压力管道检验计算案例.docx

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1、第7页共6页压力管道检验计算案例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

2、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 2mm5 .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）P< 0.3P L00.3Plo<P< 0.5P L02级3级2级3级B/( Tt D)<0.250.33t-C0.40t-C0.20t-C0.25t-C0.25 <B/( Tt D)<0.750.

3、25t-C0.33t-C0.15t-C0.20t-C0.75<B/( Tt D)<1.000.20t-C0.25t-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，mmP为管道最大工作压力，MPa,以下同；,以下同；mm以下同PLo 管道极限内压，PL0=（2/，3） （T sIn（D/2）/（D/2-t）门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，表4 GC1级管道所允许的局部减薄深度的最大值（ mmP< 0.3P L00.3P

4、lo<P< 0.5P L02级3级2级3级B/( Tt D)<0.250.30t-C0.35t-C0.15t-C0.20t-C0.25 <B/( Tt D)<0.75| 0.20t-C0.30t-C0.10t-C0.75<B/( Tt D)<1.00I 0.15t-C0.20t-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, 0s =245MPa(1) B /(nD) =50/(3.14x89) =0.18 <0.25,(B为缺陷环向长度实测最大值，50mm2D /2(2

5、) Pl0=三仃sln D/2=32.293(D/2-1)P= 1.8MPa< 0.3PL0=9.69MPaP<0.3Pl00.3Pl0<P< 0.5P L02级3级2级3级B/( Tt D)<0.250.33t-C0.40t-C0.20t-C0.25t-C0.25 <B/( Tt D)<0.750.25t-C0.33t-C0.15t-C0.20t-C0.75<B/( Tt D)<1.000.20t-C0.25t-C(3)计算C、t值减薄量为A=6.55.4=1.1mm (原始厚度-实测最小壁厚)年腐蚀速率为：1.1mm/11年=0.1mm

6、/年如按运行3年计算，则：C=0.1mm/年 刈 年=0.3mmt=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A=1.1mn<1.28mm (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X6年=0.6mmt=5.4-2C=5.4-2*0.6=4.2mm0.33t-C=0.33*4.206=0.786mm<1.1mm

7、如按运行5年计算，则：C=0.1mm/年旺年=0.5mmt=5.4-2C=5.4-2*0.5=4.4mm0.33t-C=0.33*4.405=0.952mm<1.1mm (5)如按运行4年计算，则：C=0.1mm/年X4年=0.4mmt=5.4-2C=5.4-2*0.4=4.6mm0.33t-C=0.33*4.6-0.4=1.118mm>1.1mm (4)因此该管道安全状况等级可定为 2级，运行周期为4年。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

8、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、冲刷磨损沟槽一一活”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

9、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114M1mm,材料20#钢，设计压力为8.8MPa,设计温度40 C, 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,材料许用应力取130MPa）第四十六条 管子或管件全面减

10、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 P=8.8MPa, Do= 114mm,根据 GB50316-2000工业金属管道设计规范，可计算其设计最小壁厚：ts = PD0/2（门 Ej PY） -4.4mm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M年

11、>2=1.98mm本次全面检验实测最小壁厚为 7.0mm,则7.0-2C=5.02mm> ts=4.4mm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）的安全状况等级按第四十九条计算定级。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

12、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 -20C,或管道最低工作温度低于-20C但管道材料为奥氏体钢；6 .管道不承受疲劳载荷。7 二）焊接缺陷的安全状况等级划分方法1 .咬边GC狈或GC3级管道，咬边深度不超过 0. 8mm GCl级管道咬边深度不超过 0. 5mm寸，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 0. 5t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

13、影面积的百分比；射线底片有效长度按现行行业标71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GC狈或GC3级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0. 35t,并且不大于 6mm寸，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0. 3t,并且不大于5mm寸，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（ mm2级3级0.50 Tt D1.00 Tt D4 .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 2

14、0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%寸，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t < 2.5mm存在未熔合时,定为 4级2.5mm t < 4mm不超过0.15t且不超过0.5mm不影响定级；否则定为4级4mms t < 8mm0.15t与1.0mm中的较小 值0.20t与1.5mm中的较小 值8mme t < 12mm0.1

15、5t与1.5mm中的较小 值0.20t与2.0mm中的较小 值12mme t < 20mm0.15t与2.0mm中的较小 值0.20t与3.0mm中的较小 值t >20mm3.0mm0.20t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%M不大于3mm2级GC2 GC3外壁错边量小于壁厚的25%fi

16、小于 5mm2级56、某单位需用设计压力为3.5MPa,设计温度为550c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：ts =PD0/2(g Ej PY)式中：P=3.5MPa, Do=159mm, 1Cr5Mo 钢管在 550c 时许用应力at =35MPa ,焊接接系数Ej=1.0,系数Y = 0.4。计算结果：ts=7.6mm直管设计厚度 tsd=ts+C = 7.6+2=9.6mm。故该钢管厚度可选10mm。57

17、、某石化公司输送可燃流体的规格为 159X10、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575C ,钢管壁厚附 加量C= 1.5mm,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7.5.3.7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：Ps =1.5P(t1/(t2(7.5.3)式中Ps 试马压力(表压)(Mpa);P设计压力(表压)(MPa); (ti试验温度下，管材的许用应力(MPa); c2设计温度下，管材的许用应力(MPa)。当61

18、/ b2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：Ps=1.5P(ti/(t2查设计规范：1Cr5Mo 钢管常温下(r=122MPa, 570c 时(r = 26MPa, Ps= 1.5X4X 122/26= 28.1MPa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)二T =PtD。-(tsn -C) /2(tsn-C) =28.1* (159-(10-1.5)/(2* (10-1.5)=248.8MPa1Cr5Mo钢管常温下屈服强度(y=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：(rT=195X0.9=175.5MPa允许液压试验压力：PT=2(tsn-C) 0"丁/ Do-(tsn-C)=2X (10-1.5)X 175.5/ 159 (10-1.5)=19.8MPa该系统应以不大于19.8MPa的压力进行试验。