压力管道基本知识

压力管道基本知识 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.第一章、压力管道基本知识1.2压力管道的基本概念（1）管道管道是指用于输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制或者制止流体流动的由管子、管件、阀门、法兰、垫片、螺栓和其它组成件或支承件组成的装配总成。

管道组成件是指用于连接或装配成承载压力且密闭的管道系统的元件，包括管子、关键、法兰、垫片、密封件、紧固件、阀门、安全保护装置以及膨胀节、挠性接头、耐压软管、过滤器、节流器和分离器等。

管件是用来连接管子、改变方向，接出支路和封闭管道的元件的总称，主要包括弯头、三通、异径管、管帽、活接头等。

管道支承件是将管道载荷传递到管架结构上去的元件。

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、底座、滚柱、托座、滑动支架、管吊、吊（支）耳、卡环、管夹、U形夹和紧固夹板等附着件。

安全保护装置是为保护管道安全运行而装设的元件，包括管道上连接的安全阀、爆破片、压力表、温度计、阻火器、紧急切断阀等。

（2）压力管道广义上讲，凡是利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，无论其压力和管径尺寸的大小，都是压力管道。

（3）安全监察范围内的压力管道《特种设备安全监察条例》的规定，压力管道监察的范围为最高工作压力高于或者等于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沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。

《压力管道安全技术监察规程—工业管道》，规定同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置以及界区内公用工程所属的工业管道属于工业管道的安全监察范围：（1）最高工作压力高于或者等于0.1MPa（表压）的管道；（2）公称直径大于25mm的管道；（3）输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体的管道。

1.3压力管道的分类级别由于不同类型的压力管道存在很大的差异，其危险性也有很大的区别，不同类型、不同级别的压力管道的使用管理、操作的要求也有很大的差别。

因此，我国的压力管道管理部门对压力管道实行分类、分级进行使用管理，不同类别和级别的压力管道有不同的使用管理要求。

另外我国的压力管道管理部门规定压力管道的操作人员必须持证上岗，而《特种设备作业证》是根据操作人员的条件，操作工况限定了压力管道作业人员操作压力管道的类别和级别。

1.3.1压力管道的分类1、按国家质检总局的《压力容器压力管道设计许可规则》的规定，压力管道分为四大类：即：长输管道（GA）类、公用管道（GB类）、工业管道（GC类）和动力管道（GD类）。

长输管道是指产地、储存库、使用单位之间用于输送商品介质的管道。

公用管道是指城镇范围内用于公用事业或民间的燃气管道和热力管道。

工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其它辅助管道。

动力管道是指火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道。

2、根据管道承受内压情况分类，比照压力容器的分类方法，可以将管道分为：真空管道、低压管道、中压管道、高压管道、超高压管道。

其划分界限为：（1）真空管道：表压力＜0MPa（2）低压管道： 0MPa≤P＜1.6MPa（3）中压管道： 1.6MPa≤P＜10MPa（4）高压管道： 10MPa≤P≤100MPa（5）超高压管道：P＞100MPa3、按压力管道的介质温度分类，可分为高温管道、常温管道、低温管道等；4、根据管道的管子材料分类，可以将管道分为碳钢管道、不锈钢管道、合金钢管道、有色金属管道、非金属管道、复合材料管道、特种材料管道等。

5、按管子壁厚分类，可以分为厚壁管道和薄壁管道。

6、按敷设位置分类，可分为架空及地面敷设管道、地沟敷设管道、埋地管道。

1.3.2压力管道的分级压力管道安全使用管理部门综合考虑了各方面的因素，将压力管道按长输管道、公用管道、工业管道和动力管道的类别分别进行划分等级。

1、工业管道的分级按照《压力管道安全技术监察规程—工业管道》的规定，工业管道按管道内的介质的危害程度、火灾的危险性、腐蚀性和管道的设计压力、设计温度的大小等因素，划分为GC1、GC2、GC3三个级别，其中GC1的级别为最高，是最重要的压力管道，GC3的级别最低，相对危险性较小。

工业管道的级别划分方法如下：GC1级：符合下列条件之一的工业管道为GC1级：（1）输送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的液体介质的管道。

（2）输送火灾危险性为甲、乙类可燃气体或者甲类可燃液体（包括液化烃）的管道，并且设计压力大于后者等于4.0MPa的管道。

（3）输送除前两项介质的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，并且设计温度高于或者等于400°C的管道。

GC2级：除GC3级外，介质毒性程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度低于GC1级的管道。

GC3级：输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或者等于1.0MPa，并且设计温度高于-20℃但是不高于185℃的管道。

2、公用管道的分级公用管道按其介质为燃气管道和热力管道，分为GB1、GB2二个级别；GB1级：燃气管道；GB2级：热力管道。

3、长输管道按其输送的介质的性质、压力、输送的距离、管径等因素分为GA1、GA2二个级别，划分方法如下：GA1级：（1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力大于1.6MPa的管道。

（2）输送有毒、可燃、易爆气体介质输送距离（指产地、储存库、用户间用于输送商品介质管道的直接距离）大于200公里，且管道公称直径大于等于300mm的管道（3）输送浆体介质、输送距离大于等于50公里，且管道公称直径DN大于等于150mm的管道。

GA2级：（1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力小于等于1.6MPa的管道。

（2）GA1（2）范围以外的长输送管道。

（3）GA1（3）范围以外的长输送管道。

4、动力管道的分级按照《压力容器压力管道设计许可规则》规定，火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的动力管道，划分为GD1级、GD2级GD1级：设计压力大于或者等于6.3MPa，或者设计温度大于或者等于400℃的管道。

GD2级：设计压力小于6.3MPa，且设计温度小于400℃的管道。

分级中涉及压力管道介质的危害程度按国家标准GB5044《职业性接触毒物危害程度分级依据》的方法分级。

介质的火灾危险性分类按GB50160《石油化工企业设计防火规范》和GBJ16《建筑设计防火规范》的规定分类。

第二章、流体介质和流体输送设备基础知识2.1流体介质的基本概念1、流体凡是能流动的物体我们都称它为流体。

流体介质包括气体、液体。

2、压力压力是均匀垂直作用在物体表面上的力，而压强是均匀垂直作用在物体表面上的单位面积的压力。

在工程技术与日常生活中，习惯上将物理学中的压强称为压力。

（1）标准大气压在物理学中，把纬度为45度海平面（即拔海高度为零）上的常年平均大气压力规定为1标准大气压（atm）。

此标准大气压为一定值。

1个标准大气压相当于760mm 水银柱高度的压力或每平方厘米的面积上受到1.033公斤力作用。

（2）工程大气压在工程上，为了计算方便，规定：1个工作大气压=1公斤力/厘米2=735.6毫米水银柱（mmHg）（3）表压力表压力又称为相对压力，是以当时当地的大气压力作为测量起点，采用压力表测出的管道内的压力，表明管道内部的压力比大气压力高出的数值。

压力管道中的设计压力、最高工作压力、最大允许工作压力及计算管道强度所用的压力都是指表压力。

（4）绝对压力实际作用在管道内壁上的压力应该是压力表上指示的压力再加上管道周围的大气压力，这个真实的压力称作绝对压力。

由于大气压力近似等于0.1MPa，故：绝对压力（P绝）≈表压力（P表）+0.1MPa（5）压力单位在国际单位制中，压力的单位采用帕斯卡（Pa），简称帕。

其定义为将1牛顿的力(N)均匀垂直地作用在1平方米的面上所产生的压力，称为1帕斯卡（Pa）1Pa=1N/m2(牛顿/米2)由于“帕”这个单位太小，因而常用“兆帕”（MPa）作为压力的基本单位。

即：1MPa=106 Pa过去工程上习惯用的压力单位是千克力/厘米2（kgf/cm2）。

压力的工程单位与法定计量单位之间的换算关系为：1MPa=10.2kgf/cm23、温度温度是压力管道的重要操作参数，是表示物料冷热程度的物理量。

（1）摄氏温度将在标准大气压下水的结冰温度（冰点）定为零度，把水的沸腾温度（沸点）定为100度，在两者之间等分成100格，每一格即为1度，称为摄氏温度，用符号：“℃”表示。

（2）华氏温度华氏温度是根据华氏温标是将在标准大气压下水的冰点定为32度，沸点定为212度，两者之间等分成180格，每格作为1度，称为华氏温度，用符合“°F”表示。

（3）开氏温度开氏温度是根据开氏温标以水的三相点（即冰、水和水蒸汽三相平衡共存时的温度）温度定为273.16K,其分度法与摄氏温标相同，即摄氏温度相差一度时开氏温度也相差一度，用符合“K”（开尔文）表示。

开氏温度是国际单位，又称热力学温度或绝对温度。

4、热量热量是由于温度差别而转移的一种能量。

在温度不同的物体间，热量总是由温度高的物体向温度低的流体传递，直到两流体达到相同温度（热平衡）。

热量传递是能量转移的一种方式，热流体放出的热量等于冷物体吸收的热量。

5、比热比热是单位质量流体在热传递过程中，当系统不发生相变和化学变化的条件下，温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量。

各种流体的比热是不同的。

对同一种流体，比热的大小又与加热的条件有关，如温度的高低、压力和体积的变化情况有关。

6、比重流体的重量和其体积的比值称为比重。

7、比容流体的体积和质量的比值称为比容。

8、密度单位体积的流体所具有的质量称为密度。

通常用符合“ρ”表示。

9、粘度粘度是表示流体层发生相对运动时所显示的内部摩擦阻力的大小。

是流体的重要物理性质之一，工程上粘度用以区别流体流动的性质。

流体内部摩擦阻力越大，则其粘度越大。

10、流量流体流动时，每单位时间里通过管道任一截面的的流体总量，称为流体的流量。

如果流体量用流体的质量来度量，则称为质量流量，用q表示，单位是m表kg/s或者kg/h；如果流体量用流体的体积来度量，则称为体积流量，用qv 示，单位是m3/s或者m3/h。

11、流速流体在管道内朝一定的方向流动时，流速是表示流体流动快慢的一个参数，表示流体质在单位时间内流经的距离，常用u表示，单位为米/秒。