由中國(guó)機(jī)被工程學(xué)會(huì)設(shè)備與維修工程分會(huì)主編，機(jī)械工業(yè)出版社 1964 年 12 月出版發(fā)行的 《機(jī)修手冊(cè)》（8 卷 10 本），深受設(shè)備工程技術(shù)人員和廣大讀者的歡迎，曾于 1978 年和 1993 年兩次再版和 6 次印刷，對(duì)我國(guó)設(shè)備管理和維修工作起到了積極的作用。 隨著科技發(fā)展和知識(shí)更新，設(shè)備的更新?lián)Q代，《機(jī)修手冊(cè)》的內(nèi)容已不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，應(yīng)該重新編寫(xiě)和修訂。但是，由于工程浩大，力不從心。為滿足廣大設(shè)備管理和維修工作者的需要，經(jīng)機(jī)械工業(yè)出版杜和中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備與維修工程分會(huì)共同商定，從《機(jī)修手冊(cè)》中選出部分常用的、有代表性的機(jī)型，充實(shí)新技術(shù)、新內(nèi)容，以叢書(shū)的形式重新編寫(xiě)。

 

 從 2000 年開(kāi)始，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備與維修工程分會(huì)組織四川省設(shè)備維修學(xué)會(huì)和中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司、中國(guó)航天工業(yè)總公司第一研究院、兵器工業(yè)集團(tuán)公司、沈陽(yáng)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)、陜西省設(shè)備維修學(xué)會(huì)和陜西鼓風(fēng)機(jī)廠，上海市設(shè)備維修專業(yè)委員會(huì)和上海重型機(jī)器廠、天津塘沽設(shè)備維修學(xué)會(huì)和大沽化工廠、大連海事大學(xué)、武漢鋼鐵公司氧氣有限責(zé)任公司、廣東省機(jī)械工程學(xué)會(huì)和廣州工業(yè)大學(xué)、山西省設(shè)備維修學(xué)會(huì)和太原理工大學(xué)等單位進(jìn)行編寫(xiě)。 從 2002 年開(kāi)始．到現(xiàn)在已經(jīng)出版 19 種。其中，2002 年出版了《液壓與氣動(dòng)設(shè)備維修問(wèn)答》、《空調(diào)制冷設(shè)備維修問(wèn)答》、《數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)與維修問(wèn)答》、《工業(yè)鍋爐維修與改造問(wèn)答》4 種；2003 年出版了《電焊機(jī)維修問(wèn)答》、《機(jī)床電器設(shè)備維修問(wèn)答》、《電梯使用與維修問(wèn)答》3 種；2004 年出版了《風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)運(yùn)行與維修問(wèn)答》、《發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行與維修問(wèn)答》、《起重設(shè)備維修問(wèn)答》、《輸送設(shè)備維修問(wèn)答》4 種；2005 年出版了《工廠電氣設(shè)備維修問(wèn)答》、《密封使用與維修問(wèn)答》、《設(shè)備潤(rùn)滑維修問(wèn)答》3 中。2006 年出版了《工程機(jī)械維修問(wèn)答》、《工業(yè)爐維修問(wèn)答》2 種。2007—2008 年出版了《泵類設(shè)備維修問(wèn)答》、《段壓設(shè)備維修問(wèn)答》、《鑄造設(shè)備維修問(wèn)答》3 種。2009 年已出版與將出版的有《空分設(shè)備維修問(wèn)答》、《壓力容器設(shè)備管理與維護(hù)問(wèn)答》、《工業(yè)管道及閥門維修問(wèn)答》。 

 正在編寫(xiě)的有《礦山機(jī)械設(shè)備維護(hù)問(wèn)答》、《焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備安裝與維護(hù)問(wèn)答》。 我們對(duì)積極參加組織、編寫(xiě)和關(guān)心支持叢書(shū)編寫(xiě)工作的同志表示感謝，也熱烈歡迎從事設(shè)備與維修工程的行家里手積極參加叢書(shū)的編寫(xiě)工作，使這套叢書(shū)真正成為從事設(shè)備維修人員的良師益友。 編寫(xiě)說(shuō)明 管道及閥門在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中是不可缺少的設(shè)施。它涉及的領(lǐng)城較為廣泛，例如：熱能傳遞，給排水，各種氣體，液體和物料輸送。均要靠管道的輸送來(lái)完成。 從 20 世紀(jì) 50 年代開(kāi)始，管道的接口采用焊接結(jié)構(gòu)代替螺紋聯(lián)接。管道的材質(zhì)從鑄鐵和碳鋼單一品種發(fā)展為多品種。僅從鋼的品種而言，就有碳鋼、合金鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、不銹鋼等。有色金姚管材有鋁及鋁合金、銅及銅合金、鉛及鉛合金等。非金屬管材有硬質(zhì)聚氯乙烯管、水泥管、石棒水泥管、耐酸陶瓷管等許多品種。焊接工藝技術(shù)也隨著管材有了新的發(fā)展。

因此，甘道及閥門維修、安裝也有了新的要求和國(guó)家新的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。為此，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備與維修工程分會(huì)和機(jī)械工業(yè)出版社組織編寫(xiě)了《工業(yè)管道及悶門維修問(wèn)答》。 《工業(yè)管道及閥門維修問(wèn)答》 是結(jié)合我們的實(shí)踐。對(duì)《機(jī)修手冊(cè)》第 5 卷第 6 篇工業(yè)管道的修理進(jìn)行了修訂。并增加了管道及閥門維修、安裝必備的基本知識(shí)，以及新檢修標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)維修方法，對(duì)管道及閥門的使用、維護(hù)、檢修都有一定指導(dǎo)作用。這是管道及閥門的管理、選用、維修、安裝人員必備的一本新書(shū)。 本書(shū)第 1、3、7 章由王鳳喜編寫(xiě)，第 2、4 章由黃進(jìn)旗編寫(xiě)，第 5 章由朱佺編寫(xiě)，第 6 章由楊曉濱編寫(xiě)，附錄由徐游編寫(xiě)，孫先強(qiáng)也參加了部分編寫(xiě)。全書(shū)由蔣世忠，曾翰林審稿。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到中國(guó)策二重型機(jī)械集團(tuán)公司總經(jīng)理石柯，副總經(jīng)理曾祥東。裝備部長(zhǎng)郭國(guó)英等的熱情幫助和支持，在此表示感謝。 

第 1 章 國(guó)內(nèi)外工業(yè)管道及閥門的現(xiàn)狀與發(fā)展 1-1 管道完整性管理技術(shù)的最新發(fā)展如何？ 答：近年來(lái)，國(guó)外在管道完整性管理方面開(kāi)展了大量的研究和實(shí)踐。在 2006 年召開(kāi)的國(guó)際管道會(huì)議上，介紹了美國(guó)管道完整性管理的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)，包括管道完整性管理的進(jìn)展與實(shí)踐、直接評(píng)價(jià)技術(shù)、內(nèi)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展等方面，并對(duì)我國(guó)開(kāi)展管道完整性管理工作提出了建議。 （1）概述 國(guó)際管道會(huì)議（International Pipeline Conference）是由美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）主辦的全球油氣管道工業(yè)界的盛會(huì)。2006 年 9 月 24~29 日，國(guó)際管道會(huì)議在加拿大卡爾加里市舉行。管道完整性管理 PIM（Pipeline Integrity Management），在此會(huì)議上依然是國(guó)際管道工業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，論文多大 95 篇，內(nèi)容涉及管道完整性管理及技術(shù)的各個(gè)方面，體現(xiàn)了管道完整性管理的最新進(jìn)展。 根據(jù)此會(huì)議情況，對(duì)美國(guó)危險(xiǎn)液體管道完整性管理檢查工作、直接評(píng)價(jià)技術(shù)和內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的最新進(jìn)展和發(fā)展方向進(jìn)行了分析，并針對(duì)上述方面對(duì)我國(guó)開(kāi)展管道完整性管理工作提出建議。 （2）對(duì)危險(xiǎn)液體管道完整性管理工作的檢查 2002 年 11 月，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了專門的 H.R.3609 號(hào)法案—《管道安全增進(jìn)法》，并于 2002 年 12 月 27 日 經(jīng)總統(tǒng)簽署后生效。此法案要求管道運(yùn)營(yíng)商在出現(xiàn)安全后果嚴(yán)重地區(qū)實(shí)施管道完整性管理計(jì)劃，按照管道長(zhǎng)度對(duì)管道進(jìn)行了分類：長(zhǎng)度超過(guò) 804km（500mile）的為一類管道，長(zhǎng)度小于804km（500mile）的為二類管道。要求運(yùn)營(yíng)商在 2004 年 9 月 30 日前，完成一類管道 50% 的基線評(píng)價(jià)；在 2005 年 8 月 16 日前，完成二類管道 50% 的管道基線評(píng)價(jià)。 為檢查管道運(yùn)營(yíng)商對(duì)法案的執(zhí)行情況及進(jìn)一步推進(jìn)完整性管理，美國(guó)管道和危險(xiǎn)物質(zhì)管理局（PHMSA）從 2002 年 9 月開(kāi)始，對(duì)危險(xiǎn)液體管道完整性管理的實(shí)施情況進(jìn)行了首輪檢查。在首輪檢查中，PHMSA 完成了所有一類管道以及部門二類管道的檢查。截止 2005 年 12 月，并完成了 175 個(gè)危險(xiǎn)液體管道的首輪檢查，管道合計(jì) 273104km（169841mile），其中以確定為出現(xiàn)安全后果嚴(yán)重地區(qū)的為 121534km（75581mile）。在總結(jié)首輪檢查經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從 2005 年中期開(kāi)始，PHMSA 及其州屬管道安全機(jī)構(gòu)開(kāi)始對(duì)危險(xiǎn)液體管道進(jìn)行第二輪檢查，重點(diǎn)在于落實(shí)首輪檢查中發(fā)現(xiàn)的需要改進(jìn)的地方以及高風(fēng)險(xiǎn)因素。 

1）檢查內(nèi)容：根據(jù)《風(fēng)險(xiǎn)管理示范綱要》、《系統(tǒng)完整性檢查指導(dǎo)綱要》，以及 APLI160《危險(xiǎn)液體管道完整性管理》標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)管道運(yùn)營(yíng)商建立完整性管理體系的要求。

檢查內(nèi)容包括：

①檢查完整性管理方案的程序、執(zhí)行情況和文檔編制；

②檢查管道運(yùn)營(yíng)商完成的完整性評(píng)價(jià)；

③檢查內(nèi)檢測(cè)結(jié)果及問(wèn)題識(shí)別；

④檢查修復(fù)和減緩計(jì)劃；

⑤確認(rèn)是否按法規(guī)要求的時(shí)間進(jìn)行修復(fù)；⑥檢查試壓記錄是否按聯(lián)邦法規(guī) 49CFR495 執(zhí)行，檢查運(yùn)營(yíng)商對(duì)所有實(shí)驗(yàn)失效的評(píng)估；⑦確認(rèn)預(yù)防和減緩措施是否得到執(zhí)行；⑧檢查組進(jìn)一步對(duì)資產(chǎn)、實(shí)際修復(fù)、直接評(píng)價(jià)及完整性管理方案相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行全面監(jiān)督。 2）檢查結(jié)果：絕大多數(shù)管道運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)建立并執(zhí)行了完整性管理體系，基本掌握了后果嚴(yán)重地區(qū)的管段，并按照規(guī)則要求，對(duì)這些地區(qū)進(jìn)行了完整性評(píng)價(jià)。

截止 2005 年 12 月，已經(jīng)完成了 86% 的危險(xiǎn)液體管道的基線評(píng)價(jià)，只有極少數(shù)運(yùn)營(yíng)商未在最后時(shí)限前完成 50% 管段的完整性評(píng)價(jià)。在首輪檢查中，PHMSA 對(duì) 1200 個(gè)需要“立即修復(fù)”的缺陷處理情況進(jìn)行了核實(shí)。除需要立即修復(fù)或 60 天、180 天之內(nèi)必須修復(fù)的情況外，運(yùn)營(yíng)商也修復(fù)了大量的其他異常情況，運(yùn)營(yíng)商也修復(fù)了大量的其他異常情況。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2004 年共有 11674 種情況被修復(fù)或減緩，包括影響后果嚴(yán)重地區(qū)和非影響區(qū)域。 

 PHMSA 總結(jié)首輪檢查經(jīng)驗(yàn)，就以下方面提出了改進(jìn)意見(jiàn)：

①數(shù)據(jù)整合。有效的數(shù)據(jù)整合是完整性管理的關(guān)鍵，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些工具和方法，對(duì)不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行組合分析，但這方面的工作還處于開(kāi)始階段。

②對(duì)內(nèi)檢測(cè)結(jié)果的響應(yīng)。部分運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有利用內(nèi)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，未及時(shí)根據(jù)內(nèi)檢測(cè)結(jié)果制定并執(zhí)行修復(fù)或減緩計(jì)劃，從而影響了對(duì)內(nèi)檢測(cè)結(jié)果的有效利用。

③風(fēng)險(xiǎn)分析。多數(shù)運(yùn)營(yíng)商已應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)，對(duì)進(jìn)行基數(shù)評(píng)價(jià)的管道進(jìn)行排序；但一些運(yùn)營(yíng)商所運(yùn)用的風(fēng)險(xiǎn)模型，還沒(méi)有覆蓋管道風(fēng)險(xiǎn)的全部范圍，仍然需要改進(jìn)分析方法以覆蓋所有風(fēng)險(xiǎn)，尤其是要整合所有數(shù)據(jù)來(lái)恰當(dāng)?shù)卦u(píng)價(jià)管道風(fēng)險(xiǎn)。

④預(yù)防和減緩措施。首輪檢查中發(fā)現(xiàn)許多運(yùn)營(yíng)商缺乏預(yù)防和減緩措施的分析，包括對(duì)撿漏能力及緊急情況處理能力的評(píng)估。在已經(jīng)開(kāi)始的第二輪檢查中，還未見(jiàn)到明顯的改進(jìn)。

⑤持續(xù)的評(píng)估和評(píng)價(jià)。完成基線評(píng)價(jià)后，在如何合理確定周期評(píng)價(jià)的時(shí)間間隔方面，需要進(jìn)行進(jìn)一步研究，應(yīng)著重于分析運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行周期評(píng)價(jià)的實(shí)施效果。

⑥完整性管理實(shí)施細(xì)則。APLI160 是完整性管理的通用標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)營(yíng)商還應(yīng)建立實(shí)施細(xì)則，以增強(qiáng)完整性管理的有效性。

⑦完整性決策和分析的技術(shù)基礎(chǔ)。運(yùn)營(yíng)商仍然沒(méi)有充分的利用歷史數(shù)據(jù)，來(lái)決定風(fēng)險(xiǎn)因素和再評(píng)價(jià)；另外，對(duì)歷史數(shù)據(jù)不充分情況下的決策分析方法有待改進(jìn)。PHMSA 希望有更多的技術(shù)和方法，作為完整性決策和分析的基礎(chǔ)。

⑧完整性程序文件。文件編制的完整性和質(zhì)量，是完整性程序的關(guān)鍵要素。許多運(yùn)營(yíng)商對(duì)評(píng)價(jià)記錄、修復(fù)記錄、文件的編制過(guò)程、技術(shù)驗(yàn)證、決策基礎(chǔ)缺乏足夠的重視。 

（3）直接評(píng)價(jià)技術(shù)的進(jìn)展 內(nèi)檢測(cè)、試壓、直接評(píng)價(jià)是管道完整性評(píng)價(jià)的三種主要方法。盡管智能檢測(cè)器在不斷更新，但仍有許多管道不能使用內(nèi)檢測(cè)設(shè)備，試壓法是針對(duì)一些特定管道的評(píng)價(jià)方法，但要求管道在停輸狀態(tài)下使用。對(duì)無(wú)法進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)和試壓的管道，可以選擇使用直接評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行完整性評(píng)價(jià)。

與內(nèi)檢測(cè)、試壓等傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法相比，直接評(píng)價(jià)具有成本低、易實(shí)施等特點(diǎn)。近年來(lái)，許多管道運(yùn)營(yíng)商在完整性管理方案中，已經(jīng)列入了直接評(píng)價(jià)技術(shù)，例如：在 Gasunie 公司管轄的 12000km 的高壓管道中，僅有 50% 適合進(jìn)行管道內(nèi)檢測(cè)，該公司從 2005 年開(kāi)始，對(duì)不適合內(nèi)檢測(cè)的管道進(jìn)行直接評(píng)價(jià)。 1）直接評(píng)價(jià)方法及相關(guān)技術(shù)：直接評(píng)價(jià)是一種把管道的物理特性、操作歷史與管道的檢測(cè)、檢查結(jié)果結(jié)合起來(lái)，采用不開(kāi)挖檢測(cè)技術(shù)（一般為地上或間接檢測(cè)）、并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行開(kāi)挖和檢查，來(lái)確定管道完整性的方法。

一般分為預(yù)評(píng)價(jià)、間接檢測(cè)、直接檢查、后評(píng)價(jià)四個(gè)步驟：

①預(yù)評(píng)價(jià)。通過(guò)數(shù)據(jù)收集和分析、確定直接評(píng)價(jià)是否可行，劃分評(píng)價(jià)區(qū)域和選擇間接檢測(cè)工具。

②間接測(cè)評(píng)。主要為地面檢測(cè)，目的是確定涂層缺陷嚴(yán)重程度、其他異常及管道上已發(fā)生或可能發(fā)生腐蝕的區(qū)域。

③直接檢查。根據(jù)間接檢查結(jié)果的分析，來(lái)選擇開(kāi)挖點(diǎn)位置和數(shù)量，并在開(kāi)挖后對(duì)管道表面直接檢查。

④后評(píng)價(jià)。驗(yàn)證直接評(píng)價(jià)方法的有效性，并確定下一次評(píng)價(jià)的時(shí)間間隔。 直接評(píng)價(jià)按照管道的威脅因素，分為外腐蝕直接評(píng)價(jià)（ECDA）、內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)（ICDA）和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂直接評(píng)價(jià)（SCCDA）。 ECDA 方法已較成熟。2002 年，美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）提出了 ECDA 方法的推薦標(biāo)準(zhǔn) NACE RPO502-2002《管道外部腐蝕直接評(píng)價(jià)推薦作法》。 ICDA 方法分為三類，分別適用于干氣、濕氣和液體管道。目前針對(duì)干氣的 ICDA 方法，還有還有許多技術(shù)難題要克服。 SCCDA 方法步驟與 ECDA 相似，重點(diǎn)是識(shí)別容易發(fā)生 SCC 的情況和評(píng)估可疑的管道系統(tǒng)。此方法適用于高 pH 值的 SCC（傳統(tǒng)的）和接近中性 pH 值的 SCC（新型 SCC）。目前，北美已著手建立應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的直接評(píng)價(jià)方法。針對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂壓力試驗(yàn)間隔時(shí)間的方法的研究也有了新的進(jìn)展。 直接評(píng)價(jià)方法是實(shí)施，需要間接檢測(cè)方法作為技術(shù)支持。為提高檢測(cè)可靠性，NACE 要求運(yùn)營(yíng)商使用兩種或更多間接檢測(cè)工具，已對(duì)檢測(cè)結(jié)果相互驗(yàn)證。 常用的間接評(píng)價(jià)及時(shí)有直流電位梯度檢測(cè)技術(shù)（DCVG）、密間隔電位檢測(cè)技術(shù)（CIPS）、交流電流衰減技術(shù)、電壓差技術(shù)等。 直接點(diǎn)位梯度檢測(cè)技術(shù)用來(lái)探測(cè)和查明涂層缺陷。其原理是：在施加了陰極保護(hù)埋地管線上，電流經(jīng)過(guò)土壤介質(zhì)，流入管道防腐層破損而裸露的管道處，在管道防腐層破壞處地面上形成一個(gè)電壓梯度場(chǎng)。在接近破損裸露點(diǎn)部位，電流密度增大，電壓梯度增大。

一般情況下、電壓梯度與裸露面積成正比例關(guān)系該技術(shù)能檢測(cè)出較小的防腐層破損點(diǎn)、并可以精確定位，誤差為 ±15cm。這是世界上比較先進(jìn)的埋地管道防腐層缺陷測(cè)試技術(shù)。 密間隔電位檢測(cè)技術(shù)是當(dāng)今尖端的檢測(cè)技術(shù)之一，是一種用來(lái)提供管道對(duì)地電位與距離關(guān)系的地面檢測(cè)技術(shù)，能指示管道沿線的陰極保護(hù)效果，指出缺陷的嚴(yán)重性，并自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是工作人員需攜檢測(cè)設(shè)備沿管道連續(xù)測(cè)量，其檢查結(jié)果不能指示圖層的剝離情況，還可能受到干擾電流的影響使用范圍受到一定的限制。 

 交流電流衰減技術(shù)采用等效電流原理，來(lái)評(píng)價(jià)防腐層絕緣電阻。當(dāng)外加交流電流流過(guò)管道時(shí)，在管道周圍產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)。當(dāng)管道外防腐層完好時(shí)，隨著管道的延伸，電流較平衡，無(wú)電流流失現(xiàn)象或流失較少，其管道周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)比較穩(wěn)定；當(dāng)管道外防腐涂層破損或老化時(shí)，在破損處就會(huì)有電流流失現(xiàn)象，隨著管道的延伸，其在管道周圍磁場(chǎng)的強(qiáng)度就會(huì)減弱，這是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較成熟的一種檢測(cè)方法，可長(zhǎng)間距快速探測(cè)整條管線的防腐層狀況，也可縮短間距對(duì)損破點(diǎn)進(jìn)行定位。 電流差檢測(cè)技術(shù)原理是：在管道與大地之間施加的交變電壓信號(hào)，通過(guò)管道防腐層破損點(diǎn)處時(shí)，會(huì)流失在大地土壤中；因而電流密度隨著遠(yuǎn)離破損點(diǎn)的距離而減小，在破算點(diǎn)的上方地表面形成了一個(gè)交流電壓梯度，經(jīng)過(guò)濾波放大后，顯示檢測(cè)結(jié)果。 

 根據(jù) 2006 年國(guó)際管道會(huì)議上戰(zhàn)士的最新研究結(jié)果，美國(guó)西南研究院和 CC 技術(shù)公司，開(kāi)發(fā)了應(yīng)用薄膜腐蝕傳感器與移動(dòng)無(wú)線技術(shù)相結(jié)合的檢測(cè)管道內(nèi)腐蝕的技術(shù)；中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司，開(kāi)發(fā)了應(yīng)用超聲導(dǎo)波測(cè)量管道涂層內(nèi)腐蝕技術(shù)；PETROBRAS 公司開(kāi)發(fā)了應(yīng)用聲學(xué)發(fā)射技術(shù)的直接評(píng)價(jià)方法；Trans Canada 公司開(kāi)發(fā)出了應(yīng)用磁學(xué)的金屬損失檢測(cè)工具等。目前，結(jié)合 DCVC、CIPS、后處理差分全球定位系統(tǒng)（dGPS）三種技術(shù)的新型檢測(cè)設(shè)備正在研發(fā)之中。 

2）直接評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）正在或已經(jīng)編制了ECDA、DG-ICDA（干氣）、WG-ICDA（濕氣）和 SCCDA 標(biāo)準(zhǔn)。ECDA 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成，也會(huì)并入該項(xiàng)規(guī)則。NACE 關(guān)于 DG-ICDA 的標(biāo)準(zhǔn)有望在近期出臺(tái)；WG-ICDA 和液體管道 ICDA 的初稿還處于編制的前期階段，有望在 NACE 2007年國(guó)際腐蝕會(huì)議上進(jìn)行討論。 

 3）專題研究工作：為加強(qiáng)完整性相關(guān)技術(shù)的研究，美國(guó)國(guó)會(huì)加大了對(duì) PHMSA 管道安全研發(fā)項(xiàng)目的支持力度。經(jīng)過(guò)過(guò)會(huì)的授權(quán)，PHMSA 重點(diǎn)資助了一些研發(fā)項(xiàng)目，以加強(qiáng)美國(guó)能源運(yùn)輸和配送管道的安全性、可靠性和合乎環(huán)境要求的操作工藝的解決方案。從 2002 年開(kāi)始，PHMSA 一共支持了 25 個(gè)與直接評(píng)價(jià)技術(shù)相關(guān)的研發(fā)項(xiàng)目，一些工業(yè)組織、管道運(yùn)營(yíng)商、管理者和研究機(jī)構(gòu)共同為這些項(xiàng)目提供了近 1400 萬(wàn)美元的資助。這些項(xiàng)目由美國(guó)、加拿大和歐洲的研究機(jī)構(gòu)分別承擔(dān)，重點(diǎn)在于擴(kuò)大直接評(píng)價(jià)的應(yīng)用范圍，以及在直接評(píng)價(jià)過(guò)程中各項(xiàng)完整性技術(shù)的整合。國(guó)際管道研究會(huì)（PRCI）、美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)（AGA）和美國(guó)能源部州際天然氣協(xié)會(huì)（INGAA）等組織，也對(duì)許多企業(yè)和項(xiàng)目進(jìn)行了贊助。 這些專題研究包括了實(shí)際效果研究、間接檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用效果、流體力學(xué)模型、直接評(píng)價(jià)的不正確性和可靠性、對(duì)實(shí)踐的總結(jié)等，具體有以下幾個(gè)方面：①對(duì) ECDA 和內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以對(duì) ECDA 方法進(jìn)行驗(yàn)證；通過(guò)實(shí)例論證 NACE 發(fā)布推薦的有效性；對(duì)復(fù)合管、光管、巖石區(qū)和其他難以進(jìn)行 ECDA 評(píng)價(jià)的情況進(jìn)行試驗(yàn)；對(duì)不合適進(jìn)行 ECDA 評(píng)價(jià)的條件進(jìn)行研究；針對(duì)難以進(jìn)行 ECDA 的區(qū)域開(kāi)發(fā)機(jī)器人系統(tǒng)。②檢查驗(yàn)證 DG-ICDA 作為預(yù)測(cè)內(nèi)腐蝕位置的方法，開(kāi)展對(duì) WG-ICDA 的初步研究。③評(píng)估導(dǎo)波技術(shù)的有效性，研究對(duì)遠(yuǎn)距離超聲導(dǎo)波信號(hào)的增強(qiáng)及區(qū)域擴(kuò)大可能性的評(píng)估；遠(yuǎn)距離超聲導(dǎo)波與計(jì)算機(jī)終端的數(shù)據(jù)處理和通信系統(tǒng)結(jié)合技術(shù)；加大地面檢測(cè)管壁金屬損失工具的研發(fā)力度，使之能與智能檢測(cè)器技術(shù)抗衡。 PHMSA 和美國(guó)管道安全代表協(xié)會(huì)（NAPSR），聯(lián)合組織美國(guó)能源部州際天然氣協(xié)會(huì)（INGAA）、美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)（AGA）、美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）、美國(guó)民用天然氣協(xié)會(huì)（APGA）舉辦了論壇，專題討論與天然氣完整性相關(guān)的直接評(píng)價(jià)技術(shù)。PHMSA 向管理者和行業(yè)推介直接評(píng)價(jià)研發(fā)的現(xiàn)狀，提供直接評(píng)價(jià)實(shí)施的典型案例。并討論 NACE 有關(guān) ECDA、ICDA、SCCDA 標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展情況。 直接評(píng)價(jià)技術(shù)將不斷為現(xiàn)在難以評(píng)價(jià)的區(qū)域，提供改進(jìn)了的解決方案。直接評(píng)價(jià)不僅作為一種制藥的評(píng)價(jià)工具，同時(shí)作為智能檢測(cè)器和試壓的輔助工具，將具有更加廣泛的應(yīng)用前景。 

（4）內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展以及存在的問(wèn)題 隨著完整性管理的發(fā)展，需要精確可靠的數(shù)據(jù)，來(lái)執(zhí)行先進(jìn)的完整性評(píng)價(jià)計(jì)劃和優(yōu)化方法；對(duì)內(nèi)檢測(cè)器的精確性、可靠性、可重復(fù)性、可對(duì)比性以及高分辨率等方面，提出了更高的要求。各種檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用各種原理的管道智能內(nèi)檢測(cè)不斷更新，內(nèi)檢測(cè)技術(shù)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，但仍然存在一些問(wèn)題。

1）裂紋內(nèi)檢測(cè)技術(shù)：目前最適合于檢測(cè)裂紋的技術(shù)是超聲波方法，脈沖波在管道內(nèi)表面和表面反向產(chǎn)生周向橫波；如果脈沖遇到裂紋，他就會(huì)原路返回并被變換器接收，由此檢測(cè)到該裂紋的存在。其主要優(yōu)點(diǎn)是能夠提供對(duì)管壁的定量檢測(cè)，具有較高的數(shù)據(jù)精度和置信度；缺點(diǎn)是需要耦合劑，應(yīng)用于輸氣管道時(shí)較復(fù)雜。 德國(guó) ROSEN 公司研發(fā)出一種新型高分辨率超聲波檢測(cè)器。該探測(cè)器使用電磁聲波傳感檢測(cè)技術(shù)（EMAT）,提供了能有效和精確地檢測(cè)裂紋的新方法。研究人員花費(fèi) 2 年的時(shí)間，驗(yàn)證 EMAT 傳感器的技術(shù)和設(shè)計(jì)，從實(shí)驗(yàn)室獲得的大量數(shù)據(jù)，證明了 EMAT 作為探測(cè)管道應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和其他結(jié)構(gòu)缺陷的可行性。

這一新型檢測(cè)器已經(jīng)通過(guò)了工業(yè)試驗(yàn)，可以判斷 SCC、涂層剝落、其他裂紋缺陷、異常溝槽、人為缺陷等。該技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是借助電子聲波傳感器，代替了傳統(tǒng)的壓電傳感器，使超聲波能在一種彈性導(dǎo)電介質(zhì)中得到激勵(lì)，不需要機(jī)械接觸或液體耦合，是適用于天然氣管道的超聲裂紋檢測(cè)器，其檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表 1-1。 

 表 1-1 ROSEN 裂紋檢測(cè)器及檢測(cè)指標(biāo) 工具參數(shù) 檢測(cè)參數(shù) 溫度范圍/℃ 最大工作壓力/MPa 速度范圍/（m/s） 最長(zhǎng)操作時(shí)間/h 彎曲半徑 距離/km 壁厚/mm 最小檢測(cè)臨界值/mm 軸向經(jīng)度/（°） 深度 長(zhǎng)度 0~65 15 0.3~5 72 3D 120 5~20 1 20 ±18 注：D 為管徑 傳統(tǒng)的裂紋探測(cè)器可檢測(cè)的裂紋長(zhǎng)度最小臨界值為 30mm。

由表 1-1 可見(jiàn)，新型檢測(cè)器的裂紋長(zhǎng)度最小臨界值達(dá)到 20mm。 2）同時(shí)進(jìn)行金屬損失和裂紋的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)；金屬損失及裂紋是管道的兩大主要缺陷，存在于管道的整個(gè)生命周期內(nèi)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，管道運(yùn)營(yíng)商必須分別使用裂紋探測(cè)儀和金屬損失檢測(cè)儀，對(duì)管道的金屬損失和裂紋進(jìn)行檢測(cè)，這會(huì)花費(fèi)巨大的精力和財(cái)力。 2006 年的國(guó)際管道會(huì)議上，美國(guó) GE-P Ⅱ 和德國(guó) NDP 公司分別推出了一種先進(jìn)的內(nèi)檢測(cè)器。

應(yīng)用新一代超聲、電子技術(shù)與相控陣技術(shù)相結(jié)合，對(duì)超聲波傳感器進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)，把金屬損失、壁厚及裂紋檢測(cè)功能融為一體，實(shí)現(xiàn)了一次通過(guò)可以同時(shí)檢測(cè)出管道的腐蝕和裂紋。 該技術(shù)的特點(diǎn)是：電子設(shè)施控制的超聲波束允許一次通過(guò)檢測(cè)金屬損失和裂紋；優(yōu)化的傳感器、超聲波束及大量的測(cè)量通道，實(shí)現(xiàn)了覆蓋整個(gè)管壁圓周的高分辨率；可敏感地探測(cè)小的凹陷和腐蝕造成的裂紋。 

 相控陣技術(shù)與傳統(tǒng)超聲技術(shù)相比，報(bào)本改進(jìn)在于：傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)使用的超聲波束的形狀及傳播方向．被每個(gè)傳感器所固定，每個(gè)獨(dú)立的傳感器被固定排列，如果測(cè)量條件改變，則必須改變傳感器的排列類型；相控陣技術(shù)所使用的傳感器的排列和發(fā)射模式是程序化的，每個(gè)獨(dú)立的傳感器具有可以發(fā)射不同方向及不同聲束特性的功能，當(dāng)測(cè)量條件發(fā)生變化時(shí)，超聲波束的設(shè)置全部由計(jì)算機(jī)界面執(zhí)行操作，不需要再對(duì)傳感器進(jìn)行人工校準(zhǔn)。 GE-P Ⅱ 公司的一次通過(guò)可同時(shí)檢測(cè)金屬損失及裂紋的新一代超聲波檢測(cè)器，已經(jīng)在 2005 年 3 月應(yīng)用于歐洲一條管徑為 609.6mm（24in）的成品油管道，并于 2005 年 9月，對(duì)北美一條管徑為 863.6mm（34in）的原油管道進(jìn)行了檢測(cè)。這兩條管道以前均使用過(guò)金屬損失檢測(cè)器和裂紋檢測(cè)器，與以往的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比表明，可以是圓周分辨率從 8mm 提高到 3.3mm。相控超聲技術(shù)內(nèi)檢測(cè)器不僅分辨率高，節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，同時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)具有高效的精確度和可靠度。 

3）機(jī)械損傷檢測(cè)技術(shù)：機(jī)械損傷來(lái)自對(duì)管道表面的直接沖擊，包括巖石與管道的直接接觸、不適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)行為以及第三方挖掘等。有些損傷在未被發(fā)現(xiàn)情況下會(huì)維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，從而進(jìn)一步形成腐蝕或裂紋，有可能導(dǎo)致管道以后的失效。目前，機(jī)械損傷已經(jīng)成為導(dǎo)致管道失效的主要原因之一。管道運(yùn)營(yíng)商希望通過(guò)使用適當(dāng)?shù)膬?nèi)檢測(cè)工具，可以檢測(cè)各種原因造成的、影響管道有效內(nèi)徑的幾何異�，F(xiàn)象，并確定其程度和位置。 最近兩年，幾何檢測(cè)要求提高了，其中對(duì)凹陷尺寸的最小要求是：高分辨率的幾何工具應(yīng)該能夠探測(cè)和定位深度大于等于 6.35mm（0.25in）的凹陷，而再用的幾何檢測(cè)器現(xiàn)狀是：對(duì)橢圓變形和大的變形難以提供凹陷評(píng)價(jià)的有效信息，基于 78 例現(xiàn)場(chǎng)挖掘證實(shí)，其探測(cè)率僅為 32%，無(wú)法滿足要求；對(duì)凹陷和橢圓變形的特征仍然沒(méi)有一個(gè)適當(dāng)?shù)娜毕菰u(píng)價(jià)技術(shù)。對(duì)凹陷和機(jī)械損傷的高質(zhì)量?jī)?nèi)檢測(cè)過(guò)程，應(yīng)能提供要求的信息，如凹陷的幾何形狀和數(shù)據(jù)，這些都對(duì)探測(cè)器機(jī)械損傷的內(nèi)檢測(cè)提出了更高的要求。 漏磁（MFL）技術(shù)應(yīng)用于管道內(nèi)檢測(cè)，已有超過(guò) 40 年的時(shí)間，一般用來(lái)探測(cè)腐蝕造成的金屬損失，是目前最適宜的腐蝕檢測(cè)技術(shù)；但由于機(jī)械損傷產(chǎn)生的漏磁信號(hào)，不能很好地判斷的 MFL 技術(shù)很少用于檢測(cè)機(jī)械損傷帶來(lái)的缺陷，在識(shí)別第三方破壞方面效果不佳。來(lái)自凹陷的漏磁信號(hào)的解釋困難由以下原因造成：機(jī)械損傷的漏磁信號(hào)在幾何和應(yīng)力的作用下是重疊的；機(jī)械損傷區(qū)域的應(yīng)力分布十分復(fù)雜，包括塑性變形和殘余應(yīng)力。 由于樓此技術(shù)被認(rèn)為是最具有成本效率的內(nèi)檢測(cè)方法。

管道運(yùn)營(yíng)商、管理者和研發(fā)人員都希望提高漏磁技術(shù)檢測(cè)機(jī)械損傷的靈敏度，從而使漏磁探測(cè)技術(shù)有效應(yīng)用于機(jī)械損傷缺陷的識(shí)別。

目前該項(xiàng)工作有了以下新的發(fā)展：

①德國(guó) ROSEN 公司開(kāi)發(fā)出用于內(nèi)檢測(cè)器的新一代幾何傳感器，可以提供高精度的管道內(nèi)部輪廓的幾何數(shù)據(jù)，如能探測(cè)到的最小凹陷是 4.47mm（0.176in）。這種傳感器結(jié)合了非接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量法與測(cè)徑器手臂的優(yōu)勢(shì)，允許傳感器在高動(dòng)態(tài)運(yùn)行載荷作用下工作；該傳感器與導(dǎo)航器、高分辨率漏磁檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，推進(jìn)了機(jī)械損傷檢測(cè)工具的發(fā)展。

②加拿大 BJ 公司開(kāi)展了基于三軸漏磁信號(hào)是識(shí)別凹陷特性的研究。應(yīng)用三軸樓此工具檢測(cè)小凹陷（深度少于直徑 1%）的技術(shù)已經(jīng)有了重大進(jìn)展，其檢測(cè)能力已在現(xiàn)場(chǎng)挖掘中得到了驗(yàn)證。該項(xiàng)技術(shù)目前具有國(guó)際領(lǐng)先水平。 4）金屬損失檢測(cè)技術(shù)：過(guò)去幾年里，人們重點(diǎn)關(guān)注了金屬腐蝕的最小檢測(cè)深度；而現(xiàn)在對(duì)于金屬損失普遍關(guān)注的，是對(duì)腐蝕引起的金屬損失的探測(cè)、定位和尺寸測(cè)定。早期的漏磁檢測(cè)工具僅能探測(cè)大面積的腐蝕或腐蝕群。由于檢測(cè)其設(shè)計(jì)、傳感器、電子學(xué)和其他要素的改進(jìn)，新型檢測(cè)工具已經(jīng)具有探測(cè)小缺陷能力，預(yù)測(cè)的缺陷尺寸也更加精確，并通過(guò)多種途徑進(jìn)行了很大的改進(jìn)，如大多數(shù)低分辨率檢測(cè)器，測(cè)量漏磁場(chǎng)僅在一個(gè)單一方向，現(xiàn)在高分辨率檢測(cè)器的檢測(cè)范圍是兩個(gè)或是三個(gè)相互垂直的方向，取樣率、特定距離收集的數(shù)據(jù)樣本和時(shí)間間隔也大大增大。 加拿大 BJ 公司應(yīng)用三軸漏磁技術(shù)的軸向磁場(chǎng) MFL 檢測(cè)器研究，有了一定的進(jìn)展。在三軸傳感器中，有三個(gè)單獨(dú)的、互相垂直的傳感方向；軸向傳感器記錄沿管道的平行方向；徑向傳感器記錄管道垂直方向；環(huán)向傳感器記錄圓周方向。第四個(gè)傳感器稱為旋轉(zhuǎn)傳感器，被用來(lái)識(shí)別內(nèi)外部的區(qū)別，也幫助識(shí)別和進(jìn)行特征分類。這類高分辨率漏磁檢測(cè)器，可識(shí)別的金屬損失特征有金屬增長(zhǎng)和金屬損失、復(fù)雜腐蝕情況、延長(zhǎng)的軸向缺陷、制造缺陷、建設(shè)缺陷、焊縫裂紋、凹陷、折皺、圓鑿、圓周裂紋等。一般認(rèn)為凹陷、折皺等管道凹陷無(wú)法被 MFL 識(shí)別，因此漏磁技術(shù)中關(guān)于非腐蝕特征的進(jìn)一步研究變得更加重要，這仍是目前漏磁技術(shù)研究的方向。

5）內(nèi)檢測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題及發(fā)展方向：經(jīng)過(guò)多年應(yīng)用，內(nèi)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為評(píng)價(jià)管道缺陷和確保管道完整性的首選技術(shù)。高分辨率的內(nèi)檢測(cè)器（幾何、腐蝕、裂紋）可探測(cè)、定位、測(cè)量并顯示管壁上的異常。這些異�？梢员硎緸閹缀巫冃危ò枷�、圓鑿、橢圓變形、折皺、彎曲）、腐蝕、裂紋和其他缺陷。

但是、研究世界上最近發(fā)生的危險(xiǎn)液體和天然氣管道事故，卻發(fā)現(xiàn)一些內(nèi)檢測(cè)結(jié)論為可繼續(xù)運(yùn)行的管道，在內(nèi)檢測(cè)后的 6~12 個(gè)月內(nèi)就發(fā)生了失效事故。 2005 年，美國(guó)管道安全辦公室發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，這些經(jīng)過(guò)檢測(cè)卻很快出現(xiàn)故障的管道，失效原因中，缺陷未被探測(cè)到的占 51%；對(duì)缺陷特征低估的占 32.3%；錯(cuò)誤辨識(shí)的占 16.7%。這種現(xiàn)象對(duì)內(nèi)檢測(cè)器及相應(yīng)的內(nèi)檢測(cè)器技術(shù)提出了質(zhì)疑，文獻(xiàn)指出了內(nèi)檢測(cè)器面臨的問(wèn)題和發(fā)展的問(wèn)題。 

 內(nèi)檢測(cè)其已經(jīng)從純粹的檢測(cè)工具，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)精確地測(cè)量手段，目前面臨的問(wèn)題如下：

①管道測(cè)量的目標(biāo)處在一個(gè)復(fù)雜、連續(xù)、變化的內(nèi)部環(huán)境（壓力、溫度、腐蝕等）和外部環(huán)境（周圍土壤、腐蝕、第三方干擾等）。

②內(nèi)檢測(cè)器運(yùn)行過(guò)程中，其關(guān)鍵部件可能會(huì)失效，但無(wú)法及時(shí)更換。

③智能檢測(cè)器的運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)定，如速率、磁場(chǎng)、檢測(cè)期間傳感器故障。

④實(shí)際存在的缺陷數(shù)量大于被內(nèi)檢測(cè)器檢測(cè)到的數(shù)量，缺陷的實(shí)際大小一般大于內(nèi)檢測(cè)器給出的數(shù)據(jù)。

⑤創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)檢測(cè)方法與對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)非常困難。 

分析以上情況，內(nèi)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)該在以下方面進(jìn)行改進(jìn)：

①需要進(jìn)一步改進(jìn)內(nèi)檢測(cè)器的基本原理和技術(shù)，以改進(jìn)現(xiàn)有內(nèi)檢測(cè)技術(shù)存在的未探測(cè)到、低估危險(xiǎn)及錯(cuò)誤辨識(shí)等方面的性能。

②對(duì)內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的統(tǒng)計(jì)分析，確定內(nèi)檢測(cè)遺漏和錯(cuò)誤辨識(shí)的缺陷的數(shù)量、尺寸和位置，評(píng)價(jià)內(nèi)檢測(cè)器檢測(cè)到的缺陷的實(shí)際數(shù)量和尺寸。

③對(duì)各種內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的差異進(jìn)行對(duì)比分析，以對(duì)測(cè)量錯(cuò)誤進(jìn)行歸納、驗(yàn)證檢測(cè)器、現(xiàn)場(chǎng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。

（5）工作建議 完整性管理是保證管道安全運(yùn)行的有效手段。中國(guó)管道行業(yè)已經(jīng)初步建立起完整性管理的理念，開(kāi)始制定完整性實(shí)施計(jì)劃及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并已經(jīng)對(duì)陜京管道、廣東 LNG 管道等進(jìn)行了內(nèi)檢測(cè)實(shí)踐，取得了良好的效果。為了更好地開(kāi)展完整性管理，現(xiàn)結(jié)合國(guó)際上完整性管理的最新進(jìn)展，提出以下建議。 

1）提高對(duì)直接評(píng)價(jià)的重視程度。由于內(nèi)檢測(cè)技術(shù)適用范圍的局限性，相當(dāng)數(shù)量的管道需要通過(guò)直接評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行完整性評(píng)價(jià)。應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)直接評(píng)價(jià)技術(shù)的研究，適當(dāng)引進(jìn)直接評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)不適合內(nèi)檢測(cè)評(píng)價(jià)的管道進(jìn)行完整性評(píng)價(jià)，提高完整性管理技術(shù)水平。

2）制定并監(jiān)督實(shí)施強(qiáng)制性的完整性評(píng)價(jià)計(jì)劃。在國(guó)內(nèi)缺乏強(qiáng)制性法律的情況下，各大石油公司應(yīng)該制定包括直接評(píng)價(jià)和內(nèi)檢測(cè)等評(píng)價(jià)方法在內(nèi)的完整性評(píng)價(jià)計(jì)劃，提出強(qiáng)制性要求，使管道完整性管理從試點(diǎn)逐步納入規(guī)范化管理的軌道。 3）加強(qiáng)行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。注重整個(gè)管道行業(yè)的管道失效等數(shù)據(jù)收集和分析，為完整性管理提供參考；在開(kāi)展內(nèi)檢測(cè)實(shí)踐的基礎(chǔ)上、加強(qiáng)對(duì)內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果的對(duì)比研究，提高對(duì)內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

4）加大對(duì)完整性管理技術(shù)的研究力度。密切跟蹤國(guó)外最新技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，有計(jì)劃地開(kāi)展直接評(píng)價(jià)技術(shù)和內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的研究，加大研究投入，培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的評(píng)價(jià)技術(shù)。 1-2 十一五期間中國(guó)鋼管市場(chǎng)有哪些需求？ 

答：十五期間中國(guó)鋼管市場(chǎng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，反映了十一五期間中國(guó)鋼管發(fā)展的經(jīng)濟(jì)背景，分析了中國(guó)鋼管市場(chǎng)主要用戶的要求，從宏觀層面對(duì)鋼管和鋼材市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)比例關(guān)系進(jìn)行了評(píng)估，對(duì)十一五期間中國(guó)鋼管市場(chǎng)需求驚醒了預(yù)測(cè)。 （1）十五期間中國(guó)鋼管頁(yè)的發(fā)展情況 十五期間，中國(guó)鋼管產(chǎn)量由 1153.10×104t/a 上升到 2614.11×104t/a，五年間上升 1461.10×104t/a，年均增加 292.2×104t/a。由于產(chǎn)能不斷增加，從十五初期的生產(chǎn)能力不足，已轉(zhuǎn)為生產(chǎn)能力過(guò)剩。中國(guó)鋼管十五時(shí)期的產(chǎn)量和構(gòu)成比例見(jiàn)表 1-2。 表 1-2 中國(guó)鋼管十五時(shí)期的產(chǎn)量和構(gòu)成比例 年份 焊管/104t/a 無(wú)縫管/104t/a 鋼管總產(chǎn)量/104t/a 鋼材總產(chǎn)量/104t/a 鋼管產(chǎn)量占鋼材產(chǎn)量的比例（%） 焊管占鋼管的比例（%） 無(wú)縫鋼管占鋼管的比例（%） 2001 640.36 512.70 1153.06 16170.00 7.13 55.54 44.46 2002 830.59 610.00 1440.59 19404.00 7.42 57.66 42.34 2003 1030.77 733.90 1764.67 24082.00 7.33 58.41 41.59 2004 1301.26 848.05 2149.31 29903.00 7.19 60.54 39.46 2005 1567.06 1047.05 2614.11 37117.02 7.04 59.95 40.05 由表 1-2 可知，五年來(lái)，鋼管產(chǎn)量和表觀消費(fèi)量平均以 22.46% 和 19.77% 的幅度高速增長(zhǎng)。2003 年以后，鋼管自給率逐漸呈供大于求的局面，即自給率大于百分之百進(jìn)口管。中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)指出：管材在鋼材表觀消費(fèi)總量中的比例，2000 年為 6.61%，2005 年為 6.42%，變化不大。其中，無(wú)縫鋼管由 2000 年的凈出口 3×104t，轉(zhuǎn)為 2005 年凈出口 71.4×104t；焊接鋼管由 2000 年的凈出口 3×104t，轉(zhuǎn)為 2005 年凈出口 124.5×104t。管材在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化率已達(dá) 95.5%。 

 十五期間中國(guó)鋼管業(yè)的發(fā)展情況表明，中國(guó)鋼管業(yè)已進(jìn)入供大于求的新階段。這給十一五期間中國(guó)鋼管業(yè)的發(fā)展以新的啟示。 （2）十一五期間鋼管市場(chǎng)需求分析和評(píng)估 1）十一五期間中國(guó)鋼管業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)背景：處于中國(guó)工業(yè)化由中期階段向后期階段的過(guò)渡時(shí)期，是中國(guó)鋼管業(yè)發(fā)展的拐點(diǎn)。這意味著鋼管產(chǎn)量和消費(fèi)量由高速增長(zhǎng)，過(guò)渡到持續(xù)、快速增長(zhǎng)，鋼管業(yè)發(fā)展的增速放慢。當(dāng)我國(guó)工業(yè)化基本實(shí)現(xiàn)時(shí)，鋼管產(chǎn)量和消費(fèi)產(chǎn)量將到達(dá)歷史峰值。這個(gè)時(shí)期，中國(guó)經(jīng)濟(jì)仍然只要是靠投資和外貿(mào)拉動(dòng)，由粗放型增長(zhǎng)方式向集約型增長(zhǎng)方式過(guò)渡。十一五期間中國(guó)鋼管業(yè)就處在這樣兩個(gè)過(guò)渡時(shí)期的發(fā)展階段。

十一五期間規(guī)劃經(jīng)濟(jì)發(fā)展的態(tài)勢(shì)是又好又快，其著力點(diǎn)是創(chuàng)新、節(jié)能和環(huán)保。至于 GDP 增長(zhǎng)率，

十一五前兩年（2006 年和 2007年）預(yù)計(jì)分別是 10.7% 和 8%。平均為 9% 左右。預(yù)計(jì)后三年可能是 7.5%~8%。十一五期間 GDP 增長(zhǎng)率平均約為 8%。中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)預(yù)測(cè) 2010 年我國(guó)粗鋼消費(fèi)達(dá)到 4.9×108t，鋼材消費(fèi)達(dá)到 4.7×108t。這個(gè)預(yù)測(cè)是在總結(jié)十五期間預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)基礎(chǔ)上得出的。 2）十一五期間鋼管市場(chǎng)的需求評(píng)價(jià)：十一五期間，中國(guó)能源需求強(qiáng)勁是中國(guó)鋼管行業(yè)發(fā)展的直接動(dòng)力。預(yù)測(cè) 2010 年將消費(fèi)（25~33）×108t 標(biāo)煤，十一五期間能源建設(shè)將投資 3.5 萬(wàn)億元。到 2020 年，我國(guó)能源工業(yè)累計(jì)投資將達(dá)到 10 萬(wàn)億元，從 2005 年起，每年投資 7000 多億元。其中 2020 年煤炭生產(chǎn)能力將達(dá)到 28×108t，年均投資 700 億元；2010年石油產(chǎn)量將達(dá)到 1.8×108t，年均投資 500 億元；2010 年天然氣產(chǎn)量達(dá)到 1100×108m3，年均投資 300 億元；2010 年電力裝機(jī)，包括火電、水電、喝點(diǎn)、天然氣發(fā)電、風(fēng)電等新能源發(fā)電達(dá)到 7×108Kw，年均投資 5000 多億元。 ①煤炭用鋼管。煤炭用鋼管的數(shù)量比較大，用途也比較廣。按鋼管占 20% 來(lái)估計(jì)，支護(hù)用鋼管 2006~2010 年共用 990×104t；礦用帶式輸送機(jī)拖輥等設(shè)備和排水、通風(fēng)用鋼管 130×104t。由此可見(jiàn)，煤炭用鋼管共計(jì)約 1120×104t。 ②石油天然氣鋼管。石油天然氣用鋼管的主題市場(chǎng)是中石油、中石化和中海油三家石油巨頭，其用途主要是油井管、油氣長(zhǎng)輸管線鋼管。 2006~2010 年共計(jì)需油井管 1800×104t。石油行業(yè)十一五期間油井管和管線鋼管用量之和約 3800×104t。 ③化工用鋼管。十一五期間無(wú)縫鋼管、焊管等共計(jì) 900×104t。 ④電力用鋼管，包括火電用鋼管（蒸汽管、高壓給水管等）、核電用管（傳熱管）、水電用鋼管（焊接鋼管、壓力管）、風(fēng)電用鋼管（焊管）、電網(wǎng)用鋼管（輸電塔一般用角鋼改為用焊管）。以上電力用鋼管 2006~2010 年總計(jì)需求量 575×104t。 ⑤鋼結(jié)構(gòu)用鋼管。鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展同城市化有密切的關(guān)系。華東、中南仍是我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)消費(fèi)的主要區(qū)域，西北、西南地區(qū)的消費(fèi)比重呈增長(zhǎng)勢(shì)頭。十一五期間，中國(guó)城鎮(zhèn)化率將由 2005 年的 43%，上升到 2010 年的 47%，農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移到城鎮(zhèn)約 8545×104 人，年需建筑用鋼約 2655×104t。其中，東南部 844×104t，中部 1046×104t，西部 765×104t。五年共需建筑用鋼材約 1.3275×108t。 國(guó)內(nèi)一般以上的鋼材用于建筑行業(yè)，推算出 2006~2010 年，鋼結(jié)構(gòu)用鋼管需要 600~700×104t。 ⑥房地產(chǎn)用鋼管。

房地產(chǎn)用鋼管包括三個(gè)方面：一是鋼結(jié)構(gòu)，見(jiàn)⑤中分析；二是城市地下給排水、熱力、通風(fēng)管道；三是住宅用來(lái)水鍍鋅鋼管。十一五期間城市地下水及熱力管網(wǎng)，年需鋼管平均約為 50×104t；地面房屋用鍍鋅鋼管平均約需 800×104t；十一五期間房地產(chǎn)用鋼管量約 4250×104t。 ⑦汽車工業(yè)用鋼管。2005 年我國(guó)汽車產(chǎn)量為 500×104 輛，2006 年達(dá)到 650×104 輛，2007 年可達(dá) 850×104 輛，2010 年將超過(guò) 900×104 輛。關(guān)于汽車用剛量的評(píng)估，按 2005 年汽車用鋼管 24×104t（其中無(wú)縫管 16.91×104t，焊管 7.09×104t）來(lái)推算，十一五期間汽車用鋼管量約 160×104t。 ⑧造船工業(yè)用鋼管。目前世界造船市場(chǎng)處于發(fā)展的高峰期。在世界海運(yùn)貿(mào)易增長(zhǎng)的推動(dòng)下，尤其是在中國(guó)，石油、礦石進(jìn)口持續(xù)快速增長(zhǎng)和集裝箱貨運(yùn)增速上升的推動(dòng)下，2005 年我國(guó)制船行業(yè)產(chǎn)量突破 1222×104t 載重噸，同比增長(zhǎng) 41.86%,占世界產(chǎn)量的 18.2%，2006 年造船產(chǎn)量為 1500×104t 載重噸，用鋼材 600×104t，其中管材占 7%，約為 42×104t。2006~2010 年我國(guó)造船達(dá)到每年平均 830×104t 載重噸，總計(jì)為 4152×104t 載重噸。按 2006 年船用鋼管量為基數(shù)，推算十一五期間我國(guó)造船工業(yè)用鋼管量為 250×104t。 

⑨集裝箱行業(yè)用鋼管。我國(guó)集裝箱行業(yè)在產(chǎn)銷上已連續(xù) 14 年居世界第 1 位，生產(chǎn)集裝箱所用鋼材為耐候鋼，主要有熱軋薄板（1.6~6.0mm）、型鋼和焊管。預(yù)計(jì) 十一五期間集裝箱需求焊管將達(dá) 105×104t。 ⑩機(jī)械工業(yè)用鋼管。中國(guó)機(jī)械工業(yè)有龐大的內(nèi)需支持，同時(shí)其有明顯的國(guó)際比較優(yōu)勢(shì)，是今后國(guó)際重點(diǎn)振興的產(chǎn)業(yè)。到 2010 年將投資 3555 億元，占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總投資的 4%，增長(zhǎng)速度為 47%，產(chǎn)銷總體呈平穩(wěn)發(fā)展趨勢(shì)。 機(jī)械工業(yè)的機(jī)床工業(yè)，歐、亞、美三足鼎立，歐洲勢(shì)強(qiáng)，德、日、美爭(zhēng)雄。機(jī)械工業(yè)發(fā)展如何，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家技術(shù)水平的高低。 機(jī)械工業(yè)鋼材用量的主要行業(yè)有：重型礦山機(jī)械、工程機(jī)械、通用機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油及化工機(jī)械。此外，還有零部件制造業(yè)，增速為 20%；制冷及空調(diào)機(jī)械制造業(yè)，增速為 15%~20%；環(huán)保機(jī)械制造業(yè)增速為 17%；文化辦公機(jī)械制造業(yè)增速為 15%；食品及包裝機(jī)械制造業(yè)增速為 10%~15%；液壓、氣動(dòng)、密封件制造業(yè)增速為 10%~15%；印刷機(jī)械制造業(yè)增速為 10%；軸承制造業(yè)增速為 8%~10%；內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)增速為 5%~8%；工程機(jī)械制造業(yè)增速為 5%。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，機(jī)械行業(yè) 2004 年消耗鋼材 4500×104t，2005 年消耗鋼材 5200×104t。2006 年機(jī)械工業(yè)產(chǎn)銷同比增長(zhǎng) 15%，由此，預(yù)測(cè)十一五期間機(jī)械工業(yè)用鋼量為 2200×104t 左右。 

機(jī)械制造業(yè)用管以大中直徑、中厚壁碳結(jié)鋼和低合金鋼管、無(wú)縫鋼管為主。用無(wú)縫鋼管代替實(shí)心段坯制造缸、筒、軸、輥、滾筒、軸承、管模等中空體和結(jié)構(gòu)體，可節(jié)約鋼材 20%~30%。又如壓力容器、高壓氣瓶年需無(wú)縫鋼管約 10×104t。機(jī)械用管中，大中直徑無(wú)縫鋼管約占 30%。近幾年，年消耗無(wú)縫鋼管（150~160）×104t，約占無(wú)縫鋼管消費(fèi)的 15%。美國(guó)的機(jī)械結(jié)構(gòu)管消費(fèi)比例，1997 年為 29.4%，2002 年保持在 24%。隨著我國(guó)機(jī)械裝備業(yè)的發(fā)展，我國(guó)鋼管用于機(jī)械結(jié)構(gòu)管的比例還會(huì)增加，將達(dá)到 20% 左右。 ⑪輕工業(yè)用鋼管。輕工業(yè)是我國(guó)凈出口量較大的行業(yè)，2005 年出口順差為 1400~1500 億元，增長(zhǎng)幅度較大。由于國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)激烈，需要鋼材品種升級(jí)換代。 輕工業(yè)用鋼管涉及自行車、影劇院、體育場(chǎng)館、會(huì)議廳設(shè)備（座椅等）、健身器材、家電、家具、醫(yī)療機(jī)械、小五金、旅游用品等。2005 年自行車用鋼材 185×104t，其中焊管約 110×104t，由此，預(yù)測(cè)十一五期間輕工業(yè)用鋼管約 880×104t。 ⑫鐵路（車輛）用鋼管。十一五期間將加大綜合交通運(yùn)輸體系投資力度投資總額 65219 億元增長(zhǎng) 18.6%。盡管如此，與國(guó)際交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍由較大差距。從路網(wǎng)密度來(lái)看，美國(guó)每萬(wàn)平方千米國(guó)土面積就有鐵路 200km，印度有 211km。我國(guó) 2005 年年底全國(guó)鐵路總營(yíng)業(yè)里程為 7.5×104km，每萬(wàn)平方千米地面積鐵路僅為 78.11km。 十一五期間國(guó)家將繼續(xù)加大鐵路網(wǎng)建設(shè)，將重新線 1.7×104km，相當(dāng)于八五、九五和十五總和的 1.3 倍。鐵路車輛由于主要干線提速，需要新購(gòu)機(jī)車 7300 臺(tái)，到 2010 年需新購(gòu)貨車 22×104 輛，新購(gòu)客車 2.6×104 輛。

因此，未來(lái)幾年的鐵路車輛用鋼市場(chǎng)潛力巨大。 火車車廂用鋼管主要包括三個(gè)方面：一是車廂鋼結(jié)構(gòu)件，例如用方矩形鋼管制作箱梁；二是配管；三是為了提速、減重和安全，用鍛軋的空心軸代替實(shí)心軸。目前年需低和金鋼車軸（15~20）×104t。 綜上所述，十一五期間鐵路（車輛）用鋼管約 200×104t。 ⑬港口建設(shè)用鋼管。我國(guó)鋼鐵工業(yè)正在向沿海地區(qū)發(fā)展，如鞍鋼、首鋼、唐鋼在沿海地區(qū)建設(shè)鋼鐵鋼鐵大廠，配套的港口建設(shè)正在發(fā)展之中。港口建設(shè)和跨海大橋都需要大量打樁用鋼管。例如，杭州灣跨海大橋用的打樁規(guī)格為 ø1016mm×16mm，管長(zhǎng) 72m，鋼管用量很客觀。螺旋焊管用于樁管較合適，一部分直縫埋弧焊管也可用于樁管。同時(shí)，鐵路建設(shè)中橋梁也很多，以京滬高速鐵路為例，就有 11 座特大橋需要大量打樁用管。預(yù)計(jì)十一五期間港頭、碼頭、橋梁需要用作樁管的鋼管月 250×104t。 十一五期間我國(guó)鋼管出口量預(yù)計(jì)約 3000×104t。 1-3 俄羅斯 ø1420mm 直縫焊管生產(chǎn)線如何？ 答：俄羅斯聯(lián)合鋼鐵股份有限公司韋克松鋼鐵廠建成的 ø1420mm 直縫埋弧焊管生產(chǎn)線，主要設(shè)備有德國(guó) SMS MEER 公司提供，采用 JCO 成形工藝，可生產(chǎn)單焊縫和雙焊縫鋼管。由銑邊機(jī)、預(yù)彎?rùn)C(jī)、步進(jìn)成型機(jī)、預(yù)焊機(jī)、水壓試驗(yàn)機(jī)、無(wú)損檢測(cè)等設(shè)備組成。生產(chǎn)的 ø1420mm 焊管力學(xué)性能檢測(cè)試驗(yàn)表明，完全滿足油氣輸送管線要求。 表 1-3 不同鋼級(jí)和管徑對(duì)應(yīng)鋼管最大的壁厚（單位：mm） 鋼管直徑/mm 鋼級(jí) K52 K55 K60 K65 K80 530 33 30 27 25 21 630 38 36 33 30 24 420 41 39 35 33 26 820 41 41 40 39 30 1020 45 44 42 40 32 1220 48 47 46 42 40 1420 50 49 48 44 40 ø1420mm 焊管生產(chǎn)線大口徑焊管的生產(chǎn)能力為 40×104t/a，其主要生產(chǎn)設(shè)備如下： 1）銑邊機(jī)。

為后續(xù)焊接保證最精確的板邊幾何參數(shù)。 2）預(yù)彎?rùn)C(jī)。彎力 24MN，可同時(shí)從全長(zhǎng)鋼板兩側(cè)逐段彎曲板邊。 3）步進(jìn)成型機(jī)（JCO）。彎力 65MN，可同時(shí)在管坯全廠范圍內(nèi)的多個(gè)彎曲點(diǎn)上，將各坯段預(yù)彎向管坯中央，最終形成斷面。 4）預(yù)焊機(jī)。在正式焊接前進(jìn)行保護(hù)氣體定位焊接。 5）自動(dòng)焊機(jī)。采用埋弧多弧焊接工藝焊接工藝（3~5個(gè)電�。�，進(jìn)行內(nèi)外焊縫的自動(dòng)焊接。液壓擴(kuò)徑機(jī)（擴(kuò)徑頭擴(kuò)張力為 21GN），可在全管長(zhǎng)范圍內(nèi)逐漸進(jìn)行鋼管擴(kuò)徑、定徑，保證鋼管的幾何尺寸精度并消除內(nèi)應(yīng)力。 6）水壓試驗(yàn)機(jī)。最大試驗(yàn)壓力為 55MPa。 7）無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。用于焊縫和罐體自動(dòng)超聲波檢測(cè)、手動(dòng)超聲波檢測(cè)、X 射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等。 2005 年 4 月，韋克松鋼鐵廠第四鋼管廠這套新生產(chǎn)線投產(chǎn)。再制造大口徑厚壁管時(shí)，采用了謝維爾（北方鋼公司）、Dillinger（德國(guó)）、Posco（韓國(guó)）等公司生產(chǎn)的寬厚熱軋板，并與這些公司簽訂了長(zhǎng)期供貨合同。ø1420mm 鋼管的力學(xué)性能見(jiàn)表 1-4.測(cè)試鋼管的壁厚為 18.7mm 和 15.7mm，其熱軋板分別有俄羅斯謝維爾公司和德國(guó) Dillinger 鋼廠供貨。 表 1-4 ø1420mm 鋼管的力學(xué)性能 板材供貨廠 測(cè)試管數(shù)量/根 壁厚/mm 剛拉強(qiáng)度/MPa 屈服強(qiáng)度/MPa 屈強(qiáng)比（%） 伸長(zhǎng)率（%） 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值 謝維爾鋼公司 47 18.7 593 677 621.7 515 612 548 65 80 68.3 20 27 22.7 Dillinger 42 15.7 609 693 649.3 488 625 539.9 78 90 83.1 20 23.5 20.9 2006 年 4~5 月，俄羅斯天然氣科學(xué)技術(shù)研究院，對(duì)該廠 1420 機(jī)組生產(chǎn)的 X70 級(jí)管線鋼管 ø1420mm×26.7mm 和 K60 級(jí) ø1020mm×17mm 單焊縫鋼管分別進(jìn)行了試驗(yàn)。 試驗(yàn)中，在鋼管試樣表面制造了人工缺陷，然后在液壓試驗(yàn)機(jī)上按要求進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)鋼管的韌性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 試驗(yàn)結(jié)果表明，所生產(chǎn)的鋼管可用于施工溫度 -60℃，運(yùn)行溫度 -20℃，工作壓力為 9.8MPa 的油氣輸送管道的敷設(shè)和大修。

這一結(jié)論已得到全俄天然氣科學(xué)技術(shù)研究院和全俄鋼鐵科學(xué)技術(shù)研究院的正式認(rèn)可。此外，天然氣工業(yè)公司驗(yàn)收委員會(huì)在 2005 年 7 月 14 日 1 號(hào)會(huì)議記錄中，也對(duì)該廠 ø1420mm×26.7mm 鋼管的優(yōu)良性能給予了肯定。 現(xiàn)已制定出天然氣工業(yè)及石油輸送管道用“大口徑直縫焊管生產(chǎn)技術(shù)條件”。韋克松鋼鐵廠已開(kāi)始對(duì)石油天然氣公司供應(yīng)這種鋼管，并對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了更新，以便對(duì)鋼級(jí) K70(X70)，壁厚 50mm 的大口徑直縫焊管的力學(xué)性能進(jìn)行可靠的檢驗(yàn)。新添的檢驗(yàn)設(shè)備由 Zwick 公司提供，包括拉伸試驗(yàn)機(jī)、落錘撕裂試驗(yàn)機(jī)和沖擊試驗(yàn)機(jī)。 除了 ø1420mm 大口徑直縫焊管上產(chǎn)線外，韋克松鋼廠還建立了鋼管外防腐生產(chǎn)線，內(nèi)防腐生產(chǎn)線于 2006 年 10月 投產(chǎn)。這兩條鋼管內(nèi)、外防腐生產(chǎn)線的設(shè)備均由荷蘭 Bauhuis 公司提供。 聯(lián)合鋼鐵公司韋克松鋼鐵廠，是第一個(gè)批量生產(chǎn)出 ø1420mm 大口徑直縫焊管的俄羅斯制管企業(yè)。俄羅斯巴頓焊接研究所，礦山技術(shù)監(jiān)督局、重型機(jī)械廠、烏克蘭國(guó)立黑色冶金設(shè)計(jì)院等單位的專家和一些外國(guó)專家，參與了 ø1420mm 大口徑單直縫焊管的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備開(kāi)發(fā)及投產(chǎn)調(diào)試。 

 目前該廠發(fā)展趨勢(shì)良好，經(jīng)營(yíng)狀況穩(wěn)定，投資重點(diǎn)向著提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)展。這些將使人們堅(jiān)信，韋克松鋼鐵廠在互利合作的基礎(chǔ)上，能夠?yàn)槭�油天然氣行業(yè)提供大量?jī)?yōu)質(zhì)的管線鋼管，并已準(zhǔn)備參與“俄北—?dú)W洲天然氣管道”和“東西伯利亞—太平洋天然氣管道”的建設(shè)。 1-4 閥門用金屬波紋管的選型與應(yīng)用如何？ 答：介紹金屬波紋管在截止閥、閘閥、調(diào)節(jié)閥、安全閥和球閥等閥門中的應(yīng)用、設(shè)計(jì)和選型。對(duì)閥門用金屬波紋管在使用中出現(xiàn)的出現(xiàn)的問(wèn)題給出了解決辦法。 （1）概念：隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)閥門的密封要求越來(lái)越高，特別是該裝置以及石油和化工等特殊場(chǎng)合，要求閥門必須實(shí)現(xiàn)“零泄漏”。因此，蘇聯(lián)、德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)家率先將金屬波紋管應(yīng)用于閥門領(lǐng)域，使波紋管閥門作為一個(gè)新產(chǎn)品首先在航空、航天、艦船和核工業(yè)等軍工領(lǐng)域得到應(yīng)用，并迅速在石油和化工等行業(yè)得以推廣。 金屬波紋管的作用主要是實(shí)現(xiàn)測(cè)量、連接、轉(zhuǎn)換、補(bǔ)償、隔離、密封和減震等功能。在波紋管截止閥和閘閥中的作用只要是隔離、密封和補(bǔ)償功能，在自力式調(diào)節(jié)閥中，還與彈簧配套起到輸出力和開(kāi)區(qū)關(guān)閉閥門的作用。 用于波紋管閥門的金屬筆文官只要有液壓成形和焊接成形兩種，是根據(jù)實(shí)際使用的閥門閥體高度、位移量、耐壓能力以及剛度要求綜合考慮選擇何種形式的金屬波紋。

金屬波紋管的材料主要是奧氏體不銹鋼以及高溫合金鋼等，材料的選擇主要是根據(jù)閥門實(shí)際使用介質(zhì)腐蝕性和使用溫度決定的。 由于近年來(lái)國(guó)內(nèi)閥門行業(yè)發(fā)展非常迅速，如何在波紋管閥門設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的金屬波紋管成為行業(yè)上迫切需要解決的問(wèn)題。 

（2）術(shù)語(yǔ)：在對(duì)金屬波紋管設(shè)計(jì)選型時(shí)，首先要明確金屬波紋管的行業(yè)術(shù)語(yǔ)。 1）波紋管：一種彈性、薄壁、有多個(gè)橫向波紋的管殼零件。

 2）波紋管組件：由兩個(gè)或兩個(gè)以上零件組成，其中之一是波紋管，波紋管是一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)，其他是法蘭等配件。

 3）壁厚：成形波紋管的原始金屬管的管壁厚度，對(duì)多層波紋管則是各層壁厚的總和。 

 4）形程：已原始長(zhǎng)度為基點(diǎn)，波紋管壓縮位移與拉伸位移之和。 5）扭曲：長(zhǎng)波紋管進(jìn)行軸向壓縮時(shí)產(chǎn)生的柱失穩(wěn)。

 6）公稱壓力：與波紋管機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)的設(shè)計(jì)給定壓力。 

 7）公稱載荷：正常工作條件下允許的最大載荷或滿量程值。通常是預(yù)期設(shè)計(jì)值。超載載荷一般限定在額定載荷的 125%~150%。 

 8）額定位移：額定載荷下引起的位移，是正常使用條件下允許產(chǎn)生的工作位移。

 9）波紋管剛度：使波紋管產(chǎn)生單位位移所需要的力，設(shè)計(jì)計(jì)算得出的剛度稱為公稱剛度或額定剛度。一般情況，公稱剛度不直接受用實(shí)際值，而是產(chǎn)品原型經(jīng)過(guò)測(cè)試后的修正值。 

 10)一次循環(huán)：波紋管隨閥桿從全開(kāi)到全閉再到全開(kāi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 

 11）循環(huán)壽命：波紋管在規(guī)定壓力、溫度和軸向行程下往復(fù)運(yùn)動(dòng)而不破換的最大循環(huán)次數(shù)。相同產(chǎn)品的壽命與波紋管工作狀態(tài)、循環(huán)次數(shù)、頻率、壓力和溫度等有關(guān)。 

 12）有效面積：彈性元件在單位壓力作用下，位移為零時(shí)轉(zhuǎn)換的集中力的大小。但有效面積隨壓力增加而變化，因此具有不恒定性，在力平衡式儀表中，要配對(duì)篩選，做到有效面積盡量一致。 （3）結(jié)構(gòu) 1）U 形波紋管：常用 U 形波紋管結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。

波紋管端部接口形式如圖 1-2 所示。接口表示方法為外配合用 W（圖 1-1a 中的 d1 尺寸）、沿波切邊用 QD（圖 1-1a 中 D2 尺寸）、內(nèi)配合用 N（圖 1-1b 中 D1 尺寸）。推薦采用圖 1-2a、b、c 端部接口形式。 圖 1-1 常用波紋管結(jié)構(gòu)要素 圖 1-1 常用波紋管結(jié)構(gòu)要素 圖 1-2 波紋管端部接口形式 圖 1-2 波紋管端部接口形式 2）波紋管組件典型結(jié)構(gòu)：保溫管組件典型結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示。 圖 1-3 波紋管組件典型結(jié)構(gòu) 圖 1-3 波紋管組件典型結(jié)構(gòu) （4）選型 1）波紋管閥門典型結(jié)構(gòu)：應(yīng)用波紋管組件是為閥桿和閥體工藝流體之間提供一個(gè)可軸向變形的金屬隔套，形成動(dòng)密封，以消除閥桿處的泄漏。裝有波紋管組件的閥門典型結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。 圖 1-4 裝有波紋管組件的閥門典型閥桿密封結(jié)構(gòu) 圖 1-4 裝有波紋管組件的閥門典型閥桿密封結(jié)構(gòu) 選型要求：

①根據(jù)閥桿的直徑選擇波紋管內(nèi)徑，波紋管的內(nèi)徑應(yīng)大于閥桿直徑 1.5mm。波紋管的外徑根據(jù)波紋管內(nèi)徑來(lái)選擇。外徑和內(nèi)徑通過(guò)外徑與內(nèi)徑的比值相聯(lián)系，一般情況下，外徑與內(nèi)徑的比值為 1.3~1.5。

②波紋管的壁厚、層數(shù)、波紋數(shù)及長(zhǎng)度等應(yīng)能滿足波紋管的耐壓、行程、循環(huán)壽命等要求。一般情況下，壓力越大，波紋管的壁厚越厚，為了增大位移或者降低波紋管剛度，提高壽命，可以采用降低單層壁厚、增加波紋管層數(shù)的辦法實(shí)現(xiàn)。

③應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以防止波紋管的扭曲。同時(shí)還應(yīng)避免波紋管與閥桿或閥體之間的局部接觸，以防止磨損和過(guò)早失效。應(yīng)設(shè)計(jì)防扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，防止波紋管扭轉(zhuǎn)變形。④設(shè)計(jì)閥門時(shí)，應(yīng)限制波紋管壓縮和拉伸的行程，以防止波紋管承受超出循環(huán)壽命試驗(yàn)限定的壓縮位移和拉伸位移。一般情況下，波紋管的行程不應(yīng)超過(guò)自由長(zhǎng)度的 25%，否則會(huì)影響波紋管的循環(huán)壽命。特別是高溫高壓環(huán)境下的波紋管閥門。⑤波紋管采用與閥門相同的壓力和溫度等級(jí)。波紋管應(yīng)能承受主體閥門 38℃ 條件下 1.5 倍的公稱壓力的壓力試驗(yàn)。進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，焊縫不能開(kāi)裂、泄漏，波紋管不應(yīng)發(fā)生扭曲。⑥波紋管組件材料應(yīng)在允許的使用溫度范圍內(nèi)選擇，同時(shí)波紋管用材料具有良好的成形性能、焊接性能與介質(zhì)的相容性。 3）閥門用波紋管選型標(biāo)記：按照波紋管應(yīng)用閥門公稱尺寸不同分類，根據(jù) GB/T 1047-2005 中的公稱尺寸系列規(guī)定，波紋管應(yīng)用閥門的工程尺寸可分為：15mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、65mm、80mm、100mm、125mm、150mm、200mm、250mm 等。 圖 1-5 波紋管標(biāo)識(shí) 圖 1-5 波紋管標(biāo)識(shí) 

（5）閥門用波紋管的檢驗(yàn)：閥門用金屬波紋管的檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有表面質(zhì)量、幾何尺寸、密封性、壓力機(jī)循環(huán)壽命等。 1）表面質(zhì)量：在標(biāo)準(zhǔn)照明條件下，目測(cè)觀察波紋管表面及外形、其質(zhì)量應(yīng)滿足 JB/T 6169-2006 的規(guī)定。 

 2）幾何尺寸：用分度值為 0.02mm 的卡尺或其精確度相當(dāng)?shù)钠渌�量具和儀器，檢驗(yàn)波紋管的幾何尺寸和公差應(yīng)符合圖樣要求。圖樣未要求的公差應(yīng)符合表 1-5 的要求。 表 1-5 波紋管及配合尺寸允許公差 序號(hào) 工程尺寸名稱 允許公差 1 波紋管外徑 D ±1/2IT17 2 波紋管內(nèi)徑 d ±1/2IT17 3 端部配合直徑 D1、 D2、 d1 h13、H13 4 端部配合長(zhǎng)度 L1、L2 ±1/2IT17 5 有效長(zhǎng)度 L0 ±1/2IT17 6 總長(zhǎng)度 L ±1/2IT17 3）密封性檢驗(yàn)：由承制方組焊的波紋管組件應(yīng)進(jìn)行密封性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)可用氣泡檢漏法。波紋管及其組件內(nèi)沖入 0.6MPa 的壓縮空氣或其他無(wú)腐蝕性非可燃潔凈的氣體，保壓 3min，在水槽中檢查不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象。也可根據(jù)用戶要求用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，不應(yīng)呈現(xiàn)可探測(cè)出的滲漏。 4）壓力試驗(yàn)：壓力試驗(yàn)可在專用設(shè)備或閥門上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)用水的氯離子含量不超過(guò) 25×10-7。按 JB/T 9092-1999 的規(guī)定，波紋管組件在室溫或 38℃ 條件下，以 1.5 倍公稱壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)。 每個(gè)波紋管組件應(yīng)固定在某一長(zhǎng)度，此長(zhǎng)度為常規(guī)閥門殼體試驗(yàn)時(shí)閥門開(kāi)啟位置的長(zhǎng)度。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)防止波紋管拉伸和壓縮。壓力施加應(yīng)與波紋管工作時(shí)受壓方式一致。進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，焊縫不能開(kāi)裂或泄露，波紋管不應(yīng)發(fā)生扭曲。 5）循環(huán)壽命試驗(yàn)：可在專用設(shè)備或閥門上進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)主題閥門需要時(shí)，應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高溫循環(huán)壽命試驗(yàn)。 循環(huán)的頻率應(yīng)考慮不正常的快速循環(huán)可能產(chǎn)生的過(guò)熱。循環(huán)頻率不應(yīng)超過(guò)每秒一次。 

 循環(huán)試驗(yàn)應(yīng)在室溫或 38℃ 時(shí)的公稱壓力下進(jìn)行。加壓方式同壓力試驗(yàn)一樣。 每個(gè)波紋管組件咋循環(huán)試驗(yàn)之后應(yīng)進(jìn)行密封性試驗(yàn)，不應(yīng)呈現(xiàn)可探測(cè)的滲漏。 除合同另有規(guī)定，波紋管的循環(huán)壽命應(yīng)符合表 1-6 的規(guī)定。 表 1-6 波紋管最小循環(huán)壽命 閥門規(guī)格 最小循環(huán)壽命/次 公稱壓力/MPa 公稱尺寸/mm 閘閥 截止閥 PN≤14.0 DN≤50 2000 5000 50＜DN≤100 2000 5000 DN≤100 1000 2000 PN＞14.0 DN≤50 2000 2000 50＜DN≤100 1000 2000 DN≤100 1000 1000 6）出廠檢驗(yàn)：出廠檢驗(yàn)的項(xiàng)目和順序按表 1-7 規(guī)定執(zhí)行。出廠檢驗(yàn)中有不合格項(xiàng)的波紋管，為不合格品。 表 1-7 檢驗(yàn)項(xiàng)目 序號(hào) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 出廠檢驗(yàn) 型式試驗(yàn) 1 表面質(zhì)量 ● ● 2 幾何尺寸 ● ● 3 密封性 ● ● 4 壓力試驗(yàn) — ● 5 循環(huán)壽命 — ● 注：● 為必檢項(xiàng)目；— 為不檢項(xiàng)目。 （6）結(jié)語(yǔ)：閥門是金屬波紋管是波紋管閥門的核心器件，波紋管的設(shè)計(jì)及選用，關(guān)系到閥門使用安全，特別是波紋管閥門的應(yīng)用領(lǐng)域都是重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域，在新產(chǎn)品試制是應(yīng)進(jìn)行型式試驗(yàn)，在選用時(shí)應(yīng)適用于閥門使用系統(tǒng)的空況條件及金屬波紋管的結(jié)構(gòu)特性。 1-5 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用如何？ 答：介紹 API （American Petroleum Institute 美國(guó)石油學(xué)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)安全閥的規(guī)范和特點(diǎn)，論述了在開(kāi)發(fā)該產(chǎn)品中所進(jìn)行的性能試驗(yàn)和流場(chǎng)仿真方面的研究工作。提出了推廣應(yīng)用的建議。 1）概念：我國(guó)的安全閥基本上是按照機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。20 世紀(jì) 70 年代以后，隨著我國(guó)改革開(kāi)放和國(guó)名經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，從國(guó)外引進(jìn)了大量石油、化工、能源、冶金和紡織等裝置及設(shè)備，同時(shí)隨機(jī)進(jìn)口了大量國(guó)外安全閥。這些安全閥大部分是按照 API 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收。

由于 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥與 JB 安全閥相比，具有顯著的特點(diǎn)和先進(jìn)性，因而近幾年來(lái)，一些企業(yè)要求，安裝在易燃、易爆、有害或有毒介質(zhì)的設(shè)備及管道上的安全閥，宜選用 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥。為了適應(yīng)各類裝置對(duì)安全閥的需求，對(duì) API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥進(jìn)行了探討和研究。 （2）特性 1）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：與 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥相關(guān)的常用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范如下。 API RP 520 煉油廠泄壓裝置的定徑、選擇和安裝 第Ⅰ部分 定徑和選擇 第Ⅱ部分 安裝 API Std526 鋼制法蘭泄壓閥 API Std527 泄壓閥閥座的密封性 API RP 576 泄壓裝置的檢查 ASME 鍋爐與壓力容器規(guī)范第 Ⅷ 卷 第一冊(cè) 壓力容器泄壓裝置 ASME PTC25 泄壓裝置—性能試驗(yàn)規(guī)范 2）名詞術(shù)語(yǔ)：API 標(biāo)準(zhǔn)的某些名詞術(shù)語(yǔ)與我國(guó)國(guó)內(nèi)習(xí)慣用語(yǔ)不一致，故予以說(shuō)明。

①泄壓裝置（Pressure Velief Device）。泄壓裝置是防止工藝系統(tǒng)或承壓容器由于事故或不正常工況期間流體壓力升高而超過(guò)預(yù)定壓力值。常有的有彈簧直接載荷式泄壓閥、先導(dǎo)式泄壓閥和爆破片等

②泄壓閥（Pressure Relief Valve）。泄壓閥是一種泄壓裝置，在系統(tǒng)超壓時(shí)閥門開(kāi)啟，而當(dāng)系統(tǒng)壓力恢復(fù)到正常后閥門關(guān)閉，從而防止介質(zhì)繼續(xù)外流。常見(jiàn)有的安全閥、泄放閥、先導(dǎo)式泄壓閥等。

③安全閥（Safety Valve）。安全閥是一種由入口靜壓力驅(qū)動(dòng)，并以快速開(kāi)啟或突跳動(dòng)作為特征的泄壓閥。其應(yīng)用與可壓縮流體。

④泄放閥（Relief Valve）。泄放閥是一種由入口靜壓力驅(qū)動(dòng)的泄壓閥，其開(kāi)啟通常與超過(guò)壓力的壓力升高成比例。其應(yīng)用于不可壓縮流體。

⑤安全泄放閥（Safety Relief Valve）。安全泄壓閥是一種依應(yīng)用情況而作為安全閥或泄放閥的泄壓閥。 

 3）基本要求： 

 ①安全閥的流道面積（代號(hào)）、進(jìn)出口通徑、壓力級(jí)（磅級(jí)）、基本材料、壓力-溫度范圍和進(jìn)出口安裝尺寸按 API Std 526 規(guī)定。 

 ②安全閥的整定壓力（Pa）允許偏差與整定壓力有關(guān)。當(dāng) Pa≤0.5MPa 時(shí)，允許偏差為 ±0.015MPa。當(dāng) Pa＞0.5時(shí)，允許偏差為 ±3%Pa。 

 ③安全閥的設(shè)計(jì)和制造按 ASME《鍋爐與壓力容器規(guī)范》第 Ⅷ 卷規(guī)定。其基本條件包括機(jī)械動(dòng)作，材料選擇、制造及裝配的檢查制造廠及裝配廠的產(chǎn)品試驗(yàn)、設(shè)計(jì)、焊接及其他等七個(gè)方面。 如對(duì)閥瓣、閥座、彈簧、導(dǎo)套、提升裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇要求，對(duì)制造廠及裝配廠的制造、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和質(zhì)量控制程序的要求，如受壓件的強(qiáng)度和氣密試驗(yàn)要求、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、容器和試驗(yàn)方法的要求等。 

 ④標(biāo)以 ASME《鍋爐與壓力容器規(guī)范》第 Ⅷ 卷標(biāo)志的泄壓閥的排量驗(yàn)證試驗(yàn)應(yīng)在不超過(guò)開(kāi)啟壓力的 10% 或 0.02MPa 壓力下進(jìn)行。

 4）標(biāo)準(zhǔn)比較：JB、GB 和 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥的比較見(jiàn)表 1-8。 表 1-8 JB、GB 和 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥的比較 項(xiàng)目 JB GB API（ASME） 設(shè)計(jì) 規(guī)格 8 種 25 種 流道直徑 d0/mm ø20~ø125 ø9.5（D）~ø146（T） 面積比（出口/流道） 4.13~3.06 64.26~3.02 壓力-溫度等級(jí) 按流道直徑（代號(hào)）明確 機(jī)械要求 應(yīng)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以保證動(dòng)作和密封的穩(wěn)定性。閥座應(yīng)固定在閥體上，以防松動(dòng)。 考慮導(dǎo)向裝置以保證工作可靠及密封性；閥座應(yīng)緊固在閥體上，以防止閥座升起。 彈簧 負(fù)載偏差 ±10% ±10% 最大負(fù)荷下變形量 ≤80% 壓并變形量 ≤80% 壓并變形量 最大負(fù)荷下切應(yīng)力 ≤80% 極限切應(yīng)力 永久變形 試驗(yàn)負(fù)荷壓縮 3 次后 ≤0.5%H。 壓井三次后 ≤0.5%H。 整定壓力調(diào)整范圍 ≤±15% ±5% 材料選擇 結(jié)構(gòu)材料 閥座、閥瓣 本體材料的抗腐蝕性能應(yīng)不低于閥體材料 根據(jù)壓力—溫度范圍明確通用結(jié)構(gòu)材料 導(dǎo)套 應(yīng)具有良好的耐磨與抗腐蝕性能 用耐蝕材料 彈簧 防銹處理 防銹處理 用耐蝕材料或耐蝕涂層 制造 工藝裝備、試驗(yàn)設(shè)備以及質(zhì)量控制程序能保證產(chǎn)品性能一致性 試驗(yàn) 認(rèn)證 性能和排量驗(yàn)證應(yīng)在 ASME 認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行 動(dòng)作性能試驗(yàn) 蒸汽介質(zhì) 飽和蒸汽 用蒸汽試驗(yàn) 用蒸汽試驗(yàn)，能力有限時(shí)刻用空氣，但應(yīng)校正 氣體介質(zhì) 空氣 用空氣、蒸汽或其他已知性質(zhì)氣體 用空氣試驗(yàn) 液體介質(zhì) 水 用水或其他已知性質(zhì)液體進(jìn)行試驗(yàn) 用水或其他合適的液體進(jìn)行試驗(yàn) 試驗(yàn)裝置 應(yīng)具有足夠尺寸及容量 密封性 壓力 按圖樣規(guī)定 0.9P0 0.9P0 試驗(yàn)介質(zhì) 允許用空氣禍害器代替 同工作介質(zhì)性質(zhì) 允許泄漏率 金屬座—按標(biāo)準(zhǔn) 軟座—0 泡/min 金屬座—按標(biāo)準(zhǔn) 軟座—0 泡/min 5）條款特點(diǎn)：

 ①規(guī)則。API 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、排量計(jì)算、規(guī)格、壓力級(jí)、材料、制造、試驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝、使用、檢查及維修，均有完整和全面的基本要求。 API RP 520、576 介紹了各種類型安全閥的機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)。 API RP 520 第Ⅰ部分列出各種流體介質(zhì)（氣體、水蒸氣、液體及兩相流）排量下所需流道面積的計(jì)算方法，并給出相關(guān)修正系數(shù)。 

 API Std 526 規(guī)定了 14 種流道直徑（喉徑）再不用溫度和壓力下的各種規(guī)格、壓力級(jí)及基本材料要求，并規(guī)定必須執(zhí)行 AMSE 規(guī)范的相應(yīng)制造和試驗(yàn)要求。 API Std 527 規(guī)定了泄壓閥的密封性試驗(yàn)方法和要求。 API RP 520 第Ⅱ部分列出有關(guān)安裝發(fā)面的一些要求。 API RP 576 列出泄壓裝置的檢查和維修要求。 ASME PTC 25 為泄壓裝置的試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)報(bào)告提供了標(biāo)準(zhǔn)。 

 ②規(guī)格和品種。API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥規(guī)格和品種較多。 彈簧載荷式安全閥的公稱尺寸為 1~8in.（25~200mm），有 14 種（D~T）流道直徑（d0=9.5~146mm），21 種規(guī)格，6 種壓力級(jí)（150~2500lb），-268~260℃ 的溫度范圍。 API 標(biāo)準(zhǔn)范圍閥規(guī)格、品種多，便于選擇合理規(guī)格的安全閥。 

 ③溫度—壓力級(jí)。API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥根據(jù)所需排量計(jì)算確定留到面積后，按照該流道面積表中的溫度范圍和允許的最高整定壓力，確定適合的壓力等級(jí)。 

 ④材料。閥瓣、閥座及導(dǎo)向零件應(yīng)是耐蝕材料制成，應(yīng)能滿足溫度和使用條件。依照使用的溫度，選用適合的閥體、閥蓋及彈簧材料。閥體和閥蓋的材料可以不同，但必須滿足最低的壓力—溫度要求，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了閥體、閥蓋和彈簧材料的最低等級(jí)牌號(hào)。 

 ⑤制造廠和實(shí)驗(yàn)裝置要求。制造廠的工藝裝備、試驗(yàn)裝備以及質(zhì)量控制程序能夠保證所生產(chǎn)安全法的性能一致性。安全閥性能試驗(yàn)裝置和容器應(yīng)有足夠尺寸和容量。 

 ⑥運(yùn)輸和安裝。安全閥運(yùn)輸中應(yīng)有保護(hù)堵蓋（塞）。安全閥人口管道的壓力損失 Δp≤3%pa。 （3）研制 由于按照 API 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)安全閥與按照 JB 生產(chǎn)安全閥存在差異，因而產(chǎn)品制造過(guò)程中常出現(xiàn)許多問(wèn)題。如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，材料選用不當(dāng)，整定壓力過(guò)高或?qū)嶋H排放量不滿足要求等。 為了完整全面的了解、熟悉和掌握 API 標(biāo)準(zhǔn)（AMSE 規(guī)范）相關(guān)內(nèi)容和要求，有必要對(duì) API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥進(jìn)行深入研究，以顯示其特點(diǎn)和先進(jìn)性。對(duì) API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥主要研究包括試驗(yàn)研究和建模研究。 

 1）性能試驗(yàn)研究： ①試驗(yàn)裝置。

為了進(jìn)行安全閥的性能及排量試驗(yàn)研究，按照 ASME PTC 25《泄壓裝置—性能試驗(yàn)規(guī)范》的要求建設(shè)了安全閥全性能試驗(yàn)裝置。改試驗(yàn)裝置主要由大量空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、流量調(diào)節(jié)閥、控制閥、試驗(yàn)容器及工位、流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)等組成。 試驗(yàn)裝置共設(shè)三個(gè)試驗(yàn)工位。最大試驗(yàn)閥通徑 8in.（200mm），最高試驗(yàn)壓力 23MPa，最高試驗(yàn)流量 100t/h（空氣）。試驗(yàn)工位的試驗(yàn)容器的容積分別為 4.5m3、1.5m3、0.014m3。 為了更好地比較試驗(yàn)裝置能力對(duì)安全閥性能的影響，隨后又建造了容積為 0.5m3的試驗(yàn)裝置。典型安全閥的試驗(yàn)結(jié)果曲線如圖 1-6~1-8。 圖 1-6 入口壓力與開(kāi)啟高度曲線 圖 1-6 入口壓力與開(kāi)啟高度曲線 圖 1-7 開(kāi)啟高度與流量曲線 圖 1-7 開(kāi)啟高度與流量曲線 圖 1-8 安全閥發(fā)證顫振時(shí)的開(kāi)啟高度曲線 圖 1-8 安全閥發(fā)證顫振時(shí)的開(kāi)啟高度曲線 ②性能及排量試驗(yàn)。安全閥的流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)其性能及排量有重量影響。API Std 526 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了安全閥的凈出口及流道尺寸，其出口面積與流道面積的比例為 64.26~3.02，與 JB 規(guī)定的 4.13~3.06 相比范圍及比例均較大，特別對(duì)于通徑較小者有顯著差別，進(jìn)行了性能和排量試驗(yàn)。大量試驗(yàn)表明：a.試驗(yàn)裝置性能對(duì)安全閥的性能有重要影響。通過(guò)對(duì)五種規(guī)格（II/2h4、2J3、3K4、3L4、4M6）的安全閥在不同試驗(yàn)裝置上對(duì)比試驗(yàn)結(jié)構(gòu)可以得出，試驗(yàn)裝置的容量對(duì)安全閥整定壓力和啟跳壓力基本無(wú)影響。只有試驗(yàn)裝置容量足夠大時(shí)，才能判定安全閥的回座壓力及機(jī)械特性是否符合要求。b.與 API Std 526 標(biāo)準(zhǔn)安全閥相比，出口面積較小的 JB 安全閥其排量系數(shù)較小。在試驗(yàn)裝置上對(duì) API 和 JB 兩種標(biāo)準(zhǔn)的安全閥進(jìn)行了排量試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，JB 安全閥的出口面積較小者，影響到其排量系數(shù)減小。一般 JB 安全閥的排量系數(shù)為 0.8~0.9。而按 API 標(biāo)準(zhǔn)的安全閥其排量系數(shù)可達(dá) 0.98。 ③ 背壓試驗(yàn)。安全閥的出口背壓時(shí)其性能有較大影響。較高的被壓會(huì)影響到安全閥的動(dòng)作性能及其排量。安全閥背壓試驗(yàn)系統(tǒng)如圖 1-9 所示。 圖 1-9 安全閥背壓試驗(yàn)系統(tǒng)圖 1-9 安全閥背壓試驗(yàn)系統(tǒng) 背壓通過(guò)背壓發(fā)生器產(chǎn)生，調(diào)節(jié)背壓主要是通過(guò)改變背壓器中背壓調(diào)節(jié)器孔板尺寸來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)生閥出口排放背壓。通過(guò)背壓試驗(yàn)，得出兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：a.排放背壓存在臨界值，超過(guò)允許值后，會(huì)導(dǎo)致安全閥機(jī)械性能遭到破壞，引起安全閥顫振等現(xiàn)象，排放過(guò)程不穩(wěn)定。b.安全閥開(kāi)啟高度隨排放背壓的升高而減少，排放背壓的存在，引起開(kāi)啟高度的降低，導(dǎo)致安全閥的實(shí)際排量降低。 2）流場(chǎng)仿真：雖然借助于先進(jìn)的性能試驗(yàn)裝置，在安全閥動(dòng)作特性和排量等方面上獲得了許多成果，然而試驗(yàn)研究卻存在著投入大、周期長(zhǎng)、方法有局限的問(wèn)題。所以將計(jì)算流體力學(xué)（CFD）應(yīng)用到安全閥的基礎(chǔ)理論研究中。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件，建立了一些安全閥內(nèi)部流場(chǎng)的三維模型。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，這些模型具有足夠的精度和可靠性，完全可以用于工程研究，其中兩個(gè)算例所得到的排量數(shù)值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比見(jiàn)表 1-9。 表 1-9 計(jì)算排量數(shù)值預(yù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比 序號(hào) 規(guī)格 實(shí)測(cè)排量/（kg/h） 計(jì)算排量/（kg/h） 計(jì)算值與試驗(yàn)值相差百分比（%） 1 2J3 4756.1 4795.9 0.84 2 II/2h4 4987.67 5030.1 0.85 通過(guò)對(duì)安全閥內(nèi)部流場(chǎng)研究，對(duì)安全閥的內(nèi)部流動(dòng)有了全新的認(rèn)識(shí)。在安全閥整個(gè)流道中，發(fā)作的喉部是最小的幾何流通截面。所以在安全閥的工程計(jì)算和設(shè)計(jì)過(guò)程中，這個(gè)流道面積就被假設(shè)為整個(gè)流道中的實(shí)際最小氣動(dòng)流通面積，如果該流場(chǎng)處于臨界或超臨界流動(dòng)狀態(tài)，則在閥座喉部處達(dá)到音速。 以往通過(guò)試驗(yàn)方法，已經(jīng)證實(shí)這個(gè)假設(shè)存在問(wèn)題，安全閥的臨界界面不在閥座喉部，而是在其下游。但是究竟是什么樣的流場(chǎng)形態(tài)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的機(jī)理是什么，這些試驗(yàn)很難解答的問(wèn)題若通過(guò)流場(chǎng)仿真就可以很容易地解答。 圖 1-10 為某規(guī)格安全閥內(nèi)部流場(chǎng)中音速和超音速區(qū)域的馬赫數(shù)等值線圖。從圖中可以看出，介質(zhì)在閥座喉部的流動(dòng)是亞聲速的，實(shí)際的氣動(dòng)臨界截面位于閥座與閥瓣之間形成的圓柱側(cè)面上。 圖 1-10 安全閥內(nèi)部流場(chǎng)中的馬赫數(shù)等值線圖 圖 1-10 安全閥內(nèi)部流場(chǎng)中的馬赫數(shù)等值線圖 （4）結(jié)語(yǔ) 由于 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥與 JB 安全法相比，具有顯著的特點(diǎn)和先進(jìn)性。因而近年來(lái)，API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥在我國(guó)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。從目前現(xiàn)狀分析，提出幾點(diǎn)建議：

1）安全法制造廠、檢驗(yàn)單位以及使用部門需全面、完整地了解、熟悉和掌握 API 標(biāo)準(zhǔn)（ASME 規(guī)范）相關(guān)內(nèi)容和要求。 

2）設(shè)計(jì)單位與制造廠商嚴(yán)格遵循 API 標(biāo)準(zhǔn)（ASME 規(guī)范）要求進(jìn)行安全法的設(shè)計(jì)選型、選材和制造。

3）各制造廠對(duì)生產(chǎn)的 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥應(yīng)開(kāi)展充分的性能研究工作，以顯示 API 標(biāo)準(zhǔn)安全閥的特點(diǎn)。各制造廠應(yīng)通過(guò)具有資質(zhì)的檢測(cè)部門確定安全閥的排量系數(shù)以供用戶選型時(shí)使用。

4）目前國(guó)內(nèi)安全閥制造廠的生產(chǎn)手段和試驗(yàn)條件較國(guó)外廠家有較大差距，特別在實(shí)驗(yàn)條件方面。因而，建議安全法制造廠和檢驗(yàn)單位應(yīng)創(chuàng)造條件滿足安全閥性能試驗(yàn)的要求。例如，關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和容器應(yīng)有足夠尺寸和容量。這涉及回座壓力的準(zhǔn)確性以及力學(xué)性能的判斷。

5）安全閥使用單位應(yīng)向供貨單位（制造廠）提出安全閥的明確訂貨要求，并在收貨時(shí)索要相關(guān)文件（例如合格證、質(zhì)量證明書(shū)、試驗(yàn)報(bào)告等）以及進(jìn)行必要項(xiàng)目的驗(yàn)收。 

第 2 章 工業(yè)管道及閥門維修、安裝必備的基礎(chǔ)知識(shí) 2-1 管道有哪些分類方法？管道有什么用途？ 答：管道分類方法通常按介質(zhì)的壓力、溫度、性質(zhì)分類，也可按管道材質(zhì)、溫度和壓力分類，以及材質(zhì)情況等分類方法。