陳振士，王　堃

(中石油華東設(shè)計院有限公司，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)的煉化工程項目逐漸增多。在煉化工程項目中，管道分級和液壓試驗的確定都有利于在設(shè)計和施工中貫徹執(zhí)行項目建設(shè)國家法規(guī)中對管道的設(shè)計、施工和安全監(jiān)察的要求，保證裝置的設(shè)計質(zhì)量和安全運行。本文簡述煉化工程項目中，設(shè)計時應(yīng)遵循的哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)與我國標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于管道分級及液壓試驗要求的差異，并給出工程應(yīng)用實例，有助于煉化項目的設(shè)計及施工人員對哈國項目管道設(shè)計方面有更深刻的理解。

1　管道分級

在煉化項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)運行，因此設(shè)計單位一般按照項目要求的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管道的分級，并依據(jù)管道級別、輸送介質(zhì)、設(shè)計溫度和設(shè)計壓力等因素進(jìn)行管道的設(shè)計，確保管道設(shè)計的經(jīng)濟性、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

按照哈薩克斯坦共和國緊急形勢部2009年發(fā)布的第176號令《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)的危險等級(爆炸、火災(zāi)危險和有害)，分為А類、Б類、В類[1]，工藝管道級別代號包括介質(zhì)標(biāo)識(А、Б、В)和反映物質(zhì)危險級別的輔助標(biāo)識(а、б、в)，如標(biāo)識“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)，管道可分為五個等級—Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ、Ⅴ級。工藝管道的分級見表1。

表1　工藝管道分級

表1(續(xù))

注：(1)А類物質(zhì)危險等級應(yīng)根據(jù)俄羅斯強制認(rèn)證證書標(biāo)準(zhǔn)GOST 12.1.005《勞動安全標(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)危險性由俄羅斯強制認(rèn)證證書標(biāo)準(zhǔn)GOST 12.1.004《勞動安全標(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)管道的級別

(1)GB/T20801-2006《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》是針對工業(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、設(shè)計壓力和設(shè)計溫度等參數(shù)，將工業(yè)管道劃分為GC1、GC2、GC3三級[2]，其中GC2是作為基本級；GC1級風(fēng)險較大，在管道材料及管道元件設(shè)計時都要有比GC2級更高的要求；GC3級風(fēng)險較小，管道設(shè)計可采用采用比GC2級更低的要求。管道分級詳見表2。

表2　壓力管道分級

(2)根據(jù)煉油化工裝置長周期連續(xù)運行的特點，GB50517-2010《石油化工金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(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、工藝設(shè)計條件分為SHA1-4、SHB1-4、SHC1-5等級別[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。

2　管道液壓試驗

液壓試驗主要是強度和嚴(yán)密性試驗，試驗時首先給管道注水，注水壓力達(dá)到試驗壓力時進(jìn)行穩(wěn)壓一段時間，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度和嚴(yán)密性。

2.1　哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)對管道液壓試驗要求

按照哈薩克斯坦共和國緊急形勢部2009年發(fā)布的第176號令《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壓力應(yīng)按式(1)計算并且不小于0.2MPa：

Pt=1.25P[σ]20/[σ]1

(1)

式中:Pt——試驗壓力，MPa；

P——設(shè)計壓力，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)所有情況下試驗壓力值應(yīng)確保試驗壓力下管道內(nèi)的等比負(fù)荷不超過試驗溫度下材料屈服強度的90%。

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

2.2　中國標(biāo)準(zhǔn)對管道液壓試驗要求

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

Pt=1.5PS1/S2

(2)

式中:Pt—— 試驗壓力，MPa；

P—— 設(shè)計壓力，MPa；

S1——試驗溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；

S2——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；

注：當(dāng)S1/S2大于6.5時，取6.5。

3　工程應(yīng)用實例

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)量驗收規(guī)范》為依據(jù)，分析工藝管道如何分級以及如何計算管道的液壓試驗壓力值。

工程實例：某汽油加氫裝置中，汽油管線公稱直徑為

DN300，設(shè)計溫度100℃，設(shè)計壓力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，管道級別為Ⅲ級。該管道材料A106GR.B在設(shè)計溫度和試驗溫度下許用應(yīng)力值一致，按照式(1)計算，液壓試驗壓力為設(shè)計壓力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)計壓力和設(shè)計溫度，查本文表2，管道類別按照GB/T20801-2006為GC2級管道(按照GB50517-2010為SHB3級管道)。該管道材料A106GR.B在設(shè)計溫度和試驗溫度下許用應(yīng)力值一致，按照式(2)計算，液壓試驗壓力為設(shè)計壓力1.5倍，即1.5MPa。

4　結(jié)束語

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