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《在用工业管道定期检验规程》编制说明
来源: | 作者:pmo0d6b45 | 发布时间: 2016-05-19 | 632 次浏览 | 分享到:

  《在用工业管道定期检验规程》编制说明

  《在用工业管道定期检验规程》(以下简称《检验规程》)是在国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全监察局(以下简称锅炉局)的组织下,由华东理工大学、国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心(以下简称锅检中心)、合肥通用机械研究所(以下简称通用所)、上海市质量技术监督局、中国锅炉压力容器检验协会(以下简称锅协)、中国化学工程第三建设公司和中国石化上海高桥石化公司组成编写组,根据我国在用工业管道安全管理的现状,从保障在用工业管道安全的角度出发,制定的针对在用工业管道检验、安全状况等级评定和缺陷处理的安全技术规范。该规程是在多年的理论研究和工程实践以及消化吸收国内外先进技术的基础上制定的。编写过程中,总局于2002年九月二十八日以质检[2002]76号“关于征求《在用工业管道检验规程》意见的函”征求意见,先后召开了3次会,进行了广泛、深入、细致的现场调查研究,并反复听取、吸收各行业、各锅炉、压力容器以及工业管道检验单位的意见,形成了《在用工业管道定期检验规程》。它为改变工业管道目前的管理状况,实现工业管道的现代化、正规化管理提供了科学依据。

  一、制定本规程的目的

  工业管道广泛地应用于石油、化工、冶金、制药、能源、环保等行业,担负着高温、高压、易燃、易爆、有毒等介质的输送任务。工业管道一旦发生泄漏或爆炸,有可能导致灾难性事故的发生。为保证压力管道安全运行,保证人民生命和财产安全,1996年原劳动部颁布了《压力管道安全管理与监察规定》,正式将工业管道列入监察范围,对有效防止工业管道的破坏事故发挥了巨大作用。但是,国内长期存在重容器轻管道思想,其表现为:

  (1)对工业管道事故的可能性认识不足,一是错误的认为工业管道的壁厚对于其承受的内压来说有非常大的安全裕度,没有认识到在工业管道承受的载荷中,往往不是以内压为主,而是以弯矩为主,并且近年来采用应力分析软件设计的工业管道的安全系数大大低于多年前根据经验设计的工业管道的过分保守的安全系数;二是错误地认为工业管道过去没有发生事故则表明工业管道的安全系数很高,将来也不会发生事故,没有认识到腐蚀、冲刷、应力腐蚀、氢脆、疲劳、蠕变等与时间有关的破坏模式。

  (2)对工业管道事故的后果严重程度认识不足,片面地认为工业管道本身的价值很低,而忽视了易燃易爆介质泄漏进而爆炸或有毒介质泄漏带来的人身伤害和大量的停产损失。

  由于上述认识上的不到位,加上历史遗留问题以及管理工作的渐进性,国内工业管道,尤其是在用工业管道存在以下几个方面主要问题:

  (1)工业管道设计、制造、安装、及使用管理的标准规范不统一,不齐全甚至有矛盾。例如1995年前,国家没有一个部门归口管理工业管道,诸多部门之间缺乏协调,同样的管法兰、阀门等工业管道组成件标准有很多,有的企业同时使用几个标准系列的管件、阀门,十分混乱,因材料、型号用错导致事故的例子不可胜数。

  (2)工业管道的设计工作疏于管理。设计单位、设计个人未经统一的考核与认可,水平参差不齐,很多工业管道在设计时就选材不当,或结构先天不足,为日后使用埋下隐患。

  (3)工业管道的组成件(如管子、管件、阀门、法兰等)的制造过程中缺乏强制性的监督控制(近年原国家质量技术监督局才颁布了《压力管道元件制造单位安全注册与管理办法》),大量伪劣产品进入市场,给工业管道埋下了事故隐患。

  (4)工业管道的安装队伍混乱,管理失控,过去也没有进行单位与人员资格认可,工业管道的安装质量低劣使工业管道中保留了大量的超标缺陷。有的工业管道虽然要求按GB50235、GB50236施工,但实际安装时流于形式,达不到质量控制的目的。

  (5)在用工业管道焊接接头超标缺陷比例高。由于过去工业管道没有作为特种设备设计、制造、安装施工,或对工业管道竣工验收管理不严等原因,导致了现今在用工业管道焊接接头中存在大量的超标缺陷。

  (6)工业管道的检验、检测与缺陷处理缺乏有效的根据。至今我国仍没有较为完整的工业管道检验标准,也没有工业管道安全评定规程。压力容器经过多年努力,各种法规、标准、规程已经完善,相比之下工业管道方面要薄弱的多。

  1996年《压力管道安全管理与监察规定》颁布后,工业管道的管理工作已走上正轨,设计、制造、安装、检验等各环节加强管理,开展许可证制度,使我国工业管道的安全状况得到改善,促进了新建工业管道的“优生”。

  但是由于在用工业管道量大面广、种类繁多、工况各异以及缺乏规范化管理,必须加强在用工业管道的运行监督、检验和管理,尤其是近几十万公里的在用工业管道中遗留下的先天问题依然是人们摆脱不了的阴影。解决这一问题的关键之一是如何发现问题,解决问题。这样就对在用工业管道的检验以及安全性评价提出了要求。因此当务之急是制定相关的法规和制度,加强工业管道的使用管理工作,使之制度化、规范化和科学化,以避免和减少运行中的工业管道事故的发生。因此本规程的总则部分简述了制定检验规程的目的,其目的就使贯彻“安全第一、预防为主、防治结合”的精神,保障人身和财产的安全。

  二、制定本规程所考虑的几个问题

  1. 如前所述,如何发现问题、解决问题是保障在用工业管道安全的关键所在。因此本规程包括了工业管道检验、安全状况等级评定和缺陷处理三方面内容。

  2. 在用工业管道种类众多,涉及各个行业和领域,其走向错综复杂,使用和运行条件也各不相同。工业管道的失效不仅与工业管道内外部制造缺陷、表面腐蚀以及材料累积损伤有关,而且与工业管道的支吊架、阀门、法兰等工业管道元件的自身质量和安装质量有关。为了保障工业管道的安全运行,不仅要加强停运状态的定期检验,还应加强运行状态下的在线检验工作。为此将在用工业管道的定期检验分为在线检验和全面检验。其中在线检验是在运行条件下对在用工业管道进行的检验;全面检验是工业管道停车期间进行的较为全面的检验。

  3. 考虑到在用工业管道的特点,除将工业管道检验分为在线检验、全面检验两大部分外,为了便于阐述和施行又将安全保护装置检验单独分章进行规定。因此本规程包括总则、在线检验、全面检验、安全状况等级划分、安全保护装置检验、以及附则六个部分。

  4. 本规程作为安全技术规范,不同于检验手册,只能提出在用工业管道检验和评定安全状况等级的原则要求,不可能也无必要将过多的细节予以规定。因此,各有关部门和单位,应该或可以根据有关的情况制定细则,但不能违反本本规程的要求。

  三、关于本规程的适用范围

  本规程的适用范围,基本上是《压力管道安全管理与监察规定》适用范围的在用工业管道及附属设施。但最高工作压力小于0.1MPa的工业管道和公称直径小于等于25mm的工业管道(指主工业管道)不在《特种设备安全监察条例》的范围内,因此,本规程不适用这两类工业管道。此外非金属工业管道和最高工作压力大于42 MPa的超高压工业管道,其设计、制造、检验均有特殊的要求,本规程也不适用这两类工业管道。

  在《压力管道安全管理与监察规定》适用范围内,但本规程不适用的工业管道,以及有特殊要求的工业管道,可按照本规程第60条的规定,由使用单位商检验单位参照本规程制定检验细则,并报省级安全监察机构备案。

  工业管道由工业管道组成件和工业管道支承件构成,工业管道支承件又分为工业管道安装件和工业管道附着件。工业管道组成件是用于连接或装配工业管道的元件,包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门、膨胀接头、挠性接头、耐压软管、疏水器、过滤器和分离器等。工业管道安装件是将负荷从管子或工业管道附着件上传递到支撑结构或设备上的元件,包括吊杆、弹簧支吊架、斜拉杆、平衡锤、松紧螺栓、支撑杆、链条、导轨、锚固件、鞍座、垫板、滚柱、托座和滑动支架等。工业管道附着件是用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件,包括管吊、吊(支)耳、圆环、夹子、紧固夹板和裙式管座等。除此之外,工业管道的附属设施,包括压力表、测温仪表、安全阀、爆破片装置和紧急切断装置等安全保护装置,以及阴极保护装置和蠕胀测点等其它附属设施,也在本规程适用的范围内。

  四、条文说明

  (一)总则

  上述内容已经对第1~3条和第5条进行了说明,在此不再赘述。

  第4条规定了工业管道的分级。

  目前国内外工业管道的分类(级)的方法都是根据工业管道设计、施工与检修等不同特点来考虑的,其分类依据主要有以下三种。

  (1)根据使用条件综合分类法

  此种工业管道分类方法是根据工业管道具体使用条件(如温度、材料、介质、压力、环境等因素),以及工业管道失效或破坏的后果等因素对工业管道进行分类。

  目前国内主要采用的此种方法有:①中国石油化工总公司SHS 01005-92《工业管道维护检修规程》将工业管道分为五类。该规程除了按工作压力将工业管道分级外,还考虑了工作温度、介质性质、工业管道材料等因素。②中国石油化工总公司的SHJ501-85《石油化工剧毒、易燃、可燃介质工业管道施工及验收规范》中将工业管道分为3级(A、B、C),这种划分方法主要从工业管道施工角度出发,考虑了输送介质的易燃、易爆、剧毒等性质,按照介质的危害性来划分为A、B、C三级。③化工部《化工企业工业管道检验规程》中将工业管道划分为4级,该规程的分类与中国石油化工总公司的SHS 01005-92中的分类方法类似,主要将SHS 01005-92中的Ⅰ、Ⅱ类合并成为A级,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类分别对应B、C、D类。

  国外许多法规中也采用了此类方法。例如①美国ASME B31.3《化工厂和炼油厂工业管道》标准中根据不同的具体情况进行工业管道设计、检验,将工业管道依据管内流体的不同分为D类、M类、高压类工业管道和其它类工业管道,该标准主要依据介质流体的性质,即主要根据工业管道一旦泄漏所产生危害的严重程度及压力来划分工业管道类别。其特点是在工业管道设计和检验时区别对待。②美国石油协会API 570《工业管道检验规范》中将工业管道分为3类。该规范的分类综合考虑了介质的性质以及工业管道所处的位置,其特点是从安全角度将工业管道失效造成的危害性区分开来。

  尽管这种分类从维护安全角度出发,体现出了各因素对安全影响的不同,较为全面的,但是其缺点是各种方法不统一。作为国家规范应与相关的法规和文件相统一,故在此未采用此类方法。

  (2)根据使用经验及实际需要分类

  目前国内的大型企业单位根据各自使用工业管道的经验及实际需要出发,对工业管道采用了不同的分类方法。这种划分方法是根据企业使用经验和安全管理需要确定的。但这种分类方法由于没有安全要求程度上的差别,因而难以区别哪些工业管道应重点进行检验。

  (3)国家质量技术监督局制定的工业管道分级方法

  国家质量技术监督局制定的《压力管道安装单位资格认可实施细则》中,将压力管道分为GA类(长输管道)、GB类(公用管道)、GC类(工业管道)三大类,在此三类中又根据介质性质、载荷条件、设计、安装等不同情况对三类工业管道又进行了细分。该分类方法是目前我国唯一全国统一的、详细的压力管道分级方法。

  鉴于该分级方法是目前我国唯一全国统一的、详细的压力管道分类方法,为此在用工业管道的分级参照国家质量技术监督局制定的《压力管道安装单位资格认可实施细则》分类,将在用工业管道分为GC1、GC2和GC3三级。但是应注意到该方法的出发点是“压力管道安装单位资格认可实施细则”,分级时仅考虑了介质、温度和压力等因素,而对较为重要的材料、所处环境等问题未予考虑。为此参考化工部与中国石油化工总公司的工业管道分类方法,补充规定:其中穿越铁路干线、重要桥梁、住宅及工厂重要设施的输送火灾危害性为甲、乙类介质及毒性程度为中度危害以上介质的工业管道,其穿越部分按GC1类工业管道的检验要求进行检验。而对材料问题则在全面检验中的理化检验中体现。

  第6条规定了检验单位和检验人员的义务

  工业管道是一种特种设备,承担输送高温、高压、易燃、易爆、有毒等介质任务。工业管道一旦失效或破坏往往会产生严重的后果。为此必须明确使用单位、检验单位、检验人员的资格、责任和权限。在总则中规定了检验单位和检验人员的义务,即检验单位和检验人员必须在认可的资格范围内从事工业管道的检验工作,接受质量技术监督部门的监督检查和业务指导,并保证工业管道的检验质量,对检验结果负责。其余的部分分别在在线检验和全面检验的相关条款中规定。

  (二)在线检验

  第7~9条规定了在线检验的定义、检验周期、承担单位及其职责、检验方法和检验重点。

  在用工业管道数量巨大,仅靠专业压力管道检验单位无法有效地完成所有在用工业管道的检验工作。使用单位是工业管道的直接使用者、管理者,也是工业管道安全的最大受益者,而在线检验以宏观检查为主,对工业管道状况最为熟悉的使用单位在对有关人员培训后完全有能力承担这一工作,而且国内某些企业和单位已经在工业管道的管理工作中开始施行相关的管理规定。为此明确在线检验工作由使用单位即业主负责,当然,使用单位也可将在线检验委托给具有工业管道检验资格的单位。考虑到工业管道的实际特点,本规程赋予使用单位更大的权限,同时使用单位也承担更大的责任。使用单位需要制定在线检验管理制度,在线检验人员必须经过专业培训,并且报地(市)级质量技术监督部门备案。这样不仅保证了在用工业管道检验工作的顺利进行,而且强调业主的责任,有利于保障工业管道的安全运行。

  在线检验性质是使用单位进行自检的一种形式。目的是为了加强运行中工业管道的巡视检查以便及时发现问题,并掌握运行中的第一手资料。为此规定在线检验是在运行条件下对在用工业管道进行的检验,使用单位根据具体情况制定检验计划和方案,在线检验每年至少检验一次,以宏观检验和安全保护装置检验为主,必要时进行测厚和电阻测量。

  本规程中规定的在线检验的重点检查部位,从风险管理的角度可以分为两类:

  一类是发生事故的可能性较大的部位,包括:

  (1)压缩机、泵的出口部位,其振动比较严重。

  (2)支吊架损坏部位附近的工业管道组成件以及主要受力焊接接头,由于支吊架的损坏,承受的应力远大于设计值。

  (3)高温、高压等工作条件苛刻的管段,其发生事故的可能性较大。

  (4)承受交变载荷的的管段,其容易发生疲劳。

  (5)补偿器、三通、弯头(弯管)、大小头、支管连接及介质流动的死角等部位,使用经验表明,这些部位容易损坏。

  (6)曾经出现过影响工业管道安全运行的问题的部位,这往往意味着该部位承受较大应力或腐蚀较严重,从而发生事故的可能性比较大。

  另一类是事故后果比较严重的部位,即处于生产流程要害部位的管段以及与重要装置或设备相连接的管段。

  第10条说明本规程提出在线检验的原则要求,不可能也无必要将过多的细节予以规定。因此,检验人员应该或可以根据实际情况制定细则,但不能违反本本规程的要求。

  第11条给出了在线检验的流程图。第12~16条具体规定了在线检验的项目和要求。

  在用工业管道种类多,涉及面广,走向错综复杂,使用和运行条件也有很大差异,而且引起工业管道的失效因素众多。根据历年来各种工业管道重大事故原因的分析,主要表现在设计不当、制造质量低劣、安装质量差、管理不善、腐蚀等方面:

  (1)设计原因主要有选材不当,阀门、管件等工业管道组成件选型不合理,管系结构布置不合理等。

  (2)制造原因主要是指管子、管件、阀门等制造过程中形成的缺陷。

  (3)安装原因主要指施工安装质量低劣引起的事故,如焊接质量低劣,存在错边、未焊透,夹渣、气孔、裂纹等缺陷,材料混用,未按规定进行无损检测等。

  (4)管理不善除各环节管理失控外,还包括使用管理混乱,未进行有效的定期检验。

  (5)工业管道多样性造成的腐蚀情况复杂多变。

  (6)材料老化劣化、材料累积损伤等。

  此外,附属设备,包括安全保护装置和其它附属设备(如阴极保护装置、蠕胀测点等)也不可忽视。

  对这些可能引起工业管道失效或破坏的危险因素,通过有针对性的检查项目,是可以将其检查出来的。为此,根据在用工业管道的失效特征以及危险因素分析,并结合宏观检查的特点以及实际工程经验,参考已有的相关标准、规范,规定了在线检验的检验项目和要求。

  第17条规定检验人员完成在线检验后,必须按照本规程附件二《在用工业管道在线检验报告书》,认真、准确地填写在线检验报告。《在用工业管道在线检验报告报告书》分为两部分,一部分是只需在建档时填写一次的部分(除非工业管道进行了修理改造),包括“在用工业管道原始资料登记表”和“在用工业管道单线图”;另一部分是每次完成在线检验后需要填写的部分,包括“在用工业管道在线检验测厚记录”和“在用工业管道在线检验结论报告”。“在用工业管道在线检验结论报告”由使用单位盖章后有效,如果使用单位委托具有工业管道检验资格的单位进行在线检验,则“在用工业管道在线检验结论报告”由使用单位和检验单位盖章后有效。

  第18条规定了在线中发现的异常情况和问题的处理。由于工业管道的情况千差万别,本规程不可能对此作出具体的规定。如前所述,使用单位是工业管道的直接使用者、管理者,也是工业管道安全的最大受益者,使用单位有责任认真分析发现的异常情况和问题,及时采取有效的整改措施,对于重大安全隐患应报省级质量技术监督部门安全监察机构或经其授权的地(市)级备案质量技术监督部门安全监察机构。

  (三)全面检验

  第19条规定了全面检验的定义和检验周期。

  在用工业管道的全面检验周期主要根据安全状况等级确定,同时兼顾在用压力容器的定期检验周期。本规程中规定安全状况等级为1级和2级的在用工业管道检验周期一般不超过6年;安全状况等级为3级的工业管道,其检验周期一般不超过3年。但是考虑到不同工业管道的情况不一,检验周期可以延长或缩短。

  只有经过使用经验和检验证明确能长期安全运行的工业管道,才能延长检验周期。为了确保工业管道的安全运行,保持工业管道安全监察工作的严肃性,使用单位必须向省级或其委托的地(市)级质量技术监督部门安全监察机构提出延长检验周期的申请,经受理申请的监察机构委托的检验单位确认后,才能适当延长检验周期,但最长不得超过9年。

  在正常检验周期内不能保证工业管道安全的,有特殊情况的下列工业管道,应适当缩短检验周期:

  (1)新工业管道投用后的首次检验。

  (2)发现应力腐蚀的工业管道。应力腐蚀是一种危害性很大的腐蚀形式,同时又比较难以检测。往往只能出现应力腐蚀裂纹后,才能发现工业管道存在应力腐蚀,此时,裂纹的扩展速率很快,目前也没有足够的数据估算各种情况下的应力腐蚀扩展速率。因此,应该缩短检验周期。

  (3)严重局部腐蚀的工业管道。工业管道的局部腐蚀有各种形式,包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等,其中有些腐蚀是自催化过程,具有很大的危险性。工业管道局部腐蚀的定量规律往往很难确定,其腐蚀程度不能用称重法来确定,通常用“轻微”、“较严重”、“严重”等模糊用语来描述,其具体含义必须根据实际情况确定。因此,当工业管道发生严重局部腐蚀时,应该缩短检验周期。

  (4)承受交变载荷,可能导致疲劳失效的工业管道。疲劳是工业管道的一种很重要的破坏模式。当发现疲劳裂纹时,疲劳寿命已经消耗了将近90%,所以对于疲劳,重在预防。

  (5)材料产生劣化的工业管道。

  (6)在线检验中发现存在严重问题的工业管道。

  (7)检验人员和使用单位认为应该缩短检验周期的工业管道。

  第20条和第21条分别规定了检验单位和检验人员的资格、责任和权限,以及使用单位的责任。

  在用工业管道全面检验工作由检验单位负责,从事全面检验工作的检验单位须获得质量技术监督部门的资格认可,接受质量技术监督部门的监督检查和业务指导。其中,有些大型企业经过质量技术监督部门的资格认证,可以对本企业自有的工业管道进行全面检验,但不得从事其它工业管道的全面检验工作。检验单位必须在认可的资格范围内从事工业管道的检验工作,并保证工业管道的检验质量,对检验结果负责。

  从事在用工业管道检验工作人员分为在线检验人员和全面检验人员。全面检验人员必须是具有工业管道全面检验资格的检验单位的检验人员,检验人员应按《锅炉压力容器工业管道及特种设备检验人员资格考核规则》的要求考核合格,取得相应的检验资格证书。由于工业管道的全面检验基本上覆盖了其在线检验的内容,因此取得工业管道全面检验资格的检验人员就同时具备了在线检验的资格。检验人员应在认可的资格范围内从事工业管道的检验工作,保证工业管道的检验质量,对检验的结果负责,并且接受质量技术监督部门的监督检查和业务指导。

  为了保证安全,检验单位和检验人员必须做好检验的安全防护工作,严格遵守使用单位的安全生产制度。

  如前所述,使用单位是工业管道的直接使用者、管理者,也是工业管道安全的最大受益者。本规程赋予使用单位更大的权限,同时使用单位也承担更大的责任。为了保障工业管道的安全以及检验工作的顺利实施,要求使用单位制定全面检验计划,认真安排全面检验工作,按时申报全面检验,做好全面检验的各种辅助工作,并协助检验单位进行全面检验工作

  第22条说明本规程提出全面检验的原则要求,不可能也无必要将过多的细节予以规定。因此,检验人员应该或可以根据实际情况制定细则,但不能违反本本规程的要求。这是给检验人员权利的明确规定,本规程的其它条款中也有类似的明确规定,以使检验人员对检验的结果能更好地负起责任。检验人员应该通过原始资料的审查,对一些上次检验过的项目,并已作出明确处理的,在运行中又无异常情况产生的,在保证安全的前提下就可不检,以尽可能降低检验费用。真正做到不以盈利为目的,为用户服务,为安全生产服务。

  第23条给出了全面检验工作的流程图。

  第24条规定了资料审查和制定检验方案的工作。

  本条列出了检验前一般应审查的内容和资料。考虑到我国的实际情况,现有的工业管道中,有许多是在尚未实行安全监察前设计、制造、安装的,因此,设计所依据的标准和规范、产品质量与使用管理情况比较复杂。故本规程规定需要审查设计、安装单位的资格;设计、安装、验收资料;各种记录;以往的全面检验与在线检验报告。

  所审查的内容和资料,是制定检验方案的依据,检验方案应征求使用单位的意见和共同协商。

  第25条规定了检验安全事项。

  第26条规定了宏观检查的项目、要求和检验比例。

  宏观检查是检验工业管道质量的重要方法之一,它简单实用,不仅可以使检验人员对工业管道的实际状况有概括的了解,而且对进一步采用何种检验方法进行详细检验提供重要的线索和依据。

  根据以往工业管道破坏失效的事例,宏观检查必须包括在线检验的有关内容。由于全面检验是停车状况下的检验,有些在线检验的项目,如泄漏检查、振动检查,在全面检验时无法或很难进行。因此,本规程规定,全面检验的宏观检查包括在线检验的相关内容。

  此外,本规程还特别强调了对工业管道布置和结构检验、表面质量和腐蚀检验。管道的布置和结构检验涉及的面很广,将结合压力强度检验和应力分析作详细说明,此处不再赘述。

  工业管道宏观检查的比例,应视具体情况而定。对于无绝热层的非埋地管道,原则上应对整条管道进行宏观检查,但对于某些无法或很难检验的部位,不能强求必须进行宏观检查。中国石油化工总公司和化工部的管道检验规程也是这样规定的。对于有绝热层的非埋地管道,进行抽检。对于埋地管道,选择易损坏的部位开挖检验。对于后两者,由于实际情况差异很大,本规程不可能规定一个固定的宏观检查比例,应该由检验人员与使用单位协商确定此比例。

  第27条规定了工业管道材料的检验要求。

  工业管道的材料对于保证其安全使用非常重要。但是,由于种种历史原因,有些工业管道的材料不清楚,有些工业管道在安装过程中发生了材料误用、混用。因此,应该查明管道材料的牌号,至少应查明其种类。

  第28条规定了厚度测量的比例、测量位置和发现异常情况时的处理方法。

  工业管道的厚度减薄通常是由于腐蚀和冲刷引起的。所以,一般选择弯头、三通、直径突变处(俗称大小头)、以及上述被抽查管件与直管段相连的焊接接头的直管段一侧进行厚度测量。本规程根据管道的类别规定了抽查比例,如表1所示,该抽查比例是对于上述每种管件数量,而不是各种管件的总数而言的。本规程还规定了上述管件的测量位置数量,图1为测量位置示意图。至于每个测量位置处,沿管件或直管段的环向,选择何处进行测量,测量多少点,则由检验人员根据实际情况确定。

  管道的其它部位也可能发生减薄,检验人员应根据实际情况进行厚度抽查。

  图1 测厚位置示意图

  一旦检查发现管道有异常情况,应在附近增加测点,并确定异常区域大小,并可适当提高整条管线的厚度抽查比例。

  第29条规定了表面无损检测抽查的部位,包括:

  (1)宏观检查中发现裂纹或可疑情况的部位。

  (2)奥氏体不锈钢管道绝热层的破损处或可能渗入雨水处,该处可能发生应力腐蚀开裂。

  (3)处于应力腐蚀环境中的管道,内表面可能发生应力腐蚀开裂。有条件时应进行内表面无损检测抽查,当无法进行内表面无损检测时,也可趁停车的有利时机,进行外表面无损检测。当应力腐蚀很严重时,外表面的无损检测也能发现应力腐蚀裂纹。易产生应力腐蚀的介质与材料的组合参见本规程附录四。

  (4)长期承受明显交变载荷的管道,可能在焊接接头和容易造成应力集中的部位萌生疲劳裂纹,应在这些部位进行表面无损检测。

  (5) 检验人员认为有必要时,对支管角焊接缝等部位也应进行表面无损检测抽查。

  由于实际情况差异很大,本规程不可能规定一个固定的表面无损检测比例,应该由检验人员与使用单位协商确定此比例。

  第30条规定了射线和超声检测的抽查比例和重点检查部位。

  本规程明确规定,GC1和GC2级管道的焊接接头一般应进行射线或超声检测,并在表2中给出了的抽查比例;GC3级管道只有在发现异常情况时,才进行射线或超声检测。这是根据我国工业管道量大面广的实际情况,并借鉴中国石油化工总公司和化工部的管道检验规程而确定的。

  如果抽查时发现了较严重的缺陷(导致管道的安全安全状况等级为3级或4级的缺陷),则表明管道的设计、安装或运行存在某种程度的问题,此时应增加检查比例,所增加比例数量由检验人员与使用单位结合管道运行参数和运行经验协商确定。

  射线或超声检测的重点部位如下:

  (1)在制造、安装过程中曾经返修过的焊接接头和曾经发生过泄漏的焊接接头。返修和曾经发生问题表明,该部位是薄弱环节。

  (2)操作较困难,因而焊接质量相对较差的安装固定焊焊接接头和异种钢焊接接头。

  (3)在其他检测中发现异常情况,如,发现表面裂纹、硬度异常、错边或咬边严重超标等的焊接接头;

  (4)泵、压缩机进出口第一道焊接接头或相近的焊接接头,这些部位的振动相对较大;

  (5)支吊架损坏部位附近的焊接接头。由于支吊架的损坏,该部位实际承受的应力远大于设计值。

  (6)检验人员和使用单位认为需要抽查的焊接接头。

  当重点检查部位确需进行无损检测抽查,而表2所规定的抽查比例不能适应检查需要时,检验人员应与使用单位协商确定具体抽查比例。

  对使用条件苛刻和焊接技术要求高的的管道如温度、压力循环和振动较大及耐热钢管道,规定抽查比例为表2的2倍。

  第31~33条规定了理化检验和力学性能试验。

  满足第31条所列条件的工业管道,可能发生蠕变或氢脆,因此需要进行金相和硬度检验,以确定材料性能是否劣化。

  对于碳钢和低合金钢管道,如果工作介质中含有湿H2S或其它特定的成分,则可能发生应力腐蚀。但是,如果焊接接头的硬度值小于HB200,则不会发生应力腐蚀。因此,应选择有代表性的部位应进行硬度检验。当焊接接头的硬度值超过HB200时,表明该管道存在应力腐蚀的可能性,检验人员视具体情况扩大焊接接头内外部无损检测抽查比例。

  如果设计时给出了工业管道的设计寿命,并且实际使用年限已经接近或超过设计寿命,则表明该管道的失效率很高,必须进行金相或硬度检验,以确定材料性能是否劣化。当金相或硬度检验结果异常时,必须进行化学成分分析,以确认是否误用了不符合设计规定的材料,并进行力学性能试验,确定材料力学性能的劣化程度,为评价管道能否安全使用至下一检验周期提供基础数据。

  金相检验一般采用现场金相手段,有条件时进行内壁金相检验,无法或难以进行内壁金相检验时,也可进行外壁金相检验。

  当管道设有试验段时,可以从试验段上取样,进行实验室金相和力学性能试验,取得参考数据。当管道未设试验段,又必须进行实验室金相和力学性能试验时,则由检验人员根据实际情况切取管道上有代表性的管段,从该管段上取样。

  第34条规定应按第五章的要求进行安全保护装置的检验。

  第35条是耐压强度检验和应力分析的有关规定。

  检验中发现工业管道的全面减薄(而不是局部减薄)量超过管道公称壁厚的10%时,参照现行国家标准《工业金属工业管道设计规范》GB 50316的相关内容进行耐压强度校验。

  如前所述,工业管道承受的载荷中,往往不是以内压为主,而是以弯矩为主。耐压强度校验只考虑内压载荷,因而其结果只具有相对意义。即使工业管道能够通过耐压强度校验,也不能保证该管道能承受实际载荷。但是,如果工业管道不能通过耐压强度校验,则该管道必定不能承受内压和弯矩的联合载荷。

  应力分析是一个复杂的过程,通常使用专门的管道应力分析软件进行。工业管道检验中一般不要求进行应力分析,但是有应力分析结果时,会对工业管道的检验以及安全性评定有很大帮助。尤其在怀疑或发现工业管道设计存在不合理结构、壁厚严重减薄等现象时这一优点将更为突出。为此本规程给出了进行工业管道应力分析的原则。

  (1)工业管道布置或结构不合理

  合理的工业管道布置和结构应满足以下四方面要求:

  1)管道布置应满足工艺及管道和仪表流程图的要求;

  2)管道布置应满足便于生产操作、安装及维修的要求;

  3)具有热胀和冷缩的管道,布置中配合进行柔性计算;

  4)管道布置中应控制管道的振动。

  当管道不满足上述情况时,管道可能会出现布置或结构不合理现象,影响管道安全。

  ①管道布置合理性问题

  前两个方面的问题可以归结为管道布置合理性问题。此类问题在检验中相对较容易判断,而且国标GB50136《工业金属管道设计规范》的第8部分“管道的布置”中也给出了较为详细的规定和要求。检验人员在具备相应的管道知识、工程经验以及熟悉管道标准的前提下,通过认真检查可以发现管道布置是否合理。但是考虑到进行此项检验工作对在线检验人员仍有一定的难度,因此本规程中未对在线检验做出此方面的检验要求,而强调全面检验人员必须进行管道布置检验。

  ②管道柔性方面的问题

  工业管道柔性设计是否合理,涉及范围较广。不仅涉及到工业管道柔性分析、支吊架设计,在多数情况下必须进行管系的应力、变形和位移分析。严格的说,这部分工作应该由设计人员承担。但是在实际情况中,往往存在由于设计或施工问题造成的工业管道结构不合理现象,尤其是早期投用的未经过应力分析或柔性分析的老工业管道问题更为突出。这样就对检验人员提出了结构合理性检验的要求。因此本规程中要求检验人员进行工业管道的结构检查。

  鉴于GB50316《工业金属工业管道设计规范》中对哪些工业管道要求进行柔性有详细的说明,故在此不一一说明。同样有关柔性设计规范以及工业管道支吊架设计规范中也对相关内容进行了详细的规定(如SHJ 41《石油化工企业工业管道柔性设计规范》, SH 3073《石油化工企业工业管道支吊架设计规范》)。

  由此类规范中提出的要求可以看到,工业管道不满足这些要求,往往会出现结构缺陷,影响工业管道安全。此类问题一般可以通过三种途径发现:A. 检验中直接发现(这里指的直接发现问题,不包括工业管道或工业管道组成件发生失效或破坏情况间接反映可能存在的结构缺陷问题);B. 工业管道或工业管道组成件发生异常现象、失效或破坏,由此间接发现可能存在的结构不合理现象;C.进行应力分析发现问题。

  当工业管道存在不满足有关柔性设计或结构设计要求时,有些情况是可以直接通过检验发现的。例如支吊架的间距是否合理,工业管道与工业管道、工业管道与相邻设备之间是否存在较大的端点附加位移,对有柔性设计要求的工业管道固定点或固定支撑之间是否采用自然补偿或其它类型的补偿器结构的问题。因此规程中明确要求检验人员对此类问题进行检验。其中对于支吊架的间距是否合理检验人员可以参照GB/T17116.1-1997《工业管道支吊架 第1部分:技术规范》中的附录B执行。

  有些问题则可以通过工业管道的异常现象或相关的工业管道组成件失效或破坏现象来间接发现。例如工业管道有无异常的挠曲和下沉,工业管道是否存在异常变形,工业管道与工业管道、工业管道与相邻设备之间有无相互碰撞及摩擦情况,工业管道支吊架是否破坏,膨胀节是否破坏或存在异常情况等。这是因为若工业管道存在明显结构缺陷时,工业管道往往会出现局部应力过高、变形或位移增大的情况,此时经常会伴随上述异常或工业管道组成件失效情况。当检验中发现此类现象时,检验人员应考虑工业管道结构是否存在不合理现象。若检验人员能确定是柔性设计或安装问题导致的结构不合理时,应要求使用单位对其进行整改或调整;若不能直接判断出上述现象是否由结构缺陷所导致时,规程中建议进行管系应力分析。

  对于检验未发现有异常情况,但是怀疑结构可能存在缺陷时,若检验人员和使用单位认为有必要时也应进行应力分析。

  通过直接检验发现、工业管道异常现象间接发现和应力分析这三种手段相结合的方法,基本上可以保证发现工业管道结构性缺陷问题。为此规程中对这方面提出了相应的要求,但是为了便于检验和分类,分别在结构检查、支吊架检查、膨胀节检查、以及应力分析中分别提出了要求,此处集中予以说明。

  ③关于振动问题

  工业管道振动是一个非常复杂的问题。尽管在设计中对此提出了要求,但是在实际使用中,往往还会发生振动问题。至于如何消振,则更是一个难题。经过通过动态应力分析可以详细分析管道的振动,但若要检验人员发现引起振动的原因和消振方法是难以施行的。因此本规程仅仅要求检验人员进行振动检验,而未提出更高的要求。

  (2)壁厚严重减薄

  当工业管道的壁厚严重减薄时,其承载能力显著降低。对于原安全系数很大的工业管道,即使壁厚严重减薄,也可能有足够的承载能力。但对于原安全系数不是很大的工业管道,则壁厚的严重减薄很能使管道的承载能力不足。如果工业管道本来就存在结构问题,则壁厚的严重减薄使问题进一步恶化。因此,本规程规定,如果管道严重全面减薄量,并且检验人员和使用单位根据实际情况认为有必要时,应进行应力分析。

  第36条规定了必须进行压力试验的情况及其替代方法。

  压力试验是对工业管道的安全性能的全面的、综合的检验,经过全面检验的工业管道原则上应该进行压力试验。

  有下列情况之一者,应进行压力试验:

  (1)重大修理改造的管道,这种管道的安全性尚未经过实践检验,应该通过压力试验检验其安全性。

  (2)使用条件变更,并经强度校核合格的管道。此处的“使用条件变更”包括介质的易燃性等级提高、介质的毒性等级提高、使用压力提高、使用温度提高或降低至-20℃以下等情况。在这些情况下,并未经过实践检验其是否仍然能安全使用,应该进行压力试验。

  (3)停用2年以上重新投用的管道。

  在实践中,工业管道往往互相连接形成管网或与压力容器构成一个系统,在有些情况下无法单独对被检验的管道进行压力试验。对于上述(1)(2)(3)管道,如果现场条件不允许进行压力试验,经使用单位和检验单位同意,可同时采用下列方法代替:

  (1)所有焊接接头和角焊缝(包括附着件上的焊接接头和角焊缝),用液体渗透法或磁粉法进行无损检测;

  (2)焊接接头用100%射线或超声检测;

  (3)泄漏性试验。

  对于不属于上述三种情况的管道,如果现场条件不允许进行压力试验,经使用单位和检验单位同意,通过泄漏性试验的管道可以不进行压力试验。从原理上,泄漏性试验并不能替代压力试验,本规程如此规定实质上是对安全性和经济性的折衷。

  第37条规定了压力试验的一般要求,其中所指的“修补”并不包括为了拆除压力试验所必须的临时设施进行的必要的工作。

  第38条规定了压力试验和泄漏性试验的具体要求。

  GB50235《工业金属管道工程施工及验收规范》中已经对其进行可详细的规定,因此,本规范直接引用GB50235的规定,而不再赘述。但是,GB50235是施工和验收规范,因此其中计算试验压力的公式中采用了工业管道的设计压力,而本规程为在用管道检验规程,应该用工业管道的最高工作压力代替设计压力计算试验压力。

  第39条 规定了出具检验报告的程序和送交时间的原则要求。

  第40~42条规定了工业管道缺陷处理的原则。

  本规程规定的是缺陷处理的原则性条款,既适用于超过制造及验收规范的缺陷的处理,也适用于导致工业管道的安全状况等级按本规程的规定不能评定为3级的缺陷的处理。

  缺陷的处理有两种方式,一是修复,一是安全评定。

  缺陷的修复必须按照有关的规范的要求进行,修复前,使用单位前应制定修复方案,相关文件记录应存档;修复的过程也必须符合有关规范的规定;缺陷修复后,由原检验单位按照有关规范确认合格后,管道方可投入使用。

  工业管道的缺陷安全评定是一项复杂的工作,既需要丰富的实践经验,也需要复杂的应力分析。为了确实保证工业管道的安全运行,因此,工业管道的缺陷安全评定必须由国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全监察局认可的评定单位进行,工业管道评定单位应对评定结果负责。

  (四)安全状况等级评定

  第43条规定了工业管道安全状况等级的评定原则。

  本规程附件一中规定了在用工业管道的安全状况等级划分为1、2、3和4级四个等级。形象地说安全状况等级为1级的工业管道的状况相当于标准状态;2级满足合乎使用条件;3级则是监控使用状态,即工业管道办理注册手续后允许在满足检验报告所限定的使用条件和检验周期内继续使用;安全状况等级为4级则予以整改或更换。

  工业管道在检验后根据实际工业管道的位置和结构检验、材质检验、缺陷检验的结果按本规程给出的安全状况等级划分方法进行划分。这里要强调地是:

  (1)安全状况等级应以其中各评定项目中等级最低者作为评判级别。例如某一工业管道材料发生老化,安全状况等级为3级,而其它情况较好皆为2级,那么工业管道的安全状况等级为3级。

  (2)如果在检验中发现的问题已经处理,则按照处理后的状态确定安全状况等级。

  (3)本规程并未将技术资料是否齐全作为评定安全状况等级的依据(附件一在实质上应是《压力管道使用登记管理规则》的内容,由于该规则尚未颁布,因此本规程将其作为附录,是为了开展工作和查阅上的方便)。这是因为,对在用工业管道,无论其技术资料的情况如何,都可以通过检验基本补全,并按“基本齐全”对待。因此,在本规程中再将技术资料是否齐全作为评定安全状况等级的依据已无必要。

  第44条规定了如何根据工业管道的位置和结构确定其安全状况等级。

  当管道与其它管道或相邻设备之间存在碰撞及摩擦时,直接影响其安全性能。对于这种情况,通常应进行调整,调整后不再碰撞及摩擦的,不影响定级;如果无法调整,或调整后仍然存在上述问题,则由检验人员根据实际情况,判断其对工业管道安全性能的影响程度,定为3级或4级。

  当管道的位置不符合安全技术规范和国家标准的规定时,不但造成维修、检验上的不便,而且失效后果较严重。在大部分情况下,管道位置不合理不影响管道发生事故的可能性,但在一定的情况下,可能因为管道的位置不合适从而使被检验的管道由于其它管道或设备的问题而产生失效。因此,本规程规定,管道位置不符合安全技术规范和现行国家标准的要求,应进行调整。受条件限制,无法调整的,应根据具体情况定为2级或3级,如对管道安全运行影响较大,应定为4级。

  与压力容器相比,工业管道的特点之一就是结构上的复杂性。工业管道的结构不符合有关法规和标准的要求或存在问题时,在有些情况下对其安全性能影响很小,这通常发生在管道原来的安全系数很大的情况下;但在另一些情况下,则严重影响其安全性能。所以,应该根据具体情况具体分析。具体来说,当调整或修复完好后,不影响定级。如一时无法进行调整或修复,则根据管道是否承受明显交变载荷以及在全面检验中是否发现新生缺陷(不包括正常的均匀腐蚀)确定其安全状况等级:如果不承受交变载荷(表明其不会发生疲劳失效),并且未发现新生缺陷,则表明管道的结构虽然不合理,但尚不至于对管道的安全性能造成很大的影响,可以定为2级或3级;否则,表明管道可能发生疲劳失效,或者管道的结构不合理已经导致了新生缺陷,二者都对管道的安全性能造成较大的影响,应对管道进行安全评定,经安全评定确认不影响安全使用的,则可定为2级,反之由检验人员根据实际情况,判断其对工业管道安全性能的影响程度,定为3级或4级。根据管道结构确定其安全状况等级的流程图见图2。

  图2 根据管道结构确定工业管道安全状况等级的流程图

  第45条规定了如何根据工业管道的材料状况确定其安全状况等级。

  由于材料问题导致工业管道发生失效或破坏的潜在危险因素有:用材与原设计不符、材质不明、材料劣化和损伤。为此针对这几方面问题建立相应的安全等级划分方法。

  前两个问题的核心是材料是否明确,材料是否满足设计和使用要求。因此当确认材料可以满足使用要求,则不影响定级,或根据实际情况定为2~3级,否则定为4级。值得注意的是,当材质不明时,如果保守地假设其为某种性能相对较差的材料判断其是否满足使用要求,则不能简单地校核其强度,而必须进行应力分析,这通常需要很高的成本,所以一般应确定材料类别。

  而材料劣化和损伤的问题相对较复杂。这不仅因为工业管道材料老化、劣化的形式的多样性和复杂性;还因为在用工业管道定期检验时,一般均不做破坏取样检验,主要依靠宏观与微观方法检查材料性能劣化与损伤,这给全面与精确地评定材料性能劣化与损伤带来了很大的困难。我国还没有建立统一、完善的常用工业管道用钢的珠光体球化、石墨化等材料性能劣化以及蠕变、氢腐蚀等损伤的标准分级图谱,因此目前还很难以精细地区分材料性能劣化及损伤的程度。为此在长期经验积累和理论分析的基础上制定了该部分内容,相对地保守性略大。

  此外由于工业管道介质的多样性和复杂性,工业管道往往存在应力腐蚀现象。由于可能发生应力腐蚀的情况很多,而且应力腐蚀有破坏速度快、发生部位多为工业管道内部、不易发现等特点,检验和评级时应对应力腐蚀问题引起足够的重视。检验中一旦发现此类问题应扩大检验范围和比例。鉴于可能发生应力腐蚀的情况较为复杂、破坏性强的问题,本规程附录4给出了易产生应力腐蚀的介质与材料组合数据表,检验人员在检验时可参考此表,对可能发生应力腐蚀地工业管道加强检验。

  第46条规定了如何根据工业管道的全面减薄状况确定其安全状况等级。

  工业管道壁厚的整体减薄通常由均匀腐蚀造成,这降低了工业管道的承载能力。工业管道承受的载荷很复杂,内压载荷往往不是其承受的主要载荷。因此,在判断工业管道的壁厚是否满足要求时,必须综合考虑各种载荷的影响。

  如果工业管道的壁厚扣除至下一检验周期的腐蚀量的2倍,仍然大于或等于设计所要求的最小壁厚,则表明工业管道的壁厚仍然满足设计规范的要求,因此不影响工业管道的定级。

  如果工业管道不能通过耐压强度校验,则表明工业管道已经不能承受其内压载荷,更不足以承受弯矩、扭矩等其它载荷。因此,工业管道的安全状况等级定为4级。

  工业管道的应力分析全面、详细地计算工业管道的应力状况,如果应力分析的结果满足有关规范的要求,则表明工业管道的安全性能良好。因此,不影响工业管道的定级。

  第47条规定了如何根据管子中的局部减薄确定工业管道安全状况等级。

  局部减薄,又称凹坑,是工业管道中最为常见的缺陷,主要由于腐蚀、冲蚀、机械损伤或对表面、近表面危险性缺陷的消除打磨等原因而产生。有些规范则将局部减薄转化为轴向和环向投影面上的裂纹进行断裂力学评定,这不能反映含局部减薄的工业管道的失效模式,不但计算过程十分复杂,而且评定结果总体上过于保守,在一些情况下,还会出现危险性。七十年代初,由美国Kiefner等提交的AGA报告NG-18给出了工业管道腐蚀减薄区剩余强度的表达式,这项成果的基础是半经验断裂力学关系式、承受内压圆筒轴向裂纹的分析和通过全尺寸内压爆破试验数据得到的局部减薄尺寸与爆破压力关系式。美国评定规范ASME/ANSI B31G-1991就是以此成果为基础建立了局部减薄评定方法。该规范是应用最广泛的规范,我国化工部1995年颁布的《化工企业工业管道检验规程》即沿用了ASME/ANSI B31G-1991的规定。但是,上述规范的理论基础主要针对仅承受内压的工业管道或压力容器,不能解决组合载荷下工业管道局部减薄的评定问题。

  国家“九五”重点科技攻关课题96-918-02 通过弹塑性有限元计算、塑性极限分析、应变测试和爆破试验,研究了环向、轴向和大面积局部减薄在不同压力、弯矩(拉力)组合载荷作用下对工业管道强度的影响,确定了含局部减薄的工业管道在不同载荷组合作用下的失效模式。通过上述计算分析和实际测试,给出了一系列含局部减薄和未焊透缺陷的工业管道塑性极限载荷的计算曲线和数据表,建立了完整的塑性极限载荷数据库,从而解决了单纯承受内压载荷(假设的理想情况)、单纯承受弯矩载荷、以及内压和弯矩联合载荷下的工业管道局部减薄的极限深度的计算这一难题,专家鉴定为具有国际领先水平。

  考虑到与制造及验收规范的接轨,本规程规定,如果管子中的局部减薄缺陷在制造或验收规范所允许的范围内,则不影响管道的安全性能,从而不影响定级。本条和第49条中,“制造或验收规范”是指被检验的工业管道设计或验收时所采用的规范版本,而不是相应规范的最新版本,除非在新版本中明确说明旧版本中的相关条款是错误的。如果设计或验收时所采用的规范版本不明,则指GB50316或GB50235、GB50236等标准的最新版本。

  当管子中的局部减薄缺陷超过制造或验收规范所允许的范围时,首先检验管道是否满足下列条件,如果不满足这些条件,则保守地定为4级;否则,根据管道的级别分别按表3或表4定级:

  Ⅰ 管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范;

  Ⅱ 在实际工况下,材料韧性良好,并且未出现材料性能劣化及劣化趋向;

  Ⅲ 局部减薄及其附近无其它表面缺陷或埋藏缺陷;

  Ⅳ 局部减薄处剩余壁厚大于2mm;

  Ⅴ 管道不承受疲劳载荷。

  条件Ⅰ表明待评价的局部减薄处的应力不大于材料的许用应力。条件Ⅱ表明管道的材料性能良好。条件Ⅲ表明该局部减薄不会诱发其他更危险的缺陷,也没有其它缺陷受到该局部减薄的影响而变得更危险。条件Ⅳ规定了最小剩余壁厚,确保管道不会在该局部减薄处形成局部塑性铰。条件Ⅴ表明管道不会发生疲劳失效。上述条件是“九五”研究成果的前提,必须满足这些条件,表3和表4中的数值才有坚实的科学依据。

  在“九五”课题研究成果的基础上,考虑适当的安全系数,并进行偏保守的圆整化,得到表3。本规程规定,含局部减薄的GC2或GC3级工业管道按表3定级。考虑到GC1级工业管道的失效后果很严重,将表3中缺陷深度值除以安全系数1.1,并进行偏保守地圆整化,得到表4。本规程守规定,含局部减薄的GC1类工业管道按表4定级。

  值得注意的是:

  (1)材料的屈服强度为其实测值,在无法取得实测值时,也可采用质量证明书中的最低值或材料手册中的最低值

  (2)表3和表4中的t为缺陷附近实测最小壁厚扣除至下一检验周期腐蚀量的2倍。C为至下一检验周期,局部减薄的扩展量的估计值,而不是根据管道均匀腐蚀速度计算出来的腐蚀量。对于打磨形成的局部减薄,通常可以近似地认为C为0;对于冲刷、腐蚀等形成的局部减薄,只能根据实际情况和使用经验,通过与相似情况的类比,保守地进行估计。

  根据管子中的局部减薄确定工业管道安全状况等级的流程图见图3。

  图3 根据管子中的局部减薄确定工业管道安全状况等级的流程图

  第48条规定了如何根据管道组成件中的裂纹确定工业管道的安全状况等级。

  从断裂力学的角度看,允许存在一定尺寸的裂纹。但工业管道内外表面的裂纹与腐蚀介质(工作介质或大气)直接接触,很容易发生腐蚀扩展,而且其扩展速率一般难以掌握;而管壁中埋藏裂纹的成因很难在现场迅速判断,所以从偏保守的角度,在原则上不允许存在裂纹,应打磨消除或更换,打磨凹坑按第47条的规定进行定级。在特殊的情况下,如果一时无法打磨消除裂纹或更换的,则必须通过安全评定确定工业管道的安全状况。

  第49条规定了如何根据管子中的焊接缺陷(不包括裂纹)确定工业管道的安全状况等级。

  长期以来,我国工业管道普遍缺陷严重、带“病”运行、泄漏与爆炸事故接连不断。另一方面,工业管道缺陷状况分析和事故状况调查的结果也表明,虽然焊接超标缺陷大量存在,但真正由焊接缺陷引发的事故仅仅是其中的极少数。国家“九五”重点科技攻关课题96-918-02针对这一长期、普遍存在的共性问题,完成了在役工业管道缺陷检测和安全评定关键技术研究。针对我国在用工业管道的现状,在消化吸收国外先进技术的基础上,将国家“九五”科技攻关课题96-918-02的研究成果与长期的工程实践相结合,得到了管子中的焊接缺陷与工业管道安全状况等级划分的关系。

  考虑到与制造及验收规范的接轨,本规程规定,如果管子中的焊接缺陷缺陷在制造或验收规范允许的范围内,则不影响工业管道的等级划分。

  当管子中的焊接缺陷超过制造或验收规范所允许的范围时,这些缺陷降低了工业管道的安全性能,应根据其影响程度评定工业管道的安全状况等级。工业管道安全状况取决于应力、缺陷、材料三者的有机联系。如果同时满足下列条件,则根据缺陷的性质分别按相应的规定定级,否则,保守地定为4级:

  Ⅰ 管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范;

  Ⅱ 焊接缺陷附近无新生裂纹类缺陷;

  Ⅲ 管道材料的抗拉强度小于540MPa;

  Ⅳ 在实际工况下,材料韧性良好,并且未出现材料性能劣化及劣化趋向;

  Ⅴ 管道最低工作温度高于-20℃,或管道最低工作温度低于-20℃但管道材料为奥氏体钢;

  Ⅵ 管道不承受疲劳载荷。

  条件Ⅰ表明焊接缺陷处的应力不大于材料的许用应力。条件Ⅱ表明待评价的焊接缺陷不会诱发其他更危险的缺陷,也没有其它缺陷受到此焊接缺陷的影响而变得更危险。条件Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ表明管道的材料韧性良好,既不是高强钢,也未产生性能劣化,而且不会产生低应力脆断,其中材料的抗拉强度为其实测值,在无法取得实测值时,也可采用质量证明书中的最低值或材料手册中的最低值。条件Ⅵ表明管道不会发生疲劳失效。上述条件是“九五”研究成果的前提,必须满足这些条件,第49条的规定才有坚实的科学依据。

  (1)咬边与工业管道的安全状况等级

  咬边是一种表面平面缺陷,危害性较大,因此相关规范都严格控制咬边。

  GB50236—98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(以下简称GB50236)规定:Ⅲ级焊接接头(即验收规范可接受的最低质量的焊接接头)中咬边的深度应不大于壁厚的0.05倍且不大于0.5mm,长度应不大于100mm且不大于焊接接头长度的10%。

  英国PD6493—1991《焊接结构缺陷验收评定方法指南》(以下简称PD6493)规定:在屈服强度小于450MPa,且最低工作温度下V型缺口夏比冲击功不小于40J的钢制结构中允许存在最大深度小于1mm且小于壁厚的10%的咬边;在其它任何情况下,均应将咬边作为平面缺陷进行安全评定。

  美国API1104—1999《工业管道及有关附件的焊接标准》(以下简称API1104)规定:

  ①在任何12英寸(304.8mm)长的焊接接头中,内外咬边的总长度不应超过2英寸(50.8mm);

  ②内外咬边的总长度不应超过焊接接头长度的1/6;

  ③咬边深度不应大于1/32英寸(0.79mm)且不应大于壁厚的12.5%;

  ④咬边深度不大于1/64英寸(0.4mm)且不大于壁厚的6%时,其长度可以不限。

  消化吸收上述规范,并结合工程实践经验,本规程规定:GC2或GC3类工业管道中咬边深度不超过0.8mm,GC1类工业管道咬边深度不超过0.5mm,不影响定级。否则应打磨消除或圆滑过渡,所形成的凹坑按第47条的规定定级。

  根据管子中的咬边确定工业管道安全状况等级的流程图见图4。

  图4 根据管子中的咬边确定工业管道安全状况等级的流程图

  (2)气孔与工业管道的安全状况等级

  气孔是一种体积型缺陷,国内外的研究表明,气孔对焊接接头强度的影响较小。

  PD6493规定:在屈服强度小于450MPa,且最低工作温度下V型缺口夏比冲击功不小于40J的铁素体钢制结构以及由缺陷所在处断裂韧度不小于1250N/mm1.5的材料制造的结构中,允许存在射线检测的投影面积不大于5%的密集气孔或直径小于6mm且小于1/4壁厚的单个气孔。

  消化吸收上述规范,并结合工程实践经验,本规范规定:若工业管道气孔率不大于5%,并且单个气孔的长径小于0.5t与6mm中的较小值,则不影响定级;否则定为4级,并且规定了气孔率的计算方法。

  根据管子中的气孔确定工业管道安全状况等级的流程图见图5。

  图5 根据管子中的气孔确定工业管道安全状况等级的流程图

  (3)夹渣与工业管道的安全状况等级

  夹渣是一种体积型缺陷,对焊接接头强度的影响较小。“九五”课题的研究成果表明,夹渣这种轴向长度较小的体积型缺陷,在环向长度不限、自身高度不超过管道壁厚的40%时,不影响工业管道的安全性能。

  另一方面,夹渣的自身高度较难测量,在工程实践中通常用其宽度代替自身高度进行评价,这也符合PD6493的规定。

  通过进一步限制夹渣自身高度或宽度的绝对尺寸,本规程偏保守地规定:

  如果GC2或GC3级工业管道中所含夹渣的自身高度或宽度大于壁厚的35%,或大于6mm则定为4级;否则,当单个焊接接头中夹渣总长度(当该焊接接头中有多个不连续的夹渣时,总长度为各夹渣长度之和)不大于管道周长的50%时,定为2级,夹渣总长度大于周长的50%但不大于周长时,定为3级。

  如果GC1级工业管道中所含夹渣的自身高度或宽度大于壁厚的30%,或大于5mm则定为4级;否则,当单个焊接接头中夹渣总长度不大于管道周长的50%时,定为2级,夹渣总长度大于周长的50%但不大于周长时,定为3级。

  根据管子中的夹渣确定工业管道安全状况等级的流程图见图6。

  图6 根据管子中的夹渣确定工业管道安全状况等级的流程图

  (4)未焊透与工业管道的安全状况等级

  未焊透通常被认为是一种面型缺陷,含未焊透缺陷的工业管道的潜在失效模式通常为弹塑性断裂或者脆性断裂,可以按照R6规范,通过安全评定确定其对工业管道安全性能的影响。因此本规程规定,未焊透通常按照未熔合进行处理(详见未熔合部分)。

  另一方面,当工业管道材料为20钢,16MnR或奥, 氏体不锈钢时,工业管道材料的塑性很好,即使存在未焊透,工业管道的潜在失效模式也是塑性极限载荷控制的失效,可以用基于塑性极限载荷的方法研究未焊透对工业管道安全性能的影响。因此本规程规定,当工业管道材料为20钢,16MnR或奥氏体不锈钢时,未焊透按照局部减薄进行处理(详见局部减薄部分)。

  进行超声波检测时,可以估计未焊透的自身高度,如果有条件,可以通过端点衍射法较精确的测定未焊透的自身高度。进行射线检测时,可以采用未焊透对比块或沟槽对比块,估计未焊透的自身高度。

  (5)未熔合与工业管道的安全状况等级

  未熔合是一种面型缺陷,其危害性相对较大。“九五”课题96-918-02借鉴国际通用的结构安全评定规范“含缺陷结构的完整性评定规程”(R6规程),进一步考虑到进行安全评定时,很多参数(例如工业管道的内压、缺陷的自身高度等)具有物理不确定性和统计不确定性,应该作为随机变量处理,认为工业管道的失效在本质上是一随机事件,应该用失效率来反映失效的可能性,定量衡量其安全状况。通过计算150万例工业管道的广义失效率(即工业管道不能通过R6评定的概率),并根据工程实践对其中的某些参数进行简化,确定各级工业管道对应的极限广义失效率,再求出各级工业管道所允许的上述缺陷的极限尺寸。进一步将工业管道的壁厚划分为若干段,在各壁厚段取相应的极限尺寸的最小值,进行偏保守的圆整化,得到表6,GC2或GC3级工业管道按此进行定级。考虑到GC1级工业管道的失效后果很严重,因此本规程偏保守的规定,GC1级工业管道中所含未熔合的长度不能大于焊接接头长度的50%。

  根据管子中的未熔合确定工业管道安全状况等级的流程图见图7。

  图7 根据管子中的未熔合确定工业管道安全状况等级的流程图

  (6)错边与工业管道的安全状况等级

  错边属于几何不连续,会引起应力集中。当工业管道材料性能良好,并且应力水平满足设计或验收规范的要求时,如果错边附近没有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷,则其引起的应力集中对工业管道的安全性能的影响不大;如果错边附近存在严重的缺陷,则应力集中与缺陷的联合作用往往对工业管道的安全性能造成较大的影响。

  根据工程实践经验,本规程规定:含错边缺陷工业管道的安全状况等级按表7划分。当错边缺陷超过表7范围,若工业管道经过长期使用且该部位全面检验中未发现较严重的缺陷时,表明错边对工业管道的安全性能的影响不太大,工业管道的安全状况等级可定为2~3级;若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷则定为4级。

  根据错边确定工业管道安全状况等级的流程图见图8。

  图8 根据错边确定工业管道安全状况等级的流程图

  第50条规定了如何根据管道组成件中的其它异常情况确定工业管道的安全状况等级。本条主要是根据使用经验制定的。

  第51条规定了如何根据支吊架的状况确定工业管道的安全状况等级。

  支吊架异常时,其附近的管子和其它管道组成件所承受的应力显著增加,甚至可能会超过材料的许用应力。因此,通常应该进行修复或更换,当修复或更换完好后,不影响定级;如一时无法进行修复或更换,则应对管道进行应力分析或安全评定,经应力分析或安全评定确认不影响安全使用的,则可定为2级,反之由检验人员根据实际情况,判断其对工业管道安全性能的影响程度,定为3级或4级。

  本条中所述的“支吊架异常”,是指支吊架本身存在损坏等情况,而不是支吊架间距过大。后者属于管道结构异常。

  第52条规定了如何根据附属设施的状况确定工业管道的安全状况等级。

  安全保护装置是预防工业管道事故的重要保证措施,如果安全附属装置损坏,必须更换,否则不能保证工业管道的安全运行,必须定为4级。

  其它附属设施是保证工业管道安全运行的辅助手段或提供可附加的辅助功能,如果这些附属设施损坏,必须更换,否则由检验人员根据实际情况,判断其对工业管道安全性能的影响程度,定为3级或4级。

  第53条规定了如何根据压力试验和泄漏性试验确定工业管道的安全状况等级。

  (五) 安全保护装置的检验

  第54~59条规定了安全保护装置的检验,包括一般规定、运行检查、停机检查、安全阀的校验等。由于工业管道通常与压力容器构成一个系统,压力容器的安全附属装置经常设置在与其相连的工业管道上,因此,本规程的这部分内容基本借鉴了压力容器检验规程中的安全附件检验部分。

  (六) 附则

  第60条规定了工业管道检验中争议的处理。

  如前所述,工业管道的使用单位和检验单位分别对管道的安全运行负相应的责任。工业管道是一个复杂的系统,人们从不同的角度对其有不同的认识,并且本规程多处规定检验人员与使用单位协商检验的比例,因此,在检验中对检验的比例、方法和结果有异议是正常的。本条规定由质量技术监督行政部门对异议进行仲裁,既是对使用单位权益的保护,促进其对检验工作质量的监督,又是对检验单位权益的保护。

  第61条规定了本规程不适用的工业管道和有特殊要求的工业管道的检验原则。

  如前所述,本规程作为一项法规,不同于检验手册,只能提出在用工业管道检验和评定安全状况等级的原则要求,不可能也无必要将过多的细节予以规定。因此,各有关部门和单位,应该或可以根据有关的情况制定细则,但不能违反本本规程的要求。在《压力管道安全管理与监察规定》适用范围内,但本规程不适用的工业管道(即非金属工业管道、最高工作压力小于0.1MPa的工业管道、最高工作压力大于42MPa的工业管道、公称直径小于25mm的工业管道),以及有特殊要求的工业管道,可按照本规程本条的规定,由使用单位商检验单位参照本规程制定检验细则,并报省级安全监察机构备案。

  第62条规定了本规程的解释权的归属。

  第63条规定了本规程的实施日期。


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