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1、压力管道检验计算案例54、某公司管道规格为89x6.5mm，材料20#，最大工作压力为1.8MPa,工作 温度：常温，工作介质：放空气体。管道等级为GC2，实际使用时间为11年， 本次为首次全面检验，测厚时发现管道存在局部减薄，实测最小壁厚为5.4mm， 减薄区域环向长度实测最大值为50mm。该管道本次检验时未发现其他缺陷，材 料未出现性能劣化；该管道结构符合设计规范且不承受疲劳载荷。问该管道如何 定级？第四十七条管子的局部减薄，安全状况等级的确定方法如下：(一) 若局部减薄在制造或验收规范所允许的范围内，则不影响定级。(二) 局部减薄超过制造或验收规范所允许的范围时，如果同时满足以下条件，则
2、按照表3 或表4定级；否则安全状况等级定为4级。1 .管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范；2. 在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向；3. 局部减薄及其附近无其它表面缺陷或埋藏缺陷；4. 局部减薄处剩余壁厚大于2mm；5. 管道不承受疲劳载荷。表3 GC2或GC3管道所允许的局部减薄深度的最大值(mm)PV0.3PL00.3Pl0VPW0.5Pl02级3级2级3级B/(n D)W0.250.33t-C0.40t-C0.20t-C0.25t-C0.25VB/(n D)W0.750.25t-C0.33t-C0.15t-C0.20t-C0.75B/(n D)
3、W1.000.20t-C0.25t-C注：D为缺陷附近管道外径实测最大值，mm，以下同；t为缺陷附近壁厚的实测最小值减去至下一检验周期的腐蚀量的2倍，mm，以下同;B为缺陷环向长度实测最大值，mm；P为管道最大工作压力，MPa，以下同；PL0管道极限内压，Pl=(2/3)Q sIn(D/2)/(D/2-t)，以下同；Q；为管道材料的屈服强度，MPa，以下同；C为至下一检验周期局部减薄深度扩展量的估计值，mm，以下同。表4 GC1级管道所允许的局部减薄深度的最大值(mm)PV0.3PL00.3Pl0VPWP.5Pl02级3级2级3级B/(n D)W0.250.30t-C0.35t-C0.15t-
4、C0.20t-C0.25VB/(n D)W0.750.20t-C0.30t-C0.10t-C0.15t-C0.75B/(n D)W1.000.15t-C0.20t-C答：根据在用工业管道定期检验规程第四十七条，该管道存在局部减薄，已知：P=1.8MPa，B=50mm，D=89mm，= 245MPa(1) B /(兀D) = 50/(3.14x 89) = 0.18 0.25, (b 为缺陷环向长度实测最大值，50mm)(2) P =-Lq ln D/2 = 32.29L0 3 (D/2 -1)P=1.8MPa0.3P 厂9.69MPaP0.3PL00.3Pl0PW0.5Pl02级3级2级3级B
5、/(n D)W0.250.33t-C0.40t-C0.20t-C0.25t-C0.25B/(n D)W0.750.25t-C0.33t-C0.15t-C0.20t-C0.751.1mm (4)因此该管道安全状况等级可定为2级，运行周期为4年。根据计算，本题还可定为3级3、4、5年。具体应根据现场实际情况定级。关于局部减薄（凹坑）的容限说明原因：腐蚀、冲蚀、机械损伤、缺陷消除打磨形成的凹坑国家“八五”攻关从塑性极限载荷理论+断裂力学方法，在大量理论分析与试验研究基础上，分析了拉、压、弯曲、扭转各种载荷下的凹坑安全性，考虑 适当安全系数，得到了表3 （GC2、GC3），将表3的容限值除以安全系数1
6、.1， 圆整得到表4 （ GC1 ）凹坑与局部减薄类缺陷的“死”与“活”管检规第46、47、48条口表面缺陷打磨形成凹坑“死”缺陷由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中没有介质腐蚀的话，这类凹坑或局 部减薄一般不会发生变化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易发现与监控，相对 危害性较小。口腐蚀坑、冲刷磨损沟槽“活”缺陷在使用中产生的凹坑与减薄，如腐蚀坑，冲刷磨损沟槽等等，这类缺陷 是“活”缺陷，减薄尺寸会不断加大，并且可能存在于管道任何位置，难于发现， 因而危害性较大，企业中的很多多爆炸事故因此而引起。讨论2：（1）本题“实测最小壁厚为5.4mm”，既是“缺陷附近壁厚的实测最小值”，又是“局部减薄深度
7、的最大处厚度”。55、某管道规格为114x11mm，材料20#钢，设计压力为8.8MPa，设计温度40C， 管道等级为GC2，上次全面检验时发现管子存在全面减薄，实测最小壁厚为 8.0mm，安全状况等级定为3级，运行周期定为3年。本次全面检验时，在上次 最小壁厚处实测最小壁厚为7.0mm。该管道如何定级？（注：Y系数取0.4，焊接接头系数Ej取0.85，材料许用应力In】取130MPa）第四十六条管子或管件全面减薄时，安全状况等级的确定方法如下：（一）管子或管件的实测壁厚，扣除至下一检验周期的腐蚀量的2倍后，不小于其设计最小壁 厚，则不影响定级。（二）耐压强度校验不合格，安全状况等级为4级。（
8、三）如果应力分析结果符合有关标准或规范的要求，则不影响定级：否则，定为4级。答：该管道存在全面减薄，已知P=8.8MPa，DO=114mm，根据GB50316-2000工业金属管道设计规范，可计算其设计最小壁厚：t = PD0/2（kE. + PY） = 5.2mm根据题目可知，年腐蚀速率为（8.0-7.0） / 3=0.33mm/年如按再运行3年计算，至下一检验周期的腐蚀量的2倍2C为：0.33mm /年x3年 x2=1.98mm本次全面检验实测最小壁厚为7.0mm，贝U 7.0-2C=5.02mm t = 4.4mm故该管道因全面减薄，再运行3年，不影响定级，可定为3级。焊接缺陷（不包括裂
9、纹）的安全状况等级按第四十九条计算定级。第四十九条 焊接缺陷（不包括裂纹）的安全状况等级划分如下：（一）若焊接缺陷在制造或安装验收规范所允许的范围内，则不影响定级。焊接缺陷超过制 造或安装验收规范所允许的范围时，如果同时满足以下条件，则按本条二款有关规定定级；否则 管道安全状况等级为4级。1 .管道结构符合设计规范或管道的应力分析结果满足有关规范；2. 焊接缺陷附近无新生裂纹类缺陷；3. 管道材料的抗拉强度小于540MPa；4. 在实际工况下，材料韧性良好，并且未出现材料性能劣化及劣化趋向；5. 管道最低工作温度高于-20C，或管道最低工作温度低于-20C但管道材料为奥氏体钢；6. 管道不承受
10、疲劳载荷。（二）焊接缺陷的安全状况等级划分方法1.咬边GC2级或GC3级管道，咬边深度不超过0. 8mm； GCl级管道咬边深度不超过0. 5mm时，不 影响定级。否则应打磨消除或圆滑过渡，并按第四十七条的规定定级。2 .气孔若气孔率不大于5%，并且单个气孔的长径小于0. 5t与6mm二者中的较小值，则不影响定 级；否则定为4级。注：气孔率指在射线底片有效长度范围内，气孔投影面积占焊接接头投影面积的百分比；射线底片有效长度按现行行业标准压力容器无损检测JB4730的规定确定；焊接接头投影面积为射线底片有效长度与焊接接头平均宽度的乘积。3.夹渣GC2级或GC3级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值
11、不大于0. 35t，并且不大于6mm时， 按表5定级，否则定为4级。GC1级管道，当夹渣自身高度或宽度的最大值不大于0. 3t，并且不大于5mm时，按表5定 级，否则定为4级。表5各级管道所允许的单个焊接接头中夹渣总长度的最大值（mm）2级3级0.50n D1.00n D4 .未焊透（1）管子的材料为20钢、16Mn或奥氏体不锈钢时，未焊透按局部减薄定级；（2）管子的材料为除20钢、16Mn或奥氏体不锈钢外的其它材料时，未焊透按未熔合定级。5.未熔合GC2级或GC3级管道，未熔合的长度不限，根据其自身高度按表6定级。GC1级管道，当单个焊接接头未熔合的总长度不大于焊接接头长度的50%时，根据其
12、自身高 度按表6定级；否则定为4级。表6各级管道所允许的单个焊接接头中未熔合自身高度的最大值壁厚2级3级tV2.5mm存在未熔合时，定为4级2.5mmWtV4mm不超过0.15t且不超过0.5mm不影响定级；否则定为 4级4mmWtV8mm0.15t与1.0mm中的较小 值0.20t与1.5mm中的较小 值8mmWtV 12mm0.15t与1.5mm中的较小 值0.20t与2.0mm中的较小 值12mmWtV20mm0.15t与2.0mm中的较小 值0.20t与3.0mm中的较小 值tN20mm3.0mm0.20t与5.0mm中的较小 值6. 错边缺陷错边缺陷，按表7定级。当错边缺陷超过表7的
13、范围时，若管道经过长期使用且该部位在全面检验中未发现较严重的 缺陷时，安全状况等级可定为2级或3级；若伴有裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷时，定为4 级。表7错边缺陷的安全状况等级评定方法管道级别错边量(mm)安全状况等级GC1外壁错边量小于壁厚的20%且不大于3mm2级GC2、 GC3外壁错边量小于壁厚的25%且小于5mm2级56、某单位需用设计压力为3.5MPa，设计温度为550C的159的1Cr5Mo无缝 钢管，管子壁厚附加量C为2mm，试按GB50136-2000工业金属管道设计规 范计算钢管厚度。答：根据GB50316-2000工业金属管道设计规范第6.2.1条，承受内压直管计 算壁厚为：t = PD0/2(Iqe. + PY)式中：P=3.5MPa,，Do=159mm，1Cr5Mo 钢管在 550C 时许用应力
