石油化工装置中管道的分类分级

李长富李晓亮 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院 吉林 132002

石油化工装置中管道的分类分级

李长富＊李晓亮 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院 吉林 132002

根据石油化工行业常用标准规范,介绍流体分类、管道级别划分、压力管道分级,阐述设计文件的表示方式和设计中的注意事项,提出对标准规范的修改建议。

压力管道 分类 分级 建议

根据介质危害程度和安全等级,《工业金属管道设计规范》GB 50316-2000将工业管道中输送的流体分为 A1、A2、B、C、D五大类;《石油化工管道设计器材选用通则》SH 3059-2001将管道分为五个级别,即 SHA、SHB、SHC、SHD、SHE;《压力容器压力管道设计许可规则》TSG R1001-2008将压力管道中的工业管道分为 GC1、GC2、GC3三个级别。

设计中常用的三个规范《工业金属管道设计规范》GB 50316-2000、《石油化工管道设计器材选用通则》SH 3059-2001和《压力管道安全技术监察规程——工业管道》TSG D0001-2009,分别对不同类别、级别的管道阐述了具体的设计和施工要求。

1 流体分类和设计要求

1.1 分类

《工业金属管道设计规范》GB 50316-2000(2008版)将工业管道中输送的流体分为 A1、A2、B、C、D五大类。对每类流体提出了不同的设计要求。

1.1.1 A1类流体

在该规范内系指剧毒流体,输送过程中如有极少量的流体泄漏到环境中,被人吸入或与人体接触,能造成严重中毒,脱离接触后不能治愈。相当于现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB 5044-1985中 I级 (极度危害)的毒物。

1.1.2 A2类流体

在该规范内系指有毒流体,接触此类流体后会有不同程度的中毒,脱离接触后可治愈。相当于现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB 5044中 II级以下 (高度、中度、轻度危害)的毒物。

1.1.3 B类流体

在该规范内系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体的液体,这些流体能点燃并在空气中连续燃烧。

1.1.4 D类流体

该类流体系指不可燃、无毒、设计压力低于或等于 1.0MPa和设计温度为 -20～186℃的流体。

1.1.5 C类流体

该类流体系指不包括 D类流体的不可燃、无毒的流体。

1.2 设计要求

《工业金属管道设计规范》中流体类别代号是为了条文叙述的方便,并不是危险程度的排序。因未全面计入设计压力、设计温度的影响。它对不同类别的流体提出了不同的设计要求,设计中应严格执行。有的流体既是 B类流体又是 A类流体,在设计上应遵循两类流体的条文规定。

2 管道级别和设计要求

2.1 级别

石油化工管道输送的介质一般为易燃、可燃介质。部分物料按《职业性接触毒物危害程度分级》的规定,其毒性程度为极度、高度、中度,此类管道即使压力很低,但是一旦发生泄漏和损坏,造成的后果是很严重的。因此对此类管道不但要考虑设计压力和设计温度的影响,而且更重要的是要考虑输送介质的影响。《石油化工管道设计器材选用通则》根据输送介质的毒性、闪点、爆炸下限、设计压力和设计温度将石油化工管道分为 SHA、SHB、SHC、SHD、SHE五个级别,见表1。

表1 管道级别

2.2 设计要求

《石油化工管道设计器材选用通则》及《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》对各级别管道的设计、施工及验收提出了不同的要求,设计中应严格执行。

3 压力管道的分类和分级及设计要求

3.1 定义

根据国务院令第 549号首次将压力管道正式纳入特种设备范畴,《特种设备安全监察条例》(2009年版)中定义了压力管道。

压力管道是指利用一定的压力,用于输送气体或者液体的管状设备,其范畴规定为最高工作压力高于或者等于 0.1MPa(G)的气体、液化气体、蒸汽介质、或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且工程直径大于 25mm的管道。

3.2 类别和级别

《压力容器压力管道设计许可规则》TSG R1001将压力管道分为 GA类 (长输管道)、GB类(公用管道)、GC类 (工业管道)、GD类 (动力管道)四大类。石油化工装置的管道基本上都属于 GC类 (工业管道)。

GC类 (工业管道)是指企业事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道,划分为 GC1级、GC2级、GC3级。

3.2.1 GC1级

符合下列条件按之一的工业管道为 GC1级:

(1)输送《职业接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质和工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质的管道。

(2)输送《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008及《建筑设计防火规范》GB 50016-2006中规定的火灾危险性为甲类、乙类可燃气体或可燃液体 (包括液化烃),并且设计压力高于或者等于 4.0MPa的管道。

(3)输送流体介质并且设计压力高于或者等于10.0MPa,或者设计压力高于或者等于 4.0MPa,并且设计温度高于或者等于 400℃的管道。

3.2.2 GC2级

除 GC3级管道外,介质毒性危害程度、火灾危险性 (可燃性)、设计压力和设计温度低于 GC1级管道。

3.2.3 GC3级

输送无毒、非可燃流体介质,设计压力低于或者等于 1.0MPa,并且设计温度高于 -20℃但是低于 185℃的管道。

3.3 设计要求

《压力管道安全技术检查规程——工业管道》(2009版)对 GC类压力管道的设计、安装和使用等提出了明确的要求,设计中应严格执行。

4 设计文件

《工业金属管道设计规范》、《石油化工管道设计器材选用通则》、《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》、《压力管道安全技术监察规程——工业管道》是石油化工装置设计必须遵守的,而且是多个专业共同执行的标准规范,若要很好地执行这些标准规范,工艺系统专业就应将流体类别、管道级别、压力管道分级等明确地表示在设计文件中,以便设计院的各设计专业、施工单位、建设单位执行。

笔者认为,流体类别、管道级别、压力管道分级等均应在管道特性表中表示出来,同时应在P& ID中表示出管道级别和压力管道分级。不论设计单位还是施工单位或用户都要经常使用管道级别和压力管道分级,执行相关标准。P& ID是最能清晰、明确地表示管道级别和压力管道分级的设计文件。正如《石油化工管道设计器材选用通则》中 3.0.3条要求的那样:“管道级别,应在管道表和单线图或相关的技术文件上逐根加以说明,作为设计、施工和检验的依据”。目前许多设计单位在这方面做得还有所欠缺。

5 设计中的注意事项

5.1 压力管道的判别

《压力容器压力管道设计许可规则》修订的主要依据是《特种设备安全监察条例》,因此在石化装置设计中,对 GC类压力管道分级时,首先应根据《特种设备安全监察条例》中压力管道的定义,确定是压力管道,然后再根据《压力容器压力管道设计许可规则》确定是 GC1、GC2、GC3的哪个级别。如果只按《压力容器压力管道设计许可规则》中对压力管道分类、分级的定义来判别,有时会扩大压力管道的范围。

例如,某石化装置中的一根水管道,公称直径 2″,工作压力 0.4MPa(G),工作温度 30℃。根据《特种设备安全监察条例》中压力管道的定义,确定为非压力管道,设计中不按压力管道考虑。如果只根据《压力容器压力管道设计许可规则》就会错误地认为是 GC3级压力管道。

5.2 SHA级管道的划分

《石油化工管道设计器材选用通则》SH 3059-2001和《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH 3501-2002两个规范对 SHA级管道的定义范围不同,见表 2中的第 3条。SH 3501是针对有毒、可燃介质管道制定的标准,因此在 SHA的定义中增加了“有毒、可燃”字样。

表2 SHA级别管道定义的区别

仅从单个规范来看,这两个规范对管道级别的划分和规范中的内容都对。但是 SH 3501的 SHA与 SH 3059的 SHA定义范围不同,所以不应该重名。

目前存在的问题是系统专业按哪个规范来定义 SHA都不对,按 SH 3059定义 SHA而按 SH 3501施工验收时,会扩大 SHA的范围,造成浪费,同时也会造成错误执行标准规范的后果。按SH 3501定义 SHA按 SH 3059选材时,SHA的范围覆盖不了,会给装置埋下安全隐患。

6 建议

6.1 修改 SH 3059和 SH 3501

鉴于两个规范的现状,建议 SH 3059将 SHA拆分为 SHA I和 SHA II,见表 3。

表3 建议的 SHA级别划分

SH 3501根据 SH 3059进行修改,将 SHA修改为SHA I。

6.2 统一标准规范

《石油化工管道设计器材选用通则》和《工业金属管道设计规范》主要阐述了石油化工装置管道的设计要求,《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》主要阐述了石油化工装置管道的施工验收要求。

《压力管道技术监察规程——工业管道》,直接引用了《压力管道规范——工业管道》GB/T 20801.1,对工业管道的设计、施工、验收及使用进行了详细的阐述,并提出了具体要求。与《工业金属管道设计规范》、《石油化工管道设计器材选用通则》、《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》有很大的重复性。目前的设计、施工工作同时执行这几个规范,给工作带来诸多不便。

石油化工装置的管道大部分为压力管道,一小部分是非压力管道,建议对《压力管道技术监察规程——工业管道》与《工业金属管道设计规范》、《石油化工管道设计器材选用通则》和《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》进行整合,压力管道的设计、施工、验收只执行一个规范,即《压力管道技术监察规程——工业管道》。《工业金属管道设计规范》和《工业金属管道工程施工及验收规范》GB 50235-97仅对非压力管道进行描述,非压力管道执行这两个规范。

6.3 统一表示方法

建议在修订相关标准规范时,应明确管道类别、级别在设计文件中的表示方法,以求国内各设计单位形成一个统一的表示形式,便于建设单位对压力管道的辨识和管理。如在《压力管道技术监察规程——工业管道》中增加一条,要求设计单位在 P& ID中明确标识压力管道的 GC1、GC2、GC3。

建议在《石油化工管道设计器材选用通则》中增加一条,要求设计单位在 P& ID中明确标识管道级别 SHA、SHB、SHC、SHD、SHE。

7 结语

石油化工装置中管道的分类、分级主要体现在上述三个方面。标准规范对管道分类分级的主要目的是对各种管道的设计、施工、使用等提出不同的要求;设计单位应该在主要的设计文件中准确地表示流体类别、管道级别、压力管道分级,作为设计、施工和使用等的依据。

1 GB 50316-2000,工业金属管道设计规范 [S].

2 SH 3059-2001,石油化工管道设计器材选用通则 [S].

3 SH 3051-2002,石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范 [S].

4 中华人民共和国国务院令第 549号.特种设备安全监察条例 [S]. (2009年版)

5 TSG R1001-2008,压力容器压力管道设计许可规则 [S].

6 TSG D0001-2009,压力管道安全技术监察规程——工业管道 [S].

7 GB/T 20801.1,压力管道规范——工业管道 [S].

2010-05-27)

＊李长富:高级工程师。1988年毕业于吉林化工学院环境工程专业。一直从事化工工艺设计工作。联系电话: (0432)63912465。E-mail:lichangfu@cpene.com。