能导致致脆性破破坏。超超温超压压还会导导致管道道接头泄泄漏。管管道往往往由于下下列原因因而产生生交变载载荷：11）间断断输送介介质而对对管道反反复加压压和卸压压、升温温和降温温；2）运运行中压压力波动动较大；3）运运行中温温度发生生周期性性变化，使使管壁产产生反复复性温度度应力变变化；44）因其其它设备备、支承承的交变变外力和和受迫振振动。在在反复交交变载荷荷的作用用下，管管道将发发生疲劳劳破坏。主主要是金金属的低低周疲劳劳，

32、其特特点是应应力较大大而交变变频率较较低。在在几何结结构不连连续的地地方和焊焊缝附近近存在应应力集中中，有可可能达到到和超过过材料的的屈服极极限。这这些应力力如果交交变地加加载和卸卸载，将将使受力力最大的的晶粒产产生塑性性变形并并逐渐发发展为细细微的裂裂纹。随随着应力力周期变变化，裂裂纹也会会逐步扩扩展，最最后导致致破坏。交变载荷也会导致管道组成件和焊缝内部原有缺陷的扩大和管道连接接头的泄漏。（B）设计、制造、施工存在缺陷，如管道柔性不符合要求，材料选用不当或用材错误，存在焊接或冶金超标缺陷，焊接或组装不合理造成应力过大，管道支承系统不合理等；管道在投用前存在的原始缺陷会造成材料的低应力脆断。

33、介质和环境的侵害、操作不当、维护不力等原因，往往会引起材料性能恶化、材料损伤或破裂，或使管道连接接头发生介质泄漏，最终使压力管道失效，导致火灾、爆炸和中毒、窒息等人身事故的发生。（C）维修失误，管道上的严重缺陷或损伤未能被检测发现，或缺少科学评价，以及不合理的维修工艺造成新的缺陷和损伤等；（D）外来损伤造成破坏，如地震、大风、洪水、雷击和其它机械损伤和人为破坏等。压力管道的破坏型式很多。按破坏时的宏观变形量可分为韧性破坏（延性破坏）和脆性破坏两大类。按破坏时材料的微观断裂机制可分为韧窝断裂、解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂等型式。通常，在现场采用宏观分类和断裂特征相结合的方法进行分类，有韧性破坏、

34、脆性破坏、腐蚀破坏、疲劳破坏、蠕变破坏等。（E）腐蚀破坏压力管道的腐蚀是由于受到内部介质及外部环境介质的化学或电化学作用而发生的破坏。也包括机械等原因的共同作用结果。不合理的操作会导致介质浓度的变化，加剧腐蚀破坏。压力管道的腐蚀破坏的形态有全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和氢损伤等。其中应力腐蚀往往在没有先兆的情况下突然发生，故其危害性更大。1）全面腐蚀全面腐蚀也称均匀腐蚀。是在管道较大面积上产生的程度基本相同的腐蚀。管道内部表面主要遭受输送腐蚀性介质的腐蚀，而管道外部则主要遭受大气锈蚀。管道的全面腐蚀往往因使用条件的恶化而加剧。腐蚀介质的成分、含水量、气相或液相的不同、流速和流动状态、

35、颗粒大小都会影响管道腐蚀失效的程度。腐蚀介质含量的超标或原料性质的劣化会对压力管道产生危害。大气腐蚀会使管道组成件外部遭受损坏，影响管道组成件的强度和密封性。如不及时维护，也会引起事故。2）局部腐蚀局部腐蚀是发生在管道材料局部位置的腐蚀现象。a）点腐蚀：集中在金属表面个别小点上的深度较大的腐蚀，也称孔蚀。奥氏体不锈钢在接触含氯离子或溴离子的介质时最容易发生点腐蚀。b）缝隙腐蚀：当管道输送的介质为电解质溶液时，在管道内表面的缝隙处，如法兰垫片处、单面焊的未焊透处等，均会发生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀往往是由于缝隙内和周围溶液之间氧浓度或金属离子浓度存在差异造成。c）奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀：晶间腐蚀：

36、晶间腐蚀是腐蚀局限在晶间和晶间附近，而晶粒本身腐蚀较小的一种腐蚀形态。腐蚀机理是“贫铬理论”，即由于贫铬的晶间区处于活化状态，作为阳极，它与晶粒之间形成腐蚀原电池，其结果将造成晶粒脱落或使材料机械强度降低。铁素体选择性腐蚀：在某些强腐蚀介质中，奥氏体不锈钢焊缝处的铁素体相会被腐蚀或分解为相，结果呈海绵状而使焊接接头遭受破坏。刀口腐蚀：用Ni及Ti稳定的奥氏体不锈钢，在氧化性介质中发生的刀口状腐蚀。3）应力腐蚀金属材料在拉应力和特定腐蚀介质的共同作用下发生的腐蚀称为应力腐蚀。主要由焊接、冷加工和安装时的残余应力和管道内部的腐蚀性介质引起。应力腐蚀的裂纹呈枯树支状，大体上沿垂直于拉应力的方向发展。

37、裂纹的微观形态有穿晶型、晶间型和二者兼有的混合型。高强钢管道在H2S含量超过一定值，并伴有水分时，会大大增加管壁应力腐蚀开裂的可能性。当焊缝硬度值超过HB200，含H2S超标时，极易导致焊缝的应力腐蚀。碱脆：是金属在碱液中的应力腐蚀。碳钢、低合金钢和不锈钢等均可发生碱脆。不锈钢的氯离子腐蚀：氯离子对不锈钢产生的应力腐蚀。导致氯离子腐蚀的氯离子临界浓度随温度上升而下降，高温下，氯离子浓度只要达到10 ppm即可引起破裂。管道法兰连接处的垫片、外部的保温材料和支、吊架的垫层等材料中含氯离子的成分过高，也会导致氯离子腐蚀。不锈钢连多硫酸腐蚀：在石油炼制过程中，钢材受硫化氢腐蚀生成硫化铁，停车后管道内

38、部与空气中的氧及水反应生成多硫酸，在不锈钢管道的残余应力较大处即会产生应力腐蚀。以加氢脱硫装置为典型，不锈钢连多硫酸的应力腐蚀破坏最近引人注目。硫化物应力腐蚀：金属在同时含硫化氢和水的介质中发生的应力腐蚀。碳钢和低合金钢在2040温度范围内对硫酸的敏感性最大。奥氏体不锈钢的硫化物应力腐蚀大多发生在高温环境。在含硫化氢和水的介质中，如同时含有醋酸，或二氧化碳和氯化钠，或磷化氢，或砷、硒、碲的化合物或氯离子，都会对腐蚀起促进作用。4）腐蚀疲劳腐蚀疲劳是交变应力与化学介质共同作用下发生的腐蚀开裂。压力管道的疲劳源有机械激振、流体喘振、交变热应力、压力循环以及风振、地震等。腐蚀疲劳裂纹往往有多条但无分

39、支，这是与应力腐蚀裂纹的区别。腐蚀疲劳裂纹一般是穿晶的。5）氢损伤氢渗透进入金属内部造成金属性能劣化称为氢损伤。包括氢鼓泡、氢脆、脱碳和氢腐蚀。氢鼓泡主要发生在含湿硫化氢的介质中，当氢原子向钢中渗透扩散时，遇到了裂纹、分层、空隙、夹渣等缺陷就聚集起来合成氢分子，使体积膨胀。当这些缺陷在钢材表面时就会形成鼓泡。氢不论是以什么方式进入钢都会引起钢材氢脆，使钢材的延伸率、断面收缩率显著下降。高强度钢表现更加严重。钢中的渗碳体在高温下与氢气作用生成甲烷，反应结果使钢材表面层的渗碳体减少，使碳从邻近的尚未反应的金属层逐渐扩散到这一反应区，于是有一定厚度的金属因缺碳而变为铁素体，出现脱碳现象。脱碳的结果使

40、钢材的表面强度和疲劳极限降低。高温高压氢对钢材作用的结果使其机械性能变劣，强度、韧性显著降低，称为氢腐蚀。在上述条件下，氢分子扩散到钢的表面并产生吸附，其中部分被吸附的氢分子分离为氢原子和氢离子，经化学吸附，然后直径很小的氢原（离）子透过表面层固溶到金属内。因溶入的氢原子通过晶格和晶界向钢内扩散，产生化学反应形成甲烷聚集在晶界原有微观空隙内，反应过程使该区域的碳浓度降低，促使其他位置上的碳向其扩散补充，从而使甲烷量不断增多形成局部压力，最后发展为裂纹。聚集在钢材表面的形成鼓泡，产生脱碳。（F）冲蚀破坏管道内部介质的长期、高速流动会使管道组成件内壁减薄或密封副遭受破坏，影响其耐压强度和密封性能。

41、随着使用时间的延长，由内壁减薄造成的耐压能力下降或密封副损坏而形成的泄漏便会成为事故的根源。八、压力管管道破坏坏特征由由于管道道破坏的的起因和和型式不不同，所所以破坏坏的特征征也有所所区别。（A）韧性破坏是材料不存在明显的缺陷或脆化，而是由于超压导致的破坏。其特征有：1）发生明显变形，一般不产生碎片。破坏时直径增大或局部鼓胀，管壁减薄。2）实际爆破压力与理论值相近。3）断口呈灰暗纤维状，无金属光泽，断面有剪切唇。4）断口纤维区之外呈放射形花纹或人字形花纹，并有指向起爆点的特点。（B）脆性破坏是管道破坏时没有发生宏观变形，破坏时的管壁应力也远未达到材料的强度极限，甚至低于屈服极限的破坏现象。通常

42、是由于材料的脆性或严重的缺陷引起，如材料的焊接和热处理工艺不当，焊缝存在缺陷以及低温引起的冷脆等。脆性破坏往往是瞬间发生，并以极快的速度扩展。因为其是在低应力下发生的破坏，故也称低应力破坏。脆性破坏的特征是：1）无明显的塑性变形。2）破坏时的应力较低。3）材料脆化形成的脆性破坏，其断口平齐，呈金属光泽的结晶状态。4）因材料缺陷形成的脆性破坏，其断口不呈结晶状，而出现原始缺陷区、稳定扩展的纤维区、快速扩展的放射纹和人字纹区以及内外表面边缘的剪切唇区。原始缺陷如是表面裂纹，则会出现深色的锈蚀状态，如原始缺陷是内部气孔、夹渣、未焊透等，也会在断口上观察到。（C）疲劳破坏是材料长期承受大小和方向都随时

43、间而周期变化的交变载荷作用下发生疲劳裂纹核心，逐渐扩展最后形成断裂的破坏形式。其特征是：1）破坏部位集中在几何不连续处或有裂纹类原始缺陷的焊缝处，整体上无塑性变形。2）疲劳破坏的基本形式有爆破或泄漏两种。前者易发生在强度高而韧性差的材料中，后者则发生于强度较低而韧性较好的材料中。3）断口上有明显的裂纹产生区、扩展区和最终断裂区。在扩展区，宏观上有明显的贝壳状树纹，且断口平齐、光亮。最终断裂区一般有放射状的花纹或人字纹。4）电镜下观察疲劳断口的裂纹扩展区时，可见到独特的疲劳辉纹。（D）蠕变破坏是钢材在高温下低于材料屈服强度时发生的缓慢持续的伸长，最后产生破坏的现象。材料发生蠕变的过程有减速、恒速

44、和加速三个阶段。恒速阶段是控制材料高温使用寿命的阶段。蠕变断裂是沿晶断裂，其特征是：1）宏观断口呈粗糙的颗粒状，无金属光泽。2）表面为氧化层或其他腐蚀物覆盖。3）管道在直径方向有宏观变形，并有沿径向方向的小蠕变裂纹，甚至出现表面龟裂或穿透管壁而泄漏。4）断口与壁面垂直，壁厚无减薄，边缘无剪切唇。九、压力管管道事故故防范和和报告为为了防止止或减少少压力管管道的破破坏事故故，使用用单位应应采取必必要的措措施，包包括：管道道必须由由有资格格的设计计单位进进行设计计并符合合设计规规范的规规定；管道道系统应应按规定定装设安安全泄压压装置并并保持其其灵敏好好用；采取取有效措措施防止止大气及及介质对对管道的

45、的腐蚀；管管道投用用前应进进行役前前检查和和验收，管管系结构构、材料料、焊接接、热处处理、压压力试验验等关键键环节必必须符合合规定要要求；运行行操作必必须严格格执行操操作规程程，控制制工艺指指标，杜杜绝超温温、超压压运行；检检修或局局部更换换管道时时，避免免错用或或不合理理代用而而降低管管道的极极限应力力；加强对对管道的的维护检检查和定定期检验验；对长期期放置不不用、维维护不良良的管道道，因发发生大面面积腐蚀蚀、厚度度减薄、强强度减弱弱，再次次启用前前应按规规定进行行全面检检验。当当压力管管道发生生安全事事故后，使使用单位位除应迅迅速采取取措施进进行处理理外，还还应注意意严格保保护事故故现场，

46、及及时收集集有关信信息和资资料，如如现场录录制的图图像、损损坏件的的断口状状况、原原始操作作记录以以及事故故调查报报告等，以以对事故故分析提提供客观观、科学学的依据据。对事事故原因因进行分分析时，应应采取测测量宏观观变形量量；检验验材料的的化学成成分和机机械性能能；进行行断口的的宏观分分析和显显微分析析等技术术手段。然然后依据据有关资资料和技技术检验验结果进进十、管道系系统的安安全规定定（一）超超压保护护（A）在在运行中中可能超超压的管管道系统统均应设设置安全全阀、爆爆破片等等泄压装装置。（BB）不宜宜使用安安全阀的的场合可可用爆破破片。爆爆破片设设计爆破破压力与与正常最最大工作作压力的的差值应应有一定定的裕量量。（CC）安全全阀应分分别按排排放气（汽汽）体或或液体进进行选用用，并考考虑背压压的影响响。