压力管道安全技术和质保体系.docx
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压力管道安全技术和质保体系
压力管道安全技术概要
（一）压力管道安全技术基础知识
（1）概述
压力管道安全技术是一个十分广泛的问题，涉及压力管道设计、元件制造、安装、使用、检验、维修、改造等从建造开始到报废为止的整个使用寿命周期中的各个环节，因而也是一个十分复杂的问题。
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，其安全技术要求也有所差异。
压力管道由于输送的流体大多具有致毒性、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而被列入特种设备范围。
因此，压力管道系统结构应当具备下列条件：
1．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；
2.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；
3.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。
4.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，管道系统设计时，管道组成件必须选用耐介质腐蚀，有能够在设计规定温度下承受介质压力作用的材料，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系统以承受管道在使用过程出现的热胀冷缩、振动和压力温度变化等产生的外力作用。
除了管道在设计时必须考虑材料、结构等方面的安全技术要求外，管道在元件制造、安装、使用和维修过程中，也必须采取相应的技术手段确保管道的上述安全技术特性持续得到满足，以实现管道的“本质安全”，避免安全事故的产生。
因此，应当在压力管道的建造、使用、维修、改造和检验检测等所有环节建立可靠的法规标准系统及其实施过程的监管机制。
我国自1996年原劳动部颁布《压力管道安全管理与监察规定》以来，在压力管道安全监督管理方面做了大量工作，取得了显著成绩。
特别是2003年国务院颁布《特种设备安全监察条例》以后，2009年1月24日《国务院关于修改〈特种设备安全监察条例〉的决定》，以第549号国务院令颁布，自2009年5月1日施行后，压力管道安全管理各方面工作得到明显的加强。
国家质检总局根据《特种设备安全监察条例》的规定组织编制并颁布实施了一系列压力管道安全技术规范（TSG）和配套标准，为压力管道的安全科学管理奠定了基础。
不过，由于我国压力管道安全技术监察工作起步较晚，作为压力管道安全监察的基础技术法规“压力管道安全技术监察规程”目前仅颁布实施了工业管道部分《压力管道安全技术监察规程工业管道》TSGD0001-2009及其配套标准《压力管道规范工业管道》GB/T20801-2006。
其余类别的压力管道安全监察规程及其配套标准目前仍在制定过程中，因此完善压力管道安全技术规范和标准并付诸切实实施的工作仍然任重而道远。
此外，虽然安全技术监察规程的有关规定是“管道的基本安全要求，其他规定（如技术标准、企业内部规定等）不得低于规程的要求”,但由于我国在标准管理的管辖权限和编审过程中客观存在的部门分割、协调渠道不畅等因素影响，管道施工和质量验收标准的内容存在不一致的情况比较普遍。
最近几年，由于工业管道安全技术监察规程的颁布实施，我国工业金属管道工程施工及质量验收的相关规范也相继进行了补充和修订，目前已经颁布实施的有：
《工业金属管道工程施工规范》GB50235—2010
《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184—2011
《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236—2011
《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》GB50683—2011
《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》GB50517—2010
《石油化工非金属管道工程施工质量验收规范》GB50690—2011
《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》SH3501—2011等。
虽然这些标准在编制过程中进行过协调，但由于种种原因在施工技术和质量要求上仍存在各种差异，形成了目前工业管道施工技术标准的多样化，一时难以统一的现状。
压力管道相关法规、规范及常用设计、制造、安装标准见附件。
（2）压力管道及元件的定义、范围、分类；
1．压力管道：
根据《特种设备安全监察条例》规定，“压力管道”系指最高工作压力大于或等于0.1MPa的气体、液化气体、蒸汽介质或可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。
在2014年11月30日发布的《特种设备目录》中，对压力管道定义重新规定：
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），介质为气体、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，且公称直径大于或者等于50mm的管道。
公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压）的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。
其中，石油天然气管道的安全监督管理还应按照《安全生产法》、《石油天然气管道保护法》等法律法规实施。
2．压力管道中的介质（流体）范围：
气体；蒸汽；液化气体（液化气体系指在一定压力和温度下呈液体状态的气体）；可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体；
①可燃、易爆介质系指按GB50160和GB50016二个防火设计规范中，定义的火灾危险性为甲、乙类以及工作温度高于闪点的流体的总称。
甲、乙类可燃气体也称为易燃气体。
其与空气混合物的爆炸下限（体积）分别规定为：
甲类可燃气体：
＜10%；乙类可燃气体：
≥10%。
在GB50016的规定中，属于甲类火灾危险性的可燃介质（或生产过程）还有：
常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致自燃或爆炸的物质；常温下受到水或蒸汽作用能产生气体并引起燃烧或爆炸的物质；遇酸、受热、撞击、摩擦、催化及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂；受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质；以及在密闭设备内操作温度等于或超过物质本身自燃点的生产。
在GB50016的规定中，属于乙类火灾危险性的介质主要是指不属于甲类火灾危险性的氧化剂和化学易燃固体，以及助燃气体。
可燃液体的分类如表1所示：
表1液化烃、可燃液体的火灾危险性分类
类别
名称
特征
甲类
A
液化烃
150C时蒸汽压力＞0.1MPa的烃类液体及其他类似液体
B
可燃液体
甲A以外的可燃液体，闪点＜280C
乙类
A
可燃液体
闪点≥280C至≤450C
B
闪点＞450C至＜600C
丙类
A
可燃液体
闪点≥600C至≤1200C
B
闪点＞1200C
②有毒介质系指按GB5044定义的极度、高度和中度危害介质的总称。
a.按GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》规定。
根据毒物的急性毒性、急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性和最高允许浓度等六项指标，分为极度危害、高度危害、中毒危害和轻度危害四个等级（见表2）。
但压力管道中的有毒介质则不包括轻度危害介质。
表2毒性危害程度分级依据
指标
分级
Ⅰ极度危害
Ⅱ高度危害
Ⅲ中度危害
Ⅳ轻度危害
急性
毒性
吸入mg/m3
<200
200～2000
2000～20000
>20000
经皮mg/kg
<100
100～500
500～2500
>2500
经口mg/kg
<25
25～500
500～5000
>5000
急性中毒发病状况
易发生中毒，后果严重
可发生中毒，愈后良好
偶可发生中毒
迄今未见急性中毒但有急性影响
慢性中毒患病状况
患病率高（≥5%）
患病率较高（<5%）或症状发生率高（≥20%）
偶有中毒病例发生或症状发生率较高（≥10%）
无慢性中毒而有慢性影响
慢性中毒后果
脱离接触后继续进展或不能治愈
脱离接触后可基本治愈
脱离接触后可恢复不致严重后果
脱离接触后自行恢复无不良后果
致癌性
人体致癌物
可疑人体致癌物
试验动物致癌物
无致癌性
最高允许浓度
mg/m3
小于0.1mg/m3
0.1~1.0mg/m3
1.0~10mg/m3
大于10mg/m3
b.介质毒性危害程度的级别应当不低于以急性毒性和最高容许浓度二项指标分别确定的最高危害程度级别；
c.如果以急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果和致癌性四项指标确定的介质毒性危害程度明显高于按照上条确定的危害程度级别时，应当根据压力管道具体工况，综合分析，全面权衡，适当提高介质的毒性危害程度级别。
GB5044标准中依据分级标准对我国56种常见毒物以列表形式（表2）对相关行业人员的危害程度进行了分级,并指出：
对接触同一毒物的表2（标准中的）中未列出的其他行业，可依据车间空气中毒物浓度、中毒患病率、接触时间长短划定级别。
凡车间空气中毒物浓度经常达到TJ36-79《工业企业设计卫生标准》所规定的最高允许浓度而其患病率或症状低于本分级标准中相应值，可降低一级。
因此有些行业对苯、丙烯腈、二硫化碳等介质的分类与GB5044不同，见表3。
表3几种介质的不同分类
标准
介质
苯
二硫化碳
光气（碳酰氯）
丙烯腈
氟化氢
GB5044-1985
极度危害
高度危害
——
高度危害
高度危害
HG20660-2000
高度危害
中度危害
极度危害
高度危害
高度危害
GB50517-2010
极/高度危害
高/极度危害
高度危害
高/极度危害
高/极度危害
现在，GB5044-1985已经被GBZ230-2010所代替，该标准对介质毒害程度的级别划分未作改变，但划分标准改为由急性吸入、急性经口、急性经皮、刺激和腐蚀性、致敏性、生殖毒性、致癌性等七项指标经权重计算确定的“毒物危害指数”进行评估，并取消了原标准中作为介质危害程度划分参考表。
③腐蚀性流体：
是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的流体。
《压力管道安全技术监察规程—工业管道》TSGD0001-2009中对腐蚀性介质的定义为：
与皮肤接触,在4h内出现可見坏死现象，或55℃时，对20钢的腐蚀率大于6.25mm/y（年）的流体。
3．压力管道分类
①长输（油气）管道（GA类）：
指产地、储存库、使用单位之间的用于输送商品介质的管道，划分为GA1（甲、乙）级和GA2级。
②公用管道（GB类）：
指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道，划分为GB1级和GB2级。
GB1级为城镇燃气管道。
GB2级为城镇热力管道。
③工业管道（GC类）：
指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道，划分为GC1级、GC2级、GC3级。
④动力管道（GD类）：
指火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道，划分为GD1级、GD2级。
⑤带压封堵
⑥现场防腐蚀
各类管道的分级见表4。
表4压力管道类、级别表
许可项目
级别划分的范围
产品
类别
级别
长输（油气）
管道
GA
GA1
（1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，最高工作压力大于4.0MPa的长输管道；
（2）输送有毒、、可燃、易爆液体介质，最高工作压力大于或者等于6.4MPa并且输送距离大于或者等于200km的长输管道；
GA2
GA1级以外的长输管道
公用管道
GB
GB1
城镇燃气管道
GB2
城镇热力管道
工业管道
GC
GC1
（1）输送GB5044—1985《职业接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质和工作温度高于其标准沸点的高度危害液体介质的管道；
（2）输送GB50160—2008《石油化工企业设计防火规范》与GB50016—2006《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或者甲类可燃液体（包括液化烃），并且设计压力大于或者等于4.0MPa的管道；
（3）输送流体介质，并且设计压力大于或者等于10.0MPa，或者设计压力大于或者等于4.0MPa且设计温度大于或者等于400℃的管道。
GC2
除GC3级管道外，介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度低于GC1级的工业管道
GC3
输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或者等于1.0MPa且设计温度高于-20℃、但是不高于185℃的工业管道
动力管道
GD
GD1
设计压力大于或者等于6.3MPa，或者设计温度大于等于400℃的管道
GD2
设计压力小于6.3MPa，且设计温度小于400℃的管道
为了满足压力管道安装单位许可条件的需要，《压力管道安装许可规则》TSGD3001-2009将长输、公用压力管道安装及个别特殊作业级别进行了细分，具体分类分级方法见下表5：
表5压力管道安装许可项目及其级别表
许可项目
级别划分的范围
产品
类别
级别
长输管道安装
GA
GA1甲
（1）输送有毒、可燃、易爆气体或者液体介质，设计压力大于10MPa的长输管道；
（2）输送距离大于或者等于1000km且公称直径大于或者等于1000mm的长输管道
GA1乙
（1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力大于4.0MPa、小于8MPa的长输管道；
（2）输送有毒、可燃、易爆液体介质，设计压力大于或者等于6.4MPa、但小于8MPa的长输管道；
（3）输送距离大于或者200km且公称直径大于或者等于500mm的长输管道
GA2
GA1级以外的长输管道
公用管道安装
GB
GB1
公用燃气管道
GB1专项
公用燃气PE管道
GB2
（1）设计压力大于2.5MPa的公用热力管道
（2）设计压力小于或者等于2.5MPa的公用热力管道
管道带压封堵
甲级
（1）输送油、气和可燃、易爆、有毒化工介质，管道设计压力大于等于2.5MPa且管道公称直径大于等于300mm；
（2）管道设计压力大于等于2.5MPa，且介质温度大于等于300℃
乙级
（1）输送油、气和可燃、易爆、有毒化工介质，管道设计压力小于2.5MPa且管道公称直径小于300mm；
（2）管道设计压力小于2.5MPa且介质温度小于300℃
管道防腐蚀作业
甲级
GA、GB1、GC、GD类压力管道
乙级
GB2类压力管道
4．压力管道元件：
压力管道中使用的管道组成件和支承件的总称。
①管道组成件：
用于连接或装配成压力密封的管道系统机械元件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门、安全保护装置以及诸如膨胀节、挠性接头、耐压软管、过滤器、管路中的仪表（如孔板）和分离器等。
②管道支承件：
是将管道荷载，包括管道的自重、输送流体的重量、由于操作压力和温差所造成的荷载以及振动、风力、地震、雪载、冲击和位移应变引起的荷载等传递到管架结构上去的元件。
它分为固定件和结构附件两部分：
固定件包括悬挂式固定件、如吊杆、弹簧吊架、斜拉杆、平衡锤、松紧螺栓、支撑杆、链条、导轨和固定架，以及承载式固定件，如鞍座、底座、滚柱、托座和滑动支座等。
结构附件是指用焊接、螺栓连接或夹紧方法附装在管道上的元件，如吊耳、管吊、卡环、管夹、U形夹和夹板等。
5．压力管道元件制造许可范围
根据《压力管道元件制造许可规则》TSGD2001-2006的规定，压力管道元件制造许可级别见表6，其中密封件、防腐蚀元件、低温绝热管、直埋夹套管、制管专用钢板、聚乙烯混配料的制造许可采用型式试验的方式。
表6压力管道元件制造许可范围
许可项目及级别
代表产品范围
限制范围
品种
级别
无缝钢管
A1
DN≥200无缝钢管
材料、
规格、
标准
A2
DN＜200锅炉压力容器气瓶用、石油天然气输送用和油气井油（套）管用无缝钢管
B
DN＞25其他无缝钢管和各类管坯
焊接钢管
螺旋缝埋弧焊
钢管
A1
有特殊要求石油天然气输送用
材料、
钢级、规格、
标准
A2
石油天然气输送用
B
低压流体输送用
各类螺旋缝桩用管
直缝埋弧焊钢管
A1
石油天然气输送用
A2
低压流体输送用
焊接钢管
直缝高频焊管
A1
有特殊要求石油天然气输送用
A2
石油天然气输送用
B
低压流体输送用
其他焊接钢管
B
——
材料、规格
有色金属管
A
——
材料、规格
铸铁管
B
——
材料、规格
钢制无缝管件（包括工厂预制弯管、有缝管坯制管件）
A
DN＞250的耐热钢、双相不锈钢和标准抗拉强度＞540MPa合金钢无缝管件
产品名称、材料、规格
B
其他无缝钢管
钢制有缝管件（钢板制对焊管件）
B1
不锈钢和标准抗拉强度＞540MPa合金钢有缝钢管
材料、规格
B2
其他无缝钢管
有色金属及其合金管件
A
——
材料、规格
锻制管件（机械加工）
B
——
规格
铸造管件
B
——
材料、规格
阀门
A1
设计温度＞450℃，PN＞10MPa且DN≥300mm特殊工况阀门
用途、
产品名称、
规格
A2
PN＞6.4MPa或设计温度低于-46℃且DN≥300mm特殊工况阀门
B
一般工况阀门和其他特殊工况阀门
锻制法兰及管接头
（限机械加工）
B
——
产品名称、
规格
金属波纹膨胀节
A
PN≥4.0MPa且DN≥500m；PN≥2.5MPa且DN≥1000mm金属波纹膨胀节
产品名称、
规格
B
其它金属波纹膨胀节
其他型式补偿器（不含聚四氟乙烯波纹膨胀节
B
——
产品名称、
规格
金属软管
B
——
规格
弹簧支吊架
B
——
——
密封件和密封填料
AX
——
产品名称
紧固件（M14以上合金钢制螺柱、螺母）
B
——
材料、规格
元件组合装置
井口装置、采油树、节流压井管汇
A
额定压力≥350MPa
产品名称
B
其他
燃气调压装置、减温减压装置
A
额定压力≥1.6MPa燃气调压装置
产品名称
B
各类减温减压装置
其他组合装置
B
管汇、过滤器、除污器、混合器、缓冲器、凝气（水）缸、绝缘接头、阻火器。
其他由国家质检总局确定。
产品名称
防腐蚀用管子、管件、阀门、法兰（外防腐和内衬里）
AX
——
产品名称、
规格
低温绝热管、直埋夹套管
AX
——
产品名称
聚乙烯及其复合管材管件
聚乙烯管材
A1
DN≥450mm燃气用埋地聚乙烯管材
产品名称
A2
其他燃气用埋地聚乙烯管材
A3
流体输送用埋地聚乙烯管材
聚乙烯管件
A1
燃气用和流体输送用埋地聚乙烯电熔、热熔管件
——
A2
燃气用和流体输送用埋地聚乙烯多角焊制管件
带金属骨架聚乙烯复合管材管件
A
——
产品名称、
规格
其他非金属及其复合元件（管材、管件、阀门、波纹管膨胀节）
A
——
材料
阀门
铸件
铸铜件
B
各种铸铜阀体
材料
铸铁件
B
各种铸铁阀体
铸钢件
B1
精密铸造铸钢件
材料
B2
砂型铸造铸钢件
锻制法兰、管件，
阀体的锻坯
A
DN＞250mm耐热钢、双相不锈钢和标准抗拉强度＞540MPa合金钢各种锻制法兰、管件、阀体锻坯
材料
B
其他锻制法兰、管件、阀体锻坯
制管专用钢板
（L360及以上）
AX
——
材料、规格
聚乙烯及其复合管材管件原料（聚乙烯混配料）
AX
——
牌号、级别
（3）压力管道安全监督体系
建立一个健全的压力管道安全监察体系是涉及面很广的系统工程，需要在法制化的基础上，通过法律、法规、规范和标准的全面贯彻实施得到实现，从而达到压力管道在建造、使用全过程中，每个环节均能进行有效控制和监管，确保压力管道的长周期安全运行。
我国现行压力管道安全监督体系概况见图1。
管道元件制造
鉴定评审机构核准
地（市）级
质量技术监督局
国家质量监督检验检疫总局
跨省长输管道
检验机构资格核准
GA类和GC1、GD1级管道
安装单位资格许可
省级
质量技术监督局
管道元件A级制造单位资格许可
管道元件
型式试验机构核准
管道安装鉴定评审机构核准
管道设计鉴定评审机构核准
跨省长输
管道安装
监督检验
管道定期全面检验
管道
使用
登记
省级授权安全监察
管道元件制造监督检验
GB类和GC2、GC3级管道
安装单位资格许可
省内管道
检验机构资格核准
GA类
管道安装告知
GB、GC、GD类管道安装告知
GA类和GC1、GD1级管道
设计单位资格许可
B级元件制造
单位资格许可
管道设计审批
人员资格考核
管道
设计
审批
人员
资格
核准
颁布实施压力管道安全技术规范及相关标准
现场安全监督检查
管道
在线
检验
管道安装
监督检验
管道元件制造监督检验
图2压力管道安全监察体系
（二）压力管道安全技术基本要求
（1）压力管道设计
由于压力管道的设计决定其强度、材料、元件制造或者安装方法、检测方法、使用中应注意的安全要求等重要内容，对特种设备的安全影响较大，设计环节一旦出现错误就无法保证压力的本质安全，导致一系列安全隐患和事故发生，从而造成严重的人身伤害和经济损失。
压力管道设计单位一般是提供压力管道工程设计的企业，如工程公司、设计院等，个别单位属于使用单位的设计部门。
设计单位的产品表现形式为设计文件。
对压力管道设计单位实施行政许可，是在我国特种设备安全监察实践中探索出来的有效、可行、高效的行政管理措施，与发达国家所实施的设计图纸和文件审查制度不同。
由于压力管道工程的设计非常繁杂，如果实行设计图纸和文件审查制度，需要政府指定大量的技术人员从事审查工作，增加了政府行政管理部门的工作量，也增加了企业的成本。
设计单位资格许可制度主要执行TSGR1001－2008《压力容器压力管道设计许可规则》。
根据规则规定，设计单位必须配备相应的设计人员和装备条件后方可取得许可，而在设计人员中还必须有一定数量的经鉴定评审机构考核合格、国家质检总局核准的设计审批人员，并实施如下规定的审批程序，以保证持证设计单位的设计质量符合法规要求：
对GA1、GC1、GD1级压力管道主要设计文件（包括管道数据表、管道材料等级表、设备布置图、管道布置图强度计算书和应力分析计算书等）应当进行设计、校核、审核、审定4级签署，对GA2级、GD类、GC2、GC3、GD2级压力管道主要设计文件应进行设计、校核、审核3级签署。
压力管道设
升级会员 