管道性能检测管道材质鉴定成分分析
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基于ArcGIS的排水管网在线监测与分析系统开发与应用2012-05-08 作者：毛楠聂新宇张志轶赵冬泉来源：北京清华城市规划设计研究院 1 引言 具体情随着城市的发展，城市地下排水管网建设迅速扩张，传统的纸图和经验式管理已经无法满足城市发展和排水系统现代化运营管理的需要。地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）强大的空间分布可视化和海量信息存储管理能力，结合暴雨管理模型（Storm Water Management Model，简称SWMM）专业的排水系统水文水力分析优势，为城市排水管网高效运营和科学决策提供了有效工具。同时，为了及时掌握管网运行状态，需要合理部署管道监测网络。在国外，排水管道流量监测设备的发展已经有三十多年的历史，很多城市建立了流量监控网络，用于排污收费、入流入渗消除和溢流控制等。如：美国马里兰州通过排水管网平台和排水管道流量监测以减少入流和入渗现象的发生；田纳西州诺克斯维尔市建立FlowAlert预警系统，用于监控液位变化以消除污水溢流的发生，该系统利用包含100台流量计的监控网络，指导了223处管道修复工程，减少了77%的合流制管网溢流（CSOs）和78%的污水管网溢流（SSOs）。1990年，澳大利亚悉尼市建成了超过400台流量计的监测网络，有效的保证了悉尼的排水安全。 ArcGIS Engine是一个创建定制的GIS桌面应用程序的开发产品。ArcGIS Engine包括构建ArcGIS产品ArcGIS Desktop和 ArcGIS Server的所有核心组件。ArcGIS Engine 提供了COM、.NET和C++的应用程序编程接口(API)。这些编程接口不仅包括了详细的文档，还包括一系列高层次的组件，使得编程人员能够较快的创建ArcGIS应用程序。所以，排水管网在线监测与分析系统以ArcGIS为开发平台，集成排水管网模型，配合管道在线监测网络的合理部署，能够实现排水管网信息实时采集、动态监测和决策分析，不仅可以为管网应急事故处理处置、管网运行状态评估、运行调度和防洪决策等行为提供技术支持，还可以为排水模型的率定和验证提供数据支撑，实现模拟分析，从而大大提高城市排水设施的安全输配性、管理服务水平和效率，实现排水系统管理的科学化、智能化和联动性。 2 在线监测与分析系统设计开发 基于ArcGIS的排水管网在线监测与分析系统采用C/S结构，以满足对GIS图形数据的大量复杂操作和对系统响应时间的要求，系统逻辑结构如图1所示，管网实时运行数据由现场监测设备进行采集，通过无线或有线方式传至管网数据采集工作站，通过软件平台进行实时显示、控制、数据管理、数据存储等工作，并通过接口程序将实时数据存进管网运行数据服务器的数据库中。根据管网运行数据库的监测数据，向相关部门分发相应的数据，更新频率可以根据程序具体使用要求设定。管理调控人员由监控工作站软件系统通过调用管网运行数据服务器的实时数据库数据进行生产监控和管理工作。系统主要包括监测信息实时查询显示、在线报警和数据统计分析等功能。 图 1排水管网在线监测与分析系统逻辑结构
风管系统按其系统的工作压力（P）划分为三个类别： P≤500Pa为低压系统 500Pa＜P≤1500Pa为中压系统 P＞1500 Pa为高压系统 压力容器的压力等级和品种划分 一、按压力容器的设计压力(P)分为低压、中压、高压、超高压四个压力等级，具体划分如下： 1.低压(代号L)0.1MPa≤P＜1.6MPa 2.中压(代号M)1.6MPa≤P＜10MPa 3.高压(代号H)10MPa≤P＜100MPa 4.超高压(代号U)P≥100MPa 参考：压力容器安全技术监察规程 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、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。 工业金属压力管道按其安全等级划分为GC1、GC2、GC3 三级。其中GC1 级安全等级最高； GC3 级安全等级最低。 4.1 符合下列条件之一的工业压力管道为GC1 级：
4.1.1 输送GB5044 及HG20660 中，毒性程度如下所列介质的管道： a)极度危害介质（但苯除外）； b)高度危害气体介质（包括苯）； c)工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质。 4.1.2 输送GB50160 及GBJ16 中规定的火灾危险性如下所列，且设计压力大于或等于4.0MPa 的管道： a)甲、乙类可燃气体； b)甲类可燃液体（包括液化烃）。 4.1.3 输送流体介质且设计压力大于或等于10.0MPa 的管道，以及设计压力大于或等于 4.0MPa 且设计温度高于或等于400℃的管道。 4.2 符合下列条件的工业压力管道为GC2 级： 除4.3 条规定的GC3 级管道外，介质毒性危害程度、火灾危险（可燃性）、设计压力和 设计温度低于4.1 条规定（GC1 级）的管道。 4.3 符合下列条件的工业压力管道为GC3 级： 输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或等于1.0MPa 且设计温度高于-20℃但不高 于+186℃的管道。 4.4 涉及毒性或可燃性不同的混合介质时，应按其中毒性或可燃性危害程度最大的介质考
低压管道公称压力不超过2.5MPa 中压管道公称压力4-6.4MPa 高压管道公称压力10-100MPa 超高压管道公称压力超过100MPa 压力管道级别的划分 6.1 长输管道为GA 类，级别划分为： 6.1.1 符合下列条件之一的长输管道为GA1 级： a) 输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P<1.6MPa 的管道； b) 输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离（注1）≥200Km 且管道公 称直径DN≥300mm 的管道； c) 输送浆体介质，输送距离≥50Km 且管道公称直径DN≥150mm 的管道。 6.2 公用管道为GB 类,级别划分为： GB1、燃气管道； GB2、热力管道。 6.3 工业管道为GC 类；级别划分为： 6.3.1 符合下列条件之一的工业管道为GC1 级： a) 输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中，毒性程度为极度危害 介质的管道； b) 输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火 规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力 P≥4.0MPa 的管道； c) 输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P≥4.0MPa 且设计温度大 于等于400℃的管道； d) 输送流体介质且设计压力P≥10.0MPa 的管道。 6.3.2 符合下列条件之一的工业管道为GC2 级： a) 输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火 规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力 P<4.0MPa 的管道； b) 输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P<4.0MPa 且设计温度≥400 ℃的管道； c) 输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P<10.0MPa 且设计温度 ≥400℃的管道； d) 输送流体介质，设计压力P<10.0Mpa 且设计温度<400℃的管道； 注1：输送距离指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距 离。 GD类 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。 1.GD1类。设计压力大于或等于6.3Mpa，或者设计温度高于或等于400℃的动力管道 为GD1级。 2.GD2级。设计压力小于6.3Mpa，且设计温度低于400℃的动力管道为GD2级。
1、需求分析： 根据本次的总体系统规划需求，充分考虑**地区“智慧城管”整体规划的特点，设备将提供的功能模块涵盖排水管道地理空间位置信息采集、排水管道属性信息采集、排水管道内部检测视频、声纳数据采集。 利用雷达检测排水管道地理空间信息以及排水管道属性信息；利用管道机器人采集管道内部视频；利用全景镜头采集管道2D图像，可进行量化分析管道各种缺陷尺寸；利用管道声纳检测系统，用于检测在管道水量达到一半以上时的管道内部状况检测，检测管道的变形、破碎、淤泥含量，利用软件技术，还原管道三维声纳图，直观展示管道淤积、变形、破碎等特种状况。 2、设备设计方案 2.1设备信息表 2.2设备详细资料方案介绍 2.2.1载车 车辆改装总则：
车身表面为工程黄涂装，并安装有作业警示灯，整车结构及外形不进行大的改动。主要将车厢分为二大部分三个区域，即操作区（设备安装室）、监控区（设备操控室）、驾驶区（驾驶室），其中监控区和驾驶区为一个部份并配置空调，操作区为独立部份，拆除了部份空调风道。如下图所示： 2.2.1.1操作区 1、车厢改装（如上图所示） 车厢通过中间隔板分为二个部份，三个区域。中间隔板的中间开有过道门(用户可选)以便操作人员进入操作区，并开有观察窗及电源控制盒。 中间隔板在顶上隔断二侧空调通风道进入操作区并利用监控区二侧空调通风道中间的空间加设顶隔窗以便工作人员放置办公或私人用品。 为了更好利用空间，将操作区地板将通过钢架结构抬高至车轮挡泥板齐平。并设置三个底隔窗以便放置2米的伸缩梯、长杆等辅助操作工具。 操作区地板采用3mm铁板加铺防绣铝板。
2、工作台、旋转吊臂及电动钢丝绳绞盘（如下图所示） 工具箱安装在操作区的右前侧，主要用来放置一些维修工具备件。 旋转吊臂安装在操作区的左后侧，车底安装加强骨和埋铁，保证其刚底工强度。收藏时旋转吊臂向后门靠近并固定，工作状态时转向后车门，吊臂梁可自由伸缩，吊臂的转动半径内不得有干涉物。 电动钢丝绳绞盘配置左右各一个（用户可选择）。 3、可移动部件的放置或固定（如下图所示）
排水管网排口监测系统解决方案 系统概述 排水管网排口监测系统通过在雨污水排口布设排口流量计、水质监测仪等设备，实时掌握排口流量、水质、河道液面高度以及现场视频状况，实现雨污水排口状态的实时感知和城域化汇集管理，并通过传输网络将采集到的数据接入到各个应用系统中，实现实时监测告警，通过现场真实画面反馈排口运行情况。 系统架构 1、感知层 感知层的设备通过传感网络获取感知信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。 2、网络层 网络层是数据通信的核心，是数据传输的主要通道，网络层主要采用NB-IoT通信网络，具备覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。 3、通信服务层 通信服务层由物联网设备管理平台组成，实现数据的汇集与管理，为管网监测平台及其他应用平台提供专业、便捷的数据接口服务。
4、应用层 应用层为运维部门、管线权属单位、大数据局、运维管理、决策分析等信息服务。 系统功能 1、实时监测告警 实时监测排水管网气象状况，根据预先设定报警规则，实现气象异常情况告警。 2、GIS地图展示 在电子地图上显示监测点位、基本信息、实时状态等。 3、调度运行 对排水管网分区气象异常分析、处理，高效协调相关部门的协同工作。 4、视频监控 获取有效数据、图像或声音信息，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆。 5、数据分析 对大量的排口监测数据进行重组、汇总及对比分析，挖掘出有利于提升排水管网排口管理水平和效率的有价值数据。 系统特点 1、易于集成 系统提供设备底层通讯协议及多种语言的数据接入解析demo程序、协议解析库，30分钟即可完成设备数据调用接口集成。 2、扩展性强 系统对传感器监测项做了对应的扩展预留设计；系统的管理业务流程具备可扩展性；软件平台应用子系统预留了接口具备扩展性。 3、实时性高 基于4G无线传输，传输距离远、信号强度高、数据传输稳定。在现式实时上传监测数据，
目录 1.管道等级代号说明 (1) 2.缩写词说明 (2) 3、采用的主要管道器材标准(规范) (6) 4、管道等级说明 (11) 5.管道分支表见表－1 (12) 6.管道变径表见表－2 (15) 7、管道等级索引 (17) 管道等级号: 2A1 (21) 管道等级号：2A2 (29) 管道等级号：2A3 (36)
管道等级号: 2B2 (65) 管道等级号: 2B3 (77) 管道等级号: 2B4 (87) 管道等级号: 2B5 (102) 管道等级号: 2B6 (116) 管道等级号: 2C1 (127) 管道等级号: 2C2 (138) 管道等级号: 2C3 (150) 管道等级号: 2H1 (165) 管道等级号: 2L1 (175) 管道等级号: 2L2 (184)
管道等级号: 2L4 (203) 管道等级号: 3B1 (214) 管道等级号: 3B2 (224) 管道等级号: 3B3 (235) 管道等级号: 3B4 (245) 管道等级号: 3C1 (255) 管道等级号: 3C2 (266) 管道等级号: 3C3 (275) 管道等级号: 3H1 (284) 管道等级号: 3H2 (295) 管道等级号: 3H3 (306)
管道等级号: 3H5 (329) 管道等级号: 3H6 (340) 管道等级号: 3K1 (351) 管道等级号: 3K2 (361) 管道等级号: 3K3 (371) 管道等级号: 5B1 (379) 管道等级号: 5B2 (389) 管道等级号: 5B3 (401) 管道等级号: 5B5 (413) 管道等级号: 5F1 (423) 管道等级号: 5H1 (434)
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 ．生铁： 生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。 碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。 硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。 锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。 磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。 2．钢： 2．1元素在钢中的作用 2．1．1 常存杂质元素对钢材性能的影响 钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 1）硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。 部分常用钢的牌号、性能和用途1 《信息来源：无缝钢管》
常用材料所用标准及化学成分表 标准牌号 元素质量分数%（除给出范围外为最大值） 序 号 标准 牌号 C Mn P S Si Cu Ni Cr Mo V Nb 备注 1 ASTM A216 WCB 0.30 1.00 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件① 2 WCC 0.25 1.20 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.0 3 … 铸件① 3 ASTM A352 LCB 0.30 1.00 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件 4 LCC 0.2 5 1.20 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件 5 LC3 0.15 0.50～ 0.80 0.04 0.045 0.60 … 3.00～ 4.00 … … … … 铸件 6 LC9 0.13 0.90 0.04 0.045 0.45 0.30 8.50～ 10.0 0.50 0.20 0.03 … 铸件 7 ASTM A105 A105 0.35 0.60～ 1.05 0.035 0.04 0.10～ 0.35 0.40 0.40 0.30 0.12 0.08 …锻件②
标准牌号 元素质量分数%（除给出范围外为最大值） 序 号 标准 牌号 C Mn P S Si Ti Ni Cr Mo V W 备注 8 ASTM A182 304 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 … 8.00～ 11.0 18.0～ 20.0 … … … 锻件 9 316 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 … 10.00～ 14.0 16.0～ 18.0 2.0～ 3.0 … … 锻件 10 316L 0.03 2.00 0.045 0.03 1.00 … 10.00～ 15.0 16.0～ 18.0 2.0～ 3.0 … … 锻件 11 321 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 0.70 9.00～ 12.0 17.0～ 19.0 …… …锻件③
金属材料的焊接性能 （1）焊接性能良好的钢材主要有： 低碳钢（含碳量<0.25）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）；不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。 （2）焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）；低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）；不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18） （3）焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。 （4）焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。 ###15CrMoR的换热器的热处理工艺 ***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。 *** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。 ###压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。 改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。 因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。 2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。
管道级别的划分 (1) 压力管道类别级别的划分 (7) 管道分类（级） (10) 压力管道设计类别、级别划分 (19) 压力管道定义及分级 (24) 管道级别的划分 1、概述 在目前国内的规范中，工业管道级别划分可分为两个体系。一是压力管道划分体系，主要涉及的规定有《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSG D0001-2009、《压力容器压力管道设计许可规则》TSG R1001-2008等。另一个是工业管道的设计、施工及验收规范，主要涉及的规范有《工业金属管道设计规范》GB 50316-2000、《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》GB 50517-2010、《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH 3501-2011、《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB 50184-2011。两个体系中对流体类别的划分，以及管道级别的划分并不相同，前者用于压力管道的设计、制造、安装、使用、维修、改造、检验等；后者主要用于工业金属管道的施工、检验和验收。 工艺专业在进行PID和管道一览表的设计中会涉及到压力管道的划分，管道一览表中施工技术要求部分是由管材专业完成，其中涉及到射线检查一项。目前公司EPC项目比重较大，工艺作为主导专业应该适当拓展知识面，以便更好的配合项目组和现场的相关工作。下面我将各规范中对流体类别、管道类别和射线探伤的划分以及相关注意事项一一作出介绍。
2、相关规范的介绍 《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSG D0001-2009 本规定中对工业管道的适用条件做出了如下规定： 1、最高工作压力大于等于或者等于（表压）的； 2、公称直径大于25mm的 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。 流体的类别涉及火灾危险性、毒性和腐蚀性。其分类如下： 介质的毒性应当符合GB5044-85《职业性接触毒物危害程度分级》的规定，压力管道中介质的毒性危害程度包括极度危害、高度危害和中度危害。 介质的火灾危险性应当符合GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》及GB50016-2006《建筑设计防火规范》中的规定。压力管道中介质的火灾危险性气体分为甲类和乙类。液体分为液化烃、甲类、乙类和丙类。 介质的腐蚀性系指：与皮肤接触，在4h内出现可见坏死现象，或55℃时，对20钢的腐蚀率大于y（年）的流体。 根据介质的状态、火灾危险性、毒性、腐蚀性、设计温度、设计压力等因素可将压力管道的级别划分为GC1、GC2、GC3。 《压力容器压力管道设计许可规则》 TSG R1001-2008 本规定中对工业管道中流体类别和管道等级的划分与《压力管道安全技术监察规程-工业管道》基本一致。 但是关于GC3的规定有所不同，需要特别注意。 《压力管道安全技术监察规程-工业管道》中的规定为：“输送无毒、非可燃流体介质，设计压力
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 1．生铁： 生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。 碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。 硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。 锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。 磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。 硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。 2．钢： 2．1元素在钢中的作用 2．1．1 常存杂质元素对钢材性能的影响 钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 1）硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe 形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S ＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。 2）磷 磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢： P ＜0.025%；优质钢： P＜0.04%；
5管道压力等级 前面已经提及，压力管道的组成件一般都是标准件，因此压力管道组成件的设计主要是其标准件的选用，管道压力等级的确定也就是其标准件等级的确定。 管道的压力等级包括两部分: 以公称压力表示的标准管件的公称压力等级； 以壁厚等级表示的的标准管件的壁厚等级。 管道的压力等级：通常把管道中由标准管件的公称压力等级和壁厚等级共同确定的能反映管道承压特性的参数叫做管道的压力等级。而习惯上为简化描述，常把管道中管件的公称压力等级叫做管道的压力等级。 压力等级的确定是压力管道设计的基础，也是设计的核心。它是压力管道布置、压力管道应力校核的设计前提条件，也是影响压力管道基建投资和管道可靠性的重要因素。 5.1 设计条件 工程上，工艺操作参数不宜直接作为压力管道的设计条件，要考虑工艺操作的波动、相连设备的影响、环境的影响等因素，而在工艺操作参数的基础上给出一定的安全裕量作为设计条件。这里所说的设计条件主要是指设计压力和设计温度。 管道的设计压力：应不低于正常操作时，由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的压力。最苛刻条件：是指导致管子及管道组成件最大壁厚或最高公称压力等级的条件。 设计压力确定：考虑介质的静液柱压力等因素的影响，设计压力一般应略高于由(或)外压与温度构成的最苛刻条件下的最高工作压力。 a. 一般情况下管道元件的设计压力确定 一般情况下，为了操作上的方便，在此不妨采用压力容器的做法，即在相应工作压力的基础上增加一个裕度系数。 表5-1 一般情况下管道元件的设计压力确定 工作压力Pw(MPa) 设计压力P(MPa) Pw≤1.8P= Pw+0.18 1.8
排水管网流量监测系统解决方案 系统概述 排水管道流量监测系统是指在雨污水管道关键节点上布设流量监测仪，实时采集排水管网的流量、流速、液位等数据，通过指挥中心的排水管网流量监测系统平台实现雨污水管道流量、液位、流速的实时感知和城域化汇集管理，实现实时监测告警、精准快速定位事故地段，并通过数据传输网络将采集到的数据接入到各个应用系统中，为城市排水精细化管理、应急决策指挥以及行业应用等方面提供科学有效的数据支撑，实现经济效益和社会效益的不断增长。 系统架构 1、感知层
流量监测仪位于物联网结构中的最底层，通过传感网络获取感知信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。 2、网络层 网络层是数据通信的核心，是数据传输的主要通道，网络层主要采用NB-IoT通信网络，具备覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。 3、通信服务层 通信服务层由物联网设备管理平台组成，实现数据的汇集与管理，为管网监测平台及其他应用平台提供专业、便捷的数据接口服务。 4、应用层 应用层为雨污水管道流量监测系统平台及第三方应用平台，为运维部门、管线权属单位等相关部门提供数据展示、决策分析等信息服务。 系统功能 1、实时监测告警 实时监测排水管网流量、流速、液位监测，根据设定报警阈值，对排水管网流量、流速、液位等异常情况进行告警及定位。 2、GIS“一张图” 通过雨污水流量监测系统平台，在监测“一张图”上显示各个监测点位置信息、设备基本信息，实时展示流量、流速、液位等监测数据。 3、管网综合调度 根据历史雨量数据进行雨量趋势分析，通过实际窨井液位数据、雨污水管道流量监测数据对排水泵站进行调度，预防内涝发生，确保管网正常运行。 4、大数据分析 获取大量雨污水管网流量、流速、液位数据进行汇总、分析，构建水力分析模型，进行径流流量分析、淤堵分析、内涝分析等。 系统特点 1、集成度高 建立了一套集成流量监测仪、流量监测系统软件、数据服务、通信服务、保障服务为一体的
输油管道监控与数据采集（SCADA）系统 输油管道自动化是管道安全经济运行的重要保证。随着自控技术、计算机技术、通信技术的发展，油气长输管道的自动化进展迅速。目前，计算机监测控制与数据采集（SCADA，SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION）系统已广泛应用，成为管道自控系统的基本模式。我国铁大线和东黄复线引进的SCADA系统达到了国外80年代中期水平。 目前，SCADA系统一般由设在管道控制中心的小型或超级微型计算机，通过数据传输系统对设在泵站、计量站或远控阀室的远程终端装置（RTU）定期进行查询，连续采集各站的操作数据和状态信息，并向RTU发出操作和调整设定值的指令。这样，中心计算机对整个管道系统进行统一监视、控制和调度管理。各站控系统的核心是RTU可可编程序控制器PLC。它们与现场传感器、变送器和执行机构可泵机组、加热炉的工业控制计算机等连接，具有扫描、信息预处理及监控功能，并能在与中心计算机的通信一旦中断时独立工作。站上可以做到无人值守。SCADA系统是一种可靠性高的分布式计算机控制系统。 1、SCADA系统的发展科史 SCADA系统的概念是60年代中期开始形成的。当时，主控站能够与远控站进行通信并对其进行控制。那时的SCADA系统采用固态逻辑线路、硬布线扫描器、大型模拟显示盘及在预定的表格上打印报表的打印机等。这种系统主要起监视作用，而管道运行管理的大部分工作需调度人员完成。当时的系统不灵活而且故障率高。 70年代，大规模集成电路研制成功，低功耗存储器出现，小型、微型计算机的应用及软件开发，使SCADA系统的硬件和软件水平均有较大的提高。开发出来标准的SCADA软件包已初步具有数据库管理、显示生成和记录生成的功能。70年代中期，可编程序控制器PLC开始应用于输油管道。PLC是一种给系统提供控制和操作的电子装置，专为在工业环境下使用而设计。它采用可编程序的存储器，可以执行逻辑、顺序、计时、计数或演算等功能，通过数字或模拟输入/输出，控制各种形式的工艺过程。它运行可靠、维护检修方便，特别适于在长输管道SCADA 系统的站控级使用。PLC在输油管道上应用发展迅速，并有逐渐取代早期的远程终端装置RTU的趋势，而生产RTU的厂家也在不断提高产品性能，引入微处理机并扩大功能。 80年代初，16位微处理机问世，智能RTU及功能更强的PLC出现。SCADA系统主机向容量更大、功能更能、价格更低的方向发展，人机
管道的压力等级|标准管件的公称压力等级|壁厚等级 管道压力等级 前面已经提及，压力管道的组成件一般都是标准件，因此压力管道组成件的设计主要是其标准件的选用，管道压力等级的确定也就是其标准件等级的确定。 管道的压力等级包括两部分: 以公称压力表示的标准管件的公称压力等级； 以壁厚等级表示的的标准管件的壁厚等级。 管道的压力等级：通常把管道中由标准管件的公称压力等级和壁厚等级共同确定的能反映管道承压特性的参数叫做管道的压力等级。而习惯上为简化描述，常把管道中管件的公称压力等级叫做管道的压力等级。 压力等级的确定是压力管道设计的基础，也是设计的核心。它是压力管道布置、压力管道应力校核的设计前提条件，也是影响压力管道基建投资和管道可靠性的重要因素。 5.1 设计条件 工程上，工艺操作参数不宜直接作为压力管道的设计条件，要考虑工艺操作的波动、相连设备的影响、环境的影响等因素，而在工艺操作参数的基础上给出一定的安全裕量作为设计条件。这里所说的设计条件主要是指设计压力和设计温度。管道的设计压力：应不低于正常操作时，由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的压力。 最苛刻条件：是指导致管子及管道组成件最大壁厚或最高公称压力等级的条件。 设计压力确定：考虑介质的静液柱压力等因素的影响，设计压力一般应略高于由(或)外压与温度构成的最苛刻条件下的最高工作压力。 a. 一般情况下管道元件的设计压力确定 一般情况下，为了操作上的方便，在此不妨采用压力容器的做法，即在相应工作压力的基础上增加一个裕度系数。 表5-1 一般情况下管道元件的设计压力确定 b. 管道中有安全泄压装置时，
管道中有安全泄压装置时预示着该管道在运行过程中有出现超出其正常操作压力的可能。设置安全泄压装置(如安全阀、爆破片等)的目的，就是在系统中出现超出其正常操作压力的情况时，能将压力自动释放而使设备、管道等系统的硬件得到保护。此时管道的设计压力应不低于安全泄压装置的设定压力。 c. 管道中有高扬程的泵 对于高扬程的泵，尤其是往复泵，在开始启动的短时间内，往往会在第一道切断阀之前的管道和泵内产生一个较高的封闭压力，有时这个封闭压力会达到一个很大的值。此时泵的出口管道，其设计压力应取泵的最大封闭压力值。 d. 真空系统 真空系统管道承受的压力就是其外部的大气压力，故其设计压力应取0.1MP a外压； e. 与塔或容器等设备相连的管道 与塔或容器等设备相连的管道其设计压力应不低于所连设备的设计压力。当管道内有较高的液体液柱时，还应考虑该液体静压头的影响。事实上，对于管道来说，其受力要比设备复杂，这是因为它除受介质载荷之外，还往往遭受到由于管道的热胀冷缩而产生的管系力等。因此，管道的设计压力一般应不低于设备的设计压力。 5.1.2设计温度 管道的设计温度:应不低于正常操作时，由内压（或外压）与温度构成的最苛刻条件下的温度。 最苛刻条件指导致管子及管道组成件最大壁厚、最高公称压力等级或最高材料等级的条件。 设计温度的确定:考虑环境、隔热、操作稳定性等因素的影响，设计温度应略高于由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的最高工作温度。 a. 一般情况下管道元件的设计温度确定 一般情况下为了操作上的方便，在此不妨也采用压力容器的做法，在相应工作温度的基础上增加一个裕度系数（除法兰和螺栓以外）。 法兰、垫片的设计温度不低于最高工作温度的90％； 螺栓、螺母的设计温度应不低于最高工作温度的80％。 b. 夹套或外伴热管道 对于夹套或外伴热的管道当工艺介质温度高于伴热介质温度时，其设计温度按上表选取；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，对夹套伴热取伴热介质温度为设计温度，而对外伴热则取伴热介质温度减10℃与工艺介质温度二者的较大值为设计温度； c.安全泄压管道 安全泄压管道取排放时可能出现的最高或最低温度为设计温度； 表5－2 一般情况下管道元件的设计温度确定
石油化行业在线安全监测系统设计方案 （本方案主要针对管道泄漏、LNG储液罐监测） 一、背景 近年来石化行业上中下游各产业都获得了迅猛发展，上游向深水海域挺进，中游LNG（LiquefiedNatural Gas,液化天然气）产业方兴未艾,下游炼化企业也像雨后春笋一般的蓬勃发展。这些发展都给油气管道及LNG 储液罐带来数量的快速增长。 由于传输介质的特殊性，一道管道破裂造成泄漏，轻则造成陆地污染，重则造成河流，湖泊等污染，如果不及时快速有效的采取措施，极易发生火灾、爆炸、中毒、环境污染等严重后果，人民的生命和国家的财产将遭受重大的损失。LNG 储液罐一旦出现意外,冷藏的液体会大量挥发,气化量大约是原来冷藏状态下的300倍,在大气中迅速形成会自动引爆的气团，最终引发泄露、爆炸及火灾，给人民生命财产安全造成巨大威胁。 因此，实时了解结构安全状况，对不利情况进行及时、精准预警，为补救抢险争取更多的时间，优质的管道泄漏监测预警系统在泄漏灾害补救工作环节中扮演着重要的角色。 1.当前管道泄漏监测手段和现状 当前,管道泄漏监测手段有不少方法，基本上可归纳为人工巡检，内部监测，外部检测等三类。 第一：人工定期巡检，时间不连续，监测不到位；第二：内部监测，采用漏磁式清管器，缺点是漏磁信号或传感器本身易受管 道的压力、所处环境等影响，缺乏灵敏度；
第三：外部监测，采用流量法，压力法以及光纤（光栅）法等，此类监测可行高，具有一定的灵敏度，缺点成本代价大、费事费力。 2.当前LNG 储罐监测手段及现状第一：人工定期检测:人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息来江西飞尚科技有限公司 进行，监测不及时，耗费人力物力； 第二：常见的内部液体液位、温度、压力监测，各监测项单独分析，监测项具有较大局限性，且不能形成系统，不能从整体上把控结构的安全性能。 3.系统建设现实意义 由飞尚科技建立的在线监测系统率先将桥梁安全监测与物联网、云计算紧密结合，通过实时的结构参数监控，对于管道、储液罐重要参数的长期变化有较为 详细地掌握，从而及时有效地反馈管道泄漏、储液罐的安全状况。其意义主要有： （1）实时监控储罐内LNG 存储情况（液位、压力、温度），及时发现液体分层、翻滚、升温、泄露及混凝土筒壁裂缝、沉降等危险状况； （2）定期分析管道的压力流量变化趋势，建立全运营期的数字化、信息化档案，科学、合理地协助管道的管理和养护； （2）及时把握管道、储液罐结构运营阶段的工作状态，识别结构损伤以及评定结构的安全、可靠性与耐久性； （3）为运营、维护、管理提供决策依据，可以使得既有管道、储液罐的技术改造决策更加科学、改造技术方案的设计更加合理、经济；
压力管道定义及分级 一、压力管道定义及范围 根据《特种设备安全监察条例》（中华人民共和国国务院令2003第373号文）：压力管道，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）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标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。 二、压力管道分类： （根据TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》整理） 1.GA类(长输管道) 长输(油气)管道是指产地、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级和GA2级。 1）符合下列条件之一的长输管道为GA1级： （1）输送有毒、可燃、易爆气体介质，最高工作压力P＞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P≥6.4MPa，并且输送距离（指产地、储存地、用户间的用于输送商品介质管道的长度））≥200km的长输管道； 2）GA1级以外的长输（油气）管道为GA2级。 2.GB类(公用管道) 公用管道是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。 1）GB1级：城镇燃气管道； 2）GB2级：城镇热力管道。 3）GC类(工业管道) 工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道，划分为GC1级、GC2级、GC3级。 1）符合下列条件之一的工业管道为GC1级： （1）输送GB 5044－85《职业性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标准沸点的高度危害液体介质的管道； （2）输送GB 50160－1999《石油化工企业设计防火规范》及GB50016－2006《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体（包括液化烃），并且设计压力P≥4.0MPa 的管道； （3）输送流体介质并且设计压力P≥10.0MPa，或者设计压力P≥4.0MPa，并且设计温度大于或
医用气体供给管道监控管理系统 随着医院的快速发展，越来越多的医院采用集中供应的医用气体系统，医用气体具有一定的危险性。近年来，医用气体事故也时有发生。作为医院支持系统的核心之一的医用气体系统直接关系到医疗安全和医院的安全。国家发布并与2014年2约1日实施了《WS 435 医院医用气体系统运行管理》，其中就有医用气体机房安装入侵报警装置和监控装置，在关键区域需做监控。欧美发达国家早几年就已经强制要求医院安装医用气体供给管道监控管理系统。该管理系统发展趋势是医院基本建设。 系统介绍： 医用供给管道监控管理系统系统利用目前现代工业网络控制技术，采用总线分布式数据采集方式，用数据通讯的方式将各监控现场（包括手术室、ICU、普通病区及各医用气体站房）的主要气体监控参数（如多种气体的压力、氧气纯度、流量等）进行采集，通过数据总路线传输至监控中心监控计算机中，由计算机对相关运行数据进行采集、控制和处理，对所有运行参数形成完善的数据库文件，对各现场的气体参数进行全方位的监控，同时具有对运行数据和报警数据进行查询、搜索。并且能够及时定位故障出现并高效率处理，从而避免相关事故发生，保证医院相关部分系统正常运行。 系统功能： 该系统能实时监测各医用气体的压力、氧气纯度及流量等参数；当各路气体供气压力偏离正常范围时，及时发出报警信号；实时测量各科室的氧气流量，为医院的成本统计提供可靠依据，可及时发现各科室医用气体的异常情况；可根据计算机对各监控现场的统计数据，智能判断管路及终端泄漏的可能，能进行相应的控制处理，为医院的维护管理提供理论依据。
系统组成： 主要硬件产品包括：中心报警主机，现场报警主机，数据集中器，管道监控模块，网络氧气流量计，智能化气体监控系统，网络布线系统等。 1、中心报警主机：用于实时分析系统中各个监测点数据，发现异常及时声光报警。 负压监测器 CAN 总线 PC 管理终端 医用气体集中监测系统管理网络拓普 终端 监测报警主机 RS232/USB 管道气体监测 DeZ-I 现场主机 管道气体监测 DeZ-I 现场主机 空压监测器 制氧机监测器 制氧机监测器