壓力管道施工技術(shù)要點(diǎn)

1、一、壓力管道基本概念（一）管道的概念根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范GB50316-2000的規(guī)定，管道是由管道組成件、管道支吊架等組成，用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量或控制流體流動(dòng)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50235-97的定義是：由管道組成件和管道支承件組成，用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控制和制止流體流動(dòng)的管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門和其他組成件或受壓部件的裝配總成。按流體與設(shè)計(jì)條件劃分的多根管道連接成的一組管道稱之為“管道系統(tǒng)”或“管系”。上述定義包含兩個(gè)含義：（A）管道的作用：是用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控制和制止流體流動(dòng)。

2、1）流體：在有些標(biāo)準(zhǔn)中稱為介質(zhì)。流體可按狀態(tài)或性質(zhì)進(jìn)行分類。a）按狀態(tài)分：氣體；液體；液化氣體：是指在一定壓力下呈液態(tài)存在的氣體；漿體：是指可燃、易爆、有毒和有腐蝕性的漿體介質(zhì)。b）按性質(zhì)分：火災(zāi)危險(xiǎn)性；是指可燃介質(zhì)引起燃燒的危險(xiǎn)性，分為可燃?xì)怏w、液化氣體和可燃液體。有甲、乙、丙三類。爆炸性；與空氣混合后可能發(fā)生爆炸的可燃介質(zhì)或在高溫、高壓下可能引起爆炸的非可燃介質(zhì)。毒性；按GB5044分級(jí)。有劇毒（極度危害）和有毒（高度危害、中毒危害和輕度危害）兩大類四個(gè)級(jí)別。腐蝕性。是指能灼傷人體組織并對(duì)管道材料造成損壞的物質(zhì)。2）輸送流體：依靠外界的動(dòng)力（利用流體輸送機(jī)械如壓縮機(jī)、泵等給予的動(dòng)能）或流體

3、本身的驅(qū)動(dòng)力（如介質(zhì)本身的壓力）將管道源頭的流體輸送到管道的終點(diǎn)。3）分配流體：通過(guò)管系中的支管將流體分配到設(shè)計(jì)規(guī)定的多個(gè)預(yù)定的設(shè)備或用戶。4）混合流體：將管系中來(lái)自不同支管中的流體在管道中進(jìn)行混合，如稀釋等。5）分離流體：將管道內(nèi)部不同狀態(tài)的流體通過(guò)支管進(jìn)行分離，如汽液分離、油水分離等。6）排放流體：將管道內(nèi)部流體通過(guò)支管進(jìn)行排放，如超壓放空、排放被分離的流體等。7）計(jì)量流體：通過(guò)設(shè)置于管道系統(tǒng)中的計(jì)量?jī)x表對(duì)輸送、分配的流體進(jìn)行計(jì)量，如測(cè)量流量、壓力、溫度和粘度等。8）控制流體：通過(guò)設(shè)置于管道系統(tǒng)中的控制元件對(duì)管內(nèi)流體的流動(dòng)進(jìn)行控制，如調(diào)壓、減溫、流體分配和切斷等。（B）管道的構(gòu)成：由管道組

4、成件、管道支吊架（管道支承件）等組成，是管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門、其他組成件或受壓部件和支承件的裝配總成。1）管道組成件：指用于連接或裝配成管道的元件，包括管子、管件、法蘭、墊片、緊固件、閥門以及管道特殊件。所謂管道特殊件，是指非普通標(biāo)準(zhǔn)組成件。是按工程設(shè)計(jì)條件特殊制造的管道組成件，包括膨脹節(jié)、特殊閥門、爆破片、阻火器、過(guò)濾器、撓性接頭及軟管等。2）管道支吊架：用于支承管道或約束管道位移的各種結(jié)構(gòu)的總稱，但不包括土建的結(jié)構(gòu)。有固定支架、滑動(dòng)支架、剛性吊架、導(dǎo)向架、限位架和彈簧支吊架等。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50235-97工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范中也稱為管道支承件，包括管道安裝件和

5、附著件。a）管道安裝件：指將負(fù)荷從管子或管道附著件上傳遞到支承結(jié)構(gòu)或設(shè)備上的元件，包括吊桿、彈簧支吊架、斜拉桿、平衡錘、松緊螺栓、支撐桿、鏈條、導(dǎo)軌、錨固件、鞍座、墊板、滾柱、托座和滑動(dòng)支架等。b）附著件：用焊接、螺栓連接或夾緊方法附裝在管子上的零件，包括管吊、吊（支）耳、圓環(huán)、夾子、吊夾、緊固夾板和裙式管座等。管道組成件和支承件在我國(guó)現(xiàn)行壓力管道法規(guī)中也統(tǒng)稱為壓力管道元件。（二）壓力管道的概念：壓力管道是管道中的一部分。從廣義上理解，所謂壓力管道，應(yīng)當(dāng)是指所有承受內(nèi)壓或外壓的管道，無(wú)論其管內(nèi)介質(zhì)如何。但從我國(guó)頒發(fā)壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定以后，“壓力管道”便成為受監(jiān)察管道的專用名詞。在壓力管

6、道安全管理與監(jiān)察規(guī)定第二條中將壓力管道定義為：“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”，國(guó)務(wù)院2003年6月1日頒發(fā)實(shí)施的特種設(shè)備安全監(jiān)察條例中，將壓力管道進(jìn)一步明確為“利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性，最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)渄點(diǎn)的液體介質(zhì)，且公稱直徑大于25mm的管道”。這就是說(shuō)，現(xiàn)在所說(shuō)的“壓力管道”，不但是指其管內(nèi)或管外承受壓力，而且其內(nèi)部輸送的介質(zhì)是“氣體、液化氣體和蒸汽”或“可能引起燃爆、中毒或腐蝕的液體”物質(zhì)。這里所謂能燃爆、

7、能中毒或有腐蝕性，具有如下內(nèi)涵：介質(zhì)的燃爆性：即介質(zhì)具有可燃性和爆炸性，在一定條件下能引起燃燒或爆炸，釀成火災(zāi)和破壞。這些介質(zhì)包括可燃?xì)怏w、液化烴和可燃液體等有火災(zāi)危險(xiǎn)性的物質(zhì)，也包括容易引起爆炸的高溫高壓介質(zhì)如蒸汽、超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的高溫?zé)崴嚎s空氣和其他壓縮氣體等。其中，可燃介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50160和建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16，共分為甲、乙、丙三類。其中甲、乙類可燃?xì)怏w與空氣混合物的爆炸下限（體積）分別規(guī)定為：甲類可燃?xì)怏w：10%；乙類可燃?xì)怏w：10%。甲、乙和丙類可燃液體的分類見表1。表1 液化烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類類 別名 稱特 征甲類A液化烴15

8、 0C時(shí)蒸汽壓力0.1MPa的烴類液體及其他類似液體B可燃液體甲A以外的可燃液體，閃點(diǎn)28 0C乙類A可燃液體閃點(diǎn)28 0C至45 0CB閃點(diǎn)45 0C至60 0C丙類A可燃液體閃點(diǎn)60 0C至120 0CB閃點(diǎn)1200C注：閃點(diǎn)低于45 0C的液體稱為易燃液體；閃點(diǎn)低于環(huán)境溫度的液體稱為易爆液體。在GBJ16的規(guī)定中，屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性的可燃介質(zhì)（或生產(chǎn)過(guò)程）還有：常溫下能自行分解或在空氣中氧化即能導(dǎo)致自燃或爆炸的物質(zhì)；常溫下受到水或蒸汽作用能產(chǎn)生氣體并引起燃燒或爆炸的物質(zhì)；遇酸、受熱、撞擊、摩擦、催化及遇有機(jī)物或硫磺等易燃的無(wú)機(jī)物，極易引起燃燒或爆炸的強(qiáng)氧化劑；受撞擊、摩擦或與氧化劑、有機(jī)

9、物接觸時(shí)能引起燃燒或爆炸的物質(zhì)；以及在密閉設(shè)備內(nèi)操作溫度等于或超過(guò)物質(zhì)本身自燃點(diǎn)的生產(chǎn)。屬于乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性的介質(zhì)主要是指不屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性的氧化劑和化學(xué)易燃固體，以及助燃?xì)怏w。（B）介質(zhì)的毒性：即介質(zhì)具有使人中毒的特性。 當(dāng)這些介質(zhì)被人吸入或與人體接觸后，能對(duì)人體造成傷害，甚至死亡。根據(jù)職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)GB5044的規(guī)定，毒物按急性毒性、急性中毒發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況、慢性中毒后果、致癌性和最高允許濃度等六項(xiàng)指標(biāo)，共分為極度危害、高度危害、中度危害和輕度危害四個(gè)等級(jí)。極度危害介質(zhì)有時(shí)也稱之為“劇毒介質(zhì)”，高度、中度和輕度危害介質(zhì)則統(tǒng)稱為“有毒介質(zhì)“。劇毒介質(zhì)（流體）在我國(guó)國(guó)家標(biāo)

10、準(zhǔn)工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50235-97中的解釋是：如有極少量這類物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸，即使迅速治療， 也能對(duì)人體造成嚴(yán)重的和難以治療的傷害的物質(zhì)。相當(dāng)于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)GB5044中 I 級(jí)危害程度（極度危害）的毒物。據(jù)此可以將劇毒介質(zhì)理解為就是極度危害介質(zhì)。而有毒介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)中的解釋是：這類物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，被人吸入或與人體接觸，如治療及時(shí)不致于對(duì)人體造成不易恢復(fù)的危害。不過(guò)，毒性程度相同的毒物，在具體如何對(duì)待的問(wèn)題上各行業(yè)也存在差異。如苯在職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)GB5044中被列入極度危害介質(zhì)，在壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定的解析中也作

11、為極度危害介質(zhì)的例子。而在石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范SH3501-2002的管道分級(jí)中，苯則被與高度危害介質(zhì)同等對(duì)待。列入SHB級(jí)之中。相反，丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫等四種高度危害介質(zhì)則在SH3501-2002中被與極度危害介質(zhì)同樣看待，列入SHA級(jí)管道之中。這不但對(duì)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和在用管道的檢驗(yàn)要求有影響，同時(shí)對(duì)具體工程施工時(shí)劃分許可證級(jí)別也是有影響的。如承擔(dān)有苯介質(zhì)的管道安裝工作時(shí)，若苯被視為極度危害介質(zhì)，施工單位應(yīng)持 GC 1級(jí)安裝許可證，而若作為高度危害介質(zhì)時(shí)，則持證級(jí)別與管道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度有關(guān)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的理解可以從毒物危害性分級(jí)的原則進(jìn)行解釋：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

12、職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)GB5044-85對(duì)具體毒物的分級(jí)是以列舉常見的56種毒物在某些行業(yè)中的危害程度分級(jí)進(jìn)行表達(dá)的。但該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)指出：對(duì)接觸同一毒物的其他行業(yè)（該標(biāo)準(zhǔn)表2中未列出的）的危害程度，可根據(jù)車間空氣中的毒物濃度、中毒患病率、接觸時(shí)間的長(zhǎng)短，劃定級(jí)別。凡車間空氣中毒物濃度經(jīng)常達(dá)到TJ3679工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的最高容許濃度值，而其患病率或癥狀發(fā)生率低于本分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的值，可降低一級(jí)。所以，對(duì)每種具體物質(zhì)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在劃分危害等級(jí)時(shí)存在差異是正常的。因?yàn)槌酥掳┬院涂諝庵凶罡呷菰S濃度外，其他四項(xiàng)指標(biāo)都與生產(chǎn)過(guò)程和操作特點(diǎn)有關(guān)。石油、化工和石油化工等以管道輸送介質(zhì)

13、為主的生產(chǎn)過(guò)程，有毒物質(zhì)處于連續(xù)、密閉狀況下流動(dòng)，其危害程度取決于因事故致使毒物與人體接觸，或因經(jīng)常性泄漏引起職業(yè)性慢性危害的機(jī)率，通常要低于開放性生產(chǎn)過(guò)程。因此，在壓力管道設(shè)計(jì)時(shí)具體確定毒物危害等級(jí)應(yīng)主要以車間空氣中毒物濃度、中毒患病率、接觸時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)劃定。 上面提到的毒物危害性分級(jí)指標(biāo)中，關(guān)于車間空氣中毒物的最高允許濃度規(guī)定如下： 極度危害：最高允許濃度小于0 .1 mg/m3； 高度危害：最高允許濃度為0 .1 mg/m3 1 .0 mg/m3。根據(jù)工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（TJ3679）的規(guī)定，苯、丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫等五種毒物在車間空氣中和居住區(qū)大氣中的最高允許濃度見表2：表2

14、 幾種毒物的最高允許濃度毒物名稱苯丙烯腈光氣二硫化碳氟化氫車間空氣允許濃度（mg/m3）40.02.00.510.01.0居住區(qū)大氣允許濃度（日平均mg/m3）0.80.050.04（一次）0.007（一次0.02）由表2可見，苯在車間空氣中的最高允許濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于極度危害介質(zhì)。同時(shí)，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中管道輸送的連續(xù)性、密閉性特點(diǎn)，以及苯與操作人員的接觸時(shí)間長(zhǎng)短和中毒患病率的情況分析，苯也不應(yīng)屬于極度危害介質(zhì)的范圍。所以，實(shí)際工作中確定介質(zhì)的毒害程度應(yīng)以設(shè)計(jì)文件確定的毒物性質(zhì)或設(shè)計(jì)文件中指明的施工驗(yàn)收規(guī)范為準(zhǔn)。 另外，關(guān)于接觸時(shí)間長(zhǎng)短我國(guó)尚未制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生專家會(huì)議（ACGIH）推薦的

15、三種接觸閾限值可作為參考：1）以正常8小時(shí)工作日或40小時(shí)工作周的時(shí)間加權(quán)平均限值為指標(biāo)，在此濃度下，反復(fù)接觸對(duì)全部人員都不致產(chǎn)生不良影響；2）以短時(shí)間接觸（每次不超過(guò)15分鐘，每天不超過(guò)4次，每次間隔不少于1小時(shí)）的時(shí)間加權(quán)平均限值為指標(biāo)，在此濃度下，人短時(shí)間連續(xù)接觸不致引起刺激作用、慢性或不可逆組織病理變化、麻醉而增加意外傷害、自救能力減退或工作效率明顯降低等；3）上限值是指即使在瞬間也不得超過(guò)的最高濃度。（C）介質(zhì)的腐蝕性：是指能灼傷人體組織并對(duì)管道材料造成損壞的物質(zhì)，如酸、堿以及其它能引起材料損害的流體如氫、硫化氫等。（三）壓力管道的安全監(jiān)察范圍根據(jù)壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定，屬于安全

16、監(jiān)察范圍的壓力管道是具備下列條件之一的壓力管道及其附屬設(shè)施、安全保護(hù)裝置等。1）毒性程度為極度危害的介質(zhì)，不論壓力，溫度及狀態(tài)；2）火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類的介質(zhì)，不論壓力、溫度及狀態(tài)；3）最高工作壓力大于、等于0. 1 MPa的氣（汽）體、液化氣體介質(zhì)，未規(guī)定性質(zhì)及溫度，但壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定中規(guī)定不屬于監(jiān)察范圍的除外。4）最高工作壓力大于、等于0.1 MPa的易燃 、易爆 、有毒，有腐蝕性介質(zhì)或最高工作溫度高于、等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)。壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定中規(guī)定以下四類管道不屬于監(jiān)察范圍： a）設(shè)備本體所屬管道。 b）軍事裝備，交通工具和核裝置中的管道。 c）無(wú)毒、不可燃、無(wú)腐蝕性

17、的氣體，公稱直徑小于150mm 且最高工作壓力小于1.6 MPa的管道。這里，所謂壓力管道所屬設(shè)施及安全保護(hù)裝置的定義是：a）附屬設(shè)施主要指用于壓力管道的管道用設(shè)備、支吊架、陰極保護(hù)裝置等。b）安全保護(hù)裝置主要指超溫、超壓控制裝置和報(bào)警裝置等。注：最近頒發(fā)的壓力管道使用登記管理規(guī)則（試行）中對(duì)壓力管道、附屬設(shè)施和安全保護(hù)裝置的界定，明確為：a）壓力管道指由管道組成件、管道支承件、安全保護(hù)裝置和附屬設(shè)施等組成的系統(tǒng)。用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備；b）附屬設(shè)施指陰極保護(hù)裝置、壓氣站、泵站、閥站、調(diào)壓站、監(jiān)控系統(tǒng)等；c）安全保護(hù)裝置指壓力管道上連接的安全閥、壓力表、爆破片和緊急切斷閥等。二、壓力管

18、道的主要特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)要求（一）壓力管道的特點(diǎn)一個(gè)管道系統(tǒng)，為了完成流體的輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量或控制流體流動(dòng)的功能，必須與相應(yīng)的動(dòng)力設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備、分離設(shè)備、換熱設(shè)備、控制設(shè)備等連接在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)，使管內(nèi)流體具有一定的壓力、溫度和流量，完成設(shè)計(jì)預(yù)定的任務(wù)。同時(shí)，不同類別的壓力管道，由于材料、結(jié)構(gòu)和敷設(shè)形式不同，其特點(diǎn)也有所不同：（A）工業(yè)管道的特點(diǎn)1）數(shù)量多，管道系統(tǒng)大，車間內(nèi)管道布置交叉、緊湊；2）管道組成件和支承件的材質(zhì)、品種、規(guī)格復(fù)雜，質(zhì)量均一性差；3）運(yùn)行過(guò)程受生產(chǎn)過(guò)程波動(dòng)影響，運(yùn)行條件變化多，如熱脹冷縮、交變載荷、溫度和壓力波動(dòng)等；4）腐蝕和破壞機(jī)理復(fù)雜，材

19、料失效模式多。（B）長(zhǎng)輸管道和公用管道的特點(diǎn)1）管道敷設(shè)長(zhǎng)度大，跨越地區(qū)多，地形地質(zhì)復(fù)雜；2）埋地敷設(shè)多，缺陷檢測(cè)難度大；3）容易遭受意外損傷。（二）壓力管道的結(jié)構(gòu)要求壓力管道由于輸送的流體具有毒性、燃爆性和腐蝕性，且又有高溫、高壓、低溫等特殊操作條件，使其具有相當(dāng)大的危險(xiǎn)性。因此，壓力管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備下列條件：耐壓強(qiáng)度：承受管內(nèi)流體作用于管道上的壓力（內(nèi)壓或外壓）、溫度所引起的應(yīng)力及其長(zhǎng)期、反復(fù)的影響，如蠕變和疲勞等；密封性：阻止管道內(nèi)部流動(dòng)的流體泄漏到管道外部空間或流體中；耐腐蝕性：承受管內(nèi)流體對(duì)管道材料的腐蝕作用。管道材料的耐腐蝕等級(jí)分為4級(jí)，以年腐蝕速率衡量：充分耐腐蝕0.05mm

20、；耐腐蝕0.050.1mm；尚耐腐蝕0.10.5mm；不耐腐蝕0.5mm；柔性：管道的柔性是反映管道變形難易程度的一個(gè)物理概念。管道在設(shè)計(jì)條件下工作時(shí)，因熱脹冷縮、端點(diǎn)附加位移、管道支承設(shè)置不當(dāng)?shù)仍驎?huì)產(chǎn)生應(yīng)力過(guò)大、變形、泄漏或破壞等影響正常運(yùn)行的情況。管道的柔性就是管道通過(guò)自身變形吸收因溫度變化發(fā)生尺寸變化或其他原因所產(chǎn)生的位移，保證管道上的應(yīng)力在材料許用應(yīng)力范圍內(nèi)的性能。為了滿足上述條件，管道系統(tǒng)的管道組成件必須使用耐介質(zhì)腐蝕，有能夠在設(shè)計(jì)規(guī)定溫度下承受介質(zhì)作用壓力的材料，且有相應(yīng)的壁厚和密封結(jié)構(gòu)。同時(shí)整個(gè)管道系統(tǒng)應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹С?。在一些?biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，經(jīng)常出現(xiàn)“劇烈循環(huán)條件”這一名詞。根據(jù)工業(yè)

21、金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范GB50316-2000的解釋，劇烈循環(huán)條件是指：管道計(jì)算的最大位移應(yīng)力范圍超過(guò)0.8倍許用的位移應(yīng)力范圍和當(dāng)量循環(huán)數(shù)大于7000或由設(shè)計(jì)確定的產(chǎn)生相等效果的條件。所謂“位移應(yīng)力范圍”是指：由管道熱膨脹產(chǎn)生的位移所計(jì)算的應(yīng)力。計(jì)算的最大位移應(yīng)力范圍就是從最低溫度到最高溫度的全補(bǔ)償值進(jìn)行計(jì)算的應(yīng)力。設(shè)計(jì)對(duì)劇烈循環(huán)條件下運(yùn)行的管道，在管道組成件的選用、管子和管件的最小厚度、無(wú)損檢測(cè)的要求等均有特殊的規(guī)定。三、壓力管道的分類和分級(jí)管道的用途廣泛，品種繁多。不同領(lǐng)域內(nèi)使用的管道，其分類方法也不同。一般可以按用途、主體材料、敷設(shè)狀態(tài)和輸送介質(zhì)等管道使用特性進(jìn)行分類。具體情況可見圖1。在一

22、般法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中，為了便于設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收和使用管理和檢驗(yàn)，往往根據(jù)介質(zhì)的特性和設(shè)計(jì)參數(shù)采用綜合分類、分級(jí)的方法，同時(shí)，在各行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范，施工驗(yàn)收規(guī)范和維修、檢驗(yàn)規(guī)程之間，對(duì)管道的分級(jí)或分類尚存在差異。如：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范GB50316中的流體根據(jù)狀態(tài)、性質(zhì)和設(shè)計(jì)參數(shù)分為A1、A2、B、C、D五類。A1類為劇毒介質(zhì)；A2類為有毒介質(zhì)B類為可燃介質(zhì)；C類、D類為非可燃、無(wú)毒介質(zhì)，其中設(shè)計(jì)壓力小于等于1MPa，且設(shè)計(jì)溫度為-29186的為D類?；ぁ⑹突ず碗娏Φ刃袠I(yè)的施工及驗(yàn)收規(guī)范對(duì)管道的分級(jí)或分類如下：化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范HG2022595按流體特性和設(shè)

23、計(jì)參數(shù)分為A、B、C、D四類?；九c國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一致，但將有毒介質(zhì)管道劃入B類管道。石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范SH35012002按流體特性和設(shè)計(jì)參數(shù)分為SHA、SHB、SHC、SHD四級(jí)，如表3。表3 SH3501-2001管 道 分 級(jí)管道級(jí)別適 用 范 圍SHA1 毒性程度為極度危害介質(zhì)管道（苯管道除外）2 毒性程度為高度危害介質(zhì)的丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫介質(zhì)管道3 設(shè)計(jì)壓力大于或等于10.0MPa的介質(zhì)管道SHB1 毒性程度為極度危害介質(zhì)的苯管道2 毒性程度為高度危害介質(zhì)管道（丙烯腈、光氣、二硫化碳和氟化氫管道除外）3 甲類、乙類可燃?xì)怏w和甲A類液化

24、烴、甲B類、乙A類可燃液體介質(zhì)管道SHC1 毒性程度為中度、輕度危害介質(zhì)管道2 乙B類、丙類可燃液體介質(zhì)管道SHD設(shè)計(jì)溫度低于-29的低溫管道電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（管道篇）DL503194按設(shè)計(jì)壓力分為高壓、中壓和低壓三級(jí)管道。設(shè)計(jì)壓力大于8MPa的為高壓管道；設(shè)計(jì)壓力大于1.6MPa，小于等于8MPa的為中壓管道；設(shè)計(jì)壓力小于等于1.6MPa 的為低壓管道。壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定將壓力管道分工業(yè)管道、公用管道和長(zhǎng)輸管道三類。這主要是從管道的用途和地域特性進(jìn)行的分類，其具體定義是：（1）工業(yè)管道：企業(yè)、事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝介質(zhì)的工藝管道、公用工程管道及其他輔助管道。

25、其地域特性是一個(gè)企業(yè)或事業(yè)單位內(nèi)使用的管道；（2）公用管道：城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)用于公用事業(yè)或民用的燃?xì)夤艿篮蜔崃艿?，其地域特性是一個(gè)城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)使用的管道；（3）長(zhǎng)輸管道：產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、使用單位間用于輸送商品介質(zhì)的管道，其地域特性是跨地區(qū)（跨省、跨地市）使用的管道。 鑄鐵管道 碳鋼管道 金屬管道合金鋼管道 主體材料 不銹鋼管道 有色金屬管道 金屬?gòu)?fù)合管道 混凝土管道 陶瓷管道 非金屬管道 玻璃管道 塑料管道 非金屬?gòu)?fù)合管道 金屬與非金屬?gòu)?fù)合管道 敷設(shè)位置 架空管道 地溝敷設(shè)管道 埋地管道 超高壓管道（42MPa） 管道分類 高壓管道(1042MPa) 介質(zhì)壓力 中壓管道(1.610MPa)

26、 低壓管道(1.6MPa) 真空管道 高溫管道 (200) 介質(zhì)溫度 常溫管道(29200) 介質(zhì)特性 低溫管道(29) 劇毒管道(極度危害) 介質(zhì)毒性 有毒管道（非極度度危害） 無(wú)毒管道介質(zhì)可燃性 可燃介質(zhì)管道 非可燃介質(zhì)管道 介質(zhì)腐蝕性 腐蝕性介質(zhì)管道 非腐蝕性介質(zhì)管道 工業(yè)管道 管道用途 公用管道 長(zhǎng)輸管道 圖1 管道分類目前我國(guó)一些綜合性特大型企業(yè)往往是由許多工廠聯(lián)合組成的，不但占地面積大，而且工廠之間的聯(lián)系多，工廠和職工生活區(qū)之間也無(wú)明顯界限。因而使工廠與工廠之間的原料、動(dòng)力、產(chǎn)品輸送管道，以及工廠與居民生活區(qū)之間的民用燃?xì)?、熱力供?yīng)管道的類別難以界定。特別是一些民用的公用管道直接來(lái)

27、自工廠的工業(yè)管道系統(tǒng)，其界限就更難以劃分。由于他與壓力管道的安全監(jiān)察有關(guān)，在具體問(wèn)題上還要根據(jù)具體情況研究處理。在安全監(jiān)察范圍內(nèi)的壓力管道，根據(jù)壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理規(guī)則和壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí)施細(xì)則的規(guī)定，壓力管道的具體分類、分級(jí)如下：（一）長(zhǎng)輸管道（A）符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道為GA1級(jí)：1）輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力1.6MPa的管道；2）輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì)，輸送距離200km，且公稱直徑300mm的管道；3）輸送漿體介質(zhì)，輸送距離大于等于50km，且公稱直徑150mm的管道；（B）符合下列條件之一的長(zhǎng)輸管道為GA2級(jí)：1）輸送有毒、可燃、易爆

28、氣體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力1.6MPa的管道；2）GA1（2）范圍以外的管道；3）GA1（3）范圍以外的管道。（二）公用管道（A）燃?xì)夤艿?；（B）熱力管道。（三）工業(yè)管道（A）符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級(jí)：1）輸送GB 5044 職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)中規(guī)定毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道；2）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、 乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P4.0 MPa的管道；3）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力 4.0 MPa 且設(shè)計(jì)溫度 400 0C的管道；4）輸送流體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P10. 0 MPa的管

29、道。（B）符合以下條件之一的工業(yè)管道為GC2級(jí)：1）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、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力P4. 0 MPa的管道；2）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力 4.0 MPa，且設(shè)計(jì)溫度 400 0C的管道；3）輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力 10 MPa，且設(shè)計(jì)溫度400 0C的管道；4）輸送流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力10 MPa，且設(shè)計(jì)溫度 400 0C的管道。（C）符合以下條件之一的GC2級(jí)管道劃分為GC3級(jí)：1）輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力 1. 0 MPa ，且設(shè)計(jì)溫

30、度 400 0 C的管道；2）輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力 4.0 MPa且設(shè)計(jì)溫度400 0C的管道。 工業(yè)管道的級(jí)別劃分可用圖2至 圖6表示。 壓力 （MPa） GC1（1） 0 溫度 （） 圖2 輸送毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道 壓力 （ MPa） GC1（2） 4.0 GC2（1） 0 溫度 （）圖3 輸送甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體的管道 壓力 （MPa） GC1（4） 10.0 GC2（4） GC1（3） 4.0 1.0 GC3（1） GC2（2） 0 400 溫度 圖4 輸送可燃流體介質(zhì)、有毒流體介質(zhì)管道 壓力 MPa GC1（4） 10.0 GC2（4） GC2

31、（3） 4.0 GC3（2） 0 400 溫度 圖5 輸送非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)管道 設(shè)計(jì) 壓力介 質(zhì) 特 性無(wú)毒，非可燃流體有毒，非甲、乙類可燃?xì)怏w，非甲類可燃液體甲、乙類可燃?xì)怏w，甲類可燃液體極度危害流體P 1MPa T400 GC3 （2） 400 GC2 （4） T400GC3（1）GC2（1）GC1（1）P 4MPa400 GC2（2）P 4MPa400GC2（3）400GC1（3）GC1（2）P10MPaGC1（4）GC1（4）GC1（4） 圖6 GC類壓力管道分級(jí)圖這里要注意的是：工業(yè)管道方面在壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí)施細(xì)則與壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理規(guī)則中的

32、分級(jí)略有不同，考慮到壓力管道安裝單位的特點(diǎn)，壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí)施細(xì)則將壓力管道設(shè)計(jì)單位資格認(rèn)證與管理辦法中的“GC2”級(jí)又細(xì)分為GC2、GC3兩級(jí)。其主要理由是目前存在一些規(guī)模較小只從事GC3級(jí)別壓力管道安裝的單位。管道分級(jí)是對(duì)受監(jiān)察管道來(lái)說(shuō)的，對(duì)于受監(jiān)察范圍以外的管道，就不在分級(jí)范圍內(nèi)。如工業(yè)生產(chǎn)中非可燃流體介質(zhì)、無(wú)毒流體介質(zhì)管道中如果是沸點(diǎn)溫度以下的水，即使壓力再高，也不屬于壓力管道，自然也不在分級(jí)范圍內(nèi)，不能把它視為GC3級(jí)管道。四、壓力管道的失效和事故（一）壓力管道失效的原因壓力管道“失效”一般是指壓力管道不能發(fā)揮原有效能的現(xiàn)象，可分為自然失效和異常失效兩種。由于壓力管道運(yùn)行在

33、內(nèi)部介質(zhì)和周圍環(huán)境的影響之下，不可避免地會(huì)產(chǎn)生溫度和壓力循環(huán)、腐蝕、振動(dòng)以及材料金相組織變化等影響材料性能和連接接頭密封性能的問(wèn)題，因此任何管道都有一定的使用壽命，自然失效就是在壓力管道達(dá)到使用壽命時(shí)發(fā)生的失效現(xiàn)象。自然失效可以通過(guò)定期檢驗(yàn)或失效分析進(jìn)行事先控制，以防止事故的發(fā)生。但是，在用壓力管道由于在設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行中存在各種問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致異常失效，造成突發(fā)性破壞事故的發(fā)生。其原因主要有：（A）職工素質(zhì)差，違反操作規(guī)程運(yùn)行，致使運(yùn)行條件惡化，包括超壓、超溫、腐蝕性介質(zhì)超標(biāo)、壓力溫度異常脈動(dòng)等；使用壓力和溫度是壓力管道設(shè)計(jì)、選材、制造、安裝的依據(jù)。操作壓力和溫度超過(guò)規(guī)定將導(dǎo)致管壁應(yīng)力值的增

34、加或材料力學(xué)性能的下降，尤其是在焊縫、法蘭、彎頭、閥門、異徑管、補(bǔ)償器等幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)處的局部應(yīng)力和峰值應(yīng)力會(huì)大幅增加，成為蠕變破壞的源頭。過(guò)低的操作溫度則會(huì)引起材料韌性下降，允許的臨界裂紋尺寸減小，從而有可能導(dǎo)致脆性破壞。超溫超壓還會(huì)導(dǎo)致管道接頭泄漏。管道往往由于下列原因而產(chǎn)生交變載荷：1）間斷輸送介質(zhì)而對(duì)管道反復(fù)加壓和卸壓、升溫和降溫；2）運(yùn)行中壓力波動(dòng)較大；3）運(yùn)行中溫度發(fā)生周期性變化，使管壁產(chǎn)生反復(fù)性溫度應(yīng)力變化；4）因其它設(shè)備、支承的交變外力和受迫振動(dòng)。在反復(fù)交變載荷的作用下，管道將發(fā)生疲勞破壞。主要是金屬的低周疲勞，其特點(diǎn)是應(yīng)力較大而交變頻率較低。在幾何結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地方和焊縫附近存

35、在應(yīng)力集中，有可能達(dá)到和超過(guò)材料的屈服極限。這些應(yīng)力如果交變地加載和卸載，將使受力最大的晶粒產(chǎn)生塑性變形并逐漸發(fā)展為細(xì)微的裂紋。隨著應(yīng)力周期變化，裂紋也會(huì)逐步擴(kuò)展，最后導(dǎo)致破壞。交變載荷也會(huì)導(dǎo)致管道組成件和焊縫內(nèi)部原有缺陷的擴(kuò)大和管道連接接頭的泄漏。（B）設(shè)計(jì)、制造、施工存在缺陷，如管道柔性不符合要求，材料選用不當(dāng)或用材錯(cuò)誤，存在焊接或冶金超標(biāo)缺陷，焊接或組裝不合理造成應(yīng)力過(guò)大，管道支承系統(tǒng)不合理等；管道在投用前存在的原始缺陷會(huì)造成材料的低應(yīng)力脆斷。介質(zhì)和環(huán)境的侵害、操作不當(dāng)、維護(hù)不力等原因，往往會(huì)引起材料性能惡化、材料損傷或破裂，或使管道連接接頭發(fā)生介質(zhì)泄漏，最終使壓力管道失效，導(dǎo)致火災(zāi)、爆

36、炸和中毒、窒息等人身事故的發(fā)生。（C）維修失誤，管道上的嚴(yán)重缺陷或損傷未能被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，或缺少科學(xué)評(píng)價(jià)，以及不合理的維修工藝造成新的缺陷和損傷等；（D）外來(lái)?yè)p傷造成破壞，如地震、大風(fēng)、洪水、雷擊和其它機(jī)械損傷和人為破壞等。壓力管道的破壞型式很多。按破壞時(shí)的宏觀變形量可分為韌性破壞（延性破壞）和脆性破壞兩大類。按破壞時(shí)材料的微觀斷裂機(jī)制可分為韌窩斷裂、解理斷裂、沿晶斷裂和疲勞斷裂等型式。通常，在現(xiàn)場(chǎng)采用宏觀分類和斷裂特征相結(jié)合的方法進(jìn)行分類，有韌性破壞、脆性破壞、腐蝕破壞、疲勞破壞、蠕變破壞等。（E）腐蝕破壞壓力管道的腐蝕是由于受到內(nèi)部介質(zhì)及外部環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而發(fā)生的破壞。也包括機(jī)械等

37、原因的共同作用結(jié)果。不合理的操作會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)濃度的變化，加劇腐蝕破壞。壓力管道的腐蝕破壞的形態(tài)有全面腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞和氫損傷等。其中應(yīng)力腐蝕往往在沒(méi)有先兆的情況下突然發(fā)生，故其危害性更大。1）全面腐蝕全面腐蝕也稱均勻腐蝕。是在管道較大面積上產(chǎn)生的程度基本相同的腐蝕。管道內(nèi)部表面主要遭受輸送腐蝕性介質(zhì)的腐蝕，而管道外部則主要遭受大氣銹蝕。管道的全面腐蝕往往因使用條件的惡化而加劇。腐蝕介質(zhì)的成分、含水量、氣相或液相的不同、流速和流動(dòng)狀態(tài)、顆粒大小都會(huì)影響管道腐蝕失效的程度。腐蝕介質(zhì)含量的超標(biāo)或原料性質(zhì)的劣化會(huì)對(duì)壓力管道產(chǎn)生危害。大氣腐蝕會(huì)使管道組成件外部遭受損壞，影響管道組成件的強(qiáng)

38、度和密封性。如不及時(shí)維護(hù)，也會(huì)引起事故。2）局部腐蝕局部腐蝕是發(fā)生在管道材料局部位置的腐蝕現(xiàn)象。a）點(diǎn)腐蝕：集中在金屬表面?zhèn)€別小點(diǎn)上的深度較大的腐蝕，也稱孔蝕。奧氏體不銹鋼在接觸含氯離子或溴離子的介質(zhì)時(shí)最容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕。b）縫隙腐蝕：當(dāng)管道輸送的介質(zhì)為電解質(zhì)溶液時(shí)，在管道內(nèi)表面的縫隙處，如法蘭墊片處、單面焊的未焊透處等，均會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕?？p隙腐蝕往往是由于縫隙內(nèi)和周圍溶液之間氧濃度或金屬離子濃度存在差異造成。c）奧氏體不銹鋼焊接接頭的腐蝕：晶間腐蝕：晶間腐蝕是腐蝕局限在晶間和晶間附近，而晶粒本身腐蝕較小的一種腐蝕形態(tài)。腐蝕機(jī)理是“貧鉻理論”，即由于貧鉻的晶間區(qū)處于活化狀態(tài)，作為陽(yáng)極，它與晶粒之

39、間形成腐蝕原電池，其結(jié)果將造成晶粒脫落或使材料機(jī)械強(qiáng)度降低。鐵素體選擇性腐蝕：在某些強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中，奧氏體不銹鋼焊縫處的鐵素體相會(huì)被腐蝕或分解為相，結(jié)果呈海綿狀而使焊接接頭遭受破壞。刀口腐蝕：用Ni及Ti穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼，在氧化性介質(zhì)中發(fā)生的刀口狀腐蝕。3）應(yīng)力腐蝕金屬材料在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用下發(fā)生的腐蝕稱為應(yīng)力腐蝕。主要由焊接、冷加工和安裝時(shí)的殘余應(yīng)力和管道內(nèi)部的腐蝕性介質(zhì)引起。應(yīng)力腐蝕的裂紋呈枯樹支狀，大體上沿垂直于拉應(yīng)力的方向發(fā)展。裂紋的微觀形態(tài)有穿晶型、晶間型和二者兼有的混合型。高強(qiáng)鋼管道在H2S含量超過(guò)一定值，并伴有水分時(shí)，會(huì)大大增加管壁應(yīng)力腐蝕開裂的可能性。當(dāng)焊縫硬度值

40、超過(guò)HB200，含H2S超標(biāo)時(shí)，極易導(dǎo)致焊縫的應(yīng)力腐蝕。堿脆：是金屬在堿液中的應(yīng)力腐蝕。碳鋼、低合金鋼和不銹鋼等均可發(fā)生堿脆。不銹鋼的氯離子腐蝕：氯離子對(duì)不銹鋼產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕。導(dǎo)致氯離子腐蝕的氯離子臨界濃度隨溫度上升而下降，高溫下，氯離子濃度只要達(dá)到10 ppm即可引起破裂。管道法蘭連接處的墊片、外部的保溫材料和支、吊架的墊層等材料中含氯離子的成分過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致氯離子腐蝕。不銹鋼連多硫酸腐蝕：在石油煉制過(guò)程中，鋼材受硫化氫腐蝕生成硫化鐵，停車后管道內(nèi)部與空氣中的氧及水反應(yīng)生成多硫酸，在不銹鋼管道的殘余應(yīng)力較大處即會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。以加氫脫硫裝置為典型，不銹鋼連多硫酸的應(yīng)力腐蝕破壞最近引人注目。硫

41、化物應(yīng)力腐蝕：金屬在同時(shí)含硫化氫和水的介質(zhì)中發(fā)生的應(yīng)力腐蝕。碳鋼和低合金鋼在2040溫度范圍內(nèi)對(duì)硫酸的敏感性最大。奧氏體不銹鋼的硫化物應(yīng)力腐蝕大多發(fā)生在高溫環(huán)境。在含硫化氫和水的介質(zhì)中，如同時(shí)含有醋酸，或二氧化碳和氯化鈉，或磷化氫，或砷、硒、碲的化合物或氯離子，都會(huì)對(duì)腐蝕起促進(jìn)作用。4）腐蝕疲勞腐蝕疲勞是交變應(yīng)力與化學(xué)介質(zhì)共同作用下發(fā)生的腐蝕開裂。壓力管道的疲勞源有機(jī)械激振、流體喘振、交變熱應(yīng)力、壓力循環(huán)以及風(fēng)振、地震等。腐蝕疲勞裂紋往往有多條但無(wú)分支，這是與應(yīng)力腐蝕裂紋的區(qū)別。腐蝕疲勞裂紋一般是穿晶的。5）氫損傷氫滲透進(jìn)入金屬內(nèi)部造成金屬性能劣化稱為氫損傷。包括氫鼓泡、氫脆、脫碳和氫腐蝕。氫

42、鼓泡主要發(fā)生在含濕硫化氫的介質(zhì)中，當(dāng)氫原子向鋼中滲透擴(kuò)散時(shí)，遇到了裂紋、分層、空隙、夾渣等缺陷就聚集起來(lái)合成氫分子，使體積膨脹。當(dāng)這些缺陷在鋼材表面時(shí)就會(huì)形成鼓泡。氫不論是以什么方式進(jìn)入鋼都會(huì)引起鋼材氫脆，使鋼材的延伸率、斷面收縮率顯著下降。高強(qiáng)度鋼表現(xiàn)更加嚴(yán)重。鋼中的滲碳體在高溫下與氫氣作用生成甲烷，反應(yīng)結(jié)果使鋼材表面層的滲碳體減少，使碳從鄰近的尚未反應(yīng)的金屬層逐漸擴(kuò)散到這一反應(yīng)區(qū)，于是有一定厚度的金屬因缺碳而變?yōu)殍F素體，出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。脫碳的結(jié)果使鋼材的表面強(qiáng)度和疲勞極限降低。高溫高壓氫對(duì)鋼材作用的結(jié)果使其機(jī)械性能變劣，強(qiáng)度、韌性顯著降低，稱為氫腐蝕。在上述條件下，氫分子擴(kuò)散到鋼的表面并產(chǎn)生

43、吸附，其中部分被吸附的氫分子分離為氫原子和氫離子，經(jīng)化學(xué)吸附，然后直徑很小的氫原（離）子透過(guò)表面層固溶到金屬內(nèi)。因溶入的氫原子通過(guò)晶格和晶界向鋼內(nèi)擴(kuò)散，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成甲烷聚集在晶界原有微觀空隙內(nèi)，反應(yīng)過(guò)程使該區(qū)域的碳濃度降低，促使其他位置上的碳向其擴(kuò)散補(bǔ)充，從而使甲烷量不斷增多形成局部壓力，最后發(fā)展為裂紋。聚集在鋼材表面的形成鼓泡，產(chǎn)生脫碳。（F）沖蝕破壞管道內(nèi)部介質(zhì)的長(zhǎng)期、高速流動(dòng)會(huì)使管道組成件內(nèi)壁減薄或密封副遭受破壞，影響其耐壓強(qiáng)度和密封性能。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，由內(nèi)壁減薄造成的耐壓能力下降或密封副損壞而形成的泄漏便會(huì)成為事故的根源。（二）破壞特征由于管道破壞的起因和型式不同，所以破壞的

44、特征也有所區(qū)別。（A）韌性破壞是材料不存在明顯的缺陷或脆化，而是由于超壓導(dǎo)致的破壞。其特征有：1）發(fā)生明顯變形，一般不產(chǎn)生碎片。破壞時(shí)直徑增大或局部鼓脹，管壁減薄。2）實(shí)際爆破壓力與理論值相近。3）斷口呈灰暗纖維狀，無(wú)金屬光澤，斷面有剪切唇。4）斷口纖維區(qū)之外呈放射形花紋或人字形花紋，并有指向起爆點(diǎn)的特點(diǎn)。（B）脆性破壞是管道破壞時(shí)沒(méi)有發(fā)生宏觀變形，破壞時(shí)的管壁應(yīng)力也遠(yuǎn)未達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，甚至低于屈服極限的破壞現(xiàn)象。通常是由于材料的脆性或嚴(yán)重的缺陷引起，如材料的焊接和熱處理工藝不當(dāng)，焊縫存在缺陷以及低溫引起的冷脆等。脆性破壞往往是瞬間發(fā)生，并以極快的速度擴(kuò)展。因?yàn)槠涫窃诘蛻?yīng)力下發(fā)生的破壞，故

45、也稱低應(yīng)力破壞。脆性破壞的特征是：1）無(wú)明顯的塑性變形。2）破壞時(shí)的應(yīng)力較低。3）材料脆化形成的脆性破壞，其斷口平齊，呈金屬光澤的結(jié)晶狀態(tài)。4）因材料缺陷形成的脆性破壞，其斷口不呈結(jié)晶狀，而出現(xiàn)原始缺陷區(qū)、穩(wěn)定擴(kuò)展的纖維區(qū)、快速擴(kuò)展的放射紋和人字紋區(qū)以及內(nèi)外表面邊緣的剪切唇區(qū)。原始缺陷如是表面裂紋，則會(huì)出現(xiàn)深色的銹蝕狀態(tài)，如原始缺陷是內(nèi)部氣孔、夾渣、未焊透等，也會(huì)在斷口上觀察到。（C）疲勞破壞是材料長(zhǎng)期承受大小和方向都隨時(shí)間而周期變化的交變載荷作用下發(fā)生疲勞裂紋核心，逐漸擴(kuò)展最后形成斷裂的破壞形式。其特征是：1）破壞部位集中在幾何不連續(xù)處或有裂紋類原始缺陷的焊縫處，整體上無(wú)塑性變形。2）疲勞破

46、壞的基本形式有爆破或泄漏兩種。前者易發(fā)生在強(qiáng)度高而韌性差的材料中，后者則發(fā)生于強(qiáng)度較低而韌性較好的材料中。3）斷口上有明顯的裂紋產(chǎn)生區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和最終斷裂區(qū)。在擴(kuò)展區(qū)，宏觀上有明顯的貝殼狀樹紋，且斷口平齊、光亮。最終斷裂區(qū)一般有放射狀的花紋或人字紋。4）電鏡下觀察疲勞斷口的裂紋擴(kuò)展區(qū)時(shí)，可見到獨(dú)特的疲勞輝紋。（D）蠕變破壞是鋼材在高溫下低于材料屈服強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的緩慢持續(xù)的伸長(zhǎng)，最后產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象。材料發(fā)生蠕變的過(guò)程有減速、恒速和加速三個(gè)階段。恒速階段是控制材料高溫使用壽命的階段。蠕變斷裂是沿晶斷裂，其特征是：1）宏觀斷口呈粗糙的顆粒狀，無(wú)金屬光澤。2）表面為氧化層或其他腐蝕物覆蓋。3）管道在直徑方

47、向有宏觀變形，并有沿徑向方向的小蠕變裂紋，甚至出現(xiàn)表面龜裂或穿透管壁而泄漏。4）斷口與壁面垂直，壁厚無(wú)減薄，邊緣無(wú)剪切唇。（三）事故防范和報(bào)告為了防止或減少壓力管道的破壞事故，使用單位應(yīng)采取必要的措施，包括：管道必須由有資格的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)并符合設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定；管道系統(tǒng)應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)安全泄壓裝置并保持其靈敏好用；采取有效措施防止大氣及介質(zhì)對(duì)管道的腐蝕；管道投用前應(yīng)進(jìn)行役前檢查和驗(yàn)收，管系結(jié)構(gòu)、材料、焊接、熱處理、壓力試驗(yàn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)必須符合規(guī)定要求；運(yùn)行操作必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，控制工藝指標(biāo)，杜絕超溫、超壓運(yùn)行；檢修或局部更換管道時(shí)，避免錯(cuò)用或不合理代用而降低管道的極限應(yīng)力；加強(qiáng)對(duì)管道的維護(hù)檢查

48、和定期檢驗(yàn)；對(duì)長(zhǎng)期放置不用、維護(hù)不良的管道，因發(fā)生大面積腐蝕、厚度減薄、強(qiáng)度減弱，再次啟用前應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行全面檢驗(yàn)。當(dāng)壓力管道發(fā)生安全事故后，使用單位除應(yīng)迅速采取措施進(jìn)行處理外，還應(yīng)注意嚴(yán)格保護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)收集有關(guān)信息和資料，如現(xiàn)場(chǎng)錄制的圖像、損壞件的斷口狀況、原始操作記錄以及事故調(diào)查報(bào)告等，以對(duì)事故分析提供客觀、科學(xué)的依據(jù)。對(duì)事故原因進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)采取測(cè)量宏觀變形量；檢驗(yàn)材料的化學(xué)成分和機(jī)械性能；進(jìn)行斷口的宏觀分析和顯微分析等技術(shù)手段。然后依據(jù)有關(guān)資料和技術(shù)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行事故綜合分析，包括破壞程度，爆炸性質(zhì)和破壞形式，最后找出事故原因，以吸取教訓(xùn)，防范未然。五、對(duì)壓力管道材料的一般要求（一）對(duì)管子和管件的要求（A）壓力管道受壓元件用鋼應(yīng)用平爐、電爐或純氧頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉。低溫管道用鋼應(yīng)使用鎮(zhèn)靜鋼。（B）管材應(yīng)選用流體輸送用無(wú)縫鋼管或焊接鋼管。（C）當(dāng)直縫焊接鋼管系非鋼管制造廠生產(chǎn)線制造（如施工單位現(xiàn)場(chǎng)制造）而用于下列場(chǎng)合時(shí)，所用鋼板應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢測(cè)，其合格等級(jí)為調(diào)質(zhì)鋼不低于級(jí)，其它不低于級(jí)。1）低溫鋼板厚度大于20mm；2）20R及16MnR鋼厚度大于30mm；3