管道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 材料 應(yīng)力

1、管道材料與應(yīng)力分析 主講：李中央中國寰球工程公司聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：主辦：中國特種設(shè)備檢測研究院主辦：中國特種設(shè)備檢測研究院1、管道材料工程規(guī)定、管道材料工程規(guī)定2、隔熱工程規(guī)定、隔熱工程規(guī)定3、防腐、涂漆工程規(guī)定、防腐、涂漆工程規(guī)定4、管道等級索引表、管道等級索引表5、管道材料等級、管道材料等級6、管道壁厚表、管道壁厚表7、管道分支表、管道分支表8、管道與儀表材料分界規(guī)定、管道與儀表材料分界規(guī)定管道材料設(shè)計基本內(nèi)容管道材料設(shè)計基本內(nèi)容9、隔熱、涂漆材料一覽表、隔熱、涂漆材料一覽表10、綜合材料表、綜合材料表11、隔熱結(jié)構(gòu)圖、隔熱結(jié)構(gòu)圖12、非標管件圖、非標管件圖13、閥門數(shù)據(jù)表、閥門數(shù)據(jù)表1

2、4、管道材料控制請購文件、管道材料控制請購文件15、材料匯總表編制說明、材料匯總表編制說明管道材料選用及等級規(guī)定管道材料選用及等級規(guī)定管道材料設(shè)計基本內(nèi)容管道材料設(shè)計基本內(nèi)容等級表范例1）管子分類）管子分類2）管子種類）管子種類3）鋼管尺寸系列）鋼管尺寸系列4）鋼管選擇）鋼管選擇(滿足經(jīng)濟性和安全性）滿足經(jīng)濟性和安全性）A) 腐蝕環(huán)境與金屬材料腐蝕環(huán)境與金屬材料B) 工程中防腐措施工程中防腐措施C) 選材應(yīng)注意的問題選材應(yīng)注意的問題管道材料設(shè)計基本內(nèi)容管道材料設(shè)計基本內(nèi)容1.1鋼制管道材料選用鋼制管道材料選用3）鋼管尺寸系列）鋼管尺寸系列管道材料設(shè)計基本內(nèi)容管道材料設(shè)計基本內(nèi)容1.1.3.鋼管

3、尺寸系列鋼管尺寸系列1.1.3.1 公稱直徑系列公稱直徑系列 美標體系美標體系 歐州體系歐州體系表表1 11.1.3.2 外徑外徑 1.1.3.2英制管和公制管英制管和公制管英制管英制管(國際通用系列國際通用系列)ASME B36.10 ,36.19ISO4200 HG20553 系列系列 SH3405 GB17395JIS公制管公制管(國內(nèi)沿用系列國內(nèi)沿用系列 淘汰系列淘汰系列)HG20553 系列系列表3英制管公制管英制管公制管DN150以下以下 英制管英制管 大外徑大外徑 公制管公制管 小外徑小外徑DN200300 英制管英制管=公制管公制管 相同外徑相同外徑英制管公制管英制管公制管 D

4、N350以上以上英制管外徑英制管外徑=NPS25.4公制管外徑英制管外徑公制管外徑英制管外徑 DN+30mm DN+20mm表表3 31.1.3.3 選用外徑系列時應(yīng)注意的選用外徑系列時應(yīng)注意的問題問題 公制管 管子 , 管件(對焊 , 承插 ) , 法蘭 , 閥門 (對焊 , 承插 ) 的配套 管子 , 管件(對焊 , 承插 ) , 法蘭 , 閥門 (對焊 , 承插 ) 的標識 , B 提供相關(guān)尺寸 不能采用管螺紋和螺紋管件選用外徑系列時應(yīng)注意的問題選用外徑系列時應(yīng)注意的問題 英制管英制管 承插管件承插管件 ,閥門承插口內(nèi)徑與鋼管外徑的閥門承插口內(nèi)徑與鋼管外徑的 配合配合 螺紋管件螺紋管件

5、,閥門的螺紋型式閥門的螺紋型式( NPT , R , Rc , Rp )與鋼管外徑的與鋼管外徑的 配合配合 SH3405大口徑英制管外徑的問題大口徑英制管外徑的問題表表4 4表表2 2表表3 31.1.3.4 壁厚壁厚 壁厚系列壁厚系列 , 壁厚等級壁厚等級Sch.5 160 ( 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160 )Sch.5S 80S ( 5S , 10S , 40S , 80S , 20S )重量等級重量等級 Std. XS , XXS1.1.3.5 國內(nèi)目前應(yīng)用的壁厚系列國內(nèi)目前應(yīng)用的壁厚系列 ASME B 36.10 , B36

6、.19 ( (表表13 ) ) HG20553 系列系列 ( (表表1414 ) ) SH3405 ( (表表 15 ) ) ( (HG20553 系列系列 ) )表表5 5表表1313表表1414表表151511.1.3.6管表號管表號 Sch. 的含義的含義式中式中: t 壁厚壁厚( (mm) ) ; P 內(nèi)壓內(nèi)壓( (MPa) ) 許用應(yīng)力許用應(yīng)力( (MPa) )； 焊縫系數(shù)焊縫系數(shù)C 腐蝕余量腐蝕余量 ( (2.54mm ; 0.875壁厚負偏差壁厚負偏差) )C875. 02PDt0 1.1.3.6管表號 Sch. 的含義設(shè)設(shè)Sch. =1000PSch. 的數(shù)值相當于鋼管的數(shù)值相

7、當于鋼管為為100MPa 的承壓能力的承壓能力Bar. t=(Sch. D1750)+2.541.1.3.7為什么要采用管表號 Sch.管表號 Sch.適用于表達一定范圍內(nèi)多個公稱直徑管子的壁厚管表號 Sch.的數(shù)值代表許用應(yīng)力為100MPa時鋼管的承壓能力 ( Bar )減少鋼管壁厚規(guī)格數(shù)量 , 便于組織批量生差 , 庫存銷售1.4設(shè)計選用設(shè)計選用1.4.1按質(zhì)量等級選用按質(zhì)量等級選用GC1 AGC2 B或或AGC3 C或或BGC2,無毒無毒,非可燃非可燃,且且PN20以下以下 C或或B 1.4設(shè)計選用設(shè)計選用1.4.2按材料選用按材料選用Q235,195 ERW GB3091 SAW GB

8、3091 螺旋螺旋 SAW SY503720 無縫無縫 GB8163,3087,9948,647920G 無縫無縫 GB5310L245 無縫無縫 GB9711 DSAW GB9711 ERW GB97111.4設(shè)計選用設(shè)計選用1.4.2按材料選用按材料選用20R,20g,16MnD,15CrMoR,A516等板等板 DSAW板板焊管焊管 A671,672,69415CrMo等等CrMo合金管合金管 無縫無縫 GB5310,6479,9948LTCS,3.5Ni等低溫鋼等低溫鋼,無縫無縫, GB18984304等不銹鋼等不銹鋼 無縫無縫 GB14976304等不銹鋼等不銹鋼 板焊管板焊管 HG

9、20537.4 ASTM A3581.4設(shè)計選用設(shè)計選用1.4.3按規(guī)格選用按規(guī)格選用Q235,195 ERW DN15500 Q235,195 SAW DN450 L245 ERW DN15400L245 DSAW DN450 20 ,15CrMo等等 無縫無縫 DN40020G,15CrMo等高溫高壓厚壁鍛造管等高溫高壓厚壁鍛造管 DN3001000低溫鋼低溫鋼 無縫無縫 DN400 1.4設(shè)計選用設(shè)計選用1.4.3按規(guī)格選用按規(guī)格選用20R,16MnDR,15CrMoR等等DSAW管管 DN450304等不銹鋼等不銹鋼 無縫無縫 DN300304等不銹鋼等不銹鋼 板焊板焊 DN1501.

10、4設(shè)計選用設(shè)計選用1.4.4考慮經(jīng)濟性考慮經(jīng)濟性檢查項目增加檢查項目增加,價格依次提高價格依次提高C2C1B2B1A2A1ERWSAW氣體保護焊氣體保護焊熱軋熱軋冷拔冷拔冷軋冷軋鍛造鍛造Q235A Q235B 20 L245 20G LTCS CrMo鋼鋼3.5Ni 304304L321347316316L1.4.5考慮采購與成套考慮采購與成套標準與非標標準與非標通用與特殊通用與特殊,專用專用材件和規(guī)格的合併與分散材件和規(guī)格的合併與分散批量大與小批量大與小庫存與訂單生産庫存與訂單生産非表列材料的使用非表列材料的使用數(shù)據(jù)的使用性和可靠性（特別是溫度范圍兩個數(shù)據(jù)的使用性和可靠性（特別是溫度范圍兩個

11、極點的數(shù)據(jù)）極點的數(shù)據(jù)）全溫度范圍內(nèi)，材料抵抗流體工況和環(huán)境有害全溫度范圍內(nèi)，材料抵抗流體工況和環(huán)境有害作用的能力作用的能力許用應(yīng)力的確定許用應(yīng)力的確定責(zé)任在設(shè)計者責(zé)任在設(shè)計者對管道組成件壓力溫度額定值進行擴展是業(yè)主的責(zé)任對管道組成件壓力溫度額定值進行擴展是業(yè)主的責(zé)任管道材料設(shè)計基本內(nèi)容管道材料設(shè)計基本內(nèi)容低溫用材料低溫用材料金屬低溫能試驗要求金屬低溫能試驗要求（表列材料和非列表材料）（表列材料和非列表材料）管道材料設(shè)計基本內(nèi)容管道材料設(shè)計基本內(nèi)容低溫用鋼低溫用鋼低溫界線與低溫用鋼低溫界線與低溫用鋼 0 Q235B,A19 20,16Mn29 L245,A105,WPB,WCB,40 16Mn

12、D46 10MnD,A333Gr6,WPL6,LF2,LCB101 3.5Ni253奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼,Al,Cu規(guī)范附錄規(guī)范附錄A的許用應(yīng)力表的使用。的許用應(yīng)力表的使用。管道材料設(shè)計基本內(nèi)容管道材料設(shè)計基本內(nèi)容許用應(yīng)力表管道應(yīng)力（機械）一、管機專業(yè)的職責(zé)一、管機專業(yè)的職責(zé)1 1、應(yīng)力分析（靜力分析、動力分析）、應(yīng)力分析（靜力分析、動力分析）; ;2 2、對重要管線的壁厚進行計算，包括特殊管件的應(yīng)力分、對重要管線的壁厚進行計算，包括特殊管件的應(yīng)力分析；析； 3 3、對動設(shè)備（機泵、空冷器、透平等）管口受力進行校、對動設(shè)備（機泵、空冷器、透平等）管口受力進行校核計算；核計算；4 4、管架設(shè)

13、計；、管架設(shè)計；5 5、審核供貨商文件；、審核供貨商文件；6 6、編制、修改相關(guān)規(guī)定；、編制、修改相關(guān)規(guī)定； 7 7、編制應(yīng)力分析及管架設(shè)計工程規(guī)定；、編制應(yīng)力分析及管架設(shè)計工程規(guī)定；8 8、本專業(yè)人員培訓(xùn)；、本專業(yè)人員培訓(xùn)；9 9、進度、質(zhì)量及人工時控制、進度、質(zhì)量及人工時控制 ；1010、參加現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)；、參加現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)；二、管道機械專業(yè)（應(yīng)力分析）常用的標準規(guī)范二、管道機械專業(yè)（應(yīng)力分析）常用的標準規(guī)范1 1、GB50316-2000GB50316-2000工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范2 2、HG/T20645-1998HG/T20645-1998化工裝置管道機械設(shè)計規(guī)定

14、化工裝置管道機械設(shè)計規(guī)定3 3、SH/T3041-2002SH/T3041-2002石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計規(guī)范石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計規(guī)范4 4、GB150GB150鋼制壓力容器鋼制壓力容器5 5、JB/T8130.1-1999 JB/T8130.1-1999 恒力彈簧支吊架恒力彈簧支吊架6 6、JB/T8130.2-1999 JB/T8130.2-1999 可變彈簧支吊架可變彈簧支吊架7 7、GB 50251-2003 GB 50251-2003 輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范8 8、GB 50253-2003 GB 50253-2003 輸油管道工程設(shè)計規(guī)范輸油管道工程設(shè)計規(guī)范

15、9 9、ASME/ANSI B31.1 - Power PipingASME/ANSI B31.1 - Power Piping1010、ASME/ANSI B31.3 Process PipingASME/ANSI B31.3 Process Piping1111、ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and Distribution piping Distribution piping systemssystems1212、ASME/ANSI B31.8 Gas Transmi

16、ssion and ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping systemsDistribution piping systems1313、API610 - API610 - 離心泵離心泵1414、NEMA SM23 - NEMA SM23 - 透平透平1515、API617 - API617 - 離心式壓縮機離心式壓縮機1616、API618 - API618 - 往復(fù)式壓縮機往復(fù)式壓縮機1717、API661 - API661 - 空冷器空冷器1818、ANSI/B31.1ANSI/B31.1、APIRP520 - A

17、PIRP520 - 安全閥、爆破膜安全閥、爆破膜三、工程設(shè)計階段管機專業(yè)的任務(wù)三、工程設(shè)計階段管機專業(yè)的任務(wù)1 1、初步設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計階段、初步設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計階段 編制工程設(shè)計規(guī)定編制工程設(shè)計規(guī)定( (應(yīng)力分析、管架設(shè)計應(yīng)力分析、管架設(shè)計) () (四級簽四級簽署署) )； (2) (2) 參加設(shè)備布置工作；參加設(shè)備布置工作； (3) (3) 對主要管線的走向進行應(yīng)力分析和評定對主要管線的走向進行應(yīng)力分析和評定。2 2、詳細設(shè)計階段、詳細設(shè)計階段 修訂工程設(shè)計規(guī)定修訂工程設(shè)計規(guī)定( (應(yīng)力分析、管架設(shè)計應(yīng)力分析、管架設(shè)計) ) ( (四級簽署四級簽署) )； 重要管線的壁厚計算，特殊管件的應(yīng)力

18、分析；重要管線的壁厚計算，特殊管件的應(yīng)力分析； 編制臨界管線表編制臨界管線表( (三級簽署三級簽署) ) 應(yīng)力分析管線表應(yīng)力分析管線表 靜力分析靜力分析 應(yīng)力分析應(yīng)力分析 ( (三、四級三、四級) )； 動力分析動力分析 臥式容器固定端確定，立式設(shè)備支耳標高確定；臥式容器固定端確定，立式設(shè)備支耳標高確定； 支管補強計算；支管補強計算； 動設(shè)備許用荷載校核動設(shè)備許用荷載校核( (四級四級) ) 夾套管夾套管( (蒸汽、熱油、熱水蒸汽、熱油、熱水) )計算計算( (端部強度計算、內(nèi)部導(dǎo)端部強度計算、內(nèi)部導(dǎo)向翼板位置確定、同時包括任何應(yīng)力分析管道的所有內(nèi)向翼板位置確定、同時包括任何應(yīng)力分析管道的所有

19、內(nèi)容容) )； 往復(fù)式壓縮機、往復(fù)泵動力分析往復(fù)式壓縮機、往復(fù)泵動力分析( (四級四級) )； 安全閥、爆破膜泄放反力計算；安全閥、爆破膜泄放反力計算； 結(jié)構(gòu)、建筑荷載條件；結(jié)構(gòu)、建筑荷載條件； 設(shè)備管口荷載、預(yù)焊件條件；設(shè)備管口荷載、預(yù)焊件條件； 編制彈簧架采購編制彈簧架采購MRMR文件及彈簧架技術(shù)數(shù)據(jù)表；文件及彈簧架技術(shù)數(shù)據(jù)表； 編制柔性件編制柔性件( (膨脹節(jié)、軟管等膨脹節(jié)、軟管等) )采購采購MRMR文件及技術(shù)數(shù)據(jù)表；文件及技術(shù)數(shù)據(jù)表；3 3、各文件應(yīng)包含的內(nèi)容：、各文件應(yīng)包含的內(nèi)容： 工程規(guī)定內(nèi)容工程規(guī)定內(nèi)容 A A、適用范圍；、適用范圍； B B、概述；、概述； C C、設(shè)計中采用

20、的標準規(guī)范；、設(shè)計中采用的標準規(guī)范； D D、計算程序、計算程序( (軟件軟件) )； E E、設(shè)計溫度、壓力、安裝溫度、設(shè)計溫度、壓力、安裝溫度( (環(huán)境溫度環(huán)境溫度) )、壓力；、壓力； F F、設(shè)計荷載、設(shè)計荷載 風(fēng)壓值；風(fēng)壓值； 地震烈度；地震烈度； 雪荷載；雪荷載； 土壤的力學(xué)性質(zhì)；土壤的力學(xué)性質(zhì)； G G、臨界管線表的確定準則（哪些管線該做哪類的應(yīng)力分、臨界管線表的確定準則（哪些管線該做哪類的應(yīng)力分析）；析）； H H、計算及安全性評定準則；、計算及安全性評定準則； I I、應(yīng)力分析工作流程。、應(yīng)力分析工作流程。 J J、其它、其它 壁厚計算壁厚計算A A、當、當 B B、當、當

21、t t 的確定應(yīng)根據(jù)斷裂理論、疲勞、熱應(yīng)力及材的確定應(yīng)根據(jù)斷裂理論、疲勞、熱應(yīng)力及材料特性等因素綜合考慮確定。料特性等因素綜合考慮確定。C C、外壓直管的壁厚，應(yīng)根據(jù)、外壓直管的壁厚，應(yīng)根據(jù)GB150GB150規(guī)定的方法確定。規(guī)定的方法確定。 D D、其它的管件、其它的管件( (如如Y Y型三通、孔板等型三通、孔板等) )依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范(GB50316-2000)(GB50316-2000)公式進行計算。公式進行計算。 YP22PDt385.0P6Dtt0t0 時時且且 時時或或385.0P6Dtt0 臨界管線表臨界管線表公式法：公式法： D D0 0 管外徑管外徑(mm)(mm

22、)Y Y 管段總位移管段總位移(mm) (mm) Y=(X Y=(X2 2+Y+Y2 2 +Z +Z2 2) )1/21/2L L 管段兩個固定點的展開長度管段兩個固定點的展開長度(m) (AB+BC+CD)(m) (AB+BC+CD)U U 管段兩個固定點的直線距離管段兩個固定點的直線距離(m) (AD(m) (AD間的直線距離間的直線距離) )( (依據(jù)依據(jù)ASME/ANSI B31.1ASME/ANSI B31.1及及B31.3)B31.3)3.208)UL(YD20 計算機計算計算機計算(BY COMPUTER(BY COMPUTER）（350350C)簡單手算簡單手算( (公式法、圖

23、表法公式法、圖表法) )(BY FORMULA)(BY FORMULA)目測法目測法(BY VISUAL)(BY VISUAL)ABCD(固定)(固定)公式的適用范圍A A、靜力分析包含的內(nèi)容、靜力分析包含的內(nèi)容 a) a) 一次應(yīng)力計算及評定一次應(yīng)力計算及評定 防止管道塑性變形破壞防止管道塑性變形破壞. . b) b) 二次應(yīng)力計算及評定二次應(yīng)力計算及評定 防止疲勞破壞。防止疲勞破壞。 c) c) 設(shè)備管口受力計算設(shè)備管口受力計算( (及評定及評定) ) 防止作用力太大，防止作用力太大，保證設(shè)備正常運行。保證設(shè)備正常運行。 d) d) 支承點受力計算支承點受力計算 為支吊架設(shè)計提供依據(jù)。為支

24、吊架設(shè)計提供依據(jù)。 e) e) 管道上法蘭受力計算管道上法蘭受力計算 防止法蘭泄漏。防止法蘭泄漏。 f) f) 兩相流及液擊沖擊載荷計算兩相流及液擊沖擊載荷計算 為支吊架和結(jié)構(gòu)為支吊架和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。設(shè)計提供依據(jù)。B B、動力分析包含的內(nèi)容、動力分析包含的內(nèi)容 a)a)管道固有頻率分析管道固有頻率分析 防止共振。防止共振。 b)b)管道強迫振動響應(yīng)分析管道強迫振動響應(yīng)分析 控制管道振動及應(yīng)力?？刂乒艿勒駝蛹皯?yīng)力。 c)c)往復(fù)式壓縮機往復(fù)式壓縮機( (泵泵) )氣氣( (液液) )柱頻率分析柱頻率分析 防止氣柱防止氣柱共振。共振。 d)d)往復(fù)式壓縮機往復(fù)式壓縮機( (泵泵) )壓力脈動分

25、析壓力脈動分析 控制壓力脈動控制壓力脈動值值(值值) )。C C、動力分析要點、動力分析要點b) b) 機器動平衡差機器動平衡差修改基礎(chǔ)設(shè)計修改基礎(chǔ)設(shè)計c)c)減少脈動和氣柱共振的方法：減少脈動和氣柱共振的方法：1)1)加大緩沖罐加大緩沖罐 依據(jù)依據(jù)API618API618計算緩沖罐的體積，一計算緩沖罐的體積，一般為氣缸容積的般為氣缸容積的1010倍以上，使緩沖罐盡量靠近進出倍以上，使緩沖罐盡量靠近進出口，但不能放在共振管長位置。口，但不能放在共振管長位置。2)2)兩臺或三臺壓縮機的匯集總管截面積至少為進口管兩臺或三臺壓縮機的匯集總管截面積至少為進口管截面積的三倍，且應(yīng)使柱塞流的沖擊力不增加。

26、截面積的三倍，且應(yīng)使柱塞流的沖擊力不增加。 3)3)孔板消振孔板消振 在緩沖罐的出口加一塊孔板。在緩沖罐的出口加一塊孔板。 孔徑大小：孔徑大?。?孔板厚度孔板厚度=3=35mm 5mm 孔板位置孔板位置 在較大緩沖罐的進出口均可在較大緩沖罐的進出口均可介介質(zhì)質(zhì)內(nèi)內(nèi)的的聲聲速速氣氣體體流流速速VVU,UDd4 5.03.0Dd d)減少激振力減少彎頭、三通、異徑管等管件。 改90。為彎頭45。彎頭。e)改變（提高）管線的固有頻率，使其遠離激振力頻率。 (1)共振區(qū)域 放大因子W1 固有頻率（角頻）W0 激振頻率（角頻） 通 常 W1應(yīng) 避 開 0 . 8 W0 1.2W0 的區(qū)域，在工程中最好避

27、開 0.5W0 1.5W0的范圍，這樣振幅較小。 (2)通常W1應(yīng)在W0（壓縮機的吸入或吸出頻率）的1.2倍以上，設(shè)計時最好控制在1.5倍以上。(3)激振力頻率n = 轉(zhuǎn)/分 壓縮機轉(zhuǎn)數(shù) )/1()(60nW0秒秒作用數(shù)作用數(shù)雙雙單單缸數(shù)缸數(shù) 振幅(4)控制壓力脈動 注：此為原蘇聯(lián)標準(5)臥式容器固定端及立式設(shè)備支耳標高確定 提高管道柔性，減小位移量，防止對設(shè)備管口的推力過大。支管補強計算 降低局部應(yīng)力 等面積補強 WRC329 支耳標高確定 動設(shè)備管口許用荷載校核 API 610;API 617; NEMA SM 23; API 661。 往復(fù)式機泵動力分析 安全閥，爆破膜泄放反力計算(見

28、標準計算程序) ANSI/B 31.1(氣體)；API RP 520(氣體、氣混)結(jié)構(gòu)，荷載條件： F1000Kgf，M750Kgf Bf Bf 梁翼緣寬度。 需提條件給土建 ：沉降量的考慮；儲罐抗震措施。管端結(jié)構(gòu)安全閥與爆破片設(shè)備管口荷載及預(yù)焊件條件 供設(shè)備專業(yè)校核局部應(yīng)力和設(shè)計用(13)編制彈簧架采購MR文件及彈簧架技術(shù)數(shù)據(jù)表 選型、荷載、位移串聯(lián) 按最大荷載選彈簧 位移按最大位移量分配并聯(lián) 選同型號彈簧、荷載平均分配荷載變化率 國標25（可改變）(14)編制柔性件（膨脹節(jié)、軟管等）采購MR文件及柔性件技術(shù)數(shù)據(jù)表插圖設(shè)備管口承載能力表四、管道支架設(shè)計1、管道支架的分類及定義按支架的作用分為

29、三大類：承重架、限制性支架和減振架。1）承重架 : 用來承受管道的重力及其它垂直向下載荷的支架(含可調(diào)支架)。a）滑動架：在支承點的下方支撐的托架，除垂直方向支撐力及水平方向摩擦力以外，沒有其他任何阻力。b）彈簧架：包括恒力彈簧架和可變彈簧架。c ）剛性吊架：在支承點的上方以懸吊的方式承受管道的重力及其他垂直向下的荷載，吊桿處于受拉狀態(tài)。d）滾動支架：采用滾筒支承，摩擦力較小。 吊架2 2）限制性支架：）限制性支架：用來阻止、限制或控制管道系統(tǒng)位移的用來阻止、限制或控制管道系統(tǒng)位移的支架支架( (含可調(diào)限位架含可調(diào)限位架) )。a a）導(dǎo)向架：）導(dǎo)向架：使管道只能沿軸向移動的支架，并阻止因彎使

30、管道只能沿軸向移動的支架，并阻止因彎矩或扭矩引起的旋轉(zhuǎn)。矩或扭矩引起的旋轉(zhuǎn)。b b）限位架：）限位架：限位架的作用是限制線位移。在所限制的軸限位架的作用是限制線位移。在所限制的軸線上，至少有一個方向被限制。線上，至少有一個方向被限制。c c）定值限位架：）定值限位架：在任何一個軸線上限制管道的位移至所在任何一個軸線上限制管道的位移至所要求的數(shù)值，稱為定值限位架。要求的數(shù)值，稱為定值限位架。d d）固定架：）固定架：限制管道的全部位移。限制管道的全部位移。 3 3）減振架：）減振架：用來控制或減小除重力和熱膨脹作用以外的用來控制或減小除重力和熱膨脹作用以外的任何力任何力( (如物料沖擊、機械振動

31、、風(fēng)力及地震等外部荷載如物料沖擊、機械振動、風(fēng)力及地震等外部荷載) )的作用所產(chǎn)生的管道振動的支架。的作用所產(chǎn)生的管道振動的支架。 減振架有彈簧及油壓和機械三種類型。減振架有彈簧及油壓和機械三種類型。 2、管道跨距及導(dǎo)向間距、管道跨距及導(dǎo)向間距1）管道跨距）管道跨距 強度及剛度兩項控制強度及剛度兩項控制 強度控制強度控制 略略 剛度控制剛度控制 裝置內(nèi)裝置內(nèi)13mm，裝置外，裝置外25 mm2）導(dǎo)向間距：）導(dǎo)向間距： a）水平管）水平管 b）垂直）垂直 垂直管道的最大導(dǎo)向支架間距大致可按不保溫垂直管道的最大導(dǎo)向支架間距大致可按不保溫管充水的水平管道支架間距進行圓整。管充水的水平管道支架間距進行

32、圓整。 3. 確定管道支架位置的要點確定管道支架位置的要點3.1 承重架距離應(yīng)不大于支架的最大間距。承重架距離應(yīng)不大于支架的最大間距。3.2 盡量利用已有的土建結(jié)構(gòu)的構(gòu)件支承，及在管廊的盡量利用已有的土建結(jié)構(gòu)的構(gòu)件支承，及在管廊的梁柱上支承。梁柱上支承。3.3 在垂直管段彎頭附近，或在垂直段重心以上做承重在垂直管段彎頭附近，或在垂直段重心以上做承重架，垂直段長時，可在下部增設(shè)導(dǎo)向架（當載荷大時，架，垂直段長時，可在下部增設(shè)導(dǎo)向架（當載荷大時，可采用彈簧架分載荷）。可采用彈簧架分載荷）。3.4 在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架。在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架。3.5 盡量使設(shè)備接管的受

33、力減小。如支架靠近接管，對盡量使設(shè)備接管的受力減小。如支架靠近接管，對接管不會產(chǎn)生較大的熱脹彎矩。接管不會產(chǎn)生較大的熱脹彎矩。3.6 考慮維修方便，使拆卸管段時最好不需做臨時支架?？紤]維修方便，使拆卸管段時最好不需做臨時支架。3.7 支架的位置及類型應(yīng)盡量減小作用力對被生根部件支架的位置及類型應(yīng)盡量減小作用力對被生根部件的不良影響的不良影響3.8 管道支吊架應(yīng)設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近管道支吊架應(yīng)設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近3.9 對于需要作詳細應(yīng)力計算的管道，應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計算對于需要作詳細應(yīng)力計算的管道，應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計算結(jié)果設(shè)計管架結(jié)果設(shè)計管架3.10 在敏感的設(shè)備在敏感的設(shè)備(泵、壓

34、縮機泵、壓縮機)附近，應(yīng)設(shè)置彈簧支附近，應(yīng)設(shè)置彈簧支架，以防止設(shè)備口承受過大的管道荷載架，以防止設(shè)備口承受過大的管道荷載3.11 往復(fù)式壓縮機的吸入或排出管道以及其它有強烈往復(fù)式壓縮機的吸入或排出管道以及其它有強烈振動的管道，宜單獨設(shè)置有獨立基礎(chǔ)的支架，振動的管道，宜單獨設(shè)置有獨立基礎(chǔ)的支架，(支架支架生根于地面的管墩或管架上生根于地面的管墩或管架上)，以避免將振動傳遞到，以避免將振動傳遞到建筑物上建筑物上3.12 除振動管道外，應(yīng)盡可能利用建筑物、構(gòu)筑物的除振動管道外，應(yīng)盡可能利用建筑物、構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點，且應(yīng)考慮生根點所能承受的梁柱作為支架的生根點，且應(yīng)考慮生根點所能承受的荷載

35、，生根點的構(gòu)造應(yīng)能滿足生根件的要求荷載，生根點的構(gòu)造應(yīng)能滿足生根件的要求3.13 管道支吊架應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備的連接和檢管道支吊架應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備的連接和檢修的部位修的部位 4.4.管道布置過程中對支架位置的考慮管道布置過程中對支架位置的考慮4.1 4.1 管道走向首先要滿足安全生產(chǎn)、工藝要求，操作方管道走向首先要滿足安全生產(chǎn)、工藝要求，操作方便，安裝維修方便；便，安裝維修方便；4.2 4.2 管道盡量集中布置，如成排布置，便于做聯(lián)合支架，管道盡量集中布置，如成排布置，便于做聯(lián)合支架，盡量減少分散獨立設(shè)置的柱式架。同時達到整齊美觀。盡量減少分散獨立設(shè)置的柱式架。同時達到整齊美觀。4.

36、3 4.3 管道布置應(yīng)靠近可能作支架的點，如靠近為其它目管道布置應(yīng)靠近可能作支架的點，如靠近為其它目的的做的構(gòu)筑物，沿建筑物的墻、柱?；蜓仄脚_下敷的的做的構(gòu)筑物，沿建筑物的墻、柱。或沿平臺下敷設(shè)，以便利用梁和柱來支承。設(shè)，以便利用梁和柱來支承。4.4 4.4 管道成組布置時，各管道的被支承面應(yīng)取齊，即水管道成組布置時，各管道的被支承面應(yīng)取齊，即水平管管托底面和不保溫管的管底應(yīng)取齊，豎直管管托平管管托底面和不保溫管的管底應(yīng)取齊，豎直管管托底面和不保溫管的管底應(yīng)側(cè)齊底面和不保溫管的管底應(yīng)側(cè)齊, , 以便設(shè)計支架。以便設(shè)計支架。4.5 4.5 采用彈簧支座或吊架時，管道與生根構(gòu)件之間應(yīng)有采用彈簧支座

37、或吊架時，管道與生根構(gòu)件之間應(yīng)有足夠的空間。足夠的空間。5管道支吊架選用的原則：管道支吊架選用的原則：5.1 在選用管道支吊架時，應(yīng)按照支承點所承受的荷載在選用管道支吊架時，應(yīng)按照支承點所承受的荷載大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷、管道的材質(zhì)等條件選用適合的支吊架；對于或保冷、管道的材質(zhì)等條件選用適合的支吊架；對于冷管冷管,在管架設(shè)計時在管架設(shè)計時,應(yīng)該有防止冷橋產(chǎn)生的措施應(yīng)該有防止冷橋產(chǎn)生的措施;5.2 設(shè)計管道支吊架時，應(yīng)盡可能選用標準管卡、管托設(shè)計管道支吊架時，應(yīng)盡可能選用標準管卡、管托和管吊；和管吊；5.3 下列情況，不

38、得采用焊接型的管托和管吊：下列情況，不得采用焊接型的管托和管吊：a）管內(nèi)介質(zhì)溫度等于或大于）管內(nèi)介質(zhì)溫度等于或大于400的碳素鋼材質(zhì)的管道；的碳素鋼材質(zhì)的管道；b）低溫管道；）低溫管道；c）合金鋼材質(zhì)的管道；）合金鋼材質(zhì)的管道；d）生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；）生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；e）架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道；）架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道；f）非金屬襯里管道；）非金屬襯里管道；g）需熱處理的管道（消除應(yīng)力）需熱處理的管道（消除應(yīng)力） 5.4 為防止管道過大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，為防止管道過大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，一般在下列位置設(shè)置導(dǎo)向管托，以保證管道只沿著

39、軸一般在下列位置設(shè)置導(dǎo)向管托，以保證管道只沿著軸向位移：向位移：a）可能產(chǎn)生振動的兩相流管道；）可能產(chǎn)生振動的兩相流管道；b）橫向位移過大可能影響鄰近管道時；固定支架之間）橫向位移過大可能影響鄰近管道時；固定支架之間的距離過長，可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時；（柱失穩(wěn)）的距離過長，可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時；（柱失穩(wěn)）c）為防止法蘭和活接頭泄漏要求管道不宜有過大的橫）為防止法蘭和活接頭泄漏要求管道不宜有過大的橫向位移時；向位移時；5.5 5.5 當架空敷設(shè)的管道熱脹量超過當架空敷設(shè)的管道熱脹量超過100mm100mm時，應(yīng)選用加時，應(yīng)選用加長管托，以免管托滑到管架梁下；長管托，以免管托滑到管架梁下；5.6 5

40、.6 凡支架生根在設(shè)備上時，應(yīng)向設(shè)備專業(yè)提出所用預(yù)凡支架生根在設(shè)備上時，應(yīng)向設(shè)備專業(yè)提出所用預(yù)焊件的條件；焊件的條件；5.7 5.7 對于荷載較大的支架位置要事先與有關(guān)專業(yè)設(shè)計人對于荷載較大的支架位置要事先與有關(guān)專業(yè)設(shè)計人聯(lián)系，并提出支架位置、標高和載荷情況；聯(lián)系，并提出支架位置、標高和載荷情況；5.8 5.8 凡需要限制管道位移量時，應(yīng)考慮設(shè)置限位架。凡需要限制管道位移量時，應(yīng)考慮設(shè)置限位架。5.9 5.9 安全閥出口管線的支架要高度重視，應(yīng)足以抵抗泄安全閥出口管線的支架要高度重視，應(yīng)足以抵抗泄放時沖擊荷載的作用放時沖擊荷載的作用6 6管道固定點的設(shè)置應(yīng)滿足下列要求：管道固定點的設(shè)置應(yīng)滿足下

41、列要求：6.1 6.1 對于復(fù)雜管道可用固定點將其劃分成幾個形狀較為對于復(fù)雜管道可用固定點將其劃分成幾個形狀較為簡單的管段，如簡單的管段，如L L形管段、形管段、U U形管段、形管段、Z Z形管段等以便形管段等以便進行分析計算；進行分析計算；6.2 6.2 確定管道固定點位置時，使其有利于兩固定點間管確定管道固定點位置時，使其有利于兩固定點間管段的自然補償；段的自然補償；6.3 6.3 選用選用形補償器時，宜將其設(shè)置在兩固定點的中部；形補償器時，宜將其設(shè)置在兩固定點的中部；6.4 6.4 固定點宜靠近需要限制分支管位移的地方；固定點宜靠近需要限制分支管位移的地方；6.5 6.5 固定點應(yīng)設(shè)置在

42、需要承受管道振動、沖擊荷載或需固定點應(yīng)設(shè)置在需要承受管道振動、沖擊荷載或需要限制管道多方向位移的地方；要限制管道多方向位移的地方；6.6 6.6 作用于管道中固定點的荷載，應(yīng)考慮其兩側(cè)各滑動作用于管道中固定點的荷載，應(yīng)考慮其兩側(cè)各滑動支架的摩擦反力；支架的摩擦反力；6.7 6.7 進出裝置的工藝管道和非常溫的公用工程管道，宜進出裝置的工藝管道和非常溫的公用工程管道，宜在裝置分界處設(shè)固定點。在裝置分界處設(shè)固定點。 形補償器7 7管道支架生根的結(jié)構(gòu)型式管道支架生根的結(jié)構(gòu)型式7.1 7.1 在設(shè)備（在設(shè)備（VESSELVESSEL）上生根：）上生根：在設(shè)計從設(shè)備上生根的支架時，要求在設(shè)備上預(yù)焊生在設(shè)

43、計從設(shè)備上生根的支架時，要求在設(shè)備上預(yù)焊生根件。如果現(xiàn)場安裝支架在設(shè)備壁上直接焊接，許多根件。如果現(xiàn)場安裝支架在設(shè)備壁上直接焊接，許多設(shè)備需要重新檢驗，且拖延施工進度。焊后殘余應(yīng)力設(shè)備需要重新檢驗，且拖延施工進度。焊后殘余應(yīng)力會影響設(shè)備的防腐能力和機械性能。對于非金屬襯里會影響設(shè)備的防腐能力和機械性能。對于非金屬襯里的設(shè)備，現(xiàn)場焊接會損壞內(nèi)襯如橡膠、塑料、玻璃等。的設(shè)備，現(xiàn)場焊接會損壞內(nèi)襯如橡膠、塑料、玻璃等。對容器類設(shè)備的管口、設(shè)備上的生根件對容器類設(shè)備的管口、設(shè)備上的生根件( (包括管道支架包括管道支架預(yù)焊件、平臺預(yù)焊件及保溫預(yù)焊件、平臺預(yù)焊件及保溫( (冷冷) )的預(yù)焊件等的預(yù)焊件等) )都確定下都確定下來，把條件及資料送交設(shè)備制造廠，這對于提前制造來，把條件及資料送交設(shè)備制造廠，這對于提前制造設(shè)備是十分有利的。越是復(fù)雜的及制造周期長的設(shè)備，設(shè)備是十分有利的。越是復(fù)雜的及制造周期長的設(shè)備，越需提前提出條件。越需提前提出條件。在設(shè)計中，應(yīng)將生根件在設(shè)計中，應(yīng)將生根件( (預(yù)焊件預(yù)焊件) )的位置、荷載的位置、荷載( (力及力及力矩力矩) )、預(yù)焊件的尺寸或標準等提供給設(shè)備設(shè)計者，