压力容器与管道安全评价 教学课件 作者 杨启明5.4 压力管道缺陷的安全评价.ppt

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1、第四节压力管道缺陷的安全评价一、缺陷安全评价的一般准则二、压力管道腐蚀减薄后的评价三、中、低压管道环焊缝单面未焊透缺陷的安全评价四、压力管道材料劣化的评价示例（自学）五、ASMEIWB－3650压力管道缺陷评定规范介绍一、缺陷安全评价的一般准则1．宏观检查和表面检测不允许存在表面裂纹、重皮、褶迭及严重变形等。2．对于在连续生产装置中因泄漏而采用的临时性管道堵漏措施，在停车检修时必须予以拆除，同时对该管道进行全面检测，并彻底修复。3．承受交变应力的管道及振动较严重的管道，规定对接焊缝的咬边及表面凹陷允许存在的限度。4．管道和管件

2、测厚值减薄10%或0.5mm以上时，需经评定后决定是否可用5．管道焊缝射线探伤和超声波探伤检测的裂纹不允许存在6．理化检验发现材料劣化，金相组织改变，应根据其劣化程度，经评定后决定其使用年限。二、压力管道腐蚀减薄后的评价1．中低压管道(最大工作压力P＜100MPa＝的强度核算公式为≤式中P——最高工作压力(MPa)，装有安全阀的管道，P不得小于其开启压力；D——管子外径，mm；S——壁厚实测最小值，mm；Ea——质量系数，无缝钢管为1，直缝或螺旋焊接钢管为0.6，铸造管为0.8；c——预期使用周期的两倍腐蚀深度，mm；σ——管

3、材的工作应力，MPa；[σ]——管材的许用应力(MPa)，可查GB1502．高压管道(最大工作压力不小于10MPa)的强度核算公式为≤其中：Di——管子内径(mm)；当管子车有螺纹时，D取为螺纹最小根径(mm)[σ]取中较小者3、遭受局部腐蚀的管道最大容话纵向腐蚀长度计算当连成一片的腐蚀区域，其最大深度大于管子壁厚的10%，但小于80%时，在管子纵轴向的延伸距离不宜超过下式计算结果式中B——由图5－18曲线确定，或从下式求出B值只限于不超过4.0的条件，若d/S在10%与17.5%之间，则B＝4.0式中：d——实测的腐蚀区域最

4、大深度，mm；L——腐蚀区域的最大容许纵向长度，mm，与图5－19中的Lm共线；D——管子的公称外径，mm；S——管子的公称壁厚(mm)，共存的外部负荷所要求的附加壁厚不计在内本方法引自《ASMEB31G－1991》，即《ASME压力管道规范B31的补充》适用于评定外形平滑、低应力集中的管道本体上的局部腐蚀缺陷不宜用于评定：被腐蚀的焊缝(环向或纵向)及其热影响区；机械损害引起的缺陷(如凹陷和沟槽)；在管子制造过程中产生的缺陷(如裂纹、褶皱、疤痕、夹层等)。当管道承受第二有效应力(如弯曲应力)，尤其是腐蚀有较大的横向成分时，本方

5、法不宜作为唯一准则，也不能预测泄漏和破裂事故。三、中、低压管道环焊缝单面未焊透缺陷的安全评价与在用压力容器对埋藏缺陷的评定一样，对在用管道环缝中的单面未焊透缺陷的尺寸容许值采用英国CEGBR/H/R6“有缺陷结构完整性的评定标准”进行评定。应用标准中选择1的评定曲线和第1类分析法，利用钢管材料的基本数据和管道设计许用应力的估计式，在偏保守的系数下，导出碳素钢、17Mn和15MnV低合金钢管中单面整圈未焊透的极限深度。管道所受的应力包括：（1）管子由内压P产生的轴向膜薄应力σZ和环向薄膜应力σT：≤(2)管子对接环缝的对口错边量

6、b引起的最大轴向弯曲应力σB(3)由管道本身的重量引起的弯曲应力σZW；(4)由管道自然补偿或膨胀节的弹性力引起的轴向应力σD；(5)由风力引起的弯曲应力σFW；(6)由支吊架的摩擦力产生的轴向应力σW；(7)由弹性弯曲力矩引起的补偿弯曲应力σbW；(8)在管道的对接环焊缝部位还存在着焊接残余应力σr在管道设计中，当操作温度t＜25０℃时，σFW、σD和σM之和在合成应力中所占比例甚小可以忽略不计在管道的强度计算中可采用简化公式当管道的设计温度T≥250℃时≤R6方法选择1通用曲线方程选用第1类分析方法，断裂韧性数据KIC，对

7、上述钢材，在缺陷评定中从安全考虑取将环焊缝的内表面未焊透缺陷简化为内表面裂纹a×Ｌ＝a×π(D－Ｓ)式中：a——表面缺陷的深度，mm；L——缺陷的长度，mm分别计算出缺陷部位的应力，包括对塑性破坏有作用的载荷引起的应力，对塑性破坏无作用的在和引起的应力五、ASMEIWB－3650压力管道缺陷评定规范介绍管道的缺陷评定与压力容器的缺陷评定有很大不同。原因：压力管道不可避免地存在着原始的或使用中产生的缺陷，由于生产上、经济上的原因，不可能对含有超标缺陷的管道全部进行修复和更换。由于管道支撑及受载复杂，内压往往不是主要载荷，弯曲应力

8、、热膨胀应力是其承受载荷的特征，且多集中在焊缝，往往还涉及到动载荷。美国机械工程师协会ASMEⅪIWB－3650及附录H《铁素体钢管道缺陷评定规程及验收准则》(1989颁布)和IWB－3640及附录C《奥氏体钢管道缺陷评定规程及验收准则》(1986颁布)是在经过大量理论分析、