压力管道检验计算案例.doc

第 1 页 共 7 页 压力管道压力管道检验检验计算计算案例案例 54、某公司管道规格为89 6.5mm，材料 20，最大工作压力为 1.8MPa，工作温度：常温，工作介质：放空气体。管道等级为 GC2，实际使用时间为 11 年，本次为首次全面检验，测厚时发现管道存在局部减薄，实测最小壁厚为 5.4mm，减薄区域环向长度实测最大值为 50mm。该管道本次检验时未发现其他缺陷，材料未出现性能劣化；该管道结构符合设计规范且不承受疲劳载荷。问该管道如何定级？第四十七条 管子的局部减薄，安全状况等级的确定方法如下：(一)若局部减薄在制造或验收规范所允许的范围内，则不影响定级。(二)局部减薄超过制造或验收规范所允许的范围时，如果同时满足以下条件，则按照表 3或表 4 定级；否则安全状况等级定为 4 级。1管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范；2在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向；3局部减薄及其附近无其它表面缺陷或埋藏缺陷；4局部减薄处剩余壁厚大于 2mm；5管道不承受疲劳载荷。表 3 GC2 或 GC3 管道所允许的局部减薄深度的最大值(mm)P0.3PL0 0.3PL0P0.5PL0 2 级 3 级 2 级 3 级 B/(D)0.25 0.33t-C 0.40t-C 0.20t-C 0.25t-C 0.25B/(D)0.75 0.25t-C 0.33t-C 0.15t-C 0.20t-C 0.75B/(D)1.00 0.20t-C 0.25t-C 注：D 为缺陷附近管道外径实测最大值，mm，以下同；t 为缺陷附近壁厚的实测最小值减去至下一检验周期的腐蚀量的 2 倍，mm，以下同；B 为缺陷环向长度实测最大值，mm；P 为管道最大工作压力，MPa，以下同；PL0管道极限内压，PL0=(2/3)sIn(D/2)/(D/2-t)，以下同；s为管道材料的屈服强度，MPa，以下同；C 为至下一检验周期局部减薄深度扩展量的估计值，mm，以下同。表 4 GC1 级管道所允许的局部减薄深度的最大值（mm）P0.3PL0 0.3PL0P0.5PL0 2 级 3 级 2 级 3 级 B/(D)0.25 0.30t-C 0.35t-C 0.15t-C 0.20t-C 0.25B/(D)0.75 0.20t-C 0.30t-C 0.10t-C 0.15t-C 第 2 页 共 7 页 0.75B/(D)1.00 0.15t-C 0.20t-C 答：根据在用工业管道定期检验规程第四十七条，该管道存在局部减薄，已知：P=1.8MPa，B=50mm，D=89mm，MPa245s（1）18.0)8950/(3.14D)/(B0.25，（B 为缺陷环向长度实测最大值，50mm）（2）.2932)2/(2/ln32PL0 tDDs P1.8MPa0.3PL0=9.69MPa P0.3PL0 0.3PL0P0.5PL0 2 级 3 级 2 级 3 级 B/(D)0.25 0.33t-C 0.40t-C 0.20t-C 0.25t-C 0.25B/(D)0.75 0.25t-C 0.33t-C 0.15t-C 0.20t-C 0.75B/(D)1.00 0.20t-C 0.25t-C （3）计算 C、t 值 减薄量为=6.5-5.4=1.1mm(原始厚度-实测最小壁厚)年腐蚀速率为：1.1mm/11 年=0.1mm/年 如按运行 3 年计算，则：C=0.1mm年 3 年=0.3mm t=5.4-2C=5.4-2*0.3=4.8mm（4）计算允许的局部减薄深度的最大值 GC2 管道定 2 级所允许的局部减薄深度的最大值为：0.33t-C=0.33*4.8-0.3=1.28mm 因减薄量为=1.1mm1.28mm（小于该管道定 2 级运行 3 年所允许的局部减薄深度最大值 1.28mm）。因此该管道安全状况等级可定为 2 级，运行周期为 3 年。讨论 1：如按运行 6 年计算，则：C=0.1mm年 6 年=0.6mm t=5.4-2C=5.4-2*0.6=4.2mm 0.33t-C=0.33*4.2-0.6=0.786mm1.1mm 如按运行 5 年计算，则：C=0.1mm年 5 年=0.5mm t=5.4-2C=5.4-2*0.5=4.4mm 0.33t-C=0.33*4.4-0.5=0.952mm1.1mm（4）因此该管道安全状况等级可定为 2 级，运行周期为 4 年。第 3 页 共 7 页 根据计算，本题还可定为 3 级 3、4、5 年。具体应根据现场实际情况定级。关于局部减薄（凹坑）的容限说明 原因：腐蚀、冲蚀、机械损伤、缺陷消除打磨形成的凹坑 国家“八五”攻关 从塑性极限载荷理论+断裂力学方法，在大量理论分析与试验研究基础上，分析了拉、压、弯曲、扭转各种载荷下的凹坑安全性，考虑适当安全系数，得到了表 3（GC2、GC3），将表 3 的容限值除以安全系数 1.1，圆整得到表 4（GC1）凹坑与局部减薄类缺陷的“死”与“活”管检规第 46、47、48 条 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。讨论 2：（1）本题“实测最小壁厚为 5.4mm”，既是“缺陷附近壁厚的实测最小值”，又是“局部减薄深度的最大处厚度”。55、某管道规格为114 11mm，材料 20#钢，设计压力为 8.8MPa，设计温度 40，管道等级为 GC2，上次全面检验时发现管子存在全面减薄，实测最小壁厚为8.0mm，安全状况等级定为 3 级，运行周期定为 3 年。本次全面检验时，在上次最小壁厚处实测最小壁厚为 7.0mm。该管道如何定级？（注：Y 系数取 0.4，焊接接头系数 Ej 取 0.85，材料许用应力 t取 130MPa）第四十六条 管子或管件全面减薄时，安全状况等级的确定方法如下：(一)管子或管件的实测壁厚，扣除至下一检验周期的腐蚀量的 2 倍后，不小于其设计最小壁厚，则不影响定级。(二)耐压强度校验不合格，安全状况等级为 4 级。(三)如果应力分析结果符合有关标准或规范的要求，则不影响定级：否则，定为 4 级。答：该管道存在全面减薄，已知 P8.8MPa，DO114mm，根据 GB503162000工业金属管道设计规范，可计算其设计最小壁厚：mmPYEPDjt5.2)(2/t0s 根据题目可知，年腐蚀速率为(8.0-7.0)3=0.33mm/年 如按再运行 3 年计算，至下一检验周期的腐蚀量的 2 倍 2C 为：0.33mm年 3第 4 页 共 7 页 年 2=1.98mm 本次全面检验实测最小壁厚为 7.0mm，则 7.0-2C=5.02mmst4.4mm 故该管道因全面减薄，再运行 3 年，不影响定级，可定为 3 级。焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级按按第四十九条第四十九条计算定级。计算定级。第四十九条 焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级划分如下：（一）若焊接缺陷在制造或安装验收规范所允许的范围内，则不影响定级。焊接缺陷超过制造或安装验收规范所允许的范围时，如果同时满足以下条件，则按本条二款有关规定定级；否则管道安全状况等级为 4 级。1管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范；2焊接缺陷附近无新生裂纹类缺陷；3管道材料的抗拉强度小于 540MPa；4在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向；5管道最低工作温度高于-20，或管道最低工作温度低于-20但管道材料为奥氏体钢；6管道不承受疲劳载荷。(二)焊接缺陷的安全状况等级划分方法 1咬边 GC2 级或 GC3 级管道，咬边深度不超过 08mm；GCl 级管道咬边深度不超过 05mm 时，不影响定级。否则应打磨消除或圆滑过渡，并按第四十七条的规定定级。2气孔 若气孔率不大于 5，并且单个气孔的长径小于 05t 与 6mm 二者中的较小值，则不影响定级；否则定为 4 级。注：气孔率指在射线底片有效长度范围内，气孔投影面积占焊接接头投影面积的百分比；射线底片有效长度按现行行业标准压力容器无损检测JB4730 的规定确定；焊接接头投影面积为射线底片有效长度与焊接接头平均宽度的乘积。3夹渣 GC2 级或 GC3 级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于 035t，并且不大于 6mm 时，按表 5 定级，否则定为 4 级。GC1 级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于 03t，并且不大于 5mm 时，按表 5 定级，否则定为 4 级。表 5 各级管道所允许的单个焊接接头中夹渣总长度的最大值（mm）2 级 3 级 0.50D 1.00D 4未焊透 （1）管子的材料为 20 钢、16Mn 或奥氏体不锈钢时，未焊透按局部减薄定级；（2）管子的材料为除 20 钢、16Mn 或奥氏体不锈钢外的其它材料时，未焊透按未熔合定级。5.未熔合 第 5 页 共 7 页 GC2 级或 GC3 级管道，未熔合的长度不限，根据其自身高度按表 6 定级。GC1 级管道，当单个焊接接头未熔合的总长度不大于焊接接头长度的 50%时，根据其自身高度按表 6 定级；否则定为 4 级。表 6 各级管道所允许的单个焊接接头中未熔合自身高度的最大值 壁厚 2 级 3 级 t2.5mm 存在未熔合时，定为 4 级 2.5mmt4mm 不超过 0.15t 且不超过 0.5mm 不影响定级；否则定为4 级 4mmt8mm 0.15t 与 1.0mm 中的较小值 0.20t 与 1.5mm 中的较小值 8mmt12mm 0.15t 与 1.5mm 中的较小值 0.20t 与 2.0mm 中的较小值 12mmt20mm 0.15t 与 2.0mm 中的较小值 0.20t 与 3.0mm 中的较小值 t20mm 3.0mm 0.20t 与 5.0mm 中的较小值 6.错边缺陷 错边缺陷，按表 7 定级。当错边缺陷超过表 7 的范围时，若管道经过长期使用且该部位在全面检验中未发现较严重的缺陷时，安全状况等级可定为 2 级或 3 级；若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷时，定为 4级。表 7 错边缺陷的安全状况等级评定方法 管道级别 错边量（mm）安全状况等级 GC1 外壁错边量小于壁厚的 20%且不大于 3mm 2 级 GC2、GC3 外壁错边量小于壁厚的 25%且小于 5mm 2 级 56、某单位需用设计压力为 3.5MPa，设计温度为 550的159 的 1Cr5Mo 无缝钢管，管子壁厚附加量 C 为 2mm，试按 GB501362000工业金属管道设计规范计算钢管厚度。答：根据 GB50316-2000工业金属管道设计规范第 6.2.1 条，承受内压直管计算壁厚为：)(2/t0sPYEPDjt 式中：P3.5MPa,，Do=159mm，1Cr5Mo 钢管在 550时许用应力MPat35，第 6 页 共 7 页 焊接接系数 Ej=1.0，系数 Y0.4。计算结果：ts=7.6mm 直管设计厚度 tsd=ts+C7.6+2=9.6mm。故该钢管厚度可选 10mm。57、某石化公司输送可燃流体的规格为15910、材料为 1Cr5Mo 的管道系统欲进行压力试验，该系统设计压力为 4.0MPa，设计温度为 575，钢管壁厚附加量 C1.5mm，请按 GB50235工业金属管道施工及验收规范和 GB50316工业金属管道设计规范计算试验压力为多少？GB50235工业金属管道施工及验收规范 7 7.5 5.3 3.7 7 当管道的设计温度高于试验温度时，试验压力应按下式计算：Ps1.5P12 (7.5.3)式中 Ps试验压力(表压)(Mpa)；P 设计压力(表压)(MPa)；1试验温度下，管材的许用应力(MPa)；2设计温度下，管材的许用应力(MPa)。当12大于 6.5 时，取 6.5。当 Ps 在试验温度下，产生超过屈服强度的应力时，应将试验压力 Ps 降至不超过屈服强度时的最大压力 答：根据工业金属管道施工及验收规范的规定，管道设计温度高于试验温度时应按下式进行换算：PS1.5P12 查设计规范：1Cr5Mo 钢管常温下122MPa，570时26MPa，PS1.541222628.1MPa 当 PS在试验温度下，产生超过屈服强度的应力时，应将试验压力 PS降至不超过屈服强度时的最大应力。故应核算管道在承压时的周向应力，（GB50316，11.5.3）1.5)-(10*.5)/(21-(10-(159*28.1C)-2(t/)(PsnT CtDsnoT=248.8MPa 1Cr5Mo 钢管常温下屈服强度195MPa，所以已超过了允许的屈服强度，应降低试验压力。设计规范规定液压试验压力产生的周向应力应不大于材料屈服强度的 90。所以实际最大允许液压试验压力计算如下：允许周向应力：T=1950.9=175.5MPa 允许液压试验压力：PT=2(tsn-C)TDo-(tsn-C)=2(10-1.5)175.5159(10-1.5)=19.8MPa 该系统应以不大于 19.8MPa 的压力进行试验。以上计算结果可能有误，只是提供计算方法 0 万 U 豆体验卡 第 7 页 共 7 页 卡号：50D890668267e3349e33 密码：686d03401eefba96faba 奖品名称：500 万 U 豆体验卡 卡号：50De7a00c543af387fc0 密码：b26488ce65abc1787202 奖品名称：500 万 U 豆体验卡 卡号：50Dbac638 85c802fd52e 密码：3d1c344384327b85efff 奖品名称：500 万 U 豆体验卡 卡号：50Dd97f0765bdf6998a3 密码：48db1c14e42a2b321fac 奖品名称：500 万 U 豆体 50D61 215eb41ae3cc919 密码：25bffae5346e7b7d2548 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