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1、压力管道安全基础知识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压力管道的主要工艺参数及特点 4.4 压力管道的分类压力管道的分类 4.5 压力管道的组成压力管道的组成 4.6 压力管道元件压力管道元件 4.7 压力管道安全性能要求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压力管道
2、的使用、检验与安全管理要求 4.11 压力管道的常见事故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压力管道安全技术规范和常用标准l 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，管径为610mm.设计压力为10.0MPa，设计输气量为3010
3、8m3/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。l山东济南市煤气泄漏爆炸事故：l1995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
4、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。l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、
5、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。”l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，造成近人死亡。 l 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。l事故原因不明。l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，
6、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：l 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碎屑物。 管道周边设施维护不当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
7、作了草率判断。 l 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
8、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以弥补，才是避免悲剧再次发生的不二法门。l一汽空气管道爆炸事故。l原因：积碳燃烧爆炸。原因：积碳燃烧爆炸。l长春燃气煤气管道爆炸，2010年冬季88起。l原因：铸铁管道因地面变化发生断裂，泄漏爆原因：铸铁管道因地面变化发生断裂，泄漏爆炸炸。l双阳天然气管道泄漏爆炸事故。l原因：腐蚀导致管道穿孔，天然气泄漏爆炸。l皓
9、月冷库氨管道泄漏事故。l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。 压力管道输送的介质均为流体介质，如上所述，包括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。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、气体的种类很多，常见的有空气、氮气、氧气、氯气、天然气等。蒸汽介质则特指水蒸汽。液化气体常见的有天然气等。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
10、环氧乙烷、液化液化烃（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。石油气等）及液氯、液氨、液氧、液氮等。 具备下述具备下述5 5种特性之一的液体属于压力管道介质范围。种特性之一的液体属于压力管道介质范围。管道类别管道类别主要输送介质主要输送介质长输管道石油、天然气、成品油等燃气管道天然气、煤气、混合液化石油气等热力管道高温水、蒸汽等动力管道高温水、蒸汽、压缩气体等工业管道易爆、有毒、腐蚀、压缩气体、液化气体等。 4.3.1 压力管道的主要工艺参数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，通常认为压由于压力管道种类繁多，运行工况多样化
11、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：力管道的工作参数包括以下几个方面： （1）设计压力）设计压力 在相应的设计温度下，用以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，称为设计内压力，为外部压力时称设计该压力为管道的内压力时，称为设计内压力，为外部压力时称设计外压力。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成的最苛刻条件下的压力。 （2）操作压力）操作压力 在在稳定操作条件下稳定操作条件下，压力管道系统内介质的压力。，压力管
12、道系统内介质的压力。 （3）最大操作压力）最大操作压力 在在正常操作条件下正常操作条件下，压力管道系统中的最大实际操作压力。，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）最大允许操作压力 压力管道系统遵循相关标准的规定，压力管道系统遵循相关标准的规定，所能连续操作所能连续操作的最大压力，的最大压力，等于或小于设计压力。等于或小于设计压力。 4.4.1 概述概述 压力管道的用途广泛，品种繁多。不同领域内使用的压力管道的用途广泛，品种繁多。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
13、类位置、输送介质特性和用途等进行分类, ,另外另外, ,为便于安为便于安全监督管理全监督管理, ,还可以按照安全监督管理的需要进行分类。还可以按照安全监督管理的需要进行分类。4.4.2 压力管道分类压力管道分类 （1 1） 压力管道的一般分类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。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、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；道、玻璃
14、钢管道、金属复合管道、非金属复合管道；压力管道分类表压力管道分类表代码代码名称名称类别类别品种品种安装许可级别安装许可级别80008000压力管道压力管道81008100长输管道长输管道GAGA1GA1（甲）（甲）GA1（乙）（乙）GA281108110输油管道输油管道81208120输气管道输气管道82008200公用管道公用管道82108210燃气管道燃气管道GB1（PE）82208220热力管道热力管道GB2（1）GB2（2）83008300工业管道工业管道83108310工艺管道工艺管道GC1、GC2、GC383208320动力管道动力管道动力管道动力管道GD1、GD283308330
15、制冷管道制冷管道GC1、GC2、GC3 4.5.1 概述概述 压力管道由管子、管件、阀门、法兰、补偿器等压力管压力管道由管子、管件、阀门、法兰、补偿器等压力管道元件以及安全保护装置道元件以及安全保护装置(安全附件安全附件)、附属设施等组成。、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（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
16、置（声、光报警）。置（液位计）和泄漏气体安全报警装置（声、光报警）。 附属设施指阴极保护装置、压气站、泵站、阀站、调压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。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。各有特点，有时差别很大。（3 3）热力管道）热力管道 概述概述城镇供热系统分为分散供热和集中供热两种类型城镇供热系统分为分散供热和集中供热两种类型,现在集中供现在集中供热系统是
17、主要发展方向。集中供热系统是指一个或多个集中的热系统是主要发展方向。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。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：集中供热系统按热源型式的不同可分为：热电厂供热系统热电厂供热系统、区域锅炉房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、地热供热系统、工业余热供热系统、核供热堆和太
18、阳能供热系统。其中常见的为前两种供热系统。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。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目前国内外城市集中供热的主要模式。区域锅炉房供
19、热系统是以集中锅炉房作为供热热源，区域锅区域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炉房按锅炉种类的不同又分为蒸汽供热系统蒸汽供热系统和和热水供热系统热水供热系统。（3 3）热力管道）热力管道 供热管网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：蒸汽管网压力汽管网压力2.5MPa2.5MPa，温度，温度350350，热水管网压力，热水管网压力1.61.6MPaMPa，温度，温度150150。供热管网按
20、其平面布置形式可分为：供热管网按其平面布置形式可分为：枝状管网枝状管网( (见图见图4-74-7) )、环状管网环状管网( (见图见图4-84-8) )、多管制管网多管制管网( (其中双管管网示意图其中双管管网示意图见图见图4-94-9) )。枝状管网是目前我国城市供热中普遍采用的形式。枝状管网是目前我国城市供热中普遍采用的形式。 4.6.1 概述概述 压力管道元件一般可以分成管子、管件、阀门、补偿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）以及支吊架离器、除
21、污器、凝汽（水）缸、缓冲器等）以及支吊架等几种元件或者部件。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。道组成件承受介质压力。 按照按照压力管道元件制造许可规则压力管道元件制造许可规则的规定，很多压的规定，很多压力管道元件必须取得制造许可（详见本书力管道元件必须取得制造许可（详见本书13.313.3）。）。 本节对管子、管件、阀门做较详细的介绍，而对其他本节对管子、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。压力管道元件做简要介绍。 l1 GB/T17395-1998 无缝钢管尺寸、外形、
22、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 GB/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l11 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
23、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标准号标准号标准名称标准名称主要适用主要适用GB/T8163-2008输送流体用无缝钢管输送流体用一般无缝钢管GB/T9711.1-1997石油天然气
24、工业输送钢管交货技术条件用于输送可燃流体和非可燃流体GB/T9711.2-1999石油天然气工业输送钢管交货技术条件适用于可燃流动体输送GB/T9711.3-2005石油天然气工业输送钢管交货技术条件适用于在特殊恶劣条件（2）阀门分类）阀门分类阀门分类方法主要有阀门分类方法主要有9 9种，即：种，即： 一般分类方法一般分类方法 按按阀门用途和作用分类阀门用途和作用分类 按公称压力分类按公称压力分类 按阀门适应按阀门适应工作介质温度分类工作介质温度分类 按驱动方式分类按驱动方式分类 按阀门与管道按阀门与管道连接的方式分类连接的方式分类 按阀体材质分类按阀体材质分类 按阀座与阀瓣密按阀座与阀瓣密封
25、材料分类封材料分类 按阀门工况分类按阀门工况分类 一般分类方法一般分类方法由于阀门的品种规格繁多、用途广泛，因此其分类从不同由于阀门的品种规格繁多、用途广泛，因此其分类从不同角度出发可以有很多种分类方法。目前通用分类法分类是既角度出发可以有很多种分类方法。目前通用分类法分类是既按工作原理，又按结构划分。它是目前国内国际最常用的分按工作原理，又按结构划分。它是目前国内国际最常用的分类方法，类方法，一般分为：闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀一般分为：闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、节流阀、止回阀、节流阀、调节阀、安全阀、减压阀、疏水阀等。调节阀、安全阀、减压阀、疏水阀等。
26、 （2）阀门分类）阀门分类 按阀门用途和作用分类按阀门用途和作用分类按阀门用途和作用分类可将阀门分为截断类、调节类、止按阀门用途和作用分类可将阀门分为截断类、调节类、止回类、分流类和安全类等回类、分流类和安全类等5 5类。类。截断类阀门主要用于截断或接通介质流。其典型产品包括截断类阀门主要用于截断或接通介质流。其典型产品包括闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等；闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等；调节类阀门主要用于调节介质的流量、压力等。其典型产调节类阀门主要用于调节介质的流量、压力等。其典型产品包括调节阀、节流阀、减压阀等；品包括调节阀、节流阀、减压阀等；止回类阀门主要用于阻止
27、介质倒流。其典型产品包括各种止回类阀门主要用于阻止介质倒流。其典型产品包括各种结构的止回阀；结构的止回阀；分流类阀门主要用于介质流动的分离或混合。其典型产品分流类阀门主要用于介质流动的分离或混合。其典型产品包括各种结构的分配阀、切换阀和疏水阀等；包括各种结构的分配阀、切换阀和疏水阀等；安全类阀门主要用于介质超压安全保护。其典型产品包括安全类阀门主要用于介质超压安全保护。其典型产品包括各种类型的安全阀。各种类型的安全阀。 （2）阀门分类）阀门分类 按公称压力分类按公称压力分类按公称压力可将阀门分为按公称压力可将阀门分为: :真空阀（工作压力低于标准大气压力的阀门）、真空阀（工作压力低于标准大气压
28、力的阀门）、低压阀（公称压力低压阀（公称压力PN1.6MPa的阀门）、的阀门）、中压阀（公称压力中压阀（公称压力PN2.56.4MPa的阀门）、的阀门）、高压阀（公称压力高压阀（公称压力PN1080MPa的阀门）的阀门） 、超高压阀（公称压力超高压阀（公称压力PN100MPa的阀门）。的阀门）。 按阀门适应工作介质温度分类按阀门适应工作介质温度分类按阀门适应工作介质温度可将阀门分为按阀门适应工作介质温度可将阀门分为: :高温阀（高温阀（t450的阀门）、的阀门）、中温阀（中温阀（120t450的阀门）、的阀门）、常温阀（常温阀（40t120的阀门）、的阀门）、超低温阀（超低温阀（t100的阀门
29、）。的阀门）。 （2）阀门分类）阀门分类 按驱动方式分类按驱动方式分类按驱动方式可将阀门分为手动阀、动力驱动阀和自动阀。按驱动方式可将阀门分为手动阀、动力驱动阀和自动阀。手动阀是靠人力操纵手轮、手柄或链轮驱动的阀门；手动阀是靠人力操纵手轮、手柄或链轮驱动的阀门；动力驱动阀利用各种动力源进行驱动的阀门。主要有电动动力驱动阀利用各种动力源进行驱动的阀门。主要有电动阀、气动阀、液动阀和电磁阀等；阀、气动阀、液动阀和电磁阀等；自动阀不需要外力驱动，而利用流体介质自身的能量来使自动阀不需要外力驱动，而利用流体介质自身的能量来使阀门动作，如止回阀、安全阀、减压阀和疏水阀等。阀门动作，如止回阀、安全阀、减压
30、阀和疏水阀等。 按阀门与管道连接的方式分类按阀门与管道连接的方式分类按阀门与管道连接的方式可将阀门分为：按阀门与管道连接的方式可将阀门分为：法兰连接阀门、螺纹连接阀门、焊接连接阀门、法兰连接阀门、螺纹连接阀门、焊接连接阀门、卡套连接阀门、夹箍连接阀门。卡套连接阀门、夹箍连接阀门。 （2）阀门分类）阀门分类 按阀体材质分类按阀体材质分类按阀体材质分类可将阀门分为金属材料阀、非金属材料阀按阀体材质分类可将阀门分为金属材料阀、非金属材料阀和金属壳体非金属衬里阀。和金属壳体非金属衬里阀。 按阀座与阀瓣密封材料分类按阀座与阀瓣密封材料分类按阀座与阀瓣密封材料可将阀门分为金属密封阀和非金属按阀座与阀瓣密封
31、材料可将阀门分为金属密封阀和非金属密封阀。密封阀。 按阀门工况分类按阀门工况分类阀门工况可分为一般工况阀门和特殊工况阀门。阀门工况可分为一般工况阀门和特殊工况阀门。 特殊工况阀门，是指专用于电站、石油天然气及化工用特殊工况阀门，是指专用于电站、石油天然气及化工用高温高压管道、剧毒管道、低温管道和城镇燃气管道的阀高温高压管道、剧毒管道、低温管道和城镇燃气管道的阀门；一般工况阀门，是指不属于特殊工况阀门的其他压力门；一般工况阀门，是指不属于特殊工况阀门的其他压力管道用阀门。（本书第管道用阀门。（本书第1313章表章表13-7 13-7 注（注（4 4） l闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方
32、向相垂直，闸阀只能作全开和全关，不适合作调节和节流。l截止阀只适用于全开和全关，不允许作调节和节流。 截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。l驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。l蝶阀是用圆形蝶板作启闭件并随阀杆转动来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。蝶阀不仅结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省，安装尺寸小，而且驱动力矩小，操作简便、迅速，并且还同时具有良好的流量调节功能和关闭密封特性，在大中口径、中低压力的使用领域，蝶阀是主导的阀门形式。随着防腐合成橡胶和聚四氟乙烯的应用，蝶阀的性能得以提高，并满足于
33、不同的工况条件。近十几年来，金属密封蝶阀发展迅速，随着耐高温、耐低温、耐强腐蚀、耐强冲蚀、高强度合金材料在蝶阀中的应用，使金属密封蝶阀在高温、低温、强冲蚀等工况条件下得到广泛的应用，并部分取代了截止阀、闸阀和球阀。l球阀只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平等的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。球阀不仅结构简单、密封性能好，而且 在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，并且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天 然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。l球阀在
34、管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V 形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。 4.7.1 概述概述 压力管道系统应能满足正常发挥功能，操作、维修方便和长周期安全运压力管道系统应能满足正常发挥功能，操作、维修方便和长周期安全运行，并达到规定的使用年限的基本要求行，并达到规定的使用年限的基本要求。压力管道的。压力管道的安全性能要求安全性能要求是压力是压力管道各项要求的组成部分，是针对压力管道的危险、危害因素而提出的，管道各项要求的组成部分，是针对压力管道的危险、危害因素而提出的，是最是最基本的要求基本的要求。 一个一个管道系统管道系统，为了完成流体的输送、分配、混合、分离、排放、计
35、量，为了完成流体的输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动的功能，必须与相应的动力设备、反应设备、储存设备、或控制流体流动的功能，必须与相应的动力设备、反应设备、储存设备、分离设备、换热设备、控制设备等连接在一起，形成一个系统，使管内流分离设备、换热设备、控制设备等连接在一起，形成一个系统，使管内流体具有一定的压力、温度和流量，完成设计预定的任务。因此，管道系统体具有一定的压力、温度和流量，完成设计预定的任务。因此，管道系统的安全运行受到三个方面的影响：的安全运行受到三个方面的影响： （1）管内流体性质的影响管内流体性质的影响，如：流体的温度、压力、状态、物理性质，如：流体的温度、压力
36、、状态、物理性质（沸点、蒸汽压、电导率、可压缩性、热膨胀性等）、毒性、辐射性、可（沸点、蒸汽压、电导率、可压缩性、热膨胀性等）、毒性、辐射性、可燃性、闪点、自燃温度、爆炸极限、反应活性、腐蚀性、杂质含量、两相燃性、闪点、自燃温度、爆炸极限、反应活性、腐蚀性、杂质含量、两相流等。流等。 （2）管道系统自身的影响管道系统自身的影响，如管道系统布置、管道应力计算、组成件的，如管道系统布置、管道应力计算、组成件的选用和压力设计、柔性分析和支承设计、管道制作安装和检验等。选用和压力设计、柔性分析和支承设计、管道制作安装和检验等。 （3）外部因素的影响外部因素的影响，如环境（气温、风载、雪载、结冰等气候条
37、件，如环境（气温、风载、雪载、结冰等气候条件，雷击、地震和火灾等），相关设备和仪表的振动、脉动、水锤、剧烈循环雷击、地震和火灾等），相关设备和仪表的振动、脉动、水锤、剧烈循环荷载和仪表故障，以及人为操作失误和缺乏维护等。荷载和仪表故障，以及人为操作失误和缺乏维护等。4.7.2 承压部分的安全性能要求承压部分的安全性能要求（1）设计压力和设计温度）设计压力和设计温度各类压力管道设计规范均对设计压力和设计温度做出了明各类压力管道设计规范均对设计压力和设计温度做出了明确规定。确规定。对于工业金属管道，一条管道及其每个组成件的设计压力对于工业金属管道，一条管道及其每个组成件的设计压力，不应小于运行中遇
38、到的内压或者外压与温度相偶合时最严，不应小于运行中遇到的内压或者外压与温度相偶合时最严重条件下的压力；重条件下的压力；管道的设计温度应为管道在运行时，压力和温度相偶合的管道的设计温度应为管道在运行时，压力和温度相偶合的最严重条件下的温度。对于最严重条件下的温度。对于0以下的管道，应考虑液体及以下的管道，应考虑液体及环境温度影响，设计温度应取低于或者等于管道材料可达到环境温度影响，设计温度应取低于或者等于管道材料可达到的最低温度。的最低温度。4.7.2 4.7.2 承压部分的安全性能要求承压部分的安全性能要求 （2）强度、刚度、稳定性）强度、刚度、稳定性 强度强度压力管道必须具有足够的强度。压力
39、管道的强度分别按照压力管道必须具有足够的强度。压力管道的强度分别按照输气管道工程输气管道工程设计规范设计规范（GB 502512003）、）、输油管道工程设计规范输油管道工程设计规范（GB 502532003）、）、城镇燃气设计规范城镇燃气设计规范（GB 500282006）、）、城市热力城市热力管网结构设计规范管网结构设计规范（CJJ 1052005）、）、压力管道规范压力管道规范 工业管道工业管道 第第3部部分：设计和计算分：设计和计算（GB/T 0801.32006）、）、工业金属管道设计规范工业金属管道设计规范（GB 503162000）等进行计算。）等进行计算。与其他承压类特种设备相
40、比，压力管道的强度具有与其他承压类特种设备相比，压力管道的强度具有2 2个特点。一是长输（个特点。一是长输（油气）管道和部分城镇燃气管道，油气）管道和部分城镇燃气管道，管道经过不同地区时，如地区级别不同（管道经过不同地区时，如地区级别不同（划分为划分为4 4个级别），管道的安全裕度不同（强度设计系数不同个级别），管道的安全裕度不同（强度设计系数不同）。二是计算）。二是计算管道强度时，管道所受主要载荷除考虑内压外，还要管道强度时，管道所受主要载荷除考虑内压外，还要考虑弯矩考虑弯矩的影响，而且的影响，而且往往是以弯矩为主。往往是以弯矩为主。 刚度刚度输油管道工程设计规范输油管道工程设计规范（GB
41、502532003）中规定：管道的刚度应满）中规定：管道的刚度应满足运输、施工和运行时的要求。输油输气管道通过控制管径与壁厚的比值或足运输、施工和运行时的要求。输油输气管道通过控制管径与壁厚的比值或者最小厚度来控制刚度。者最小厚度来控制刚度。在工业管道中，法兰的刚度如不够，则会发生变形而导致泄漏。在工业管道中，法兰的刚度如不够，则会发生变形而导致泄漏。 稳定性稳定性压力管道必须具有足够的稳定性。稳定性按照相应设计规范进行校核。输压力管道必须具有足够的稳定性。稳定性按照相应设计规范进行校核。输油管道需校核轴向稳定性，特殊地段还需控制直径方向的变形量；输气管道油管道需校核轴向稳定性，特殊地段还需控
42、制直径方向的变形量；输气管道主要控制径向稳定性。工业管道需要校核最大位移应力。主要控制径向稳定性。工业管道需要校核最大位移应力。4.7.2 4.7.2 承压部分的安全性能要求承压部分的安全性能要求 （3）柔性）柔性与其他承压类特种设备相比，柔性是管道所特有的一与其他承压类特种设备相比，柔性是管道所特有的一个性能要求。个性能要求。管道的柔性是反映管道变形难易程度的一管道的柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念。个物理概念。管道在设计条件下工作时，因热胀冷缩、端点附加位管道在设计条件下工作时，因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等原因会产生应力过大、变形、移、管道支承设置不当等原因会产生应
43、力过大、变形、泄漏或破坏等影响正常运行的情况。管道的柔性就是管泄漏或破坏等影响正常运行的情况。管道的柔性就是管道通过自身变形吸收因温度变化发生尺寸变化或其他原道通过自身变形吸收因温度变化发生尺寸变化或其他原因所产生的位移，保证管道上的应力在材料许用应力范因所产生的位移，保证管道上的应力在材料许用应力范围内的性能。围内的性能。4.7.2 4.7.2 承压部分的安全性能要求承压部分的安全性能要求 （4）密封性和持久性）密封性和持久性 密封性密封性密封性是阻止管道内部流体泄漏的性能。阀门、法兰、螺密封性是阻止管道内部流体泄漏的性能。阀门、法兰、螺纹连接、焊缝等部位容易发生泄漏。纹连接、焊缝等部位容易
44、发生泄漏。 持久性持久性持久性是指压力管道的使用寿命，即能否长时间使用的性持久性是指压力管道的使用寿命，即能否长时间使用的性能。能。一般压力管道的设计使用年限为一般压力管道的设计使用年限为30年。年。管道的设计使用年管道的设计使用年限主要与介质条件、管道外部环境条件、输送距离、输送量限主要与介质条件、管道外部环境条件、输送距离、输送量与用户的特点等有关。与用户的特点等有关。为了满足上述条件，管道系统的设计和计算必须符合标准为了满足上述条件，管道系统的设计和计算必须符合标准规定，管道组成件必须使用耐介质腐蚀，能够在设计规定温规定，管道组成件必须使用耐介质腐蚀，能够在设计规定温度下持续承受介质压力
45、作用的材料，且有相应的壁厚、密封度下持续承受介质压力作用的材料，且有相应的壁厚、密封结构、防腐蚀措施和其他防护措施。同时整个管道系统应有结构、防腐蚀措施和其他防护措施。同时整个管道系统应有适当的支承，必要时应进行柔性分析计算。适当的支承，必要时应进行柔性分析计算。4.7.2 4.7.2 承压部分的安全性能要求承压部分的安全性能要求 （5） 材料与管道组成件材料与管道组成件 概述概述压力管道的材料包括制造压力管道元件压力管道的材料包括制造压力管道元件用材（受压元件或者管道组成件）、焊接用材（受压元件或者管道组成件）、焊接材料、连接接头的辅助材料、复合金属和材料、连接接头的辅助材料、复合金属和衬里
46、材料等。衬里材料等。本节以本节以工业管道工业管道为主，对制造压力管道为主，对制造压力管道元件用材（受压元件或者管道组成件）要元件用材（受压元件或者管道组成件）要求以及管道组成件的选用要求进行简要介求以及管道组成件的选用要求进行简要介绍。绍。 4.7.2 4.7.2 承压部分的安全性能要求承压部分的安全性能要求 （5） 材料与管道组成件材料与管道组成件 材料材料压力管道元件用材应当符合以下基本要求：压力管道元件用材应当符合以下基本要求：a. a. 材料的选用必须依据管道的使用条件（设计压力、设计材料的选用必须依据管道的使用条件（设计压力、设计温度、流体类别）、经济性、耐蚀性、材料的焊接及加工性能
47、温度、流体类别）、经济性、耐蚀性、材料的焊接及加工性能，同时满足相应标准提出的材料韧性要求及其他规定。，同时满足相应标准提出的材料韧性要求及其他规定。b. b. 材料的规格与性能符合国家现行标准的规定。材料的规格与性能符合国家现行标准的规定。c. c. 金属材料的使用温度符合管道设计规范的规定，如材料金属材料的使用温度符合管道设计规范的规定，如材料应在相关设计标准规定的使用温度上、下限内使用，并根据输应在相关设计标准规定的使用温度上、下限内使用，并根据输送介质以及材料的物理和力学性能等确定其使用温度范围。送介质以及材料的物理和力学性能等确定其使用温度范围。d. d. 低温条件下使用的材料及其焊
48、接接头，其低温力学性能低温条件下使用的材料及其焊接接头，其低温力学性能应符合要求。应符合要求。e. e. 按照管道设计规范的材料使用要求选用材料，例如低温按照管道设计规范的材料使用要求选用材料，例如低温管道应采用镇静钢；对管道应采用镇静钢；对Q235-AQ235-A、Q235-AQ235-AF F材料的设计压力和应材料的设计压力和应用管道类别的限制；对球墨铸铁类用作受压部件时设计温度、用管道类别的限制；对球墨铸铁类用作受压部件时设计温度、设计压力的限制等。设计压力的限制等。4.7.2 4.7.2 承压部分的安全性能要求承压部分的安全性能要求 （5 5） 材料与管道组成件材料与管道组成件 压力管
49、道元件的选用压力管道元件的选用以下简要介绍工业管道的管道组成件的选用要求。以下简要介绍工业管道的管道组成件的选用要求。a. a. 基本要求基本要求管道组成件除满足国家现行标准的规定外，其耐压设计规定管道组成件除满足国家现行标准的规定外，其耐压设计规定、成型及焊后热处理的要求、检验、用材等必须符合管道设计、成型及焊后热处理的要求、检验、用材等必须符合管道设计规范的规定。规范的规定。b. b. 管子的选用管子的选用a) a) 采用直缝焊接钢管时，其无损检测和焊接接头系数应当采用直缝焊接钢管时，其无损检测和焊接接头系数应当符合管道设计规范的要求。符合管道设计规范的要求。b) b) 剧烈循环条件下的管
50、道，宜采用国家现行标准中所规定剧烈循环条件下的管道，宜采用国家现行标准中所规定的无缝钢管和铜、铝、钛、镍无缝管，采用直缝电焊管时，其的无缝钢管和铜、铝、钛、镍无缝管，采用直缝电焊管时，其无损检测和焊接接头系数应当符合管道设计规范的要求。无损检测和焊接接头系数应当符合管道设计规范的要求。c) c) 现行国家标准现行国家标准低压流体输送用焊接钢管低压流体输送用焊接钢管（GB/T 3092GB/T 3092）及）及低压流体输送用镀锌焊接钢管低压流体输送用镀锌焊接钢管（GB/T 3091GB/T 3091）中的加）中的加厚管子，可用于输送设计压力小于或等于厚管子，可用于输送设计压力小于或等于1.6MP