常见压力管道问题分析

2023-03-04

管道输送作为五大运输方式之一, 已经广泛应用于化工、石油、冶炼、电力等各个行业。其中压力管道占比重最大, 近年来石化企业事故频发, 安全形势不容乐观。

目前通过借鉴国外先进经验和自身的理论研究, 国家和各行业均有一套较完整的标准体系并实践了多年, 对指导生产, 保障安全起到了重要的技术支撑作用。但仍存在着一些问题, 笔者曾就氨冷管道的问题撰文解析。现就遇到的普适性的问题做出逐一分析。

压力管道作为一个专有名词, 其定义在《特种设备安全监察条例》有明确规定。是指“利用一定的压力, 用于输送气体或者液体的管状设备, 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沸点的液体介质, 且公称直径大于25 mm的管道”。

根据定义, 需要满足三个基本条件, 分别是压力, 介质属性, 管径。

首先, 压力条件要求, “最高工作压力大于或者等于0.1MPa (表压) ”。这里面涉及最高工作压力这个概念。我们目前从压力管道所有的规范标准中找不到压力管道工作压力、最高工作压力的概念。那么借用《压力容器》GB150-2011中工作压力的概念“在正常工作情况下, 容器顶部可能达到的最高压力”, 我们把工作压力定义为“在工作情况下, 管道内部可能达到的最高压力”。另参照总局回复的可以将设计图纸中的工作压力理解为最高工作压力的意见, 把设计图纸中给出的工作压力理解为最高工作压力。那么, 根据以上观点, 我们在日常的设计工作中, 就可以把以下问题分析清楚:

(1) 设计图纸仅提供设计压力, 设计温度, 就定义该管道为压力管道是不合理的, 因为没有提供工作压力, 工作温度, 所以图纸中四项参数应提供齐全。

(2) 提供的设计压力/工作压力数参数:2.5/0.03MPa, 诸如此类管道应不属于压力管道。

其次, 介质属性要求, “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沸点的液体介质。”根据这一要求, 我们可以得出以下结论:

(1) 所有的气体管道均属于压力管道, 例如空气、氮气、氩气、氦气、氧气等, 无例外。

(2) 根据GB/T20801.1-2006“有毒介质系指按GB5044, 那么轻度危害 (Ⅳ级) 介质管道不属于压力管道 (当且仅当使用此一条属性作为介质属性时) 。

(3) 根据GB/T20801.1-2006“可燃、易爆介质系指GB50160和GB50016定义的甲、乙类以及工作温度高于闪点的流体的总称。”TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》 (以下简称管规) 中火灾危险性描述:“工作温度超过其闪点的丙类可燃液体, 应当视为乙类可燃液体。”, 那么那据此石油化工行业经常遇到的沥青、渣油等介质管道不属于压力管道。例如:据SH3501-2011沥青属于丙B类, 闪点方面:据SH0522-2000石油沥青不低于230℃, 道路用沥青不低于180-230℃, 建筑用沥青不低于230℃, 而设计图纸中工作温度通常不高于150℃。

(4) 常见的供暖管道中的供水管, 按照CJJ34-2010设计温度通常取110-150℃, 当工作温度取105℃时, 应属于压力管道。

最后, 管径要求, “公称直径大于25 mm的管道”。这里的公称直径按GB/T1047的定义, 援引GB/T20801-2006的描述, 是指“由字母DN和无因次证书数字组成, 代表管道组成件的规格。”据此我们得出以下结论:

(1) 按照HG/T20553-2011中的Ia、Ib、Ⅱ系列的所有DN25 (含DN25) 以下的管道不属于压力管道。例如:φ32, φ33.7, φ34等, 不管壁厚是多少, 均不属于压力管道。

综上, 压力管道必须同时满足压力、介质属性、管径的要求。

关于压力管道的界定目前还有两个常见问题:

第一是先定性还是先定级?例如:输送乙炔, 设计压力2.5MPa, 工作压力0.06MPa, 设计温度为常温, 工作温度为常温, 设计单位将该管道定级为GC2。其依据的是TSG D0001-2009和TSG R1001-2008中定级时引用设计压力这个参数来定级。那么该管道定级为GC2到底合不合理呢?问题又回到压力管道的界定上, 依据上位法《特种设备安全监察条例》, 该管道不属于压力管道, 那么也就无所谓依据下位法 (规则) 来定级的问题, 所以该管道定级GC2是不合理的。

第二定级依据什么?从目前现行的压力管道规范中, 压力管道的分级, 目前最新的依据是TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》和TSG R1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》, 在上述规范中压力管道的分级, 以工业管道为例, 是GC1 (1) 、GC1 (2) 、GC1 (3) 、GC2、GC3。部分设计单位的设计图纸的管段表中, 将压力管道级别定为GC2 (4) 显然是不合适的。这种定级规则目前仅存在于《在用工业管道定期检验规程》 (试行) 中, 由于该规范尚未更新, 所以工业管道定期检验仍沿用遵照该规范执行。