哈薩克工藝管道分級和壓力試驗與中國標準的差異

陳振士，王　堃

(中石油華東設計院有限公司，山東 青島　266071)

隨著“一帶一路”政策的推進，我國在哈薩克斯坦乃至中壓地區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計和施工中貫徹執行項目建設國家法規中對管道的設計、施工和安全監察的要求，保證裝置的設計質量和安全運行。本文簡述煉化工程項目中，設計時應遵循的哈薩克斯坦標準與我國標準關于管道分級及液壓試驗要求的差異，并給出工程應用實例，有助于煉化項目的設計及施工人員對哈國項目管道設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管道，輸送的介質種類多，管道工作條件復雜多樣，裝置要求連續化生產運行，因此設計單位一般按照項目要求的相關國家標準進行管道的分級，并依據管道級別、輸送介質、設計溫度和設計壓力等因素進行管道的設計，確保管道設計的經濟性、合理性和安全性。

1.1　哈薩克斯坦標準中工藝管道的分級

按照哈薩克斯坦共和國緊急形勢部2009年發布的第176號令《工藝管道使用的工業安全要求》規定，10MPa及以下工藝管道根據其所輸送的物質的危險等級(爆炸、火災危險和有害)，分為А類、Б類、В類[1]，工藝管道級別代號包括介質標識(А、Б、В)和反映物質危險級別的輔助標識(а、б、в)，如標識“А(б)類管道”即表示輸送А(б)類介質的管道。另外工藝管道根據輸送介質的工作參數(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)

注：(1)А類物質危險等級應根據俄羅斯強制認證證書標準GOST 12.1.005《勞動安全標準體系工作區空氣一般安全要求》和GOST 12.1.007《勞動安全標準體系有毒物質分類和一般安全要求》確定；(2)Б類物質的爆炸及火災危險性由俄羅斯強制認證證書標準GOST 12.1.004《勞動安全標準體系消防安全一般要求》確定。

1.2　中國標準中工業管道的級別

(1)GB/T20801-2006《壓力管道規范 工業管道》是針對工業管道安全的技術標準，是TSG D0001-2009《壓力管道安全技術監察規程 工業管道》的組成部分，因此GB/T20801-2006具有與安全技術監察規程同等的效力。此規范中按照介質的危害程度(毒性、可燃性)以及安全等級、設計壓力和設計溫度等參數，將工業管道劃分為GC1、GC2、GC3三級[2]，其中GC2是作為基本級；GC1級風險較大，在管道材料及管道元件設計時都要有比GC2級更高的要求；GC3級風險較小，管道設計可采用采用比GC2級更低的要求。管道分級詳見表2。

表2　壓力管道分級

(2)根據煉油化工裝置長周期連續運行的特點，GB50517-2010《石油化工金屬管道工程施工質量驗收規范》不僅包含《特種設備安全監察條例》中涉及的管道，對安全監察未涉及的管道也進行監督和管理，石油化工管道按介質的危害程度、安全等級、工藝設計條件分為SHA1-4、SHB1-4、SHC1-5等級別[3]，其中SH表示石油化工行業標準，A是代表輸送有毒介質，B代表輸送可燃介質，C代表輸送無毒、非可燃介質，而數字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密性試驗，試驗時首先給管道注水，注水壓力達到試驗壓力時進行穩壓一段時間，然后慢慢降壓，在此過程中檢查管道是否降壓、有無泄漏、是否發生變形等，以此檢查管道的整體強度和嚴密性。

2.1　哈薩克斯坦標準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年發布的第176號令《工藝管道使用的工業安全要求》規定，10MPa及以下工藝管道的試驗壓力應按式(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——設計壓力，MPa；

[σ]20——20℃下管道材料的許用應力，MPa；

[σ]1——最高工作溫度下管道材料的許用應力，MPa。

注：(1)所有情況下試驗壓力值應確保試驗壓力下管道內的等比負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的真空和無表壓管道的試驗壓力值等于0.2MPa。

2.2　中國標準對管道液壓試驗要求

GB/T20801.5-2006《壓力管道規范 工業管道 第5部分：檢驗與試驗》規定，管道的液壓試驗壓力應按照式(2)計算：

Pt=1.5PS1/S2

(2)

式中:Pt—— 試驗壓力，MPa；

P—— 設計壓力，MPa；

S1——試驗溫度下材料的許用應力，MPa；

S2——設計溫度下材料的許用應力，MPa；

注：當S1/S2大于6.5時，取6.5。

3　工程應用實例

本文分別以哈薩克斯坦標準《工藝管道使用的工業安全要求》和中國標準GB/T20801-2006《壓力管道規范 工業管道》和GB50517-2010《石油化工金屬管道工程施工質量驗收規范》為依據，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，設計溫度100℃，設計壓力1.0MPa，管道材質為ASTM A106GR.B。

分析：(1)按照哈國標準：該管道輸送介質為汽油，首先根據標準GOST 12.1.004確定汽油為易燃液體，此管道為“Б(б)類”，然后根據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在設計溫度和試驗溫度下許用應力值一致，按照式(1)計算，液壓試驗壓力為設計壓力1.25倍，即1.25MPa。

(2)按照中國標準：該管道輸送介質為汽油，根據介質的火災危險性，汽油屬于甲B類可燃液體，然后依據管道公稱直徑、設計壓力和設計溫度，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在設計溫度和試驗溫度下許用應力值一致，按照式(2)計算，液壓試驗壓力為設計壓力1.5倍，即1.5MPa。

4　結束語

工藝管道的設計、施工和驗收都以管道分級作為依據，管道的液壓試驗也是對管道整體強度進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。不同國家的標準規范對工藝管道分級和液壓試驗方面都存在著一定的差異，在項目設計時應按照相應的國家標準和要求進行設計，以保證生產裝置的安全運行。