83*15無縫鋼管20#45#無縫鋼管<價(jià)格報(bào)價(jià)壓力管道的組成件一般都是件，因此壓力管道組成件的設(shè)計(jì)主要是其件的選用，管道壓力等級的確定也就是其件等級的確定。

管道的壓力等級包括兩部分:

以公稱壓力表示的管件的公稱壓力等級；

以壁厚等級表示的的管件的壁厚等級。

管道的壓力等級：通常把管道中由管件的公稱壓力等級和壁厚等級共同確定的能反映管道承壓特性的參數(shù)叫做管道的壓力等級。而習(xí)慣上為簡化描述，常把管道中管件的公稱壓力等級叫做管道的壓力等級。

壓力等級的確定是壓力管道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)的核心。它是壓力管道布置、壓力管道應(yīng)力校核的設(shè)計(jì)前提條件，也是影響壓力管道基建投資和管道可靠性的重要因素。

5.1設(shè)計(jì)條件

工程上，工藝操作參數(shù)不宜直接作為壓力管道的設(shè)計(jì)條件，要考慮工藝操作的波動、相連設(shè)備的影響、的影響等因素，而在工藝操作參數(shù)的基礎(chǔ)上給出一定的裕量作為設(shè)計(jì)條件。這里所說的設(shè)計(jì)條件主要是指設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度。

管道的設(shè)計(jì)壓力：應(yīng)不低于正常操作時，由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的壓力。

苛刻條件：是指管子及管道組成件大壁厚或高公稱壓力等級的條件。

設(shè)計(jì)壓力確定：考慮介質(zhì)的靜液柱壓力等因素的影響，設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)略高于由(或)外壓與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的高工作壓力。

a.一般情況下管道元件的設(shè)計(jì)壓力確定

一般情況下，為了操作上的方便，在此不妨采用壓力容器的做法，即在相應(yīng)工作壓力的基礎(chǔ)上一個裕度系數(shù)。

表5-1一般情況下管道元件的設(shè)計(jì)壓力確定

b.管道中有泄壓裝置時，

管道中有泄壓裝置時預(yù)示著該管道在運(yùn)行中有出現(xiàn)超出其正常操作壓力的可能。設(shè)置泄壓裝置(如閥、片等)的目的，就是在中出現(xiàn)超出其正常操作壓力的情況時，能將壓力自動釋放而使設(shè)備、管道等的硬件保護(hù)。此時管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于泄壓裝置的設(shè)定壓力。

c.管道中有高揚(yáng)程的泵

對于高揚(yáng)程的泵，尤其是往復(fù)泵，在開始啟動的短時間內(nèi)，往往會在道切斷閥之前的管道和泵內(nèi)產(chǎn)生一個較高的封閉壓力，有時這個封閉壓力會達(dá)到一個很大的值。此時泵的出口管道，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取泵的大封閉壓力值。

D.真空

真空管道承受的壓力就是其外部的大氣壓力，故其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取0.1MPa外壓；

e.與塔或容器等設(shè)備相連的管道

與塔或容器等設(shè)備相連的管道其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于所連設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)管道內(nèi)有較高的液柱時，還應(yīng)考慮該靜壓頭的影響。事實(shí)上，對于管道來說，其受力要比設(shè)備復(fù)雜，這是因?yàn)樗芙橘|(zhì)載荷之外，還往往遭受到由于管道的冷縮而產(chǎn)生的管系力等。因此，管道的設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)不低于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。

5.1.2設(shè)計(jì)溫度

管道的設(shè)計(jì)溫度:應(yīng)不低于正常操作時，由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的溫度。

苛刻條件:指管子及管道組成件大壁厚、高公稱壓力等級或高材料等級的條件。

設(shè)計(jì)溫度的確定:考慮、隔熱、操作性等因素的影響，設(shè)計(jì)溫度應(yīng)略高于由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的高工作溫度。

a.一般情況下管道元件的設(shè)計(jì)溫度確定

一般情況下為了操作上的方便，在此不妨也采用壓力容器的做法，在相應(yīng)工作溫度的基礎(chǔ)上一個裕度系數(shù)（除法蘭和螺栓以外）。

表5－2一般情況下管道元件的設(shè)計(jì)溫度確定

法蘭、墊片的設(shè)計(jì)溫度不低于高工作溫度的90％；

螺栓、螺母的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不低于高工作溫度的80％。

b.夾套或外伴熱管道

對于夾套或外伴熱的管道當(dāng)工藝介質(zhì)溫度高于伴熱介質(zhì)溫度時，其設(shè)計(jì)溫度按上表選?。划?dāng)工藝介質(zhì)溫度低于伴熱介質(zhì)溫度時，對夾套伴熱取伴熱介質(zhì)溫度為設(shè)計(jì)溫度，而對外伴熱則取伴熱介質(zhì)溫度減10℃與工藝介質(zhì)溫度二者的較大值為設(shè)計(jì)溫度；

c.泄壓管道

泄壓管道取排放時可能出現(xiàn)的高或低溫度為設(shè)計(jì)溫度；

d.蒸汽吹掃的管道

采用蒸汽吹掃的管道當(dāng)介質(zhì)溫度高于吹掃蒸汽的溫度時，則按介質(zhì)溫度根據(jù)上表確定其設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)介質(zhì)溫度低于吹掃蒸汽溫度時，應(yīng)視具體情況而定。例如，按介質(zhì)溫度選取的管道及其元件不能承受吹掃介質(zhì)的條件時，應(yīng)適當(dāng)?shù)燃壱赃m應(yīng)吹掃介質(zhì)條件。

e.多種工況下工作的管道

同一根管道，如果在兩種或兩種以上工況條件下工作時，其設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取與內(nèi)壓(或外壓)構(gòu)成的苛刻條件下的高工作溫度，并對其它工況進(jìn)行校核。

f.臨氫管道

臨氫操作的管道，在查Nelson曲線時，應(yīng)取設(shè)計(jì)溫度再加30～50℃作為查曲線的溫度參數(shù)值。這是因?yàn)镹elson曲線為統(tǒng)計(jì)值，在鄰近曲線下方選材時而出現(xiàn)氫損傷的實(shí)例也曾發(fā)生過；

g.帶襯里的管道

帶隔熱耐磨襯里的管道，其金屬部分的管道設(shè)計(jì)溫度應(yīng)經(jīng)計(jì)算或?qū)崪y確定。一般情況下，宜取250℃作為設(shè)計(jì)溫度；

h.管系應(yīng)力計(jì)算時

在進(jìn)行有彈簧支架的管系應(yīng)力計(jì)算時，宜取介質(zhì)的正常工作溫度作為計(jì)算參數(shù)。

5.2影響管道壓力等級確定的因素

除了上述的設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力是管道壓力等級確定的基本參數(shù)外，還有一些其它因素也將影響到管道壓力等級的確定。

5.2.1應(yīng)用體系

不同的體系，其公稱壓力等級系列是不同的，對應(yīng)的溫度-壓力表也不相同?；蛘哒f，相同的設(shè)計(jì)條件，而選用不同的應(yīng)用，其公稱壓力等級是不同的。因此，在確定管道公稱壓力等級之前，應(yīng)首先確定其應(yīng)用體系。

5.2.2材料

不同的材料，其機(jī)械性能是不同的，那么它們在中的溫度-壓力表上的對應(yīng)值也是不相同的。因此在確定管道的公稱壓力之前應(yīng)首先確定管道及其元件的材料。材料的選用是由設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力和操作介質(zhì)確定的。

管道中各元件的材料往往是不同的，一般情況下，管子用管材，法蘭

用鍛材，而閥門多用鑄材。無論用什么材料，它們都應(yīng)該是同等級的材料，即具有對操作條件的同等適應(yīng)性和等強(qiáng)度；注意管材、板材、棒材、鑄材的配伍。

5.2.3操作介質(zhì)

一般情況下，管道的公稱壓力在對應(yīng)溫度下的許用壓力不得超出其設(shè)計(jì)壓力。

對由于管子及其元件失效而將造成嚴(yán)重危害或易于產(chǎn)生重大事故的介質(zhì)，在考慮其公稱壓力等級時，不應(yīng)僅僅按溫度-壓力表來確定，應(yīng)適當(dāng)其公稱壓力等級，即其可靠系數(shù)。SH3059、SYJ1064對此都有詳細(xì)的規(guī)定，例如：

對輸送介質(zhì)的管道，當(dāng)采用SH體系時，無論介質(zhì)的操作壓力是多少，其公稱壓力等級應(yīng)不低于PN5.0MPa；當(dāng)采用JB體系時，應(yīng)不低于PN4.0；

對輸送、氨氣、液態(tài)烴等介質(zhì)的管道，當(dāng)采用SH體系時，無論介質(zhì)的操作壓力是多少，其低公稱壓力等級應(yīng)不低于PN2.OMPa，當(dāng)采用JB體系時，應(yīng)不低于PN2.5MPa；

對輸送一般可燃介質(zhì)的管道，當(dāng)采用SH體系時，其公稱壓力等級應(yīng)不低于PN2.0MPa，當(dāng)采用JB體系時，應(yīng)不低于PN1.6MPa。

5.2.4介質(zhì)溫度及管系附加力

許多法蘭都給出這樣一個注釋:其溫度-壓力表的對應(yīng)值是蘭不受沖擊載荷的對應(yīng)值。事實(shí)上，法蘭遭受外部管道給予的彎曲、振動、溫度循環(huán)等附加載荷時，都將影響其密封性，甚至影響到強(qiáng)度的可靠性，此時應(yīng)將這些外部載荷折算成當(dāng)量介質(zhì)壓力來確定管道所需的公稱壓力。

給予法蘭的彎曲載荷主要是由管系的冷縮引起的。一般情況下，對于PN2.0等級的法蘭，當(dāng)其工作溫度大于200℃時，或PN5.0及以上等級的法蘭在工作溫度大于400℃時，均應(yīng)考慮管系對法蘭產(chǎn)生的附加載荷的影響，否則應(yīng)管系的公稱壓力等級。

5.3影晌壁厚等級確定的因素

5.3.1材料的許用應(yīng)力

材料的許用應(yīng)力是指材料的強(qiáng)度指標(biāo)除以相應(yīng)的系數(shù)而的值。材料的機(jī)械性能指標(biāo)有屈服極限、強(qiáng)度極限、蠕變極限、疲勞極限等，這些指標(biāo)分別反映了不同狀態(tài)下失效的極限值。為了保證管道運(yùn)行中的強(qiáng)度可靠，常將管道元件中的應(yīng)力在各強(qiáng)度指標(biāo)下某一值，該數(shù)值即為許用應(yīng)力。當(dāng)管道元件中的應(yīng)力超過其許用應(yīng)力值時，就認(rèn)為其強(qiáng)度已不能保證。因此說，材料的許用應(yīng)力是確定管道壁厚等級的基本參數(shù)。

不同的設(shè)計(jì)，選取材料的許用應(yīng)力值是不同的。對壓力管道來說，國內(nèi)的設(shè)計(jì)是按GB150《鋼制壓力容器》確定的許用應(yīng)力值，ASTM材料則是取按ANSIB31.3《ProcessPiping》確定的許用應(yīng)力值。

5.3.2腐蝕余量

腐蝕余量是考慮因介質(zhì)對管道的腐蝕而造成的管道壁厚減薄，從而的管道壁厚值。它的大小直接影響到管道壁厚的取值，或者說直接影響到壁厚等級的確定。

目前我國尚沒有一套有關(guān)各種腐蝕介質(zhì)在不同條件下對各種材料的腐蝕速率數(shù)據(jù)，因此，工程上大多數(shù)情況下仍是憑來確定其腐蝕余量的。許多國內(nèi)外的工程公司或設(shè)計(jì)院通常都將腐蝕余量分為如下四級:

a.無腐蝕余量。對一般的不銹鋼管道多取該值；

b.1.6mm腐蝕余量。對于腐蝕不嚴(yán)重的碳素鋼和鉻鉬鋼多取該值；

c.3.2mm腐蝕余量。對于腐蝕比較嚴(yán)重的碳素鋼和鉻鉬鋼管道多取該值；

d.加強(qiáng)級(大于3.2mn)腐蝕余量。對于有固體顆粒沖刷等特殊情況下的管道，根據(jù)實(shí)際情況確定其具體值。.

5.3.3管子及其元件的制造壁厚偏差

管子及其元件在制造中，相對于其公稱壁厚(或者叫理論壁厚)都會有正、負(fù)偏差，因此在確定管子及其元件公稱壁厚時一定要考慮可能出現(xiàn)的負(fù)偏差值。各種鋼管中規(guī)定的負(fù)偏差值是不完全相同的，GB/T8163《流體輸送用無縫鋼管》、GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》規(guī)定的壁厚偏差值如下：

表5－3常用的壁厚偏差值

5.3.4焊縫系數(shù)

金屬的焊接，實(shí)質(zhì)上是一個冶金，其組織帶有明顯的鑄造組織特征。一般情況下，鑄造組織缺陷較多，材料性能也有所下降。對于有縱焊縫和螺旋焊縫的焊接管子及其元件，相對于無縫管子及其元件來說，工程上常給它一個強(qiáng)度系數(shù)(即焊縫系數(shù))，以衡量其機(jī)械性能下降的程度。其焊縫系數(shù)的取值見表5-4

表5-4焊接鋼管的焊縫系數(shù)

RT射線探傷

5.3.5設(shè)計(jì)壽命

a.設(shè)計(jì)壽命與壓力管道的腐蝕余量有關(guān)。

對于均勻腐蝕來說，當(dāng)知道其年腐蝕速率后，根據(jù)預(yù)定的設(shè)計(jì)壽命，就很容易算出其應(yīng)取的腐蝕余量了。

b.設(shè)計(jì)壽命還與交變應(yīng)力作用的荷載變化、氫損傷的孕育時間、斷裂因子的擴(kuò)展期等影響因素有關(guān)，

c.與壓力管道的一次性投資、資金代嘗期和技術(shù)更新周期有關(guān)。

d.美國一上推薦的設(shè)計(jì)使用壽命為:碳鋼為5年；鉻鉬鋼和不銹鋼為10年。

SH3059規(guī)定的設(shè)計(jì)壽命為15年。

國外的一些工程公司對總承包項(xiàng)目規(guī)定一般為10年；非總包項(xiàng)目一般為15年，以便從中獲取較大的利潤。

5.4常用壓力管道器材的設(shè)計(jì)

1)GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》；

2)GB50251-94《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》；

3)GB50253-94《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》；

4)GB50028-93《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(1998年版)(2002年局部修訂條文)；

5)GB50030-91《氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》；

6)SH3059-2001《石油化工管道設(shè)計(jì)器材選用通則》；

7)SH3064-1994《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗(yàn)及驗(yàn)收》；

8)HG/T20646《化工裝置管道材料設(shè)計(jì)規(guī)定》。

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