管线钢的失效分析
目录
一．管线钢的见解与发展 (1)
二．失效分析简介 (8)
三16Mn钢油气集输管线弯管失效分析 (12)
一．管线钢的见解与发展
管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口径焊接钢管用于热轧卷板或宽
厚板。管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的
低温韧性和优良的焊接性能。
油气输送管线用钢板的品种：美标牌号及对应国标
BL245NB/L245MB,X42L290NB/L290MB,X46,X52L360NB/L360MB,X56,X
60L415NB/L415MB,X65 L450MB ,X70 L485MB,X80 L556MB
与用于西气东输工程所用的X70管线钢相比，X80管线钢的屈服强度与其
相当，但抗拉强度却高于X70管线钢。
API Spec 5L包括的钢级如下表所示，钢级用最低屈服强度的前两位数字表
示。
管道运输石油和天然气是最经济、最方便、最主要的运输方式之一，随着
国内石油和天然气工业的发展，油气管道建设取得了长足的进步。“西气东输”
工程西起新疆轮南，东至上海，全长4000 km，设计输气压力10 MPa，管径最
大1016 mm，在国内管道发展史上具有划时代的意义。“西气东输”工程极大地推动了我国管线钢的发展，为管线钢的发展创造了契机。目前，我国宝钢、武钢和太钢等企业生产X70级以下管线钢的工艺技术已经成熟，并已形成一定的生产批量，X80级以上管线钢也在研发过程中。
为保障管线的安全可靠性，在提高管线钢强度的同时，还要相应提高其韧性。管线钢在成分设计上，大体上都是低碳、超低碳的Mn-Nb-V（Ti）系，有的还加入Mo、Ni、Cu等元素。现代冶金技术可以使钢有极高的纯净度、高的均匀性和超细化晶粒，从而为管线钢的发展创造了条件。
1．1管线钢的力学性能和工艺性能
强度和韧性
由于输气管道输送压力的不断提高，管线钢的强度也由最初的295～360 MPa（相当于API标准的X42～X52级管线钢）提高到526～703 MPa（相当于X80～X100级管线钢）。西气东输管线对钢材的性能要求见表1［1］。高强度管线钢的屈强比也是管线钢中的一个重要指标。屈强比表示材料的塑性变形能力，即材料从屈服到最后断裂过程中材料的强度和变形能力，屈强比越低，钢管从产生始塑性变形起到最后断裂的形变容量越大。随着输送压力的增高，就需要使用更高强度的钢管，而高强度钢管的屈强都比较高。在很多管线钢管的技术规范中都对材料的屈强比做了限制，大部分技术要求都把屈强比限制在不大于0.90。
包辛格效应（Bauchinger Effect）是管线钢强度设计时应充分考虑的问题。实践证明，制成管后总体的包辛格效应表现为钢管的抗拉屈服极限下降，其下降
值与钢管的钢材等级、轧制工艺、化学成分、金相组织、制管工艺和制样方法等诸多因素有关，难以准确估计更无法计算。所以，钢卷或钢板的屈服极限必须略大于API5L规定的相应钢号的钢管的屈服值。
随着高寒地带油气田的开发，对输送管的低温韧性要求日益增高。韧性是管线钢的重要性能之一，它包括冲击韧性和断裂韧性等。由于韧性的提高受到强度的制约，因此管线钢的生产常采用晶粒细化的强韧化手段，既可以提高强度又能提高韧性。另外，钢中杂质元素和夹杂物对管线钢的韧性具有严重的危害性，因此降低钢中有害元素含量并进行夹杂物变性处理是提高韧性的有效手段。目前，日本、德国、加拿大、美国等国家管线钢的生产技术达到了相当高的水平，其X80～X100高性能管线钢在－10℃时的夏比V型缺口冲击功可达400 J以上。焊接性能
钢材良好的焊接性对保证管道的整体性和野外焊接质量至关重要。下页图1是反映了钢的碳含量、碳当量和焊接性关系的Graville图。近代管线钢的发展最显著的特征之一就是不断降低钢中的C含量，随着C含量的降低，钢的焊接性得到明显的改善。从图1可以看到管线钢C含量变化的发展轨迹。钢的化学成分对高强度钢的焊接性有直接的重大影响，提高焊接性能的有效措施是降低C、P、S含量和选择适当的合金元素。其次，适当控制Ti、Al等的氮化物和Ti 的氧化物，对降低淬硬性和防止冷裂纹及提高韧性也有好处，加Ca、Re等对防止裂纹和层状撕裂及提高韧性也有效果。
抗氢致裂纹（HIC）和应力腐蚀断裂（SCC）
在输送富含H2S气体的管线里，易发生电化学反应而从阴极析出氢原子，氢原子在H2S的催化下进入钢中导致管线钢出现两种类型的开裂，即氢致裂纹（HIC）和硫化物应力腐蚀开裂（SCC）。
氢致裂纹是因腐蚀生成的氢原子进入钢后，富集在MnS/α-Fe的界面上，并沿着碳、锰和磷偏析的异常组织扩展或沿着带状珠光体和铁素体间的相界扩展，而当氢原子一旦结合成氢分子，其产生的氢压可达300 MPa左右，于是在钢中产生平行于轧制面、沿轧制向的裂纹。硫化物应力腐蚀断裂是在H2S和CO2腐蚀介质、土壤和地下水中，碳酸、硝酸、氯、硫酸离子等作用下腐蚀生成的氢原子经钢表面进入钢内后，向具有较高三向拉伸应力状态的区域富集，促使钢材脆化并沿垂直于拉伸力方向扩展而开裂。应力腐蚀断裂事先没有明显征兆，易造成突发性灾难事故。国外对管线钢的抗SCC和HIC进行了深入的研究，并就产生HIC的三个条件即氢侵入、氢产生、氢扩展，采取了相应的防止措施，即钢中加入Cu、Cr和Ni等合金元素防止氢侵入，并稳定腐蚀产物；降低钢中硫和氧的含量，加入钙和稀土，减少夹杂物数量和尺寸等措施。
1.2 合金元素的作用及成分控制
管线钢的成分控制是为了满足管线钢高强度、高韧性、良好的焊接性能及抗HIC性能的要求，表2列出了国际通用埋弧焊管用钢和西气东输用钢材的化学成分交货技术标准。
碳的控制
碳是强化结构钢最有效的元素，然而碳对韧性、塑性、焊接性等有不利的影响，降低碳含量可以改善脆性转变温度和焊接性。对于微合金化钢，低的碳含量可以提高抗HIC的能力和热塑性，按照API标准规定，管线钢中的w(C)通常为0.025%～0.12%，并趋向于向低碳方向或超低碳方向发展。在综合考虑管线钢抗HIC性能、野外可焊性和晶界脆化时，最佳w(C)应控制在0.01%～0.05%之间。
为保证管线钢中低的含碳量，通常是以锰代碳，Mn的加入引起固溶强化，用锰来提高其强度。锰在提高强度的同时，还可以推迟铁素体→珠光体的转变，提高钢的韧性，降低贝氏体的转变温度。但如果锰含量过高对管线钢的焊接性能造成不利影响，有可能导致在管线钢铸坯内发生锰的偏析，且随着碳含量的增加，这种缺陷会更显著。因此，根据板厚和强度的不同要求，管线钢中锰的加入量一般是1.1%~2.0%。
硫、磷、氧的控制
硫是危害管线钢质量的主要元素之一，它严重恶化管线钢的抗HIC和SCC 性能。法国SchawwinHoldd等人研究表明：随着钢中硫含量的增加，裂纹敏感性显著增加，只有当w(S)<0.001 2%时，HIC明显降低。硫还影响管线钢的冲击韧性，硫含量升高，冲击韧性值急剧下降。另外，硫还导致管线钢各向异性的产生，在横向和厚度方向上韧性恶化。管线钢对硫含量的要求很苛刻，某些管线钢要求w(S)<0.002%，甚至有的要求达到0.001%。
磷在钢中是一种易偏析元素，偏析区的淬硬性约是碳影响的2倍。磷还会恶化管线钢的焊接性能，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的脆性转变温度，使钢管发生冷脆。所以，对于高质量的管线钢应严格控制钢中的磷含量。
钢中氧含量的增加导致氧化物夹杂增多，严重影响管线钢的洁净度。而钢中氧化物夹杂是管线钢产生HIC和SCC的根源之一，危害钢管的性能。为减少氧化物夹杂的数量，一般把铸坯中w(O)控制在0.001%～0.002%，目前，世界上最具竞争力的管线钢的w(O)≤0.001%。
铌、钛、钒等元素的控制
管线钢中的微合金元素主要是指Nb、V、Ti等强氮化物形成元素。其作用之一是在控轧过程中阻止奥氏体晶粒长大；另一作用是在轧制时延迟奥氏体的再结晶。钛可以产生中等程度的晶粒细化及强烈的沉淀强化作用。钛与钢中的C、N等形成化合物，为了降低钢中固溶氮含量，通常采用微钛处理，使钢中的氮被钛固定，同时，TiN可有效阻止奥氏体晶粒在加热过程中的长大。钒的溶解度较低，对奥氏体晶粒长大及阻止再结晶的作用较弱，主要是通过铁素体中C、N化合物的析出对强化起作用。钒有较高的沉淀强化和较弱的细化晶粒作用，一般在
管线钢设计中不单独使用钒。钼也是管线钢中主要的合金元素之一，随着钼含量的升高，抗拉强度升高。
铌是管线钢中不可缺少的微合金元素，铌可以产生非常显著的晶粒细化及中等程度的沉淀强化作用，并能改善低温韧性。为使X70钢的热轧板卷达到最优的力学性能，合理的w(Nb)应为0.05%～0.08%。随着钢中铌含量的增加，强度增加效果显著，并且当铌加入量w(Nb)<0.09％时，韧性没有下降。
管线钢的合金成分设计向低碳、超低碳方向发展，合金元素的加入多样化。通过合理加入Nb、V、Ti、Ni、Cr、Cu等合金元素，来保证钢的力学性能和工艺性能的要求。管线钢性能要求的发展趋势是向高强度、高韧性、可焊性强及高抗腐蚀性的方向发展。这就要求在管线钢的生产工艺中，必须综合应用高效铁水预处理、复合炉外精炼、先进的连铸技术和控制轧制、控制冷却等技术。
二．失效分析简介
判断产品的失效模式，查找产品失效机理和原因，提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动，叫失效分析。
失效分析的主要目的：
通过对失效件的分析，明确失效类型，找出失效原因，采取改进和预防措施，防止类似的失效在设计寿命范围内不再发生，从而使产品质量得以提高。
注意：不在于造出具有无限寿命的机械，而是确保机械产品在给定的寿命期限内不发生早期失效，或者把机械失效限制在给定的范围之内。
2.1失效分析的基本技术
金相分析
制样、磨、抛、浸蚀、观察、分析。
断口分析
较多应用扫描电镜
力学性能测试
拉力试验机、冲击试验机、硬度计、疲劳试验机。
化学分析及理化性能
成分、密度、导热性、热膨胀性，耐腐蚀性等。
结构分析
X射线衍射仪。
2.2失效类型的鉴别
常见失效形式分为四大类：变形失效、断裂失效、腐蚀失效、磨损失效，各种失效形式均
有其产生条件、特征及判断依据。
A变形失效
金属构件（零件）在外力作用下产生形状和尺寸的变化称为变形。预防，也会导致很大的损失，因为过度的变形最终会导致断裂。
(1) 弹性变形
遵从“虎克定律”σ=Eε E—弹性模量
（2）塑性变形外加应力超过材料的屈服极限时发生的明显的塑性变形（永久变形）。
（3）蠕变变形及应力松驰
金属零件在高温长时间作用下，即使其应力恒小于屈服强度，也会缓慢地产生塑性变形，当变形量超过规定的要求时，会导致零件的塑性变形失效。（高温指>0.3Tm），分为蠕变变形失效和应力松驰失效。
B断裂失效
定义：构件（零件）在应力作用下，材料分离为互不相连的两个或两个以上部分的现象.内裂也属断裂
C腐蚀失效
腐蚀是金属暴露于活性介质环境中而发生的一种表面损耗。它是金属与环境介质之间发生的化学与电化学作用的结果（化学腐蚀、电化学腐蚀）。范畴。
D磨损失效
相互接触并作相对运动的物体由于机械、物理和化学作用，造成物体表面材料的位移及分离，使表面形状、尺寸、组织和性能发生变化的过程称为磨损。特点：磨损是零件失效的重要形式之一。
磨损是一个逐渐发展的过程。
2.3引起失效的原因
A、设计上的缺点
例：脆性断裂—应选择冲击韧性高，缺口韧性好的材料。
韧性断裂—拉伸强度、剪切强度、屈服强度高的材料。
弹性变形—屈服强度高的材料
蠕变失效—工作温度下的蠕变率及持久强度
腐蚀—耐腐蚀好的材料。
B材质原因
包括化学成分超差，晶粒粗大，夹杂物多，存在裂纹、气孔等。
C制造（工艺）原因
工艺过程中产生的缺陷是零件失效的重要原因。
1、铸件：铸造过程中产生的气孔、疏松、夹渣、缩孔等。
2、锻件：折叠、接缝、收缩、锻造流线花样等。
3、焊接件：未焊透、偏析、冷热裂纹等。
4、机加工件：尺寸公差、表面粗糙度不合适、园角不到位等。
5、热处理：淬裂、硬度不足，脱碳、增碳、回火脆性等各种缺陷。
6、加工：磨削裂纹、残余应力、线切割电火花加工缺陷等。
D安装调试原因
安装过程达不到质量要求，导致零件失效。
1、啮合件间隙不合适（过紧、过松）
2、连接零件防松不可靠。
3、焊接、铆接时探伤不细致。
4、润滑与密封装置不良。
5、缺失零件不仔细检查
E运转、维修原因
1、不正确的运转工况，严重超载、超速、超温运行。
2、润滑方式不对
3、未按规定保养维修。
F人为因素
1、工作马虎，不负责任，违反操作规程。
2、缺乏安全知识，使用和操作知识不够。
3、不负责任，以次充好。
4、人为破坏。
三16Mn钢油气集输管线弯管失效分析
石油管中的管柱、油套管柱、集输管线和输送管线是石油天然气采集、储运系统最为重要的一部分, 由于石油管及集输管线的损伤失效造成的油、气管线破裂泄露, 往往给油气田造成重大经济损失, 还会导致爆炸燃烧, 造成伤亡灾难性事故和环境污染等。调查数据表明, 石油与石化行业因腐蚀造成的损失尤其严重, 约占产值的 6 % , 其中国内石油工业因报废所耗费的石油管材每年价值约100亿元人民币。自20世纪70年代以来, 16 Mn钢因具有良好的力学性能、工艺性能及焊接性能, 被广泛应用于石油、天然气储运和油气集输管道。某油田用油气、混输集输管外径为<168 mm、壁厚13 mm的16 Mn钢埋地弯头, 使用5个多月弯头底部开始出现穿孔、爆裂, 大修后不久该处弯头又发生爆管, 不得不对其进行了更换。针对事故频发这一现象, 对失效弯头进行了分析, 确定失效类型和失效原因, 为管线安全运行提供依据。
3.1 试验方法
截取集输管线弯管的失效件进行宏观分析,然后在失效处即裂源区和距裂源160 mm 处分别截取15 mm @ 15mm试样, 用MEF4M金相显微镜及图像分析系统对弯管失效件显微组织进行分析。采用Baird Spectrovac2000直读光谱仪对集输管线弯管化学成分进行分析, 采用I NCA PentaFETx3型扫描电镜对失效件内壁进行观察和分析, 用JS M-5800高倍电子显微镜分析观察膜微观形貌和
产物组成, 采用X射线衍射仪对产物的物相组成进行分析研究。
3.2结果与分析
组织结构分析
图1所示失效弯头为R= 6 D 的大弯弯头, 宏观分析发现, 在该弯头外表面圆弧底部有明显的刺漏点, 将弯头剖开后在弯管内壁与刺漏点对应区域表面有同流体方向一致、有一定宽度的U型沟槽, 见图1右图所示。经光谱分析, 弯头材料的化学成分为(质量分数% ) 0118 C、01001 2 O、0120 Si 、01014 P、01007 S 、01002 2 Ca 、1160Mn、01023 Cr 、01039 M o 、01006 V、01006 T i
距离弯头底部200 mm 处取样作为基体样, 取弯头顶端腐蚀坑区域试样作为对照样, 分别磨制成金相试样并用 3 % 硝酸酒精溶液侵蚀, 试样组织以板条状马氏体为主, 其间有魏氏体组织( GB /T 13298) 19915金属显微组织检验方法6), 如图2所示。在弯管底部沟槽处与基体取样, 其夹杂物分析结果为: A015 ,B015 , D015 ; 晶粒度等级为610级( GB /T 6394) 20025金属平均晶粒度测定方法6, GB/T 10561) 20055钢中非金属夹杂物显微评定方法评级图谱6)。对比分析可知, 该弯管底部沟槽处与基体组织无明显差异。
弯头内壁沟槽上有许多腐蚀坑, 在腐蚀坑的底部出现应力腐蚀裂纹, 裂纹分叉多, 且沿弯管厚度方向向外表面扩展, 扩展路径有明显的沿晶扩展形式, 表现出应力
腐蚀裂纹的扩展特征, 见图3所示。
3.12腐蚀产物分析
弯管内壁表面有一层黑色腐蚀产物, 弯头顶端内壁沟槽表面的产物少而疏松, 产物下和产物周围有许多溃疡状腐蚀坑、孔和裂纹, 其形貌见图4( a)和图4( b)所示。对产物层成分进行能谱分析, 并与其下裂纹不同扩展长度处和无裂纹点微区进行能谱分析, 其结果同16 Mn钢进行对比列于表 1 。从表1中对比可以看出, Fe 、O、C元素在沟槽处的产物和与两裂纹处的含量都要高于弯管基体中的含量, 尤其是产物中的C、Fe和O元素含量要远高于基体, 说明腐蚀产物在表面浓度最高, 并沿裂纹扩展。对弯管底部腐蚀产物取样进行X射线衍射分析,主要为FeCO3、Fe3O4和Si O2的混合物, 见图 5 。说明该弯管的腐蚀类型主要是由CO2腐蚀生成的FeCO3,Fe3O4是FeCO3与空气中的氧反应形成的分解产物。
分析讨论
该管线输送介质属油气混输, 气体中含有的CO2腐蚀性气体占气体比例为211 % ~ 2148 % , 弯管内壁在这种腐蚀性环境中其内壁很容易发生CO2腐蚀,出现腐蚀点、坑; 另外由于所输流体压力较高( 711~914MPa), 流体中伴有砂砾等固体颗粒, 这种高压气/液体在弯头处形成湍流, 对该处形成强烈的冲击, 附加个流体对金属的表面剪切力, 较高剪切应力能够把已经形成的腐蚀产物膜剥离并让流体带走, 如果流体中含有固体颗粒和气泡, 还会使剪切应力力矩得到增强, 使弯头内壁金属表面冲蚀更加严重。在高速气/液固体的冲刷与腐蚀的共同作用下, 在弯管处形成应力腐蚀, 在弯管底部形成了溃疡状腐蚀坑、腐蚀沟槽, 弯管底部腐蚀沟槽坑的底部产生裂纹, 裂纹扩展方向与主应力(切应力)垂直, 并产生了大量的分叉, 表现出低应力腐蚀环境下的裂纹特征。裂纹进一步扩展, 最后在弯管底部出现穿孔、爆裂失效。
结论及建议
16Mn钢失效弯头主要由输送介质中的CO2腐蚀作用所产生的, 腐蚀产物主要是FeCO3。该弯管顶端内表面的腐蚀沟槽, 主要是腐蚀介质和高速气液夹杂固体颗粒冲刷作用所形成; 该弯管腐蚀沟槽底部的裂纹是在腐蚀介质和流体所产生的剪切应力形成的, 最后在弯管底部刺穿。建议在油气进入该管线前进行脱水和杂质处理,防止水分及固体颗粒(砂砾)随油气进入管线对其腐蚀和冲击的影响; 另外可采用强度和韧性较好的管线钢作为输送管线; 也可采用双金属复合管(碳钢+ 不锈钢内衬)作为腐蚀严重区域的输送管线。
襄垣县鸿达煤化有限公司压 力 管 道 应 急 预 案 目录 1.总则 2.应急处理机构和职责 3.压力容器、管道设备概况及分布 4.危险性因素的分析 6.事故报告程序及内容 7.事故应急的终止程序 8.压力管道设备应急预案的管理
9.压力管道设备应急预案的监督与考核 10.附则 1.总则 1.1 依据《安全生产法》、《国务院关于特大安全事故行政责任追究的规定》、《特种设备安全监察条例》(国务院第373号令)和《锅炉压力容器和特种设备安全事故处理规定》(国家质检总局第2号令)的要求,制定本预案。 1.2 特种设备指由国家认定的因设备本身和外在因素的影响容易发生事故,并且一旦发生事故会造成人身及伤亡重大经济损失的危险性较大的设备,包括压力容器(含气瓶)、压力管道等。 1.3 本应急预案适用于压力管道事故的报告、调查、处理以及事故的统计、 分析。 1.4响应级别 1.4.1特别重大事故:是指造成死亡30(含30人,下同)以上,或者受伤(包括急性中毒,下同)100人以上,或者直接经济损失1000万元以上的设备事故;(响应级别:公司Ⅰ级) 1.4.2特大事故:是指造成死亡10-29人,或者受伤50-99人,或者直接经济损失500-1000万元的设备事故;(响应级别:公司Ⅱ级) 1.4.3重大事故:是指造成死 亡3-9人,或者受伤20-49人,或者直接经济损失100-500万元的设备事故;(响应级别:公司Ⅲ级)1.4.4严重事故:是指造成死亡1-2人,或者受伤19人以下,或者直接经济损失50-100万元的设备事故;(响应级别:公司Ⅳ级) 1.4.5一般事故:是指无人员伤亡,设备损坏不能正常运行,且直接经济损失50万元以下的设备事故;(响应级别:公司Ⅴ级)
石油管线钢市场分析 一、概况 1、简介 石油管线钢主要指用于制造输送石油的大口径焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。国际多采用美国石油协会规范(API5L)，通用为X系列，级别越高表示其强度及抗压性越大，如X42、X46为低强度管线钢，X52、X56为中强度管线钢，X60、X65、X70为高强度管线钢，X80、X100、X110为超高强度管线钢。不过管线钢强度级别的提高不是依靠C、Mn的提高来实现的，而是依靠轧制时的控轧控冷来实现的，通过控轧控冷得到超细晶粒的钢，强度级别高的钢种，需要添加微量元素，如Nb、V、B、Ti、Mo等，目前管线钢已成为低合金高强度和微合金钢领域内富有活力的一个重要分支。 石油输送管线管多由石油管线钢经过深加工(压力加工、焊接、热处理、机加工、表面处理、无损检测等)而成，一般板卷用于生产直缝电阻焊管(ERW)或埋弧螺旋焊管(SSAW)，中厚板制成厚壁直缝焊管(LSAW)。用无缝钢管作为输送油管的数量相对较少。 图 1 输油管线用(钢)管 目前我国石油输送管线钢屈服强度多为306—450MPa(约相当于X52～X65)，但随着石油需求量的不断增加，管道的输送压力和管径也不断地增大以增加其输送效率，考虑到管道的结构稳定性和安全性，还需增加管壁厚度和进步管材的强度，因此用作石油输送管的管线钢都向着厚规格和高强度方向发展。
2、使用标准 目前在我国使用的油气输送管线（钢）管的主要技术标准有API SPEC 5L、GB／T 9711、ISO 3183。除对管线钢化学成分、冶金质量、力学性能、残余应力、可焊性等有严格的要求外，对成品的几何形状和尺寸例如外径、内径、壁厚、圆度、直度等结构完整性也都有要求。 表 1 输油管线（钢）管使用标准 上大多数石油公司都习惯采用API SPEC 5L规范作为管线钢管采购的基础规范，国内1985年才开始按API标准生产。不过API SPEC 5L是一个通用标准，技术要求显得比较松，而世界各地地理、气候等自然条件差别很大，输送介质的性质也不尽相同，因此，很多石油公司将API SPEC 5L视为一个基础标准，在该标准基础上，根据当地实际情况或管线的具体要求，制订质量技术补充技术规范(技术条件)。 （2）ISO 3183—l(—2、—3)(石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分：A级钢管／第二部分：B级钢管／第三部分：C级钢管)是国际标准化组织制定的关于油气输送钢管交货条件的标准，根据钢管不同的服役条件，分成A、B、C三个级别。 （3）GB／T 9711．1(一2)是中国标准化委员会管材专标委等同采用IS03183—l(—2)标准制定的石油工业用输送钢管交货技术条件。对钢管的化学成分、力学性能、止裂韧性、焊接性能等提出要求。 （4）DNV OS—F101(海底管线系统)是挪威船级社专门针对海底管线而制定的规范。涉及内容很广泛，包括管线设计、材料、制造、安装、检测、运行、维护等各方面。单就对钢管的技术要求，通常比API 5L要严格。
生产过程中的危险因素分析 在《企业职工伤亡事故分类》GB6441中，将生产过程中的危险因素分为以下20类：物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、冒顶片帮、透水、放炮、火药爆炸、瓦斯爆炸、锅炉爆炸、容器爆炸、其他爆炸、中毒和窒息、其他伤害等。参考以上分类标准，对甲基纤维素醚生产装置的危险因素进行分析，在生产过程中存在下面几种危险因素： 1）火灾、爆炸危险 火灾是可燃物质燃烧失去控制而造成的事故，爆炸是物质发生变化的速度不断急剧增大，并在极短的时间内释放出大量能量的现象，火灾和爆炸事故都能造成较大的人员伤亡和财产损失的后果。 a．化学性火灾、爆炸 分析生产中使用的原料性质，精棉虽不属于危险化学品，但极易发生燃烧引起火灾事故，加工精棉时散发的棉纤维还能形成爆炸性的粉尘，还存在发生爆炸的危险。环氧丙烷、异丙醇、甲苯、氯甲烷属于易燃物质，遇到火源会发生燃烧，形成的爆炸性气体遇到火源会发生爆炸事故。因此生产过程中存在危险物料发生火灾、爆炸的危险性。 危险物质的泄漏主要发生在加料、反应过程中，如果设备、输料管、阀门、法兰等处密封不严，容易造成物料泄漏，遇到火源就会发生燃烧，易燃物料泄漏后挥发的蒸汽还会形成爆炸性气氛，遇到火源会发生爆炸，因此存在火灾爆炸的危险。
易燃物料的高位槽液位计损坏不能正常指示，打料时容易发生跑料现象，遇到明火、火花等有发生火灾、爆炸的危险。 操作失误或自控系统失灵，造成反应超温超压发生沸料、喷料现象，可能造成大量易燃物质泄漏，或形成爆炸性蒸汽，容易发生火灾、爆炸。 设备框架、基础不牢固发生坍塌现象，罐、釜中的易燃物料发生外泄，容易发生火灾、爆炸事故。 爆炸区域内电气设施不防爆或防爆级别达不到要求，运行过程中易产生电火花，容易引燃引爆系统内的可燃物料而发生火灾、爆炸事故。 设备、管线的防静电装置不合格，在易燃物料输送、搅拌时会产生静电并集聚，达到一定程度会产生静电火花，构成引火源。 检修时未进行置换或置换不彻底，容器、管线内存在易燃易爆物料，动火作业时容易发生爆炸事故。 外来火源引发易燃物质发生的火灾、爆炸，如人员吸烟、铁器撞击产生火花、电气火花、雷击火花、车辆排气管火花等b．电气火灾 变压器中的绝缘油若遇到高温易挥发，同空气混合能形成爆炸性混合物，一旦变压器内部发生过载或短路，内部的可燃材料和油就会因高温或电火花、电弧在作用而分解、膨胀以致汽化，使变压器内部压力剧增，引起变压器外壳爆炸，绝缘油喷出燃烧，造成火灾事故。
管道应力分析基础知识 2009-04-09 13:55 1. 进行应力分析的目的是 1) 使管道应力在规范的许用范围内； 2) 使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准； 3) 计算出作用在管道支吊架上的荷载； 4) 解决管道动力学问题； 5) 帮助配管优化设计。 2. 管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？ 答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。 1) 静力分析包括： (l)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算――防止塑性变形破坏； (2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算――防止疲劳破坏； (3)管道对设备作用力的计算――防止作用力太大，保证设备正常运行； (4)管道支吊架的受力计算――为支吊架设计提供依据； (5)管道上法兰的受力计算――防止法兰泄漏； (6)管系位移计算――防止管道碰撞和支吊点位移过大。 2) 动力分析包括： (l)管道自振频率分析――防止管道系统共振； (2)管道强迫振动响应分析――控制管道振动及应力； (3)往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振； (4)往复压缩机压力脉动分析――控制压力脉动值。 3. 管道应力分析的方法 管道应力分析的方法有：目测法、图表法、公式法、和计算机分析方法。选用什
么分析方法，应根据管道输送的介质、管道操作温度、操作压力、公称直径和所连接的设备类型等设计条件确定。 4. 对管系进行分析计算 1) 建立计算模型（编节点号），进行计算机应力分析时，管道轴测图上需要提供给计算机软件数据的部位和需要计算机软件输出数据的部位称作节点： (1)管道端点 (2)管道约束点、支撑点、给定位移点 (3)管道方向改变点、分支点 (4)管径、壁厚改变点 (5)存在条件变化点（温度、压力变化处） (6)定义边界条件（约束和附加位移） (7)管道材料改变处（包括刚度改变处，如刚性元件） (8)定义节点的荷载条件（保温材料重量、附加力、风载、雪载等） (9)需了解分析结果处(如跨距较长的跨中心点) (10) 动力分析需增设点 2) 初步计算（输入数据符合要求即可进行计算） (1) 利用计算机推荐工况（用CASWARII计算，集中荷载、均布荷载特别加入） (2) 弹簧可由程序自动选取 (3) 计算结果分析 (4) 查看一次应力、二次应力的核算结果 (5) 查看冷态、热态位移 (6) 查看机器设备受力 (7) 查看支吊架受力（垂直荷载、水平荷载） (8) 查看弹簧表
2.3 压力管道失效特点 先天原始缺陷（60%）与使用中的新生缺陷（40%）相互影响 ◇九十年代以前投用的压力管道由于制造安装质量严重失控，管道中原始缺陷较多 ◇九十年代以后在用的新老管道由于介质腐蚀性加剧，管道中新生缺陷，尤其是介质环境引起的损伤明显增多 先天原始缺陷（60%）与使用中的新生缺陷（40%）相互影响 ◇一般情况下管道严重损坏事故大多由原始缺陷引起，35～40%是使用中的缺陷与损伤引起 ◇原始缺陷与使用中新生缺陷是相互影响的，一条管线原始缺陷多，在使用中也容易新生缺陷，如不合理管道结构，不合适的管道组成件选型都会在使用中诱导缺陷产生 ◇使用环境变化也会使一些人们不注意的原始问题暴露 原始缺陷中的焊接缺陷占80%以上 ◇焊接接头的对口形状不符要求 a.对接接头无间隙、无坡口：焊缝出现严重未焊透或未熔合； b.角焊缝对口不符合要求。 ◇焊接接头焊接工艺不严格执行 a.Cr-Mo钢同钢种焊缝（预热温度、层间温度、后热处理的温度不按焊接工艺进行，使焊接头出现淬硬组织，容易产生开裂。） b.Cr-Mo钢用奥氏体类不锈钢焊条的异种钢焊接（用交流电源和直流正极焊接，导致熔深大、焊接接头热影区增宽、降低接头抗冲击能力，熔合区组织易出现马氏体组织，在熔合线处出现裂纹或“刀状腐蚀”。） 凹坑与局部减薄类缺陷的“死”与“活” ◇表面缺陷打磨形成凹坑——“死”缺陷 由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中没有介质腐蚀的话，这类凹坑或局部减薄一般不会发生变化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易发现与监控，相对危害性较小。 ◇腐蚀坑、冲刷磨损沟槽——“活”缺陷 在使用中产生的凹坑与减薄，如腐蚀坑，冲刷磨损沟槽等等，这类缺陷是“活”缺陷，减薄尺寸会不断加大，并且可能存在于管道任何位置，难于发现，因而危害性较大，企业中的很多多爆炸事故因此而引起。 ◇无形的缺陷 “有形缺陷”，是可以用无损检测方法发现的，如裂纹、未焊透、气孔等焊
压力容器和压力管道的失效（破坏） 1．失效的定义： 完全失去原定功能； 虽还能运行，但已失去原有功能或不能达到原有功能； 虽还能运行，但已严重损伤而危及安全，使可靠性降低。 2．失效的方式： 1）从广义上分类： 过度变形失效：由于超过变形限度而失效。 断裂失效：由于出现裂口而失效。 表面损伤失效；因表面腐蚀而导至失效。 2）一般分类：可分为 a)过度变形失效：失效后存在较大的变形。 b)断裂失效：失效是由于存在缺陷如裂纹、腐蚀等缺陷而引起的。 c)表面损伤失效：因腐蚀、表面损伤、材料表面损伤等原因引起的失效。 3．失效的原因 1）韧性失效：容器所受应力超过材料的屈服强度发生较大的变形而导致失效，原因为设计不当、腐蚀减薄、材质劣化强度下降、超压、超温。断口有纤维区、放射纹区、剪切唇区。 2）脆性失效：容器在无明显变形情况下出现断裂导致失效，开裂部位存在较大的缺陷（主要是裂缝），材质劣化变脆、应力腐蚀、晶间
腐蚀、疲劳、蠕变开裂。断口平齐，有金属光泽，断口和最大主应力方向垂直。 3）疲劳失效：容器长期受交变载荷引起的疲劳开裂导致疲劳失效。原因为容器长期受交变载荷、开裂点应力集中、开裂点上有小缺陷。断口比较平齐光整，有三个区萌生区、疲劳扩展区和瞬断区。其中扩展区有明显的贝壳样条纹。 4）腐蚀失效：因腐蚀原因导致失效。 均匀腐蚀减薄导致强度不够；应力腐蚀导致断裂；晶间腐蚀导致开裂；氢蚀导致开裂、点蚀造成的泄漏；缝隙腐蚀造成的泄漏或开裂；冲蚀造成局部减薄，泄漏；双金属腐蚀造成局部减薄。 晶间腐蚀：金属材料均属多晶材料，晶粒间存在晶界，晶间腐蚀是指晶界发生腐蚀。 应力腐蚀：金属材料的材质、介质、和拉应力三个因素共同作用下发生的裂纹不断扩大。裂纹的发展可以是沿晶的也可以是串晶的。 氢蚀：在高温下氢气常形成原子状态氢极易渗透到钢材内部，进入钢材的氢与渗碳体中的碳生成甲烷，使渗碳体脱碳材料变软，生成的甲烷在金属中体积增大，使金属内压力增大金属表面形成鼓包。 腐蚀失效的形式：韧性失效、脆性失效、局部鼓胀、爆破、泄漏、裂纹泄漏、低应力脆断、材质劣化。
第27卷第1期河北科技大学学报V ol.27,No.1 2006年3月Journal o f Hebei U niv ersity of Science and T echnolog y M ar.2006 文章编号:1008-1542(2006)01-0001-05 中国石油钢管的发展现状分析 李鹤林1,吉玲康1,谢丽华2 (1.中国石油天然气集团公司管材研究所,石油管力学和环境行为重点实验室,陕西西安 710065; 2.浙江海洋学院石化学院,浙江舟山 316000) 摘 要:指出了石油钢管在石油工业中的地位,不仅表现为用量大、花钱多,更主要的是钢管的质量、性能对石油工业的发展关系重大,并介绍了石油钢管主要包括油井管(钻杆、钻铤、套管、油管等)和油气输送管两大类;还进行了中国石油钢管发展现状的分析,对石油钢管企业的概况以及主要钢管企业的产品类型、生产能力进行了评述,显示了目前中国石油钢管制造行业的勃勃生机。 关键词:石油钢管;油井管;油气输送管;现状分析 中图分类号:T E9+.104 文献标识码:A Current situation analy sis of oil steel pipe in China LI H e-lin1,JI Ling-kang1,XIE L-i hua2 (1.T ubular Go ods Research Center,K ey L abo rato ry for M echanical and Environmental Behavior of T ubular Goo ds,CN P C,Xi'an Shanx i710065,China;2.Petr ochemical Colleg e of Zhejiang Ocean U niversity,Zho ushan Zhejiang316000,China) Abstract:Oil steel pipe in petr oleum industr y is v ery import ant fo r its hig h price,lar ge co nsumpt ion vo lume and gr eat effect on the development of petro leum industry.O il steel pipe mainly includes o il w ell pipe(dr ill pipe,dr ill collar,casing and tubing et c.)and oi-l gas tr anspor tation pipe.T his paper is an attempt to make an analy sis on t he cur rent situatio n of oil steel pipe in China,the general situatio n of China's steel pipe industr y,their products types and capability,w hich tog ether reveal the pr osper-i t y of China's steel pipe industr y. Key words:oil steel pipe;tubing and casing;transpo rtation pipe;situation 1 石油钢管的重要作用 1.1 钢管是石油工业的基础 石油钢管主要包括油井管(钻杆、钻铤、套管、油管等)和油气输送管两大类。石油勘探开发的钻井作业必需钻杆和钻铤,固井必需套管,采油必需油管。根据统计数据,油井每钻进1m,约需油井管62kg,其中套管48kg、油管10kg、钻杆3kg、钻铤0.5kg。近年来,中国每年消耗油井管约130万t。管道输送是石油天然气最经济合理的运输方式。随着管道建设迅猛发展,中国油气输送钢管的需求量大幅度增加,几年之前还不足油井管的1/3,现已超过油井管,去年达到140万t[1,2]。 2003年,中国无缝钢管表观消费量660万t,其中无缝钢管油井管126万t,占19%;焊管表观消费量约1000万t,其中油气输送焊管140万t,占14%。可见石油行业是仅次于建筑行业的钢管消费大户。 1.2 钢管的质量、性能对石油工业意义重大 石油钢管在石油工业中的地位,首先表现为用量大、花钱多,每年中国石油管的投资约占石油工业总投 收稿日期:2005-12-20;责任编辑:陈玉堂 作者简介:李鹤林(1937-),男,陕西南郑人,中国工程院院士,高级工程师,主要从事材料科学与工程方面的研究。
输气站场危险、有害因素分析 Lilyliang 输气站场的主要危险、有害因素分析如下。 1 火灾爆炸危险性分析 管道输送的天然气属易燃易爆物质，泄漏与空气均能形成爆炸性混合物，若遇火源，易发生火灾爆炸等事故。 （1）管道及站场装置均为带压运行，在发生泄漏时，会造成天然气的快速扩散，在遇到点火源（如明火、雷电、电火花等）时，就会发生火灾甚至爆炸。 （2）站场天然气升到操作温度、操作压力心须保持一定的速率，升温、升压过快产生的热应力、压力会损坏设备，可造成重大事故。 （3）设备或管道因阀门内漏、腐蚀、安装质量差、以及设备开停频繁、温度升降骤变等原因，极易引起设备、管道及其连接点、阀门、法兰等部位泄漏，造成着火爆炸。 （4）放空设施故障，会造成放空天然气的聚集，易造成火灾事故。 （5）在设备检修作业过程中由于违章检修、违章动火作业引起的爆炸等等。 2 物理爆炸危险性分析 输气站场中输送天然气的管道、站场设施和管道都是压力容器和压力管道。其内部介质均为易燃、易爆的物质。如果由于金属材料疲劳、蠕变出现裂缝，过载运行，后继管道内料流不畅、操作失误、监控失灵，用作安全保护的安全阀等不能有效发挥作用或超过其有效的保护极限等，均可能导致管道或设施内部压力过高，压力无法释放，引发容器爆炸。特别是一旦发生容器爆炸，由于装置的易燃、易爆性，还可能导致二次更大的事故灾害。 压力容器或压力管道还可因管理不善而发生爆炸事故。如压力容器设计结构不合理；制造材质不符要求；焊接质量差；检修质量差；设备超压运行，致使设备或管道承受能力下降；安全装置和安全附件不全、不灵敏或失效；当设备或管道超压时又不能自动泄压；设备超期运行，带病运行；高低压系统的串联部位易发生操作失误，高压气体窜入低压系统，引起爆炸。
压力管道事故常见原因及防范措施 摘要：列举压力管道事故案例，归纳事故主要原因并提出防范措施，指出要大力加强压力管道的安全文化建设，确保安全运行。 关键词压力管道事故原因防范措施安全文化 一、前言 压力管道是生产、生活中广泛使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备，为确保安全运行，劳动部于1996年颁布《压力管道安全管理与监察规定》。与锅炉压力容器相比，《压力管道安全管理与监察规定》由于颁布较晚，人们对压力管道的安全意识比较淡薄，检验机构在推行压力管道的监督检验工作还有一定的阻力，部分压力管理的竣工验收和使用登记并未完全走上规范轨道，在用检验也未完全开展。这并不意味着压力管道安全运行的可靠性已经很高，正相反，压力管道发生的恶性事故危害性并不亚于锅炉压力容器，从某种意义上说，它的隐患及事故危害性已超过了锅炉压力容器。近年来，压力管道事故呈明显上升趋势。与工业发达国家相比，我国压力管道安全管理工作还有一定的差距，压力管道事故发生率很高。 二、事故案例 1、西安98.3.5特大事故 98.3.5西安煤气公司液化石油气管道所发生大爆炸，大火从3月5日直烧至3月7日才告熄灭。两个400m3的液化石油气球罐炸毁，4个液化石油气卧罐及7辆汽车罐车全部焚毁，爆炸刚发生时，附近近十万居民恐慌大逃亡，引起极大的混乱。爆炸造成12人死亡（其中消防官兵7人），30人受伤（其中重伤15人）。 事故原因：11号球罐下排污阀上部法兰密封面局部失效，造成大量液化石油气泄漏，浓度达爆炸极限，遇配电室火花引起大爆炸。该法兰密封处属压力管与压力容器接合部。 2、福建某炼油化工有限公司92.10.22事故 92.10.22福建某炼油化工有限公司液化石油气装船管线波纹补偿器爆裂，造成管道内液化石油气跑损113吨，幸未遇明火而发生爆炸事故。 事故原因：管道安全阀起跳后，工作人员未能正确查明压力，关闭安全阀前后手阀，准备重新定压，致使液化石油气在长达6500m的管线处于封闭状态，温度升高，管内产生巨大压力，引起管线最薄弱的一个波纹补偿器爆裂。 3、福建某炼油化工有限公司96.4.21事故
压力管道日常维护保养 压力管道日常维护保养 压力管道的日常维护保养是保证和延长使用寿命的重要基础。 压力管道的操作人员必须认真做好压力管道的日常维护保养工作。1)经常检查压力管道的防护措施，保证其完好无损，减少管道表面腐蚀。 2)阀门的操作机构要经常除锈上油，定期进行操作，保证其操纵灵活。 3)安全阀和压力表要经常擦拭，确保其灵敏准确，并按时进行校验。 4)定期检查紧固螺栓的完好状况，做到齐全、不锈蚀、丝扣完整、连接可靠。 5)注意管道的振动情况，发现异常振动应采取隔断振源，加强支撑等减振措施，发现摩擦应及时采取措施。 6)静电跨接、接地装置要保持良好完整，发现损坏及时修复。 7)停用的压力管道应排除内部介质，并进行置换、清洗和干燥，必要时作惰性气体保护。外表面应进行油漆防护，有保温的管道注意保温材料完好。 8)检查管道和支架接触处等容易发生腐蚀和磨损的部位，发现问题及时采取措施。 9)及时消除管道系统存在的跑、冒、漓、漏现象。
10)对高温管道，在开工升温过程中需对管道法兰连接螺栓进行热紧;对低温管道，在降温过程中进行冷紧。 11)禁止将管道及支架做为电焊零线和其他工具的锚点、撬抬重物的支撑点。 12)配合压力管道检验人员对管道进行定期检验。 13)对生产流程的重要部位的压力管道、穿越公路、桥梁、铁路、河流、居民点的压力管道、输送易然、易爆、有毒和腐蚀性介质的压力管道、工作条件苛刻的管道、存在交变载荷的管道应重点进行维护和检查。 14)当操作中遇到下列情况时，应立即采取紧急措施并及时报告有关管理部门和管理人员： ①介质压力、温度超过允许的范围且采取措施后仍不见效： ②管道及组成件发生裂纹、鼓瘪变形、泄漏; ③压力管道发生冻堵; ④压力管道发生异常振动、响声，危及安全运行; ⑤安全保护装置失效; ⑥发生火灾事故且直接威胁正常安全运行; ⑦压力管道的阀门及监控装置失灵，危及安全运行。
压力管道的定义及概念详解 更新时间：2008-11-19 7:43:00 《特种设备安全监察条例》对压力管道的定义是：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（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。这就是说，现在所说的“压力管道”，不但是指其管内或管外承受压力，而且其内部输送的介质是“气体、液化气体和蒸汽”或“可能引起燃爆、中毒或腐蚀的液体”物质。这里所谓能燃爆、能中毒或有腐蚀性，具有如下内涵： 介质的燃爆性：即介质具有可燃性和爆炸性，在一定条件下能引起燃烧或爆炸，酿成火灾和破坏。这些介质包括可燃气体、液化烃和可燃液体等有火灾危险性的物质，也包括容易引起爆炸的高温高压介质如蒸汽、超过标准沸点的高温热水、压缩空气和其他压缩气体等。其中，可燃介质的火灾危险性根据《石油化工企业设计防火规范》 GB50160和《建筑设计防火规范》GBJ16，共分为甲、乙、丙三类。 其中甲、乙类可燃气体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%。 甲、乙和丙类可燃液体的分类见表1。 表1 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类 注：闪点低于45 ℃的液体称为易燃液体；闪点低于环境温度的液体称为易爆液体。在GBJ16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。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。（B）介质的毒性：即介质具有使人中毒的特性。当这些介质被人吸入或与人体接触后，能对人体造成伤害，甚至死亡。根据《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044的规定，毒物按急性毒性、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，共分为极度危害、高度危害、中度
收稿日期:2005-11-10 作者简介:潘丽梅(1977～),女,助理工程师,从事板带钢生产技术研究工作。 国内管线钢标准应用现状分析 潘丽梅 谢艳峰 (首钢技术研究院 北京 100041) (冶金工业信息标准研究院 北京 100730) 吴建伟 (中国标准出版社秦皇岛标准资料发行所 河北秦皇岛 066001) 摘 要:简要介绍了国内管线钢的组织分类及其特性要求,并对国内管线钢目前应用标准情况进行了分析研究。 关键词:管线钢;特性;标准应用 中图分类号:TG 335.7 文献标识码:B 文章编号:1003-0514(2005)06-0030-03 The actuality analyses about internal pipeline steel standard application PAN Li -mei (Shougang Research Institute of T echnology ,Beijing 100041,China ) XIE Y an -feng (China Metallurgical In formation &S tandardization Research Institute ,Beijing 100730,China ) W U Jian -wei (S tandards Press of China ,Qinhuangdao S tandards Fiter Issue Depantment ,Qinhuangdao 66001,China ) Abstract :Introduce the internal pipeline steel structure and characteristic ,and analysis the present situation about the inter 2nal pipeline steel standard. K ey w ords :pipeline steel ;characteristic ;standard application 在我国管道建设的不同阶段,管线钢的发展变化 非常迅速。20世纪50～70年代管线钢主要采用A3钢和16Mn 钢;70年代后期和80年代采用从日本进口的TS52K 钢(相当于X52级钢);90年代,管线钢主要采用的X52、X60、X65级热轧板卷大多数由宝钢和武钢生产供应。“八五”期间成功研制和开发了X52-X70级高韧性管线钢,并逐步得到广泛应用。西气东输工程采用了X70级管线钢。目前针对X80高钢级管材的研究和应用,石油部门与冶金部门联合开展了10余项国家基础攻关、应用基础研究和技术开发项目,其中包括国家“973”项目“高强度管线钢的重大工艺基础研究”,中油集团技术开发项目“X80管线钢管的开发与应用”,“X80管线钢的焊接及高韧性焊材选择”等等。本文针对目前国内管线钢标准应用现状 进行了系统研究。 1 管线钢的组织分类及其特性 随着合金设计、冶炼水平和轧制工艺的发展,具 有不同特性,适用于多种条件的管线钢已经生产,它应用了微合金钢发展的一切成果。铁素体-珠光体组织为第一代微合金管线钢,强度级别X42-X70;针状铁素体管线钢为第二代微合金管线钢,强度级别范围可覆盖X60-X90。其中管线钢的组织结构是决定其使用性能和安全服役的内部根据。目前,按照组织形态归类,管线钢具有以下3种典型的类型:1.1 铁素体-珠光体钢和少珠光体钢 60年代后期在国外发展起来的第一代管线系列钢(X52-X70强度级),称为铁素体-珠光体管线钢。 03冶金标准化与质量 第43卷
压 力 管 道 安 全 事 故 应 急 预 案 陕西西岳华山城市建设投资开发有限公司
目录 1.总则 (2) 2.应急处理机构和职责 (3) 3.压力容器、管道设备概况及分布 (5) 4.危险性因素的分析 (5) 6.事故报告程序及内容 (7) 7.事故应急的终止程序 (9) 8.压力管道设备应急预案的管理 (9) 9 .压力管道设备应急预案的监督与考核 (10) 10.附则 (10)
1.总则 1.1 依据《安全生产法》、《国务院关于特大安全事故行政责任追究的规定》、《特种设备安全监察条例》（国务院第373号令）和《锅炉压力容器和特种设备安全事故处理规定》（国家质检总局第2号令）的要求，制定本预案。 1.2 特种设备指由国家认定的因设备本身和外在因素的影响容易发生事故，并且一旦发生事故会造成人身及伤亡重大经济损失的危险性较大的设备，包括压力容器（含气瓶）、压力管道等。 1.3 本应急预案适用于压力管道事故的报告、调查、处理以及事故的统计、分析。 1.4响应级别 1.4.1特别重大事故：是指造成死亡30（含30人，下同）以上，或者受伤（包括急性中毒，下同）100人以上，或者直接经济损失1000万元以上的设备事故；（响应级别：公司Ⅰ级） 1.4.2特大事故：是指造成死亡10-29人，或者受伤50-99人，或者直接经济损失500-1000万元的设备事故；（响应级别：公司Ⅱ级） 1.4.3重大事故：是指造成死亡3-9人，或者受伤20-49人，或者直接经济损失100-500万元的设备事故；（响应级别：
公司Ⅲ级） 1.4.4严重事故：是指造成死亡1-2人，或者受伤19人以下，或者直接经济损失50-100万元的设备事故；（响应级别：公司Ⅳ级） 1.4.5一般事故：是指无人员伤亡，设备损坏不能正常运行，且直接经济损失50万元以下的设备事故；（响应级别：公司Ⅴ级） Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级事故由公司负责处理，Ⅴ级由发生事故单位负责处理。 1.5压力管道设备事故预案工作的核心就是依法管理，保持高度警惕，预防各类事故发生，保证此设备安全平稳及长周期的运行。 1.6压力管道的事故发生后，应该按照规定启动事故预案，采取措施抢救人员和防止事故扩大，同时做好现场物件、痕迹的保护。 2.应急处理机构和职责 2.1成立压力管道设备事故应急救援领导小组，作为我厂应急处理压力管道设备事故的领导机构，统一领导压力管道设备事故的应急抢险救援处理工作。 压力管道设备事故应急救援指挥部设在管网科 压力管道设备事故应急救援领导小组 组长：厂长、书记 副组长：主管设备副厂长
无缝钢管的市场分析 济南重工股份有限公司边海涛 【摘要】本文介绍了国内无缝钢管的生产及出口情况，分析了欧盟、美国、墨西哥等国对我国无缝钢管出口进行反倾销调查后其出口策略的变化，对未来几年内国内、外无缝钢管的市场需求进行了分析及展望，从而得出未来几年我国无缝钢管行业的发展在于扩大内需和拓展新兴市场。 【关键词】无缝钢管；出口；反倾销；市场分析 The Market Analysis for Seamless Steel Tube Abstract:This article introduces the situation about production and export of seamless steel tube, analyzes the tactic about export because of the anti-dumping investigation for export of seamless steel tube in European Union, America, Mexico and so on and makes an analysis and prospect on market demand for seamless steel tube at home and abroad in the years that followed. Then, it is educed that the development of seamless steel tube industry depends on the expansion of domestic demand and emerging market. Keywords: Seamless steel tube; Export; Anti-dumping; Market analysis 无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形钢材，其用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，经热轧、冷轧或冷拔制成。无缝钢管具有中空截面，在抗弯、抗扭强度相同时，其比实心钢材重量轻，是一种经济截面钢材。无缝钢管的用途主要包括（1）作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料；（2）用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架及建筑施工中用的钢脚手架等；（3）用钢管制造环形零件，可提高材料利用率、简化制造工序、节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等；（4）用于各种常规武器的制造，如枪管、炮筒等。 1、我国无缝钢管的生产情况 近几年，国内无缝钢管企业在技术、质量及产量上都有明显提高，同时也使得新增投资持续进入，各地无缝钢管产量快速扩张。目前，我国具有无缝管生产装备的企业约350家左右，具有年产能力百万吨以上的生产厂家有6-7家，如鞍钢无缝钢管厂、包钢无缝钢管厂、华菱集团湖南衡阳钢管集团有限公司、宝钢钢管公司、攀钢集团成都钢铁有限公司等[1]。据不完全统计，我国无缝钢管的生产能力为2600t左右。2004年起，我国无缝钢管的产量以年均20%以上的增长速率持续上升。图1为2004年到2010年10我国无缝钢管月产量的走势图[2]。
1.1.生产作业过程危险有害因素分析 3.2.1生产单元 (一)化学灼伤、腐蚀 盐酸、氢氧化钠属于腐蚀品。与人体接触有强烈刺激作用而造成灼伤，滴入眼中可导致严重伤害甚至失明，吸入可导致急性中毒。如果储存装卸、管道输送、生产过程中出现泄漏，人体皮肤和眼与其直接接触可引起灼伤。此外设备、管道及接口腐蚀致使腐蚀性物料泄漏；工人在操作设备、阀门失误导致物料外泄；工作中未穿戴劳保用品和劳保用品穿戴不规范。 该企业生产中使用腐蚀品对设备、管路、设施都有很强的腐蚀性。与金属材料易发生反应生成氢气，因此也可能存在氢腐蚀。该企业靠近海边，空气湿度大，生产过程中少量无组织排放的酸性气体遇水汽形成酸，如果设备、输送管道、或设备、管路等钢结构外防腐蚀措施不好，会受到腐蚀，造成破坏，导致危险物料的泄漏。 (二)中毒、窒息 企业在生产、储存过程中，存在中毒的危险性，主要是因为原料、反应加热产生的气体等物料有毒害性，因设备的密闭等故障，导致物料泄漏，操作人员吸入有毒物质引起中毒事故。 1）生产设备、管道等发生盐酸、乙酸乙酯泄漏，作业人员吸入含量超标的空气，引起中毒事故；此外设备检修，进入容器未进行气体分析，检修过程中发生中毒事故。 2）氮气吹扫设备、管道等发生氮气泄漏，使得作业环境中，氧气浓度低于15％以下，导致作业人员发生窒息事故。 (三)火灾、爆炸
1)产品的生产过程中，设备保持正压，如反应失控，可能会发生超温、超压情况，引发火灾、爆炸。 2)生产设备、管道发生物料泄漏遇点火源发生火灾爆炸事故。 泄漏原因：操作失误；管道设备故障；超压爆炸、破裂；生产设备故障等。 点火源：违章动火作业、现场吸烟、明火、静电火花、电火花和电弧、雷击。 3)生产厂房、库房中物料堆放不合理、不规范、禁忌物料混放，也可能引起火灾事故。 4)生产过程中产生的一些废弃物料，如废液、废料、废纸、抹布等，若处理方法不当，也可能产生火灾事故。 5)安全生产管理松懈，操作人员责任心不强、玩忽职守，违章作业，或者操作人员未经培训，不熟悉其危险特性，在操作过程中若不采取相应的防护措施，这些因为人的不安全行为，容易引起火灾事故。 6)物理爆炸主要是由于反应釜、空气压缩机等压力设备、压力容器、压力管道因储存温度过高、压力增大、安全附件实效、操作失误等超压所引发的物理爆炸。 (四)电气伤害 电气伤害包括雷电、静电、漏电伤害、触电等事故。该企业生产装置有各种机泵、动力设备（压缩机）、配电房、另外还设有许多照明、控制等设施，电缆电线等。若电气线路或电气设备安装操作不当，保养不善，接地、接零损坏或失效等，尤其是上海地区空气湿度大，大气腐蚀严重，设备、电缆等易老化，将会引起电气设备绝缘性能降低或保护失效，有可能造成漏电，包括杂散电流，或带电部位裸露，引起触电事故或其它电气伤害。若厂区防雷电设施或接地损坏、失效可能遭受雷击，
管道应力分析和计算
目次 1 概述 1.1 管道应力计算的主要工作 1.2 管道应力计算常用的规范、标准1.3 管道应力分析方法 1.4 管道荷载 1.5 变形与应力 1.6 强度指标与塑性指标 1.7 强度理论 1.8 蠕变与应力松弛 1.9 应力分类 1.10 应力分析 2管道的柔性分析与计算 2.1管道的柔性 2.2管道的热膨胀补偿 2.3管道柔性分析与计算的主要工作2.4 管道柔性分析与计算的基本假定2.5 补偿值的计算 2.6 冷紧 2.7 柔性系数与应力增加系数 2.8 作用力和力矩计算的基本方法2.9 管道对设备的推力和力矩的计算
3 管道的应力验算 3.1管道的设计参数 3.2钢材的许用应力 3.3管道在内压下的应力验算 3.4 管道在持续荷载下的应力验算 3.5管道在有偶然荷载作用时的应力验算3.6 管系热胀应力范围的验算 3.7力矩和截面抗弯矩的计算 3.8 应力增加系数 3.9 应力分析和计算软件
1 概述 1.1 管道应力计算的主要工作 火力发电厂管道（以下简称管道）应力计算的主要工作是验算管道在内压、自重和其他外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力；判断计算管道的安全性、经济性、合理性，以及管道对设备产生的推力和力矩应在设备所能安全承受的范围内。 管道的热胀应力应按冷、热态的应力范围验算。管道对设备的推力和力矩应按冷状态下和工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。 1.2 管道应力计算常用的规范、标准 （1）DL/T 5366－2006火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（2）ASME B 31.1－2004动力管道 在一般情况下，对国内工程采用DL/T 5366进行管道应力验算。对涉外工程或顾客有要求时，采用B 31.1进行管道应力验算。 1.3 管道应力分析方法 管道应力分析方法分为静力分析和动力分析。 对于静荷载，例如：管道内压、自重和其他外载以及热胀、冷缩和其他位移荷载作用的应力计算，采用静力分析法。DL/T 5366和B31.1规定的应力验算属于静力分析法。同时，它们也用简化方法计及了地震作用的影响，适用于火力发电厂管道和一般动力管道。 对于动载荷，例如：往复脉冲载荷、强迫振动载荷、流动瞬态冲击载荷和地震载荷作用的应力计算采用动力分析法。核电站管道和地震烈度在９度及以上地区的火力发电厂管道应力计算采用动力分析法。 1.4 管道荷载
压力管道缺陷检验与风险评估 发表时间：2019-07-31T11:57:27.620Z 来源：《科学与技术》2019年第05期作者：梁耀成 [导读] 针对压力管道缺陷检验进行分析，并对压力管道的风险评估进行了初步的探讨。 广西壮族自治区特种设备检验研究院贵港分院 【摘要】随着我国经济社会的快速发展，对特种设备安全提出了更高要求，虽然我国特种设备安全法律、法规体系已不断完善，监管水平也不断提高，但相比锅炉、压力容器，对压力管道管理起步较晚，企业对管道发生事故的可能性认识不足，安全更难掌控。压力管道作为特种设备的八大类之一，在生产（包括设计、制造、安装、改造、维修）、使用等环节都有可能存在缺陷和安全隐患，而且压力管道存在分布广、种类多、介质流程复杂等特点，泄漏、爆炸事故时有发生，压力管道安全问题更加不可忽视，压力管道检验工作更显重要。本文主要针对压力管道缺陷检验进行分析，并对压力管道的风险评估进行了初步的探讨。 【关键词】压力管道缺陷检验风险评估 1 引言 压力管道用途广泛，在石油、化工、医药、冶金等领域中发挥着很重要的作用，并且很多都是用来输送高压、易燃易爆、有腐蚀性、剧毒的介质，容易存在着一些缺陷或隐患。一旦出现压力管道断裂、泄漏等情况，会对人们的生命财产造成严重的损失和极坏的社会影响，其运行安全不容忽视。因此，如何加强压力管道缺陷检验与风险评估，及时排查、消除隐患，减少压力管道事故发生，是一个值得研究的课题。本文首先对压力管道进行概述和失效原因分析，并分析介绍压力管道缺陷检验的主要方法，并对其风险评估进行探讨。 2 压力管道概述 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），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。压力管道在实际的使用过程中，从设计、制作、运输等不同的环节中都或多或少存在一些问题，压力管道一旦出现问题后果不堪想象，因此，要加强压力管道缺陷检验与风险评估，有效的防止压力管道出现安全问题。 3 压力管道损伤模式和失效形式分析 压力管道在外部机械力、介质环境、热作用等作用下，造成材料性能下降、结构不连续或承载力下降，从而造成管道损伤。当损伤积累到一定程度，管道功能不能发挥其设计规定或强度、刚度不能满足使用要求的状态从而造成管道失效。造成压力管道失效的原因有很多，主要有以下这些方面的原因：压力管道设计不合理、管到材料质量问题、选材不当，焊接缺陷；严重损伤未被及时检测发现，不及时维修或维修不当；运行管理水平低；外部因素比如机械损伤、地震、台风、洪水自然灾害等。 4 压力管道的缺陷检验 压力管道缺陷检验主要包括宏观检验、表面缺陷检验、埋藏缺陷检验、安全附件检验等方面。首先要区分工业管道、公用管道、长输管道三个类别，分析可能损伤模式和失效形式，制定不同的检验策略进行有针对性的检验。压力管道检验前应审查压力管道设计、制造、安装竣工资料和运行记录，掌握这些基础信息，并结合管道介质、铺设环境、使用情况等因素确定检验重点部位和项目。下面主要工业管道为例介绍缺陷检验。 4.1 压力管道宏观检验 压力管道宏观检验，主要是利用目视方法检验管道结构、几何尺寸、表面情况、焊接接头、防腐层、隔热层等，必要时利用内窥镜、放大镜或是其他辅助仪器、工具。首先分析压力管道风险较高的管段。其次检查压力管道否存在泄漏、防腐层损坏、隔热层损坏等。再次重点检查压力管道有无弯曲变形的，法兰、支架、阀门等有无松动、损坏等情况，必要时增加测厚等。最后对检查出的泄漏、腐蚀、损坏部位进行详细的记录并分析处理，以便后续检验工作的顺利开展。 4.2 压力管道表面缺陷检验 压力管道表面缺陷的检验主要有渗透检测和磁粉检测两种方法，其中铁磁性材料的管道优先采用磁粉检测，主要对确定好的重点部位进行检验。一般情况是在压力管道宏观检验中发现或怀疑问题的部位进行检测，如外部缺陷检查中发现的有裂纹的部位、支管角焊缝部位、特定条件和管道材质的焊接接头受力集中部位、隔热层损坏或者可能渗进雨水的奥氏体不锈钢管道部位、以及存在环境开裂倾向的管道部位等。 4.3 压力管道埋藏缺陷检验 对于压力管道埋藏缺陷检验主要是通过超声波和射线这两种方法进行检测，当检验现场无法实施时，可采用其他有效的检测方法。抽查的部位应从重点部位选定，重点部位包括安装和使用过程中返修或者补焊部位，发现焊缝表面裂纹需要进行埋藏缺陷检测部位，错边量超过相关安装标准要求的焊缝部位，出现泄漏的部位以及附近的焊接接头，安装时管道的固定口等应力集中部位，泵、压缩机进出口第一道或者附近的焊接接头，支吊架损坏部位附近的焊接接头，异种钢焊接接头，管道变形较大部位的焊接接头等。 总而言之，在检测缺陷的过程中，要按照上述的步骤和方法对确定好的重点区域运用合理的方法进行检测，确认管道的运行情况，为日常的维护工作做好指引。 5 压力管道风险评估 压力管道的风险评估一般采用RBI方法，因为RBI可以使检测管道的成本合理分配，直接降低检测管道的成本，并能对管道的风险进行分类，以便对高风险管道进行重点检测，从而提高管道的安全性。大大降低了压力管道的风险，为人们的生活和财产提供了重要的技术支持和重要的保护，所以下面对RBI方法在管道风险评估中做一个简单的讨论。RBI分析有三种方法：定量RBI分析、半定量RBI分析和定性RBI分析。这三种方法在管道风险分析中有各自的特点，具体介绍如下。 5.1 定量RBI分析 定量RBI分析是三种风险评价技术中最科学、最合理的一种，也是今后压力管道风险评价的技术发展趋势。但由于前期准备工作复杂，短期内无法实现。由此可见，RBI压力管道检测技术是风险评估和控制的有效措施之一。经过风险评估后，我们可以将重点放在高风险压力管道的检测上，也可以对低风险管道进行适当的检查，在保证管道安全可靠的前提下，大大降低了成本。RBI技术综合考虑了压力管道评价