目前,國內(nèi)已發(fā)布的有關(guān)管道的施工規(guī)范是比較多的。就以綜合性的施工規(guī)范來說,就有GB50235、GB50236等國家標(biāo)準(zhǔn)和SH3501、HG20225、CCJ28、CCJ33等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)承擔(dān)國外的設(shè)計項目時,還將用到ANSI B31.3、ANSI B31.4等規(guī)范,輔助性的單項施工標(biāo)準(zhǔn)則更多。為了便于讀者查閱,本書在附錄F10-2中給出了常用施工標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表。各個行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)之間,既有相同之處,也有差異,從而給工程應(yīng)用帶來了麻煩。實際上,就壓力管道的施工來說,完全可以統(tǒng)一為一個標(biāo)準(zhǔn)。我們期待著《壓力管道安全監(jiān)察技術(shù)規(guī)程》快點出臺,并在此基礎(chǔ)上統(tǒng)一各行業(yè)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范。
本書就以常用的施工規(guī)范進(jìn)行對比介紹,并利用相關(guān)理論進(jìn)行評述,以便讀者能夠很好地理解和執(zhí)行規(guī)范。
GB50235和SH3501這兩個綜合性的施工規(guī)范是目前石油化工生產(chǎn)裝置建設(shè)中最常用的規(guī)范。在這里,不準(zhǔn)備就規(guī)范的具體內(nèi)容都進(jìn)行對比介紹,只對其核心的部分進(jìn)行對比介紹和評述。至于HG20225施工標(biāo)準(zhǔn),與上兩個規(guī)范的內(nèi)容差別不太大,有興趣的讀者只要將其對應(yīng)內(nèi)容拿到這里對比就可明白了。
一、適用范圍及管道分類
1、適用范圍
GB50235規(guī)定:它適用于設(shè)計壓力不大于42MPa、設(shè)計溫度不超過材料允許使用溫度的工業(yè)金屬管道工程的施工及驗收。不適用于核能裝置的專用管道、礦井專用管道和長輸管道。
SH3501規(guī)定:它適用于石油化工企業(yè)設(shè)計壓力為400Pa(絕壓)~42MPa(表壓)、設(shè)計溫度為-196℃~850℃的劇毒(毒性程度為極度危害和高度危害)、可燃介質(zhì)鋼制管道的新建、改建或擴建的施工及驗收。不適用于長輸管道及城鎮(zhèn)公用燃?xì)夤艿赖氖┕ぜ膀炇铡?/span>
由上面的規(guī)定可知,SH3501的規(guī)定加了許多限制性定語,故其使用范圍比較小,主要是考慮了行業(yè)的特點。但在一個裝置內(nèi),僅用這樣一個施工標(biāo)準(zhǔn)是不夠的,例如對于公用工程管道的施工尚須借助于GB50235標(biāo)準(zhǔn)的支持,而GB50235相應(yīng)的使用范圍就比較寬。
總起來說,兩個標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍規(guī)定都不具體。就以GB50235來說,對于城鎮(zhèn)公用燃?xì)夤艿篮蜔崃艿馈㈠仩t管道、設(shè)備本體和受火焰加熱的管道、成套冷凍系統(tǒng)的管道等都可認(rèn)為能執(zhí)行GB50235規(guī)范,事實上該規(guī)范的內(nèi)容很少有針對上述一些特殊情況的特殊要求。相比之下,ANSI B31.3標(biāo)準(zhǔn)給出的使用范圍就更明確、更具體。
ANSI B31.3規(guī)定的適用范圍如下:
a、對帶壓和真空系統(tǒng)管道的設(shè)計、施工等提出了最低限度的要求;
b、適用介質(zhì)除不適用范圍規(guī)定的具體情況以外,它包括液化固體在內(nèi)的所有流體的管道系統(tǒng);
c、適用范圍除不適用范圍規(guī)定的具體情況外,包括石油化工廠資產(chǎn)范圍內(nèi)的全部管道;
d、對于適合其它規(guī)范的管道,當(dāng)它位于裝置內(nèi)時,仍可執(zhí)行該規(guī)范。
ANSI B31.3不適用的范圍如下:
a、成套冷凍裝置的管道;
b、介質(zhì)壓力等于或大于零但小于103KPa,溫度為-29℃~186℃,介質(zhì)為不可燃、無毒的管道系統(tǒng);
c、屬于鍋爐規(guī)范(ANSI B31.1)范圍內(nèi)的管道;
d、受火焰直接加熱的管道;
e、附屬于設(shè)備、泵、壓縮機等設(shè)備的內(nèi)部管道;
f、屬于用戶資產(chǎn)內(nèi)的管道,或已被劃為B31.4、B31.8規(guī)范,或相應(yīng)政府管轄的管道;
g、衛(wèi)生管道和下水管道;
h、按保險公司或防火工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的消防系統(tǒng)管道。
注:為了便于理解,這里沒有按原文摘取。
2、管道的分類和分級
GB50235標(biāo)準(zhǔn)在修訂前是進(jìn)行管道分類的,但在1997年修訂之后取消了分類。
SH3501標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)輸送介質(zhì)的條件將管道共分為SHA、SHB(SHBⅠ、SHBⅡ)兩級,詳見表10-4所示。
表10-4 SH3501標(biāo)準(zhǔn)的管道分級
管道級別
|
適 用 范 圍
|
SHA
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1、毒性程度為極度危害介質(zhì)管道
2、設(shè)計壓力等于或大于10MPa的SHB級介質(zhì)管道
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SHB
|
SHBⅠ
|
1、毒性程度為高度危害介質(zhì)管道
2、設(shè)計壓力小于10MPa的甲類、乙類可燃?xì)怏w和甲A類液化烴、甲B類可燃
液體介質(zhì)管道
3、乙A類可燃液體介質(zhì)管道
|
|
SHBⅡ
|
1、乙B類可燃液體介質(zhì)管道
2、丙類可燃液體介質(zhì)管道
|
對壓力管道進(jìn)行分類分級,便于對管道設(shè)計、制造、施工和檢查試驗的操作,因此分類分級是有必要的。但目前我國各行業(yè)對管道的分類分級的方法太多,前后也不銜接,從而給壓力管道的安全監(jiān)察和管理帶來了麻煩。筆者認(rèn)為,無論是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)還是檢查試驗標(biāo)準(zhǔn),都應(yīng)統(tǒng)一到《壓力管道安全監(jiān)察技術(shù)規(guī)程》上來。
縱觀ANSI B31.3標(biāo)準(zhǔn),它是一個集設(shè)計、制造、施工、檢查和驗收于一身的綜合性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此,在對管道進(jìn)行統(tǒng)一分類之后,它貫穿于設(shè)計、制造、施工、檢查和驗收各個環(huán)節(jié),給各個環(huán)節(jié)的操作和執(zhí)行提供了方便。ANSI B31.3標(biāo)準(zhǔn)名義上僅將管道分為M類和D類兩大類,實質(zhì)上它還隱含了將M類管道分為“非劇烈循環(huán)”和“劇烈循環(huán)”兩種情況,并在設(shè)計、制造、施工、檢查試驗各個環(huán)節(jié)都對這兩種情況提出了不同的要求,因此,設(shè)計文件中只要給出了這樣的標(biāo)識,那么各環(huán)節(jié)將按照相應(yīng)的要求去實施。
二、管道及其元件安裝前的檢驗
GB50235大致規(guī)定了以下的檢驗內(nèi)容:
a、檢驗到貨產(chǎn)品的質(zhì)量證明書等制造文件,并符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計文件要求;
b、合金鋼管道應(yīng)進(jìn)行光譜分析,對合金鋼閥門內(nèi)件每批至少應(yīng)抽查一件;
c、對閥門應(yīng)逐個或者按比例抽出若干個進(jìn)行壓力試驗和密封性試驗;
d、對安全閥、夾套閥、低溫管道元件均應(yīng)進(jìn)行調(diào)試或抽檢;等等。
SH3501標(biāo)準(zhǔn)大致規(guī)定了以下檢驗內(nèi)容。
a、檢查到貨產(chǎn)品的質(zhì)量證明書等制造文件,并符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計文件要求;
b、逐件進(jìn)行外觀檢查;
c、關(guān)鍵的合金鋼管道元件應(yīng)進(jìn)行光譜分析;
d、低溫管道元件應(yīng)有低溫沖擊韌性試驗值,否則應(yīng)補做試驗;
e、對奧氏體不銹鋼,當(dāng)無晶間腐蝕試驗報告時,應(yīng)補做;
f、閥門應(yīng)逐個進(jìn)行壓力試驗和密封試驗,合金鋼閥門還應(yīng)進(jìn)行光譜分析,只有當(dāng)制造商取得API認(rèn)證,并經(jīng)用戶到制造廠進(jìn)行驗收后,上述項目才免做;
g、合金鋼螺栓應(yīng)逐個進(jìn)行光譜分析;等等。
由此可見,上述兩個標(biāo)準(zhǔn)都對管道元件在安裝前的檢驗提出了具體要求,這不能不說是我國特有的規(guī)定。按照國際慣例,產(chǎn)品的質(zhì)量應(yīng)由制造商來保證,無論是在運輸、施工還是使用過程中(在性能保證期內(nèi))出現(xiàn)任何由于制造而帶來的問題,都應(yīng)由制造商負(fù)責(zé)。一個合格的管道元件,首先應(yīng)由設(shè)計人員提出詳細(xì)、明確的制造技術(shù)要求,采購人員通過調(diào)查和了解確認(rèn)合格的制造商,驗收人員對產(chǎn)品的最終質(zhì)量進(jìn)行了驗收,此時,一個合格的產(chǎn)品就交給了施工現(xiàn)場。到現(xiàn)場后由用戶再花時間、花精力對產(chǎn)品進(jìn)行檢驗無疑是重復(fù)勞動,也是責(zé)任不清的體現(xiàn)。查看ANSI B31.3標(biāo)準(zhǔn),沒有任何有關(guān)這方面的要求,因此我國的施工規(guī)范中是否提這些方面的要求值得商榷。
當(dāng)然,作為長期從事石油化工管道設(shè)計的作者,也深知我國目前的壓力管道元件的采購、制造等各方面尚存在著許多漏洞,如果不加強安裝前的檢查容易出現(xiàn)問題,而且很多施工現(xiàn)場都出現(xiàn)了類似的問題。但是作者認(rèn)為將這些內(nèi)容列入產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的檢查驗收內(nèi)容中更好些,因為制造廠的檢查試驗條件更好些,而且也省去了如果產(chǎn)品不合格而往返搬運的時間和費用。
三、管道的焊接與檢驗
在這項內(nèi)容當(dāng)中,兩個標(biāo)準(zhǔn)之間差別較大的地方主要有焊縫的位置要求、焊接坡口加工方法的規(guī)定、焊后熱處理規(guī)定和焊縫的檢驗規(guī)定。
1、焊縫的位置要求
GB50235規(guī)定了焊縫的位置應(yīng)符合下列要求:
a、直管段上兩對接焊口中間面之間的距離,當(dāng)管子的公稱直徑大于或等于150mm時,不應(yīng)小于150mm,當(dāng)公稱直徑小于150mm時,不應(yīng)小于管子外徑;
b、對于煨彎管道,其焊縫距起彎點不得小于100mm,且不得小于管子外徑;
c、卷管的縱向焊縫應(yīng)置于易檢修的位置,且不宜在管子的底部;
d、環(huán)焊縫距支吊架凈距不應(yīng)小于50mm。需熱處理的焊縫距支吊架不得小于焊縫寬度的5倍,且不得小于100mm;
e、不宜在管道焊縫及其邊緣上開孔;
f、有加固環(huán)的卷管,加固環(huán)的對接焊縫應(yīng)與管子縱向焊縫錯開,其間距不應(yīng)小于100mm,加固環(huán)距管子的環(huán)焊縫不應(yīng)小于50mm。
SH3501對焊縫的位置規(guī)定如下:
a、除采用無直管段的定型彎頭外,管道焊縫的中心與彎管起彎點的距離不應(yīng)小于管子的外徑,且不小于100mm;
b、環(huán)焊縫距支吊架凈距不應(yīng)小于50mm。需熱處理的焊縫距支吊架不得小于焊縫寬度的5倍,且不得小于100mm;
c、直管段兩環(huán)焊縫間距不應(yīng)小于100mm,且不小于管子外徑。除定型管件外,其它任意兩焊縫間的距離不應(yīng)小于50mm。
由上面的規(guī)定可以看出,兩個標(biāo)準(zhǔn)均對焊縫距非標(biāo)彎頭的起彎點的距離、距支吊架的距離、兩相鄰環(huán)焊縫的距離提出了要求,而且要求不盡相同。如果在解釋這些規(guī)定的原因時,對于距支吊架的距離要求可認(rèn)為是由于焊縫是薄弱區(qū),應(yīng)離開集中載荷遠(yuǎn)一些。對于其它規(guī)定,則顯得缺乏理論依據(jù)。如果是考慮焊縫之間的熱影響的話,從上節(jié)中我們已經(jīng)知道,焊縫及其熱影響區(qū)的最大尺寸范圍對氣焊是22mm,對電弧焊弧則不超過6mm,那么上述的最小要求則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個尺寸。如果是考慮熱處理影響的話,那么對相鄰較近的焊縫可以一起進(jìn)行熱處理,故也不必要求那么大的間距尺寸。對于焊縫與彎頭起彎點的距離,如果是非標(biāo)彎頭,例如煨彎,那么此時彎管部分的應(yīng)力集中系數(shù)更小,而柔性系數(shù)則比標(biāo)準(zhǔn)彎頭更大,也就是說此時的應(yīng)力集中問題更小些,因此更沒有必要規(guī)定焊縫的距離。查看ANSI B31.3標(biāo)準(zhǔn),也沒有見到有這方面的規(guī)定。
作者曾多次遇到過這樣的情況:當(dāng)管件的直徑較小時,若采用最小連接(工程上常這么做),那么焊縫間距往往達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)要求。
2、焊接坡口的加工方法
GB50235標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:管道坡口的加工宜采用機械加工方法,也可采用等離子弧、氧-乙炔焰等熱加工方法。采用熱加工方法加工坡口后,應(yīng)除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影響接頭質(zhì)量的表面層,并將凹凸不平處打磨平整。
SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:
a、SHA級管道的管子,應(yīng)采用機械方法加工;
b、SHB級管道的管子,宜采用機械方法加工。當(dāng)采用氧-乙炔焰或等離子切割時,切割后必須清除影響焊接質(zhì)量的表面層。
由此可以看出,二者的要求差別較大。但筆者認(rèn)為二者都有值得商榷的地方。對于GB50235來說,其條文解釋中講到:“火焰切割已能達(dá)到要求,故不必具體規(guī)定。”如此說來,標(biāo)準(zhǔn)的該條不出現(xiàn)也好,具體采用何種方法由施工技術(shù)人員確定即可。而SH3501規(guī)定了僅SHA級管子應(yīng)采用機械切割,其它不作強制性規(guī)定。從SHA級管道的的定義中可知,如果介質(zhì)為劇毒介質(zhì),那么此時的管子材料可能是可焊性較好的一般性材料(因為對劇毒介質(zhì)來說,可能其壓力和溫度都不高,而僅是管道等級高一些)。從理論講,對于淬硬性強、壁厚較厚和貴重的材料,應(yīng)采用機械切割方法,以達(dá)到減少焊裂危險和節(jié)約貴重材料的目的。因此說,對于坡口的加工方法(包括管子的切割方法)進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)定是必要的,而且主要應(yīng)根據(jù)不同的材料來規(guī)定加工方法。有關(guān)這方面的理論見本章第二節(jié)所述。
3、焊后熱處理
SH3501標(biāo)準(zhǔn)對焊后熱處理的規(guī)定詳見表10-3所示。GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)對焊后熱處理的規(guī)定都不太全面,工程上經(jīng)常遇到超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況。有關(guān)這方面的理論見本章第二節(jié)所述。
4、焊縫的無損檢驗
GB50235對管道焊接接頭的射線和超聲波檢驗規(guī)定如下:
a、下列管道焊縫應(yīng)進(jìn)行100%射線照相檢驗,其質(zhì)量等級不得低于Ⅱ級:
¬輸送劇毒流體的管道;
輸送設(shè)計壓力大于等于10MPa或設(shè)計壓力大于等于4MPa且設(shè)計溫度大于等于400℃的可燃流
體、有毒流體的管道;
®輸送設(shè)計壓力大于等于10MPa且設(shè)計溫度大于等于400℃的非可燃流體、無毒流體的管道;
¯設(shè)計溫度小于-29℃的低溫管道;
°設(shè)計文件要求進(jìn)行100%射線照相檢驗的其它管道。
b、輸送設(shè)計壓力小于等于1.0MPa且設(shè)計溫度小于400℃的非可燃流體管道、無毒流體管道的焊縫,可不進(jìn)行射線照相檢驗;
c、其它管道應(yīng)進(jìn)行抽樣射線照相檢驗,抽檢比例不得低于5%,其質(zhì)量等級不得低于Ⅲ級?;蛘叱闄z比例和質(zhì)量等級按設(shè)計文件的要求進(jìn)行。
d、經(jīng)建設(shè)單位同意,管道焊縫的檢驗可采用超聲波檢驗代替射線照相檢驗,其檢驗數(shù)量應(yīng)與射線照相檢驗數(shù)量相同;
SH3501對管道焊接接頭的無損檢驗規(guī)定如下:
a、管道焊接接頭無損檢驗后焊縫缺陷等級的評定,應(yīng)符合現(xiàn)行JB4730《壓力容器無損檢測》的規(guī)定;
射線透照質(zhì)量等級不得低于AB級。焊接接頭經(jīng)射線檢測后的合格標(biāo)準(zhǔn)為:SHA、SHBⅠ級管道的焊接接頭Ⅱ級為合格,SHBⅡ級管道的焊接接頭Ⅲ級為合格;
超聲波檢測時,焊接接頭經(jīng)檢測后的合格標(biāo)準(zhǔn)為:SHA、SHBⅠ級管道的焊接接頭Ⅰ級為合格,SHBⅡ級管道的焊接接頭Ⅱ級為合格;
b、當(dāng)設(shè)計未規(guī)定時,每名焊工焊接的同材質(zhì)、同規(guī)格管道的焊接接頭射線檢測百分率,應(yīng)符合表10-5的規(guī)定,且不少于一個焊接接頭。當(dāng)管道的公稱直徑等于或大于500mm時,其焊接接頭射線檢測的百分率,應(yīng)按每個焊接接頭的焊縫長度計算。
表10-5 焊接接頭射線檢測百分率
管道級別
|
設(shè) 計 條 件
|
檢測百分率(%)
|
合格等級
|
|
壓力(表壓),MPa
|
溫度(℃)
|
|
|
SHA
|
—
|
—
|
100
|
Ⅱ
|
|
|
≥4
|
>400
|
100
|
Ⅱ
|
|
|
—
|
<-29
|
|
|
SHB
|
SHBⅠ
|
≥4
|
-29~400
|
20
|
Ⅱ
|
|
|
<4
|
>400
|
|
|
|
|
<4
|
-29~400
|
10
|
Ⅱ
|
|
SHBⅡ
|
—
|
—
|
5
|
Ⅲ
|
注:¶設(shè)計壓力小于4MPa(表壓)的管道中,包括真空管道;
·甲A類液化烴管道的焊接接頭,射線檢測數(shù)量不應(yīng)少于20%;
¸高度危害介質(zhì)管道的焊接接頭,射線檢測數(shù)量不應(yīng)少于40%;
¹在被檢測的焊接接頭中,固定焊的焊接接頭不得少于檢測數(shù)量的40%,且不少于一個。
c、每名焊工焊接的同材質(zhì)、同規(guī)格管道的承插焊和跨接式三通支管的焊接接頭,應(yīng)采用磁粉檢測或滲透檢測,抽查數(shù)量應(yīng)符合這樣的要求:SHA級管道不應(yīng)少于30%,SHBⅠ級管道不應(yīng)少于10%,SHBⅡ級管道不應(yīng)少于5%,且不少于一個焊接接頭。
從上面的規(guī)定中可以看出,兩個標(biāo)準(zhǔn)在檢驗數(shù)量、合格等級(二者的I、II、III級的概念不同)上的規(guī)定差別是比較大的。事實上,就我國的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)來說,有關(guān)的無損探傷分級標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)是比較多的,其中GB3323就是典型的鋼熔化焊對接接頭的射線探傷標(biāo)準(zhǔn)。不同的無損檢驗標(biāo)準(zhǔn),其內(nèi)容總存在一些差異,故有關(guān)部門應(yīng)清理并統(tǒng)一這些標(biāo)準(zhǔn),以便于設(shè)計、施工等各方的執(zhí)行。
關(guān)于檢驗數(shù)量,筆者認(rèn)為應(yīng)給設(shè)計人員多留些選擇的余地。因為石油化工生產(chǎn)中所操作的介質(zhì)千差萬別,對于不同介質(zhì)和不同操作環(huán)境中應(yīng)用的管道,應(yīng)如何對焊縫質(zhì)量提出要求,設(shè)計人員是最清楚的。例如對于有應(yīng)力腐蝕開裂的場合,對于劇烈循環(huán)場合(即交變應(yīng)力變化頻繁的情況)、低溫工況等,不是用簡單的管道分級所能包括的,此時應(yīng)由設(shè)計人員根據(jù)具體的介質(zhì)情況確定,最終做到既經(jīng)濟又可靠。
四、管道的壓力及密封試驗
縱觀兩個施工標(biāo)準(zhǔn),二者在壓力和密封試驗方面的規(guī)定差別不大,為了便于讀者的了解和掌握,在此也對比給出。
1、壓力試驗
a、壓力試驗應(yīng)具備的條件。GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相同,如下:
¬管道系統(tǒng)全部按設(shè)計文件安裝完畢;
管道支吊架的型式、材質(zhì)和安裝位置正確,數(shù)量齊全,緊固程度和焊接質(zhì)量合格;
®焊接及熱處理工作已全部完成;
¯焊縫及其它應(yīng)檢查的部位,不應(yīng)隱蔽;
°試壓用的臨時加固措施安全可靠。臨時盲板設(shè)置正確,標(biāo)志明顯,記錄完整;
±合金鋼管道的材質(zhì)標(biāo)記明顯清楚;
²試壓用的檢測儀表的量程、精度等級、檢定期符合要求;
³有經(jīng)批準(zhǔn)的試壓方案,并經(jīng)技術(shù)交底。
b、液體試驗壓力和氣體試驗壓力
GB50235標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:
¬承受內(nèi)壓的地上管道及有色金屬管道,其試驗壓力應(yīng)為設(shè)計壓力的1.5倍。埋地鋼管道的試驗壓力應(yīng)為設(shè)計壓力的1.5倍,且不低于0.4MPa;
當(dāng)管道與設(shè)備作為一個系統(tǒng)進(jìn)行試驗,而且管道的試驗壓力等于或小于設(shè)備的試驗壓力時,應(yīng)按管道的試驗壓力進(jìn)行試驗;當(dāng)管道試驗壓力大于設(shè)備的試驗壓力,且設(shè)備的試驗壓力不低于管道設(shè)計壓力的1.15倍時,經(jīng)建設(shè)單位同意,可按設(shè)備的試驗壓力進(jìn)行試驗;
®當(dāng)管道的設(shè)計溫度高于試驗溫度時,試驗壓力應(yīng)按下式計算:
Ps=1.5P[σ]1/[σ]2
式中:Ps……試驗壓力(表壓),MPa;
P……設(shè)計壓力(表壓),MPa;
[σ]1……試驗溫度下管材的許用應(yīng)力,MPa;
[σ]2……設(shè)計溫度下管材的許用應(yīng)力,MPa。
當(dāng)[σ]1/[σ]2大于6.5時,取6.5。
當(dāng)Ps在試驗溫度下產(chǎn)生超過管材屈服強度的應(yīng)力時,應(yīng)將試驗壓力Ps降至不超過管材屈服強度時的最大壓力;
對位差較大的管道,應(yīng)將試驗介質(zhì)的靜壓力計入試驗壓力中。液體管道的試驗壓力應(yīng)以最高點的壓力為準(zhǔn),但最低點的壓力不得超過管道組成件的承受能力;
對承受外壓的管道,其試驗壓力應(yīng)為設(shè)計內(nèi)、外壓力之差的1.5倍,且不低于0.2MPa;
夾套管內(nèi)管的試驗壓力應(yīng)按內(nèi)部或外部設(shè)計壓力的較高者確定。夾套管外管的試驗壓力應(yīng)按上述第¬條的規(guī)定確定。
承受內(nèi)壓的鋼管及有色金屬管的氣壓試驗壓力應(yīng)為設(shè)計壓力的1.15倍,真空管道的試驗壓力應(yīng)為0.2MPa。當(dāng)管道的設(shè)計壓力大于0.6MPa時,必須有設(shè)計文件規(guī)定或經(jīng)建設(shè)單位同意,方可用氣壓進(jìn)行壓力試驗。
SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:
真空管道的試驗壓力為0.2MPa;液體壓力試驗的壓力為設(shè)計壓力的1.5倍。氣體壓力試驗的壓力為設(shè)計壓力的1.15倍。對于設(shè)計溫度高于200℃的管道試驗壓力,應(yīng)按下式計算:
Pt=KPo[s1]/ [s2]
式中:Pt……試驗壓力,MPa;
K……系數(shù),液體壓力試驗取1.5,氣體壓力試驗取1.15;
Po……設(shè)計壓力,MPa;
[s1]……試驗溫度下材料的許用應(yīng)力,MPa;
[s2]……設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力,MPa;
管道壓力試驗時的應(yīng)力值應(yīng)符合下列要求:液體壓力試驗時,不得超過試驗溫度下材料屈服點的90%;氣體試驗時,不得超過試驗溫度下材料屈服點的80%。
c、壓力試驗過程及合格標(biāo)準(zhǔn)
GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基本相同,如下:
液壓試驗時,應(yīng)緩慢升壓,待達(dá)到試驗壓力后,穩(wěn)壓10分鐘,再將試驗壓力降至設(shè)計壓力,停壓30min,以試驗系統(tǒng)壓力不降低、管道無滲漏為合格。
氣壓試驗時,應(yīng)逐步緩慢增加壓力。當(dāng)壓力升至試驗壓力的50%時,穩(wěn)壓30min,如果未發(fā)現(xiàn)管道出現(xiàn)異?;蛐孤?,可繼續(xù)按試驗壓力的10%逐級升壓,每級穩(wěn)壓3min,直至升到試驗壓力。在試驗壓力下穩(wěn)壓10min,再將壓力降至設(shè)計壓力,然后用中性發(fā)泡劑對試驗系統(tǒng)仔細(xì)巡回檢查,以無泄漏為合格。
2、泄漏性試驗
a、試驗范圍
GB50235標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:輸送劇毒流體、有毒流體、可燃流體的管道應(yīng)做泄漏性試驗。
SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:按設(shè)計文件要求進(jìn)行。若設(shè)計未規(guī)定時,SHA級管道、SHBI級管道以及輸送乙B類可燃液體介質(zhì)的管道應(yīng)做泄漏性試驗。
b、試驗介質(zhì)
GB50235標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:宜采用空氣。當(dāng)設(shè)計文件規(guī)定采用其它介質(zhì)時,按設(shè)計規(guī)定的介質(zhì)進(jìn)行。
SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:宜采用空氣。
c、試驗壓力
GB50235標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:為設(shè)計壓力。
SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:為設(shè)計壓力。對于真空管道,則為0.1MPa。
d、試驗過程及合格標(biāo)準(zhǔn)
GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基本相同,如下:
試驗時,應(yīng)緩慢升壓,達(dá)到試驗壓力后,仃留10分鐘,用涂刷中性發(fā)泡劑的方法,巡回檢查閥門填料函、法蘭和螺紋連接處、放空閥和排氣閥、排水閥等密封點,以無泄漏為合格。對真空管道,應(yīng)進(jìn)行增壓率考核,考核時間為24h,以增壓率不大于5%為合格。
3、幾點說明
a、對于不能進(jìn)行水壓和氣壓試驗的管道,GB50235規(guī)定了可以用無損探傷代替。而SH3501標(biāo)準(zhǔn)中卻沒有相應(yīng)的規(guī)定。事實上,實際的生產(chǎn)裝置中,經(jīng)常碰到既不能做水壓試驗又不能做氣壓試驗的管道,例如隔熱耐磨襯里管道。
b、二者的水壓試驗壓力的限制有所不同。GB50235標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水壓試驗產(chǎn)生的應(yīng)力不允許超過材料的屈服極限,而SH3501則規(guī)定不允許超過材料屈服極限的90%。從理論上講,很難說哪個標(biāo)準(zhǔn)更科學(xué),因為它所規(guī)定的都是最大值。一般情況下,壓力試驗時,以不導(dǎo)致材料受到損傷為原則。但受結(jié)構(gòu)的影響,難免有應(yīng)力集中的問題,管道制造和焊接施工中的缺陷也在所難免,當(dāng)管道元件壁厚較厚時,還將在其橫截面上產(chǎn)生應(yīng)力梯度。這些問題的存在都使得在管道平均應(yīng)力(薄膜應(yīng)力)尚未達(dá)到材料屈服極限時,局部可能已達(dá)到屈服。對于塑性不太好的材料,此時容易造成材料的損傷。而這些因素的影響又是很難定量測算的,故從這個角度講,水壓試驗的壓力并不是越大越好。另外,標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗壓力在工程上對每根管道很難實現(xiàn),這是因為實際的管道試驗很少是逐根單獨進(jìn)行的,而常常是將幾根操作條件相近的管道串聯(lián)起來進(jìn)行,有時甚至將相關(guān)設(shè)備串起來試驗,,此時應(yīng)以被試驗的管道中最小的試驗壓力進(jìn)行試驗。顯然,兩個標(biāo)準(zhǔn)都沒有對這種情況給出指導(dǎo)性意見。
思考題
1、GB50235標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍如何?
2、SH3501標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍如何?
3、ANSI B31.3標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍如何?
4、SH3501標(biāo)準(zhǔn)是如何將管道進(jìn)行分級的?
5、GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)是如何對焊縫位置進(jìn)行規(guī)定的?
6、SH3501標(biāo)準(zhǔn)對焊縫坡口的加工方法是如何規(guī)定的?
7、SH3501標(biāo)準(zhǔn)對常用材料的焊后熱處理是如何規(guī)定的?
8、GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)對管道的壓力試驗介質(zhì)是如何規(guī)定的?
9、GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)對管道的壓力試驗壓力是如何規(guī)定的?
10、GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)對管道的壓力試驗過程和結(jié)果是如何規(guī)定的?
11、GB50235和SH3501標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了哪些管道應(yīng)進(jìn)行氣體泄漏性試驗?