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工业管道及阀门维修手册(1)
 

主要引见国内外工业管道及阀门的现状与开展;工业管道及阀门维修、装置必备的根本学问;管道布置和常用竹材、管件及附件;引见管通和阀门的修理及装置;管道的试压与防腐保温;管道毛病及维护。附录还引见管路系统图形符号和图例。

本书可供管道、阀门机械设备维修人员和广阔工程技术人员参考运用。

序文

由中国机被工程学会设备与维修工程分会主编,机械工业出版社 1964 年 12 月出版发行的 《机修手册》(8 卷 10 本),深受设备工程技术人员和广阔读者的欢送,曾于 1978 年和 1993 年两次再版和 6 次印刷,对我国设备管理和维修工作起到了积极的作用。

随着科技开展和学问更新,设备的更新换代,《机修手册》的内容已不能顺应时期开展的请求,应该重新编写和修订。但是,由于工程浩荡,力不?#26377;摹?#20026;满足广阔设备管理和维修工作者的需求,经机械工业出版杜和中国机械工程学会设备与维修工程分会共同商定,?#21360;?#26426;修手册》当选出局部常用的、有代表性的机型,充实新技术、新内容,以丛书的方式重新编写。

从 2000 年开端,中国机械工程学会设备与维修工程分会组织四川省设备维修学会和中国第二重型机械集团公司、中国航天工业总公司第一研讨院、兵器工业集团公司、沈阳市机械工程学会、陕西省设备维修学会和陕西鼓风机厂,上海市设备维修专业委员会和上海重型机器厂、天津塘沽设备维修学会和大沽化工厂、大连海事大学、武汉钢铁公司氧气有限义务公司、广东省机械工程学会和广州工业大学、山西省设备维修学会和太原理工大学等单位停止编写。

从 2002 年开端.到如今曾经出版 19 种。其中,2002 年出版了《液压与气动设备维修问答》、《空调制冷设备维修问答》、《数控机床毛病检测与维修问答》、《工业锅炉维修与改造问答》4 种;2003 年出版了《电焊机维修问答》、《机床电器设备维修问答》、《电梯运用与维修问答》3 种;2004 年出版了《风机及系统运转与维修问答》、《发作炉?#28009;?#28040;费设备运转与维修问答》、《起重设备维修问答》、《保送设备维修问答》4 种;2005 年出版了《工厂电气设备维修问答》、《密封运用与维修问答》、《设备光滑维修问答》3 ?#23567;?006 年出版了《工程机械维修问答》、《工业炉维修问答》2 种。2007—2008 年出版了《泵类设备维修问答》、《段压设备维修问答》、《铸造设备维修问答》3 种。2009 年已出版与将出版的有《空分设备维修问答》、《压力容器设备管理与维护问答》、《工业管道及阀门维修问答》。

正在编写的有《矿山机械设备维护问答》、《焦炉机械设备装置与维护问答》。

我们对积极参与组织、编写和关怀支持丛书编写工作的同志表示感激,也热烈欢送从事设备与维修工程的行家里手积极参与丛书的编写工作,使这?#29366;?#20070;真正成为从事设备维修人员的良师益?#36873;?/p>

编写阐明

管道及阀门在国民经济建立和人民生活中是不可短少的设备。它触及的领城较为普遍,例如:热能传送,给排水,各种气体,液体和物料保送。均要靠管道的保送来完成。

从 20 世纪 50 年代开端,管道的接口采用?#38468;?#26500;造替代螺纹联?#21360;?#31649;道的材质从铸铁和碳钢单一种类开展为多种类。仅从钢的种类而言,就有碳钢、合金钢、耐热钢、耐酸钢、不锈钢等。有色金姚管材有铝及铝合金、铜及铜合金、铅及铅合金等。非金属管材有硬?#31034;?#27695;乙烯管、水泥管、石棒水泥管、耐酸陶瓷管等许多种类。?#38468;?#24037;艺技术也随着管材有了新的开展。因而,甘道及阀门维修、装置也有了新的请求和国度新的规范检验。为此,中国机械工程学会设备与维修工程分会和机械工业出版社组织编写了《工业管道及闷门维修问答》。

《工业管道及阀门维修问答》 是分离我们的理论。对《机修手册》第 5 卷第 6 篇工业管道的修理停止了修订。并增加了管道及阀门维修、装置必备的根本学问,以及新检修规范和先进维修办法,对管道及阀门的运用、维护、检修都有?#27426;?#25351;导作用。这是管道及阀门的管理、选用、维修、装置人员必备的一本新书。

本书第 1、3、7 章由王凤喜编写,第 2、4 章由黄进旗编写,第 5 章由朱佺编写,第 6 章由杨晓滨编写,附录由徐游编写,孙先强也参与?#21496;?#37096;编写。全书?#23665;?#19990;忠,曾翰林审稿。本书在编写过程中得到中国策二重型机械集团公司总经理石柯,副总经理曾祥东。配备部长郭国英等的热情协助和支持,在此表示感激。

第 1 章 国内外工业管道及阀门的现状与开展

1-1 管道完好性管理技术的最新开展如何?

答?#33322;?#24180;来,工业管道及阀门维修,国外在管道完好性管理方面展开了大量的研讨和理论。在 2006 年召开的国际管道会议上,引见了美国管道完好性管理的最新停顿和开展趋向,包括管道完好性管理的停顿与理论、直接评价技术、内检测技术停顿等方面,并对我国展开管道完好性管理工作提出了倡议。

(1)概述

国际管道会议(International Pipeline Conference)是由美国机械工程师学会(ASME)主办的全球油气管道工业界的盛会。2006 年 9 月 24~29 日,国际管道会议在加拿大卡尔加里市举?#23567;?#31649;道完好性管理 PIM(Pipeline Integrity Management),在此会议上仍然是国际管道工业关注的热点,论文多大 95 篇,内容触及管道完好性管理及技术的各个方面,表现了管道完好性管理的最新停顿。

依据此会议状况,对美国风险液体管道完好性管理检查工作、直接评价技术和内检测技术的最新停顿和开展方向停止了剖析,并针对上述方面对我国展开管道完好性管理工作提出倡议。

(2)对风险液体管道完好性管理工作的检查

2002 年 11 月,美国国会经过了特地的 H.R.3609 号法案—《管道平安促进法》,并于 2002 年 12 月 27 日 经总统签署后生效。此法案请求管道运营商在呈现平安结果?#29616;?#22320;域施行管道完好性管理方案,依照管道长度对管道停止了分类:长度超越 804km(500mile)的为一类管道,长度小于804km(500mile)的为二类管道。请求运营商在 2004 年 9 月 30 日前,完成一类管道 50% 的基线评价;在 2005 年 8 月 16 日前,完成二类管道 50% 的管道基线评价。

为检查管道运营商对法案的执行状况及进一步推进完好性管理,美国管道和风险物质管理局(PHMSA)从 2002 年 9 月开端,对风险液体管道完好性管理的施行状况停止了首轮检查。在首轮检查中,PHMSA 完成了一切一类管道以及部门二类管道的检查。截止 2005 年 12 月,并完成了 175 个风险液体管道的首轮检查,管道合计 273104km(169841mile),其中以肯定为呈现平安结果?#29616;?#22320;域的为 121534km(75581mile)。在总结首轮检查经历的根底上,从 2005 年中期开端,PHMSA 及其州属管道平安机构开端对风险液体管道停止第二轮检查,重点在于落实首轮检查中发现的需求改良的中央以及高风险要素。

1)检查内容:依据《风险管理示范纲要》、《系统完好性检查指导纲要》,以及 APLI160《风险液体管道完好性管理》规范,对管道运营商树立完好性管理体系的请求。检查内容包括:①检查完好性管理计划的程序、执行状况和文?#24403;?#21046;;②检查管道运营商完成的完好性评价;③检查内检测结果及问题辨认;④检查修复和减缓方案;⑤确认能否按法规请求的时间停止修复;⑥检查试压记载能否按联邦法规 49CFR495 执行,检查运营商对一切实验失效的评价;⑦确认预防和减缓措施能否得到执行;⑧检查组进一步对资产、实践修复、直接评价及完好性管理计划相关的内容停止全面监?#21360;?/p>

2)检查结果:绝大多数管道运营商曾经树立并执行?#36865;?#22909;性管理体系,根本控制了结果?#29616;?#22320;域的管段,并依?#23637;?#21017;请求,对这些地域停?#27837;送?#22909;性评价。截止 2005 年 12 月,曾经完成了 86% 的风险液体管道的基线评价,只要极少数运营商未在最后时限前完成 50% 管段的完好性评价。在首轮检查中,PHMSA 对 1200 个需求“立刻修复”的缺陷处置状况停止了核实。除需求立刻修复或 60 天、180 天之内必需修复的状况外,运营商也修复了大量的其他异常状况,运营商也修复了大量的其他异常状况。行业数据显现,2004 年共有 11674 种状况被修复或减?#28023;?#21253;括影响结果?#29616;?#22320;域和非影响区域。

PHMSA 总结首轮检查经历,就以?#36335;?#38754;提出了改?#23478;?#35265;:①数据整合。有效的数据整合是完好性管理的关键,目前曾经开发了一些工具和办法,对不同类型数据停止组合剖析,但这方面的工作还处于开端阶段。②对内检测结果的响应。局部运营商没有应用内检测的结果停止剖析,未及时依据内检测结果制定并执行修复或减缓方案,从而影响了对内检测结果的有效应用。③风险剖析。多数运营商已应用风险剖析技术,对停止基数评价的管道停止排序;但一些运营商所运用的风险模型,还没有掩盖管道风险的全部?#27573;В?#20381;然需求改良剖析办法以掩盖一切风险,特别是要整合一切数据来恰当地评价管道风险。④预防和减缓措施。首轮检查中发现许多运营商缺乏预防和减缓措施的剖析,包括对捡漏才能及紧急状况处置才能的评价。在曾经开端的第二轮检查中,还未见到明显的改良。⑤?#20013;?#30340;评价和评价。完成基线评价后,在如何合理肯定周期评价的时间距离方面,需求停止进一步研讨,应着重于剖析运营商停止周期评价的施行效果。⑥完好性管理施行细则。APLI160 是完好性管理的通用规范,运营商还应树立施行细则,以加?#23458;?#22909;性管理的有效性。⑦完好性决策和剖析的技术根底。运营商依然没有充沛的应用历史数据,来决议风险要素和再评价;另外,对历史数据不充沛状况下的决策剖析办法有待改良。PHMSA 希望有更多的技术和办法,作为完好性决策和剖析的根底。⑧完好性程序文件。文件编制的完好性和质量,是完好性程序的关键要素。许多运营商对评价记载、修复记载、文件的编制过程、技术考证、决策根底缺乏足够的注重。

(3)直接评价技术的停顿

内检测、试压、直接评价是管道完好性评价的三种主要办法。工业管道及阀门维修,虽然智能检测器在不?#22791;?#26032;,但仍有许多管道不能运用内检测设备,试压法是针对一些特定管道的评价办法,但请求管道在停输状态下运用。对无法停止内检测和试压的管道,能够选择运用直接评价技术停止完好性评价。与内检测、试压等传统评价办法相比,直接评价具有本钱低、易施行等特性。近年来,许多管道运营商在完好性管理计划中,曾经列入了直接评价技术,例如:在 Gasunie 公司管辖的 12000km 的高压管道中,仅有 50% 合适停止管道内检测,该公司从 2005 年开端,对不合适内检测的管道停止直接评价。

1)直接评价办法及相关技术:直接评价是一种把管道的物理特性、操作历史与管道的检测、检查结果分离起来,采用不开挖检测技术(普通为地上或间接检测)、并依据检测结果停止开挖和检查,来肯定管道完好性的办法。普通分为预评价、间接检测、直接检查、后评价四个步骤:①预评价。经过数据搜集和剖析、肯定直接评价能否可行,划分评价区域和选择间接检测工具。②间接测评。主要为空中检测,目的是肯定涂层缺陷?#29616;?#27700;平、其他异常及管道上已发作或可能发作腐蚀的区域。③直接检查。依据间接检查结果的剖析,来选择开挖点位置和数量,并在开挖后对管道外表直接检查。④后评价。考证直接评价办法的有效性,并肯定下一次评价的时间距离。

直接评价依照管道的要挟要素,分为外腐蚀直接评价(ECDA)、内腐蚀直接评价(ICDA)和应力腐蚀开裂直接评价(SCCDA)。

ECDA 办法已较成熟。2002 年,美国腐蚀工程师协会(NACE)提出了 ECDA 办法的引荐规范 NACE RPO502-2002《管道外部腐蚀直接评价引荐作法》。

ICDA 办法分为三类,分别适用于干气、湿气和液体管道。目前针对干气的 ICDA 办法,还有还有许多技术难题要克制。

SCCDA 办法步骤与 ECDA 类似,重点是辨认容易发作 SCC 的状况和评价可疑的管道系统。此办法适用于高 pH 值的 SCC(传统的)和接近中性 pH 值的 SCC(新型 SCC)。目前,?#27893;?#24050;着手树立应力腐蚀开裂的直接评价办法。针对应力腐蚀开裂压力实验距离时间的办法的研讨也有了新的停顿。

直接评价办法是施行,需求间接检测办法作为技术支持。为进步检测牢靠性,NACE 请求运营商运用两种或更多间接检测工具,已对检测结果互相考证。

常用的间接评价及时有直流电位梯度检测技术(DCVG)、密距离电位检测技术(CIPS)、交流电流衰减技术、电压差技术等。

直接点位梯度检测技术用来探测和查明涂层缺陷。其原理是:在施加了阴极维护埋地管线上,电流经过土壤介质,流入管道防腐层破损而暴露的管道处,在管道防腐层毁?#33633;?#31354;中上构成一个电压梯度场。在接近破损暴露点部位,电流密度增大,电压梯度增大。普通状况下、电压梯度与暴露面积成正比例关系该技术能检测出较小的防腐层破损点、并能够准确定位,误差为 ±15cm。这是世界上比拟先进的埋地管道防腐层缺陷测试技术。

密距离电位检测技术是当今尖端的检测技术之一,是一种用来提供管道对地电位与间隔关系的空中检测技术,能指示管道沿线的阴极维护效果,指出缺陷的?#29616;?#24615;,并自动采集数据。其缺陷是工作人员需携检测设备沿管道连续丈量,其检查结果不能指示图层的剥离状况,还可能遭到干扰电流的影响运用?#27573;?#36973;到?#27426;?#30340;限制。

交流电流衰减技术采用等效电流原理,来评价防腐层绝缘电阻。当外加交流电流流过管道?#20445;?#22312;管道四周产生相应的磁场。当管道外防腐层完好?#20445;?#38543;着管道的?#30001;歟?#30005;流较均衡,无电流流失现象或流失较少,其管道四周产生的磁场比拟稳定;当管道外防腐涂层破损或老化?#20445;?#22312;破损处就会有电流流失现象,随着管道的?#30001;歟?#20854;在管道四周磁场的强度就会削弱,这是目前国内外应用比拟成熟的一种检测办法,可长间距快速探测整条管线的防腐层情况,也可缩短间距?#36816;?#30772;点停止定位。

电流差检测技术原理是:在管道与大地之间施加的交变电压信号,经过管道防腐层破损点处?#20445;?#20250;流失在大地土壤中;因此电流密?#20154;?#30528;远离破损点的间隔而减小,在破算点的上方地外表构成了一个交流电压梯度,经过滤波放大后,显现检测结果。

依据 2006 年国际管道会议上战士的最新研讨结果,美国西南研讨院和 CC 技术公司,开发了应用薄膜腐蚀传感器与挪动无线技术相分离的检测管道内腐蚀的技术;中国石油自然气集团公司,开发了应用超声导波丈量管道涂层内腐蚀技术;PETROBRAS 公司开发了应用声学发射技术的直接评价办法;Trans Canada 公司开发出了应用磁学的金属损失检测工具等。目前,分离 DCVC、CIPS、后处置差分全球定位系?#24120;╠GPS)三种技术的新?#22270;?#27979;设备正在研发之?#23567;?/p>

2)直接评价技术规范?#22909;?#22269;腐蚀工程师协会(NACE)正在或曾经编制了ECDA、DG-ICDA(干气)、WG-ICDA(湿气)和 SCCDA 规范。ECDA 规范曾经完成,也会并入该项规则。NACE 关于 DG-ICDA 的规范有望在近期出台;WG-ICDA 和液体管道 ICDA 的初稿还处于编制的前期阶段,有望在 NACE 2007年国际腐蚀会议上停止?#33268;邸?/p>

3)专题研讨工作:为增?#23458;?#22909;性相关技术的研讨,美国国会加大了对 PHMSA 管道平安研发项目的支持力度。经过过会的受权,PHMSA 重点赞助了一些研发项目,以增强美国能源运输和配送管道的平安性、牢靠性和符合环境请求的操作工艺的处理计划。从 2002 年开端,PHMSA ?#36824;?#25903;持了 25 个与直接评价技术相关的研发项目,一些工业组织、管道运营商、管理者和研讨机构共同为这些项目提供了近 1400 万美圆的赞助。这些项目由美国、加拿大和?#20998;?#30340;研讨机构分别?#26800;保?#37325;点在于扩展直接评价的应用?#27573;В?#20197;及在直接评价过程中各项完好性技术的整合。国际管道研讨会(PRCI)、美国自然气协会(AGA)和美国能源部州?#39318;?#28982;气协会(INGAA)等组织,也对许多企业和项?#23458;?#27490;了?#25163;?/p>

这些专题研讨包括了实践效果研讨、工业管道及阀门维修,间接检测设备应用效果、流膂力学模型、直接评价的不正确性和牢靠性、对理论的总结等,详细有以?#24405;?#20010;方面:①对 ECDA 和内检测数据停止?#26085;眨?#20197;对 ECDA 办法停止考证;经过?#36947;?#35770;证 NACE 发布引荐的有效性?#27426;?#22797;合管、光管、岩石区和其他难以停止 ECDA 评价的状况停止实验?#27426;?#19981;适?#36865;?#27490; ECDA 评价的条件停止研讨;针对难以停止 ECDA 的区域开发机器人系统。②检查考证 DG-ICDA 作为预测内腐蚀位置的办法,展开对 WG-ICDA 的初步研讨。③评价导波技术的有效性,研讨对?#37117;?#38548;超声导波信号的加强及区域扩展可能性的评价;?#37117;?#38548;超声导波与计算机终端的数据处置和通讯系统分离技术;加大空中检测管壁金属损失工具的研发力度,使之能与智能检测器技术抗衡。

PHMSA 和美国管道平安代表协会(NAPSR),结合组织美国能源部州?#39318;?#28982;气协会(INGAA)、美国自然气协会(AGA)、美国腐蚀工程师协会(NACE)、美国民用自然气协会(APGA)举行了论?#24120;?#19987;题?#33268;?#19982;自然气完好性相关的直接评价技术。PHMSA 向管理者和行业推介直接评价研发的现状,提供直接评价施行的典型案例。并?#33268;?NACE 有关 ECDA、ICDA、SCCDA 规范的停顿状况。

直接评价技术将不时为如今难以评价的区域,提供改良了的处理计划。直接评价不只作为一种制药的评价工具,同时作为智能检测器和试压的辅助工具,将具有愈加普遍的应用前景。

(4)内检测技术的停顿以及存在的问题

随着完好性管理的开展,需求准?#38450;?#38752;的数据,来执行先进的完好性评价方案和优化办法?#27426;?#20869;检测器的准确性、牢靠性、可反复性、可?#26085;?#24615;以及高分辨?#23454;?#26041;面,提出了更高的请求。各种检测技术不时开展,应用各种原理的管道智能内检测不?#22791;?#26032;,内检测技术获得了本?#24066;?#30340;停顿,但依然存在一些问题。

1)裂纹内检测技术:目前最合适于检测裂纹的技术是超声波办法,脉冲波在管道内外表和外表反向产生周向横波;假如脉冲遇到裂纹,他就会原路返回并被变换器接纳,由此检测到该裂纹的存在。其主要优点是可以提供对管壁的定?#32771;?#27979;,具有较高的数据精度和置信度;缺陷是需求耦合剂,应用于输气管道时较?#19995;印?/p>

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