安全工程师：压力管道基础知识

由表2可见，苯在车间空气中的最高允许浓度远远高于极度危害介质。同时，根据工业生产中管道输送的连续性、密闭性特点，以及苯与操作人员的接触时间长短和中毒患病率的情况分析，苯也不应属于极度危害介质的范围。所以，实际工作中确定介质的毒害程度应以设计文件确定的毒物性质或设计文件中指明的施工验收规范为准。
另外，关于接触时间长短我国尚未制定有关标准，美国政府工业卫生专家会议（ACGIH）推荐的三种接触阈限值可作为参考：
1）以正常8小时工作日或40小时工作周的时间加权平均限值为指标，在此浓度下，反复接触对全部人员都不致产生不良影响；
2）以短时间接触（每次不超过15分钟，每天不超过4次，每次间隔不少于1小时）的时间加权平均限值为指标，在此浓度下，人短时间连续接触不致引起刺激作用、慢性或不可逆组织病理变化、麻醉而增加意外伤害、自救能力减退或工作效率明显降低等；
3）上限值是指即使在瞬间也不得超过的最高浓度。
（C）介质的腐蚀性：是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质，如酸、碱以及其它能引起材料损害的流体如氢、硫化氢等。
（三）压力管道的安全监察范围
根据《压力管道安全管理与监察规定》，属于安全监察范围的压力管道是具备下列条件之一的压力管道及其附属设施、安全保护装置等。
1）毒性程度为极度危害的介质，不论压力，温度及状态；
2）火灾危险性为甲、乙类的介质，不论压力、温度及状态；
3）最高工作压力大于、等于0. 1 MPa的气（汽）体、液化气体介质，未规定性质及温度，但《压力管道安全管理与监察规定》中规定不属于监察范围的除外。
4）最高工作压力大于、等于0.1 MPa的易燃 、易爆 、有毒，有腐蚀性介质或最高工作温度高于、等于标准沸点的液体介质。
《压力管道安全管理与监察规定》中规定以下四类管道不属于监察范围：
a）设备本体所属管道。
b）军事装备，交通工具和核装置中的管道。
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，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。

二、压力管道的主要特点和结构要求
（一）压力管道的特点
一个管道系统，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、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。同时，不同类别的压力管道，由于材料、结构和敷设形式不同，其特点也有所不同：
（A）工业管道的特点
1）数量多，管道系统大，车间内管道布置交叉、紧凑；
2）管道组成件和支承件的材质、品种、规格复杂，质量均一性差；
3）运行过程受生产过程波动影响，运行条件变化多，如热胀冷缩、交变载荷、温度和压力波动等；
4）腐蚀和破坏机理复杂，材料失效模式多。
（B）长输管道和公用管道的特点
1）管道敷设长度大，跨越地区多，地形地质复杂；
2）埋地敷设多，缺陷检测难度大；
3）容易遭受意外损伤。
（二）压力管道的结构要求
压力管道由于输送的流体具有毒性、燃爆性和腐蚀性，且又有高温、高压、低温等特殊操作条件，使其具有相当大的危险性。因此，压力管道系统结构应当具备下列条件：
耐压强度：承受管内流体作用于管道上的压力（内压或外压）、温度所引起的应力及其长期、反复的影响，如蠕变和疲劳等；
密封性：阻止管道内部流动的流体泄漏到管道外部空间或流体中；
耐腐蚀性：承受管内流体对管道材料的腐蚀作用。管道材料的耐腐蚀等级分为4级，以年腐蚀速率衡量：充分耐腐蚀≤0.05mm；
耐腐蚀＞0.05～0.1mm；
尚耐腐蚀＞0.1～0.5mm；
不耐腐蚀＞0.5mm；
柔性：管道的柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念。管道在设计条件下工作时，因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等原因会产生应力过大、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围内的性能。
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，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。
三、压力管道的分类和分级
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。一般可以按用途、主体材料、敷设状态和输送介质等管道使用特性进行分类。具体情况可见图1。
在一般法规、标准、规范中，为了便于设计、施工验收和使用管理和检验，往往根据介质的特性和设计参数采用综合分类、分级的方法，同时，在各行业的设计规范，施工验收规范和维修、检验规程之间，对管道的分级或分类尚存在差异。如：
国家标准《工业金属管道设计规范》GB50316中的流体根据状态、性质和设计参数分为A1、A2、B、C、D五类。A1类为剧毒介质；A2类为有毒介质B类为可燃介质；C类、D类为非可燃、无毒介质，其中设计压力小于等于1MPa，且设计温度为-29～186℃的为D类。化工、石油化工和电力等行业的施工及验收规范对管道的分级或分类如下：
化工行业标准《化工金属管道工程施工及验收规范》HG20225—95按流体特性和设计参数分为A、B、C、D四类。基本与国家标准一致，但将有毒介质管道划入B类管道。