陳振士，王　堃

(中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司，山東 青島　266071)

隨著“一帶一路”政策的推進(jìn)，我國在哈薩克斯坦乃至中壓地區(qū)的煉化工程項(xiàng)目逐漸增多。在煉化工程項(xiàng)目中，管道分級(jí)和液壓試驗(yàn)的確定都有利于在設(shè)計(jì)和施工中貫徹執(zhí)行項(xiàng)目建設(shè)國家法規(guī)中對(duì)管道的設(shè)計(jì)、施工和安全監(jiān)察的要求，保證裝置的設(shè)計(jì)質(zhì)量和安全運(yùn)行。本文簡述煉化工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)與我國標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于管道分級(jí)及液壓試驗(yàn)要求的差異，并給出工程應(yīng)用實(shí)例，有助于煉化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工人員對(duì)哈國項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)方面有更深刻的理解。

1　管道分級(jí)

在煉化項(xiàng)目中有各種各樣的工業(yè)管道，輸送的介質(zhì)種類多，管道工作條件復(fù)雜多樣，裝置要求連續(xù)化生產(chǎn)運(yùn)行，因此設(shè)計(jì)單位一般按照項(xiàng)目要求的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管道的分級(jí)，并依據(jù)管道級(jí)別、輸送介質(zhì)、設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力等因素進(jìn)行管道的設(shè)計(jì)，確保管道設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、合理性和安全性。

1.1　哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)中工藝管道的分級(jí)

按照哈薩克斯坦共和國緊急形勢(shì)部2009年發(fā)布的第176號(hào)令《工藝管道使用的工業(yè)安全要求》規(guī)定，10MPa及以下工藝管道根據(jù)其所輸送的物質(zhì)的危險(xiǎn)等級(jí)(爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)和有害)，分為А類、Б類、В類[1]，工藝管道級(jí)別代號(hào)包括介質(zhì)標(biāo)識(shí)(А、Б、В)和反映物質(zhì)危險(xiǎn)級(jí)別的輔助標(biāo)識(shí)(а、б、в)，如標(biāo)識(shí)“А(б)類管道”即表示輸送А(б)類介質(zhì)的管道。另外工藝管道根據(jù)輸送介質(zhì)的工作參數(shù)(壓力和溫度)，管道可分為五個(gè)等級(jí)—Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ、Ⅴ級(jí)。工藝管道的分級(jí)見表1。

表1　工藝管道分級(jí)

表1(續(xù))

注：(1)А類物質(zhì)危險(xiǎn)等級(jí)應(yīng)根據(jù)俄羅斯強(qiáng)制認(rèn)證證書標(biāo)準(zhǔn)GOST 12.1.005《勞動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系工作區(qū)空氣一般安全要求》和GOST 12.1.007《勞動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系有毒物質(zhì)分類和一般安全要求》確定；(2)Б類物質(zhì)的爆炸及火災(zāi)危險(xiǎn)性由俄羅斯強(qiáng)制認(rèn)證證書標(biāo)準(zhǔn)GOST 12.1.004《勞動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系消防安全一般要求》確定。

1.2　中國標(biāo)準(zhǔn)中工業(yè)管道的級(jí)別

(1)GB/T20801-2006《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》是針對(duì)工業(yè)管道安全的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是TSG D0001-2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 工業(yè)管道》的組成部分，因此GB/T20801-2006具有與安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程同等的效力。此規(guī)范中按照介質(zhì)的危害程度(毒性、可燃性)以及安全等級(jí)、設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度等參數(shù)，將工業(yè)管道劃分為GC1、GC2、GC3三級(jí)[2]，其中GC2是作為基本級(jí)；GC1級(jí)風(fēng)險(xiǎn)較大，在管道材料及管道元件設(shè)計(jì)時(shí)都要有比GC2級(jí)更高的要求；GC3級(jí)風(fēng)險(xiǎn)較小，管道設(shè)計(jì)可采用采用比GC2級(jí)更低的要求。管道分級(jí)詳見表2。

表2　壓力管道分級(jí)

(2)根據(jù)煉油化工裝置長周期連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，GB50517-2010《石油化工金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》不僅包含《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》中涉及的管道，對(duì)安全監(jiān)察未涉及的管道也進(jìn)行監(jiān)督和管理，石油化工管道按介質(zhì)的危害程度、安全等級(jí)、工藝設(shè)計(jì)條件分為SHA1-4、SHB1-4、SHC1-5等級(jí)別[3]，其中SH表示石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，A是代表輸送有毒介質(zhì)，B代表輸送可燃介質(zhì)，C代表輸送無毒、非可燃介質(zhì)，而數(shù)字1-5代表管道的檢查等級(jí)。

2　管道液壓試驗(yàn)

液壓試驗(yàn)主要是強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)首先給管道注水，注水壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力時(shí)進(jìn)行穩(wěn)壓一段時(shí)間，然后慢慢降壓，在此過程中檢查管道是否降壓、有無泄漏、是否發(fā)生變形等，以此檢查管道的整體強(qiáng)度和嚴(yán)密性。

2.1　哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管道液壓試驗(yàn)要求

按照哈薩克斯坦共和國緊急形勢(shì)部2009年發(fā)布的第176號(hào)令《工藝管道使用的工業(yè)安全要求》規(guī)定，10MPa及以下工藝管道的試驗(yàn)壓力應(yīng)按式(1)計(jì)算并且不小于0.2MPa：

Pt=1.25P[σ]20/[σ]1

(1)

式中:Pt——試驗(yàn)壓力，MPa；

P——設(shè)計(jì)壓力，MPa；

[σ]20——20℃下管道材料的許用應(yīng)力，MPa；

[σ]1——最高工作溫度下管道材料的許用應(yīng)力，MPa。

注：(1)所有情況下試驗(yàn)壓力值應(yīng)確保試驗(yàn)壓力下管道內(nèi)的等比負(fù)荷不超過試驗(yàn)溫度下材料屈服強(qiáng)度的90%。

(2)毒性和爆炸燃燒危險(xiǎn)介質(zhì)的真空和無表壓管道的試驗(yàn)壓力值等于0.2MPa。

2.2　中國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管道液壓試驗(yàn)要求

GB/T20801.5-2006《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第5部分：檢驗(yàn)與試驗(yàn)》規(guī)定，管道的液壓試驗(yàn)壓力應(yīng)按照式(2)計(jì)算：

Pt=1.5PS1/S2

(2)

式中:Pt—— 試驗(yàn)壓力，MPa；

P—— 設(shè)計(jì)壓力，MPa；

S1——試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；

S2——設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；

注：當(dāng)S1/S2大于6.5時(shí)，取6.5。

3　工程應(yīng)用實(shí)例

本文分別以哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)《工藝管道使用的工業(yè)安全要求》和中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T20801-2006《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》和GB50517-2010《石油化工金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》為依據(jù)，分析工藝管道如何分級(jí)以及如何計(jì)算管道的液壓試驗(yàn)壓力值。

工程實(shí)例：某汽油加氫裝置中，汽油管線公稱直徑為

DN300，設(shè)計(jì)溫度100℃，設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，管道材質(zhì)為ASTM A106GR.B。

分析：(1)按照哈國標(biāo)準(zhǔn)：該管道輸送介質(zhì)為汽油，首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GOST 12.1.004確定汽油為易燃液體，此管道為“Б(б)類”，然后根據(jù)管道工作壓力和工作溫度，查本文表1，管道級(jí)別為Ⅲ級(jí)。該管道材料A106GR.B在設(shè)計(jì)溫度和試驗(yàn)溫度下許用應(yīng)力值一致，按照式(1)計(jì)算，液壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力1.25倍，即1.25MPa。

(2)按照中國標(biāo)準(zhǔn)：該管道輸送介質(zhì)為汽油，根據(jù)介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性，汽油屬于甲B類可燃液體，然后依據(jù)管道公稱直徑、設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度，查本文表2，管道類別按照GB/T20801-2006為GC2級(jí)管道(按照GB50517-2010為SHB3級(jí)管道)。該管道材料A106GR.B在設(shè)計(jì)溫度和試驗(yàn)溫度下許用應(yīng)力值一致，按照式(2)計(jì)算，液壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力1.5倍，即1.5MPa。

4　結(jié)束語

工藝管道的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收都以管道分級(jí)作為依據(jù)，管道的液壓試驗(yàn)也是對(duì)管道整體強(qiáng)度進(jìn)行的一次全面綜合檢驗(yàn)，因此管道的分級(jí)和管道強(qiáng)度試驗(yàn)都對(duì)裝置的安全運(yùn)行有著很大的影響。不同國家的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)工藝管道分級(jí)和液壓試驗(yàn)方面都存在著一定的差異，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行。