石油化工裝置中管道的分類分級

李長富李曉亮 中石油東北煉化工程有限公司吉林設計院 吉林 132002

石油化工裝置中管道的分類分級

李長富＊李曉亮 中石油東北煉化工程有限公司吉林設計院 吉林 132002

根據石油化工行業常用標準規范,介紹流體分類、管道級別劃分、壓力管道分級,闡述設計文件的表示方式和設計中的注意事項,提出對標準規范的修改建議。

壓力管道 分類 分級 建議

根據介質危害程度和安全等級,《工業金屬管道設計規范》GB 50316-2000將工業管道中輸送的流體分為 A1、A2、B、C、D五大類;《石油化工管道設計器材選用通則》SH 3059-2001將管道分為五個級別,即 SHA、SHB、SHC、SHD、SHE;《壓力容器壓力管道設計許可規則》TSG R1001-2008將壓力管道中的工業管道分為 GC1、GC2、GC3三個級別。

設計中常用的三個規范《工業金屬管道設計規范》GB 50316-2000、《石油化工管道設計器材選用通則》SH 3059-2001和《壓力管道安全技術監察規程——工業管道》TSG D0001-2009,分別對不同類別、級別的管道闡述了具體的設計和施工要求。

1 流體分類和設計要求

1.1 分類

《工業金屬管道設計規范》GB 50316-2000(2008版)將工業管道中輸送的流體分為 A1、A2、B、C、D五大類。對每類流體提出了不同的設計要求。

1.1.1 A1類流體

在該規范內系指劇毒流體,輸送過程中如有極少量的流體泄漏到環境中,被人吸入或與人體接觸,能造成嚴重中毒,脫離接觸后不能治愈。相當于現行國家標準《職業性接觸毒物危害程度分級》GB 5044-1985中 I級 (極度危害)的毒物。

1.1.2 A2類流體

在該規范內系指有毒流體,接觸此類流體后會有不同程度的中毒,脫離接觸后可治愈。相當于現行國家標準《職業性接觸毒物危害程度分級》GB 5044中 II級以下 (高度、中度、輕度危害)的毒物。

1.1.3 B類流體

在該規范內系指這些流體在環境或操作條件下是一種氣體或可閃蒸產生氣體的液體,這些流體能點燃并在空氣中連續燃燒。

1.1.4 D類流體

該類流體系指不可燃、無毒、設計壓力低于或等于 1.0MPa和設計溫度為 -20～186℃的流體。

1.1.5 C類流體

該類流體系指不包括 D類流體的不可燃、無毒的流體。

1.2 設計要求

《工業金屬管道設計規范》中流體類別代號是為了條文敘述的方便,并不是危險程度的排序。因未全面計入設計壓力、設計溫度的影響。它對不同類別的流體提出了不同的設計要求,設計中應嚴格執行。有的流體既是 B類流體又是 A類流體,在設計上應遵循兩類流體的條文規定。

2 管道級別和設計要求

2.1 級別

石油化工管道輸送的介質一般為易燃、可燃介質。部分物料按《職業性接觸毒物危害程度分級》的規定,其毒性程度為極度、高度、中度,此類管道即使壓力很低,但是一旦發生泄漏和損壞,造成的后果是很嚴重的。因此對此類管道不但要考慮設計壓力和設計溫度的影響,而且更重要的是要考慮輸送介質的影響。《石油化工管道設計器材選用通則》根據輸送介質的毒性、閃點、爆炸下限、設計壓力和設計溫度將石油化工管道分為 SHA、SHB、SHC、SHD、SHE五個級別,見表1。

表1 管道級別

2.2 設計要求

《石油化工管道設計器材選用通則》及《石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范》對各級別管道的設計、施工及驗收提出了不同的要求,設計中應嚴格執行。

3 壓力管道的分類和分級及設計要求

3.1 定義

根據國務院令第 549號首次將壓力管道正式納入特種設備范疇,《特種設備安全監察條例》(2009年版)中定義了壓力管道。

壓力管道是指利用一定的壓力,用于輸送氣體或者液體的管狀設備,其范疇規定為最高工作壓力高于或者等于 0.1MPa(G)的氣體、液化氣體、蒸汽介質、或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質,且工程直徑大于 25mm的管道。

3.2 類別和級別

《壓力容器壓力管道設計許可規則》TSG R1001將壓力管道分為 GA類 (長輸管道)、GB類(公用管道)、GC類 (工業管道)、GD類 (動力管道)四大類。石油化工裝置的管道基本上都屬于 GC類 (工業管道)。

GC類 (工業管道)是指企業事業單位所屬的用于輸送工藝介質的工藝管道、公用工程管道及其他輔助管道,劃分為 GC1級、GC2級、GC3級。

3.2.1 GC1級

符合下列條件按之一的工業管道為 GC1級:

(1)輸送《職業接觸毒物危害程度分級》中規定的毒性程度為極度危害介質、高度危害氣體介質和工作溫度高于標準沸點的高度危害液體介質的管道。

(2)輸送《石油化工企業設計防火規范》GB 50160-2008及《建筑設計防火規范》GB 50016-2006中規定的火災危險性為甲類、乙類可燃氣體或可燃液體 (包括液化烴),并且設計壓力高于或者等于 4.0MPa的管道。

(3)輸送流體介質并且設計壓力高于或者等于10.0MPa,或者設計壓力高于或者等于 4.0MPa,并且設計溫度高于或者等于 400℃的管道。

3.2.2 GC2級

除 GC3級管道外,介質毒性危害程度、火災危險性 (可燃性)、設計壓力和設計溫度低于 GC1級管道。

3.2.3 GC3級

輸送無毒、非可燃流體介質,設計壓力低于或者等于 1.0MPa,并且設計溫度高于 -20℃但是低于 185℃的管道。

3.3 設計要求

《壓力管道安全技術檢查規程——工業管道》(2009版)對 GC類壓力管道的設計、安裝和使用等提出了明確的要求,設計中應嚴格執行。

4 設計文件

《工業金屬管道設計規范》、《石油化工管道設計器材選用通則》、《石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范》、《壓力管道安全技術監察規程——工業管道》是石油化工裝置設計必須遵守的,而且是多個專業共同執行的標準規范,若要很好地執行這些標準規范,工藝系統專業就應將流體類別、管道級別、壓力管道分級等明確地表示在設計文件中,以便設計院的各設計專業、施工單位、建設單位執行。

筆者認為,流體類別、管道級別、壓力管道分級等均應在管道特性表中表示出來,同時應在P& ID中表示出管道級別和壓力管道分級。不論設計單位還是施工單位或用戶都要經常使用管道級別和壓力管道分級,執行相關標準。P& ID是最能清晰、明確地表示管道級別和壓力管道分級的設計文件。正如《石油化工管道設計器材選用通則》中 3.0.3條要求的那樣:“管道級別,應在管道表和單線圖或相關的技術文件上逐根加以說明,作為設計、施工和檢驗的依據”。目前許多設計單位在這方面做得還有所欠缺。

5 設計中的注意事項

5.1 壓力管道的判別

《壓力容器壓力管道設計許可規則》修訂的主要依據是《特種設備安全監察條例》,因此在石化裝置設計中,對 GC類壓力管道分級時,首先應根據《特種設備安全監察條例》中壓力管道的定義,確定是壓力管道,然后再根據《壓力容器壓力管道設計許可規則》確定是 GC1、GC2、GC3的哪個級別。如果只按《壓力容器壓力管道設計許可規則》中對壓力管道分類、分級的定義來判別,有時會擴大壓力管道的范圍。

例如,某石化裝置中的一根水管道,公稱直徑 2″,工作壓力 0.4MPa(G),工作溫度 30℃。根據《特種設備安全監察條例》中壓力管道的定義,確定為非壓力管道,設計中不按壓力管道考慮。如果只根據《壓力容器壓力管道設計許可規則》就會錯誤地認為是 GC3級壓力管道。

5.2 SHA級管道的劃分

《石油化工管道設計器材選用通則》SH 3059-2001和《石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范》SH 3501-2002兩個規范對 SHA級管道的定義范圍不同,見表 2中的第 3條。SH 3501是針對有毒、可燃介質管道制定的標準,因此在 SHA的定義中增加了“有毒、可燃”字樣。

表2 SHA級別管道定義的區別

僅從單個規范來看,這兩個規范對管道級別的劃分和規范中的內容都對。但是 SH 3501的 SHA與 SH 3059的 SHA定義范圍不同,所以不應該重名。

目前存在的問題是系統專業按哪個規范來定義 SHA都不對,按 SH 3059定義 SHA而按 SH 3501施工驗收時,會擴大 SHA的范圍,造成浪費,同時也會造成錯誤執行標準規范的后果。按SH 3501定義 SHA按 SH 3059選材時,SHA的范圍覆蓋不了,會給裝置埋下安全隱患。

6 建議

6.1 修改 SH 3059和 SH 3501

鑒于兩個規范的現狀,建議 SH 3059將 SHA拆分為 SHA I和 SHA II,見表 3。

表3 建議的 SHA級別劃分

SH 3501根據 SH 3059進行修改,將 SHA修改為SHA I。

6.2 統一標準規范

《石油化工管道設計器材選用通則》和《工業金屬管道設計規范》主要闡述了石油化工裝置管道的設計要求,《石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范》主要闡述了石油化工裝置管道的施工驗收要求。

《壓力管道技術監察規程——工業管道》,直接引用了《壓力管道規范——工業管道》GB/T 20801.1,對工業管道的設計、施工、驗收及使用進行了詳細的闡述,并提出了具體要求。與《工業金屬管道設計規范》、《石油化工管道設計器材選用通則》、《石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范》有很大的重復性。目前的設計、施工工作同時執行這幾個規范,給工作帶來諸多不便。

石油化工裝置的管道大部分為壓力管道,一小部分是非壓力管道,建議對《壓力管道技術監察規程——工業管道》與《工業金屬管道設計規范》、《石油化工管道設計器材選用通則》和《石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范》進行整合,壓力管道的設計、施工、驗收只執行一個規范,即《壓力管道技術監察規程——工業管道》。《工業金屬管道設計規范》和《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB 50235-97僅對非壓力管道進行描述,非壓力管道執行這兩個規范。

6.3 統一表示方法

建議在修訂相關標準規范時,應明確管道類別、級別在設計文件中的表示方法,以求國內各設計單位形成一個統一的表示形式,便于建設單位對壓力管道的辨識和管理。如在《壓力管道技術監察規程——工業管道》中增加一條,要求設計單位在 P& ID中明確標識壓力管道的 GC1、GC2、GC3。

建議在《石油化工管道設計器材選用通則》中增加一條,要求設計單位在 P& ID中明確標識管道級別 SHA、SHB、SHC、SHD、SHE。

7 結語

石油化工裝置中管道的分類、分級主要體現在上述三個方面。標準規范對管道分類分級的主要目的是對各種管道的設計、施工、使用等提出不同的要求;設計單位應該在主要的設計文件中準確地表示流體類別、管道級別、壓力管道分級,作為設計、施工和使用等的依據。

1 GB 50316-2000,工業金屬管道設計規范 [S].

2 SH 3059-2001,石油化工管道設計器材選用通則 [S].

3 SH 3051-2002,石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范 [S].

4 中華人民共和國國務院令第 549號.特種設備安全監察條例 [S]. (2009年版)

5 TSG R1001-2008,壓力容器壓力管道設計許可規則 [S].

6 TSG D0001-2009,壓力管道安全技術監察規程——工業管道 [S].

7 GB/T 20801.1,壓力管道規范——工業管道 [S].

2010-05-27)

＊李長富:高級工程師。1988年畢業于吉林化工學院環境工程專業。一直從事化工工藝設計工作。聯系電話: (0432)63912465。E-mail:lichangfu@cpene.com。