壓力管道檢驗員取證培訓(xùn)教學(xué)課件壓力管道設(shè)計內(nèi)容和基本要求

1、壓力管道設(shè)計的內(nèi)容和基本要求 肖 暉 河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院第1頁，共106頁。一、壓力管道的基本概念1、管道含義及特征2、壓力管道的概念3、壓力管道的定義4、壓力管道的分類和分級5、工業(yè)管道的條件6、動力管道的條件7、壓力管道級別之間設(shè)計許可的涵蓋關(guān)系8、壓力管道輸送介質(zhì)的說明第2頁，共106頁。1、管道含義及特征管道定義： 由管道組成件裝配而成，用于輸送、分配、混合、分離、排 放、計量或控制流體流動。管道組成件： 管道標準件、管道特殊件、管道支撐件管道。特點： 管道屬于長細比大的設(shè)備，易失穩(wěn)、受力情況復(fù)雜； 管內(nèi)介質(zhì)種類復(fù)雜； 管內(nèi)流體狀態(tài)復(fù)雜，運行條件變化多； 管道組成件種類繁

2、雜、各有特點; 管道布置、安裝及檢驗要求復(fù)雜。第3頁，共106頁。2、壓力管道的概念壓力管道是指屬于特種設(shè)備安全法監(jiān)察范圍內(nèi)的管道，見特種設(shè)備目錄；壓力管道屬于特種設(shè)備的范疇； 壓力管道設(shè)計屬于特種設(shè)備生產(chǎn)范疇和源頭；第4頁，共106頁。3、壓力管道的定義 壓力管道，是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），介質(zhì)為氣體、液化氣體、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體，且公稱直徑大于或者等于50mm的管道。公稱直徑小于150mm，且其最高工作壓力小于1.6MPa（表壓）的輸送無毒、不可燃、無

3、腐蝕性氣體的管道和設(shè)備本體所屬管道除外。其中，石油天然氣管道的安全監(jiān)督管理還應(yīng)按照安全生產(chǎn)法、石油天然氣管道保護法等法律法規(guī)實施。 第5頁，共106頁。4、壓力管道的分類和分級GA類長輸管道： 定義：指產(chǎn)地、儲存庫、使用單位用于輸送商品介質(zhì)的管道； 分級：分為GA1級和GA2級。 基本特征：流程簡單；輸送距離長和輸送壓力高；管道有可能通過各種環(huán)境與地質(zhì)的地區(qū)；第6頁，共106頁。4、壓力管道的分類和分級GB類公用管道： 定義：指城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)用于公用事業(yè)或民用的燃氣管道和熱力管道。 分級：分為GB1和GB2兩級，GB1級為燃氣管道。GB2級為熱力管道。 基本特征：敷設(shè)于城鎮(zhèn)地下；一般壓力較低

4、；選線條件復(fù)雜、困難。第7頁，共106頁。4、壓力管道的分類和分級關(guān)于公用管道（1）公用管道的范圍： 指敷設(shè)在城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)的管道，區(qū)別于長輸管道的敷設(shè)范圍。（2）公用管道的服務(wù)對象： 指公用事業(yè)或民用這樣的兩類用戶，有別于工業(yè)用戶。（3）公用管道輸送介質(zhì)種類： 城鎮(zhèn)燃氣：代表物：天然氣、液化石油氣、人工煤氣等 城鎮(zhèn)熱力：代表物：高溫熱水、蒸汽、蒸汽凝結(jié)水等 （4）管道的屬性 公共性：公用管道具備了市政工程管道的某些特征 。 商品性：是為公共事業(yè)或民用提供燃料或熱量的特殊商品。 第8頁，共106頁。4、壓力管道的分類和分級GC類工業(yè)管道： 定義：指企業(yè)、事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝介質(zhì)的工藝管

5、道、公用工程管道及其他輔助管道。包括延伸出工廠邊界線，但歸屬企、事業(yè)單位管轄的工藝管線。 分級：GC類分為GC1、GC2和GC3三級。 基本特征：工藝流程種類最多；生產(chǎn)制作環(huán)境狀態(tài)最為復(fù)雜；輸送介質(zhì)品種較多和輸送條件較苛刻；輸送壓力和溫度高。第9頁，共106頁。4、壓力管道的分類和分級關(guān)于工業(yè)管道（1）工業(yè)管道的范圍：工業(yè)管道的使用范圍僅限于企業(yè)、事業(yè)單位內(nèi)部，（包括延伸出工廠邊界線，但歸屬于企、事業(yè)單位管轄的工藝管道）主要有別于公用管道。分三類：工藝管道、公用工程管道 、輔助管道；（2）工業(yè)管道的服務(wù)對象： 服務(wù)對象強調(diào)的是為企業(yè)、事業(yè)單位的生產(chǎn)服務(wù) 。（3）工業(yè)管道的屬性：這類壓力管道為企

6、、事業(yè)單位所有，屬于單位管轄。 （4）介質(zhì)特性：介質(zhì)種類多、壓力溫度范圍大。第10頁，共106頁。4、壓力管道的分類和分級GD類動力管道： 定義：火力發(fā)電廠用于輸送蒸汽、汽水兩相介質(zhì)的管道； 分級：分為GD1級和GD2級。 特征：介質(zhì)單一，性質(zhì)明確、壓力與溫度較高的輸送管道；第11頁，共106頁。5、工業(yè)管道（GC類）的條件1）GC1級的條件：輸送GB5044職業(yè)性接觸毒物危害程度分級中規(guī)定的毒性程度為極度危害介質(zhì)、高度危害氣體介質(zhì)和工作溫度高于標準沸點的高度危害液體介質(zhì)的管道；輸送GB50160石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范及GB50016建筑設(shè)計防火規(guī)范中規(guī)定的火災(zāi)危險性為甲、乙類可燃氣體或甲類

7、可燃液體介質(zhì)且設(shè)計壓力P 4.0MPa的管道； 輸送流體介質(zhì)并且設(shè)計壓力P10.0MPa，或者P4.0MPa 并且設(shè)計溫度 T 400的管道。 第12頁，共106頁。5、工業(yè)管道（GC類）的條件2）GC2級的條件：除規(guī)定的GC3級管道外，介質(zhì)毒性危害程度、火災(zāi)危險性（可燃性）、設(shè)計壓力和設(shè)計溫度小于規(guī)定的GC1級的管道。3）GC3級的條件：輸送無毒、非可燃流體介質(zhì)，設(shè)計壓力P1.0MPa，設(shè)計溫度20 T 185的管道。 第13頁，共106頁。6、動力管道（GD類）的條件1）GD1級的條件：輸送設(shè)計壓力P6.3MPa，或者設(shè)計溫度 T 400的管道。2）GD2級的條件：輸送設(shè)計壓力P 6.3M

8、Pa，并且設(shè)計溫度T 400的管道。第14頁，共106頁。7、壓力管道級別之間 設(shè)計許可的涵蓋關(guān)系不同類別管道之間的涵蓋關(guān)系 壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則TSGR10012008規(guī)定，具備高一級的壓力管道設(shè)計許可的單位及審批人員，同時也具有相應(yīng)低等級的設(shè)計、審批資格。（1）GA1級涵蓋GA2（2）GC1級涵蓋GC2、GC3（3）GD1級涵蓋GD2 第15頁，共106頁。8、 壓力管道輸送介質(zhì)的說明甲類可燃氣體：特 征：爆炸下限10的氣體代表物：氫氣、甲烷、環(huán)氧乙烷、天然氣、水煤氣、液化 石油氣、硫 化氫、氯乙烯等乙類可燃（助燃）氣體：特 征：爆炸下限10的氣體和助燃氣體代表物： 氨氣、氧氣等其

9、它氣（汽）體：特 征：不屬上述兩類的氣體代表物：水蒸汽、壓縮空氣、氮氣、二氧化碳等第16頁，共106頁。8、 壓力管道輸送介質(zhì)的說明甲類可燃液體特 征：閃點28的液體代表物：苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、醋酸乙酯、丙 酮、汽油、60度以上的白酒等乙類可燃流體：特 征：閃點 28至 50度至 60度的 白 酒等;第17頁，共106頁。8、 壓力管道輸送介質(zhì)的說明有毒流體：特 征：散發(fā) 在空間，可經(jīng)呼吸道、皮膚或經(jīng)口進入人體而對健康產(chǎn)生危害的流體物質(zhì)。毒性分級是按照國家標準GB5044具體指標劃分。分級與代表物： 級-極度危害：氯乙烯、鉻酸鹽、苯、氰化物等 級-高度危害：硫化氫、三硝基甲苯、氯、甲

10、醛等 級-中度危害：苯乙烯、二甲苯、苯酚、甲醇、硝 酸、硫酸等 級-輕度危害：丙酮、氨、氫氧化鈉、溶劑汽油等第18頁，共106頁。8、 壓力管道輸送介質(zhì)的說明腐蝕性流體：特 征：流體的化學(xué)或電化學(xué)作用引起對金屬破壞的介質(zhì)。代表物：堿、酸、鹽溶液或蒸汽。其它液體：特 征：最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體。代表物：蒸汽凝水、過熱水等。第19頁，共106頁。二、壓力管道設(shè)計要求與程序1、壓力管道設(shè)計的總體要求2、壓力管道設(shè)計基本程序第20頁，共106頁。1、壓力管道設(shè)計要求基本要求：壓力管道設(shè)計單位應(yīng)當取得相應(yīng)的設(shè)計許可證。嚴格執(zhí)行現(xiàn)行的設(shè)計、施工及驗收規(guī)范及標準；設(shè)計文件內(nèi)應(yīng)符合國家及行業(yè)有

11、關(guān)規(guī)定：如工業(yè)壓力管道設(shè)計應(yīng)當符合壓力管道安全監(jiān)察規(guī)程工業(yè)管道以及GB/T 20801的要求，保證所設(shè)計的管道能夠安全、持續(xù)、穩(wěn)定、正常地生產(chǎn)運行。同時，也應(yīng)當保證使用單位規(guī)定的附加要求。設(shè)計計算依據(jù)可靠、計算結(jié)果準確；設(shè)計成果安全、適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。第21頁，共106頁。2、壓力管道設(shè)計基本程序 根據(jù)介質(zhì)種類、壓力、溫度選擇管道材料； 進行管徑、管壁厚度計算，編制或確定管道等級表； 進行管道布置方案、確定管道走向、敷設(shè)方式； 繪制管道布置圖、軸側(cè)圖； 編制管道特性表； 進行應(yīng)力、熱補償、支架推力計算； 向有關(guān)專業(yè)提供土建資料； 完成設(shè)計圖紙、圖紙會簽；第22頁，共106頁。三、壓力管

12、道的材料與管部件 管道材料設(shè)計涉及到管道標準體系的選用、材料選用、壓力等級的確定、管道及其元件型式的選用。 （管道設(shè)計的特點是：配管制，即：選擇管子、管件等管道元件的規(guī)格、壓力等級、材料種類等。 ） 管道標準體系的選用：管道標準體系是指管道壓力等級、管道規(guī)格的標準系列，從管子外徑、法蘭等級上體現(xiàn)有兩大類標準體系，即： 以德國為代表的歐洲體系：管子開始采用小外徑體系，后改為大外徑體系，法蘭等級從PN2.5, PN6, PN10, PN16 , PN25, PN40, PN63 PN100, PN160 。 我國的許多標準都采用歐洲體系。第23頁，共106頁。 以美國為代表的美洲體系： 第24頁，

13、共106頁。第25頁，共106頁。三、壓力管道的材料與管部件管道等級表的內(nèi)涵（ HG/T 20519-2009 化工工藝設(shè)計施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定）管道特性表的內(nèi)涵（ HG/T 20519-2009 化工工藝設(shè)計施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定）設(shè)計壓力和設(shè)計溫度的確定材料的選擇管道等級的確定管道標準和壁厚的確定法蘭、墊片和緊固件的選擇閥門與管件第26頁，共106頁。1、管道等級表的內(nèi)涵根據(jù)生產(chǎn)流程和管道輸送介質(zhì)的物性、壓力、溫度等編制的管道等級表是壓力管道設(shè)計的基本依據(jù)； 管道等級表的內(nèi)容包含針對輸送介質(zhì)的管道、管件、閥門、法蘭、墊片、緊固件、安全設(shè)施等在內(nèi)的標準、型號、規(guī)格和技術(shù)參數(shù)；第27頁，

14、共106頁。1、管道等級表的內(nèi)涵主要內(nèi)容： 1管道等級：流體介質(zhì)/溫度壓力額定值2管子：材料/公稱直徑/外徑/管道壁厚/管表號Sch 3法蘭：材料/法蘭類型/密封面/法蘭蓋 4閥門：球閥/閘閥/截止閥/止回閥/立式止回閥/蝶閥5管件：材料/彎頭/三通/同心大小頭/偏心大小頭/ 管帽/管接頭/堵頭/短節(jié)/螺紋活接頭/墊片6緊固件：螺栓、螺母/螺栓長度/螺柱7、特殊附件：過濾器/蒸汽疏水器/爆破片/安全閥第28頁，共106頁。2、管道特性表的內(nèi)涵管道特性表（也叫“管道數(shù)據(jù)表”）是生產(chǎn)裝置全部管道的索引，它標明了每根管道的主要技術(shù)參數(shù)：管道編號：按車間、工段、以及工藝和公用管道編排；介質(zhì)：物料名稱和

15、代號管道起點和止點：設(shè)備至設(shè)備、管道至管道、管道至設(shè)備管道規(guī)格：公稱直徑管道等級：工作和設(shè)計參數(shù)：工作壓力、工作溫度、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度試驗要求：包括試壓和無損檢測其他要求：包括保溫和油漆要求第29頁，共106頁。3、設(shè)計壓力的確定工作壓力 Pw (MPa) 設(shè)計壓力 P (MPa) Pw 1.8 P=Pw+0.18 1.8Pw 4.0 P=1.1 Pw 4.0Pw 8.0 P= Pw +0.4 Pw8.0 P=1.05 Pw 第30頁，共106頁。3、設(shè)計溫度的確定最高工作溫度Tw () 設(shè)計溫度T () 20Tw 15T=Tw5（最低取20）15Tw 350T=Tw20Tw350 T=Tw

16、(515) 第31頁，共106頁。4、材料的選擇a) 管道材料的分類：鑄鐵碳鋼Cr-Mo合金鋼奧氏體不銹鋼有色金屬及合金鋼 (銅、鋁、鈦以及鎳、鋁、鈦合金）非金屬材料（各類塑料管和玻璃鋼）復(fù)合材料（非金屬與非金屬、金屬與非金屬）第32頁，共106頁。標準號標準名稱尺寸系列/mm材料GB3087-2008低中壓鍋爐用無縫鋼管D0 10 426T=1.5 2610 、20GB/T3091-2008低壓流體輸送用焊接鋼管 D0=117.81626t=4.016Q215A/ B、Q235A/B、Q295A/B、Q345A/BGB5310-2008高壓鍋爐用無縫鋼管D022 530t=27020G、12

17、CrMoG、15CrMoG、12Cr1MoVC、1Cr18Ni9、1Cr19 Ni11Nb等GB6479-2013高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管D014273t=2701020、Q345B、12C rMo、12Cr2Mo等 GB/T8163-2008輸送流體用無縫鋼管 D06630t=0.257510 、20、09MnV、Q345GB/T12771-2008流體輸送用不銹鋼焊接鋼管D08630t=0.3161Cr18Ni9、304、304L、316、316L等GB/T14976-2012流體輸送用不銹鋼無縫鋼管D06426t=0.515304、304L、316、316L等27不銹鋼b、常用管道材料及標

18、準第33頁，共106頁。材料的選擇C） 壓力管道設(shè)計中常用鋼材牌號的適用溫度范圍：牌號適用溫度范圍10、2020350 16Mn40450 09Mn2V70100 12CrMo 525 15CrMo 550 12Cr1MoV 575 1Cr5Mo 600 0Cr18Ni9（304）196700 0Cr17Ni12Mo2 （316 ）196700 00Cr19Ni10（304L） 400 00Cr17Ni14Mo2（316L） 450 第34頁，共106頁。材料選用要求 壓力管道用材料的基本要求是：強度、塑性、韌性、材料穩(wěn)定性、工藝性、可焊性、與輸送介質(zhì)的相容性。（相容性包括了耐腐蝕性、介質(zhì)溫度

19、的要求）（見規(guī)程第二十一條），尤其注意延伸率不低于14%。管道設(shè)計應(yīng)有足夠的腐蝕裕量。腐蝕裕量應(yīng)當根據(jù)預(yù)期的管道使用壽命和介質(zhì)對材料的腐蝕速率確定，并且還應(yīng)當考慮介質(zhì)流動時對管道或受壓元件的沖蝕量和局部腐蝕以及應(yīng)力腐蝕對管道的影響，以滿足管道的安全運行。（規(guī)程第四十八條）。介質(zhì)溫度考慮高溫、低溫和環(huán)境溫度對材料的影響。例： 當金屬管道外壁溫度受大氣環(huán)境條件影響，壓力管道設(shè)計時所考慮的最低環(huán)境溫度，可以按照該地區(qū)氣象資料，取歷年來月平均最低氣溫的最低值。 （規(guī)程第四十四條）。第35頁，共106頁。 注意幾種特殊材料的使用限制 灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的使用（規(guī)程第二十四、二十五條） 碳素結(jié)構(gòu)鋼

20、的使用（規(guī)程第二十六、二十七條） 碳鋼、碳錳鋼、低溫用鎳鋼不宜長期在425以上使用（規(guī)程第二十九條） 奧氏體不銹鋼使用溫度高于540 時，應(yīng)當控制材料含碳量不低于0.04%，并且在固溶狀態(tài)下使用。（規(guī)程第三十條）不同制造方法的鋼管的使用（規(guī)程第二十八條）第36頁，共106頁。5、管道等級確定根據(jù)設(shè)計壓力和管道材料，確定等級號；標注適宜該等級輸送的流體介質(zhì)代號；列出溫度壓力額定值：各種溫度范圍該等級法蘭的最高使用壓力值.第37頁，共106頁。6、管道標準和壁厚的確定確定管道的標準和外徑：確定管道的壁厚：a. 采用管表號SCH (Schedule number):管表號=（P/） *1000 b.

21、 采用外管徑壁厚第38頁，共106頁。金屬管道外徑系列公稱直徑外徑 mmHG20553ISO4200GB/T17395系列SH3405JISASMEB36.10A系列B系列3/81017.11417.217.21717.317.11/21521.31821.321.32221.721.33/42026.72526.926.92727.226.712533.43233.733.7343433.41 1/43242.23842.442.44242.742.21 1/24048.34548.348.34848.648.325060.35760.360.36060.560.32 1/265737676

22、.176.17676.37338088.98988.988.98989.188.94100114.3108114.3114.3114114.3114.35125141.3133139.7139.7140139.8141.36150168.3159168.3168.3168165.2168.38200219.1219219.1219.1219216.3219.110250273273273273273267.427312300323.8325323.9323.9325318.5323.8第39頁，共106頁。選擇壁厚所要考慮的因素 材料的許用應(yīng)力焊縫系數(shù)腐蝕余量管道的制造壁厚偏差鑄造質(zhì)量系數(shù)設(shè)計

23、壽命第40頁，共106頁。7、法蘭、墊片、緊固件的選擇法蘭：法蘭分類：歐洲體系、美洲體系、日本體系法蘭類型：板式平焊（PL）、帶頸平焊（SO）、帶頸對焊（WN）、整體法蘭（IF）、承插焊（SW）、螺紋法蘭（Th）、對焊環(huán)松套（PJ/SE）、平焊環(huán)松套（PJ/PR）、法蘭蓋（BL）法蘭連接形式的可靠度：整體法蘭帶頸對焊、平焊法蘭板式平焊法蘭 法蘭密封面：全平面（FF )、突面（RF )、 凹凸面（ MF/M )、 榫槽面（ TG）、環(huán)連接面（）法蘭密封面的基本選用原則:第41頁，共106頁。法蘭類型使用工況 一般易燃易爆、高度和極度危害PN10MPa高壓鑄鐵法蘭整體法蘭(IF)帶頸對焊法蘭(WN

24、)突面(RF) 突面(RF) 凹凸面(MFM) 榫槽面(TG) 突面(RF) 環(huán)連接面(RJ)全平面(FF)螺紋法蘭(Th)板式平焊法蘭(PL)突面(RF) (注)/全平面(FF)對焊環(huán)松套法蘭(PJ/SE)突面(RF) 突面(RF)/平焊環(huán)松套法蘭(PJ/PR)突面(RF) 突面(RF) 凹凸面(MFM) 榫槽面(TG)/承插焊法蘭(SW)突面(RF) 突面(RF) 凹凸面(MFM) 榫槽面(TG)突面(RF)/帶頸平焊法蘭(SO)突面(RF) 突面(RF) 凹凸面(MFM) 榫槽面(TG) /全平面(FF)法蘭蓋(BL)突面(RF) 突面(RF) 凹凸面(MFM) 榫槽面(TG) 突面(R

25、F) 環(huán)連接面(RJ)全平面(FF)襯里法蘭蓋(BL(S)突面(RF) 突面(RF) 凸面(M) 榫槽面(TG) /法蘭密封面的基本選用原則第42頁，共106頁。7、法蘭、墊片、緊固件的選擇墊片：常用的墊片類型: 非金屬墊片（橡膠、石棉橡膠、合成纖維橡膠、聚四氟乙烯墊片）、聚四氟乙烯包覆墊片、柔性石墨復(fù)合墊片、金屬包覆墊片、纏繞式墊片、齒形組合墊、金屬環(huán)墊；墊片的選擇： 溫度和壓力是墊片選擇的主要因素，但也要考慮與之相適應(yīng)的法蘭密封面形式和物料的特性。墊片的使用壓力和溫度以及與法蘭適配一覽表：第43頁，共106頁。墊片型式使用壓力（MPa)最高使用溫度法蘭型式密封面型式密封面表面粗糙度橡膠墊片

26、1.6（2.0)200 各種型式RF,MFM,TG,FF密紋水線或Ra 6.312.5石棉橡膠板墊片2.5（2.0）300 各種型式RF,MFM,TG,FF合成纖維橡膠4.02.05.0290 各種型式RF,MFM,TG,FF聚四氟乙烯4.02.05.0260 各種型式RF,MFM,TG,FF柔性石墨復(fù)合墊1.06.3 2.011.0650(450) 各種型式RF,MFM,TG聚四氟乙烯包覆墊0.64.02.05.0150 各種型式RF纏繞墊1.616.02.026.0650SO,WN,IF,SW,PJ/SE,BLRF,MFM,TGRa3.26.3金屬包覆墊2.010.05.015.0500W

27、N,IF,BLRFRa1.63.2(碳鋼）Ra0.81.6（不銹鋼）齒形組合墊1.625.05.042.0650WN,IF,BLRF,MFMRa3.26.3金屬環(huán)墊6.325.011.042.0600WN,IF,BLRJRa0.81.6 (碳鋼）Ra0.40.8（不銹鋼） 墊片的使用壓力和溫度以及與法蘭適配一覽表第44頁，共106頁。7、法蘭、墊片、緊固件的選擇緊固件使用條件：商品級六角螺栓：PN1.6MPa；非劇烈循環(huán)場合；配用非金屬軟墊片；商品級雙頭螺柱：PN4.0MPa；非劇烈循環(huán)場合；配用非金屬軟墊片；其它應(yīng)選用專用級的螺柱（雙頭或全螺紋螺柱）和螺母；半金屬或金屬墊片應(yīng)使用高強度螺柱（

28、雙頭或全螺紋螺柱）；高溫、劇烈循環(huán)場合或PN16.0MPa的高壓條件下應(yīng)選用全螺紋螺柱。第45頁，共106頁。8、閥門與管件常用閥門1、閘閥：適于制成大口徑的閥門,除適用于蒸汽、油品等介質(zhì)外，還適用于含有粒狀固體及黏度較大的介質(zhì)；并適用于作放空閥和低真空系統(tǒng)閥門。2、截止閥 ：適用于蒸汽等介質(zhì)，不宜用于黏度大含有顆粒易沉淀的介質(zhì)、也不宜作放空閥及低真空系統(tǒng)的閥門。 3、節(jié)流閥：適用于溫度較低、壓力較高的介質(zhì)，以及需要 調(diào)節(jié)流量和壓力的部位，不適用于黏度大和含有顆粒的介質(zhì)。不宜作隔斷閥。4、止回閥 ：一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含固體顆粒和黏度較大的介質(zhì)。第46頁，共106頁。8、閥門與管件常用

29、閥門5、球閥：球閥的結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，體積小、重量輕、零部件少，流體阻力小，結(jié)構(gòu)比閘閥、截止閥簡單。適用于低溫、高壓及黏度大的介質(zhì)，不能作調(diào)節(jié)流量用。6、蝶閥：蝶閥與相同公稱壓力等級的平行式閘板閥比較，其尺寸小、重量輕、開閉迅速、具有一定的調(diào)節(jié)性能，適合制成較大口徑閥門用于溫度小于80、壓力小于1.0MPa的原油、油品及水等介質(zhì)。7、隔膜閥：適用于200、壓力小于1.0MPa的油品、水、酸性介質(zhì)和含懸浮物的介質(zhì)，不適用于有機溶劑和強氧化劑的介質(zhì)。第47頁，共106頁。8、閥門與管件管件管件：彎頭、三通、異徑管分類：按結(jié)構(gòu)形式或功能：直通、轉(zhuǎn)向、封閉、分支/斜接、變徑、同心/偏心 等

30、；按連接形式分：對接焊、承插焊(承口/插口)、螺紋, 卡套等；按材料類別和制造形式分：無縫、焊接、鍛制、鑄造。等級表填寫要求：填寫所采用管件的標準號第48頁，共106頁。四、壓力管道的設(shè)計要求1、壓力管道設(shè)計基本原則2、管道布置要求3、閥門布置要求4、管件布置要求5、管道的熱補償6、管道支吊架7、管道的應(yīng)力分析與柔性分析第49頁，共106頁。1、壓力管道設(shè)計基本原則1、管道布置必須遵守安全與環(huán)境保護的法規(guī)，以便使管道布置滿足安全生產(chǎn)的要求；2、管道布置應(yīng)符合現(xiàn)行的國家、地方或行業(yè)標準、規(guī)范和規(guī)程的規(guī)定。3、管道布置必須符合工藝管道及儀表流程圖（PID）的設(shè)計要求，應(yīng)做到安全可靠、經(jīng)濟合理；4、

31、管道布置應(yīng)滿足熱脹冷縮所需的柔性；第50頁，共106頁。1、壓力管道設(shè)計基本原則5、對于動設(shè)備的管道，應(yīng)注意控制管道的固有頻率，避免產(chǎn)生共振；6、管道布置應(yīng)按照管道等級表和特殊管件表選用管道組成件；7、全廠性管道的布置整體布局協(xié)調(diào)；第51頁，共106頁。2、管道的布置要求第52頁，共106頁。第53頁，共106頁。第54頁，共106頁。管道的具體布置要求1、管道布置設(shè)計應(yīng)根據(jù)具體的生產(chǎn)特點，接合設(shè)備布置、建筑物與構(gòu)筑物情況等進行綜合考慮，對裝置所有管道全盤規(guī)劃，各按其位。2、為了便于施工安裝、生產(chǎn)操作、檢查維修，管道應(yīng)盡可能架空敷設(shè)，必要時也可埋地或管溝敷設(shè)。3、管道布置應(yīng)考慮支吊架的設(shè)計，使

32、管道盡量靠近已有建筑物或構(gòu)筑物，但應(yīng)避免使柔性大的構(gòu)件承受較大的荷載。4、在建筑物吊裝孔范圍內(nèi)不應(yīng)布置管道。在設(shè)備內(nèi)件抽出區(qū)域及設(shè)備法蘭拆卸區(qū)內(nèi)不應(yīng)布置管道。 第55頁，共106頁。2、管道的布置要求 5、架空管道穿越道路、鐵路、及人行道等的凈空高度是指管道隔熱層或支撐構(gòu)件最低點的高度： 電力機車鐵路，軌頂以上 6.6m 道路 推薦值 5.0m；最小值 4.5m 裝置內(nèi)管廊橫梁底面 4.0m 裝置內(nèi)管廊下、通道上方 3.2m 人行道，在道路旁 2.2m 人行道，在裝置小區(qū)內(nèi) 2.0m 管道與高壓線路間交叉距離應(yīng)符合架空電力線路現(xiàn)行國家標準的規(guī)定。第56頁，共106頁。2、管道的布置要求6、管道

33、布置應(yīng)成列平行敷設(shè)，盡量走直線少拐彎，少交叉以減少管架數(shù)量，節(jié)省管架材料，達到整齊美觀便于施工安裝。7、只要條件允許，管道應(yīng)集中成排布置。裸管的管底與管托底面取齊，以便設(shè)計支架。8、當管道改變標高或走向時，應(yīng)避免管道形成積聚氣體的“氣袋”或液體的“口袋”U和“盲腸”，如不可避免時應(yīng)于高點設(shè)排氣閥，低點設(shè)排液閥。9、管道平面敷設(shè)應(yīng)有坡度，坡度方向一般均沿著物料流動方向，但也有與物料流動方向相反的（根據(jù)工藝要求確定）。第57頁，共106頁。2、管道的布置要求10、道路、鐵路上方的管道不應(yīng)安裝裝閥、法蘭、螺紋接頭及帶有填料的補償器等可能泄漏的組成件。腐蝕性液體的管道不宜布置在轉(zhuǎn)動設(shè)備的上方。11、當

34、管道穿越屋面、樓板、平臺及墻壁時，一般應(yīng)加套管保護。12、埋地管道應(yīng)考慮車輛荷載的影響，穿越道路時應(yīng)加套管，管頂與路面的距離不應(yīng)小于0.6m，并應(yīng)在凍土深度以下。13、從水平的氣體主管上引接支管時，應(yīng)從主管的頂部接出。第58頁，共106頁。2、管道的布置要求14、多層共架管道的布置：氣體管道、熱管道、公用工程管道以及電氣儀表槽架宜在上層；一般工藝管道、腐蝕性介質(zhì)管道、低溫管道宜在下層。15、易燃、易爆、有毒和有腐蝕性物料的管道不應(yīng)敷設(shè)在生活間、樓梯和走廊處；放空管應(yīng)引至室外指定地點或高出屋面2m以上。16、無絕熱層的管道不用管托或支座。大口徑薄壁裸管及有絕熱層的管道應(yīng)采用管托或支座支承。第59

35、頁，共106頁。2、管道的布置要求17）管道直接埋地布置的條件：輸送介質(zhì)無腐蝕性，無毒和無爆炸危險的液體、氣體管道，由于某種原因無法在地上敷設(shè)的；與地下儲槽或地下泵房有關(guān)的工藝介質(zhì)管道；冷卻水及消防水或泡沫消防管道；操作溫度小于150的熱力管道。第60頁，共106頁。3、閥門的布置要求閥門應(yīng)設(shè)在容易操作、便于安裝、維修的地方。成排管道上的閥門應(yīng)集中布置，有利于設(shè)置操作平臺及梯子。閥門應(yīng)設(shè)在熱位移小的地方。閥門上有旁路線或偏置的傳動部件時，應(yīng)為旁路或偏布置部件留有足夠的安裝和操作空間。立管上的閥門的閥桿中心線的安裝高度宜在地面或平面以上0.71.6的范圍，DN40及以下閥門可布置在2m高度以下。

36、 埋地管道的閥門要設(shè)在閥門井內(nèi)，并留有維修得空間。第61頁，共106頁。4、管件的布置要求彎頭宜選用曲率半徑等于1.5倍公稱直徑的長半徑彎頭；輸送氣固、液固兩相流物料的管道應(yīng)選用大曲率半徑彎管；管廊上水平管道變徑連接，如無特殊要求，應(yīng)選用底平偏心異徑管；垂直管上宜選用同心異徑管；第62頁，共106頁。4、管件的布置要求平焊法蘭不應(yīng)與無直接管段的彎頭直接連接；閥門和其他靜密封接頭宜安裝在管道支撐點的附近；除工藝有特殊要求外，塔、反應(yīng)器，立式容器等設(shè)備裙座內(nèi)的管道上不得布置法蘭和螺紋接頭；輸送有固體沉積及結(jié)焦介質(zhì)的管道等應(yīng)分段設(shè)置法蘭。調(diào)節(jié)閥兩側(cè)管道上的異徑管應(yīng)緊靠調(diào)節(jié)閥；第63頁，共106頁。5

37、、管道的熱補償1）熱補償?shù)姆绞剑鹤匀谎a償和采用補償器；2）管道熱補償設(shè)計原則：首先考慮自然補償；采用管道冷緊；采用和選擇合適的補償器；位置應(yīng)使管道布置美觀、協(xié)調(diào)。第64頁，共106頁。5、管道的熱補償3）增加管道的自然補償能力的方式：改變管道的走向，以增加整個管道的柔性；利用彈簧支吊架放松約束；改變設(shè)備布置。第65頁，共106頁。5、管道的熱補償4）自然補償?shù)挠嬎悖盒沃苯亲匀谎a償： 或其中：L-長臂的熱伸長量mm； l- 短臂長度 m； -管道的外徑mm； 第66頁，共106頁。5、管道的熱補償形折角彎自然補償其中：t-計算溫差-管道材料的彈性模量MPa-管道的外徑mm -彎曲需用應(yīng)力MPa-

38、1/2第67頁，共106頁。5、管道的熱補償空間自然補償管段的近似驗算：其中：Dn管道公稱直徑 mmL管道三個方向熱伸長量的向量和cmL管道的展開長度m管道兩端固定點之間的直線距離 m第68頁，共106頁。5、管道的熱補償5）壓力管道設(shè)計中常用的補償器：型補償器、波型補償器和套管式補償器或球形補償器。形補償器：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、投資少，在壓力管道設(shè)計廣泛采用。波型補償器：補償能力大、占地小，但制造較為復(fù)雜，價格高，適用于低壓大直徑管道。套管式或球形補償器：因填料容易松弛，發(fā)生泄漏，因此很少采用。在有毒及可燃介質(zhì)管道中嚴禁采用。第69頁，共106頁。6、管道支吊架1）管道支吊架作用：承重：承受

39、管道的重量荷載；限位作用：阻止管道發(fā)生非預(yù)期方向的位移；控制振動：用來控制擺動、振動或沖擊。2）管道支吊架分類：承重支吊架 限制性支架防振支架 第70頁，共106頁。6、管道支吊架3）常用支吊架型式：管托： 焊接型滑動、固定、導(dǎo)向管托 高壓管托 固定擋板及導(dǎo)向板 低溫管路用滑動、固定管托管卡： 圓鋼管卡 導(dǎo)向管卡 扁鋼管卡管吊： 焊接型（平管、彎管、立管）管吊 卡箍型（平管、立管）管吊 吊于管子上的管道第71頁，共106頁。6、管道支吊架型鋼吊架：雙桿型吊架 雙柱U型吊架 雙柱型型吊架柱架： 懸臂支架 三角支架 單肢懸臂墻架 雙肢懸臂墻架墻架： 簡型三角墻架 單肢三角墻架支架： 平管支架、彎管

40、支架、立管支架彈簧架： 彈簧托架 彈簧吊架 組裝型吊支架3）支吊架型式：第72頁，共106頁。6、管道支吊架4）吊支架的應(yīng)用范圍 a. 固定支架: 在管路上不允許有任何位移的地方，應(yīng)裝設(shè)固定支架。b活動支架: 在水平管路上沒有或只有很小垂直位移并允許在軸向和橫向有位移的地方，可裝設(shè)活動支架。c導(dǎo)向支架: 在水平管路上只允許有軸向位移而不允許有橫向位移的地方，應(yīng)裝設(shè)導(dǎo)向支架。d. 彈簧支架: 在管道支撐點處存在垂直位移時，應(yīng)裝設(shè)有彈簧吊架。第73頁，共106頁。6、管道支吊架5）支吊架位置的確定基本原則管道支吊架的位置、數(shù)量、型式等應(yīng)滿足管系靜應(yīng)力分析的要求； 管道支吊架應(yīng)具備相應(yīng)的生根條件；

41、支吊架應(yīng)盡可能利用已有的建構(gòu)筑物和地面等作為生根點；支吊架位置應(yīng)不妨礙操作人員的通行、設(shè)備的檢修和管道的拆卸； 支吊架的位置尚應(yīng)考慮經(jīng)濟型原則；支吊架的位置應(yīng)盡可能整齊有序。第74頁，共106頁。7、管道的應(yīng)力分析與柔性分析為什么要進行應(yīng)力分析？管系的載荷復(fù)雜，如：第75頁，共106頁。5、管系的應(yīng)力分析與柔性分析為什么要進行應(yīng)力分析？管系的變形復(fù)雜，如：溫差引起的變形必須加以約束，否則，與之相連的設(shè)備剛性較大，無法吸收其變形而引起設(shè)備破壞。支撐作用的影響：不同支撐方式和位置會產(chǎn)生不同的附加應(yīng)力。管道的空間方位的影響：具有角向變形，產(chǎn)生扭矩。管道附件和介質(zhì)的自重影響：具有彎曲變形，產(chǎn)生彎曲應(yīng)力

42、分析管系應(yīng)力和變形是分不開的。管道設(shè)計者要討論：1、管系應(yīng)力分析和柔性分析的目的？2、什么情況下需要進行管系應(yīng)力分析和柔性分析3、如何進行管系應(yīng)力分析和柔性分析4、什么條件下管系應(yīng)力分析和柔性分析是合格的？第76頁，共106頁。若干個基本概念：應(yīng)力分類（一）一次應(yīng)力。一次應(yīng)力指的是由壓力、重力和其他外力載荷作用所產(chǎn)生的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力，一次應(yīng)力必須滿足外部和內(nèi)部的力和力矩的平衡法則。一次應(yīng)力是非自限性的，它始終隨所加載荷的增加而增加，超過材料的屈服極限或持久強度時，將使管道發(fā)生塑性破壞或總體變形，因此在管系的應(yīng)力分析中，首先應(yīng)使一次應(yīng)力滿足許用應(yīng)力值。（二）二次應(yīng)力。二次應(yīng)力指的是由熱脹、冷縮

43、、端點位移等位移載荷作用的產(chǎn)生的正應(yīng)力或剪應(yīng)力，二次應(yīng)力不直接與外力平衡，而是為滿足位移約束條件或管道自身變形要求而必須產(chǎn)生的應(yīng)力。（三）峰值應(yīng)力。峰值應(yīng)力是指局部應(yīng)力集中或局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)或局部熱應(yīng)力等所引起的較大的應(yīng)力。 管道的二次應(yīng)力通常是由位移載荷引起的（如熱膨脹量、附加位移，安裝誤差，振動載荷）二次應(yīng)力是自限性的，當局部屈服和產(chǎn)生少量塑性變形時,通過變形協(xié)調(diào)就能使應(yīng)力降低下來。二次應(yīng)力的許用極限是基于周期性和疲勞斷裂模式，不取決于一個時期的應(yīng)力水平，而是取決于交變的應(yīng)力范圍和交變的循環(huán)次數(shù)。第77頁，共106頁。若干個基本概念：安定狀態(tài)第78頁，共106頁。若干個基本概念：安定狀態(tài)第7

44、9頁，共106頁。若干個基本概念：安定狀態(tài)GB20801.2中（32）式的由來，注意符號上不一致。第80頁，共106頁。若干個基本概念：應(yīng)力評定準則第81頁，共106頁。若干個基本概念：劇烈循環(huán)工況：管道系統(tǒng)中的管子、管道元件或接頭中的位移應(yīng)力范圍超過許用應(yīng)力范圍的0.8倍，同時當量循環(huán)次數(shù)N超過7000次。GB20801.2中(37)式.計及軸向彎曲應(yīng)力和扭矩的剪應(yīng)力GB20801.2中(35)式.折算為最大應(yīng)力范圍時的循環(huán)次數(shù)第82頁，共106頁。管系應(yīng)力分析的目的第83頁，共106頁。哪些情況下要進行管系應(yīng)力分析第84頁，共106頁。第85頁，共106頁。管系應(yīng)力分析的方法如何求Y？（1

45、）選擇任一端為始端，另一端為未端（2）分別計算空間熱脹量第86頁，共106頁。管系應(yīng)力分析的方法第87頁，共106頁。管系應(yīng)力分析的方法第88頁，共106頁。管系應(yīng)力分析的方法建立CAESAR模型上機進行應(yīng)力解析應(yīng)力校核提供計算結(jié)果繪制管系空視圖載荷分析管道竣工資料管道走線管道幾何參數(shù)、約束條件服役條件第89頁，共106頁。五、關(guān)于設(shè)計、施工安裝說明1、按相應(yīng)的規(guī)范編制相關(guān)的管道施工安裝說明2、GC類工藝管道的設(shè)計與施工安裝說明3、GB1燃氣管道的設(shè)計與施工安裝說明4、GB2熱力管道的設(shè)計與施工安裝說明第90頁，共106頁。1、按相應(yīng)的規(guī)范要求編制施工安裝說明GB1類管道按城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工

46、及驗收規(guī)范CJJ33-2005編制GB2類管道按城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗收規(guī)范CJJ28-2005編制GC類工業(yè)管道按工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范 GB50235-2010編制GD類管道可按 電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第5部分：管道及系統(tǒng) DL/T5190.5-2012編制相關(guān)規(guī)范：工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB 50185-2010、工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB 50727-2011 第91頁，共106頁。2、GC類工藝管道的設(shè)計與施工安裝說明工藝管道設(shè)計與施工安裝說明的基本內(nèi)容關(guān)于管道安裝的內(nèi)容和要求射線照相檢驗的基本條件管道的吹掃說明管道的壓力試驗說明第92頁，共1

47、06頁。 工藝管道 設(shè)計與施工安裝說明的基本內(nèi)容 1、原則要求、設(shè)計范圍和主要內(nèi)容 2、設(shè)計與施工安裝所引用的規(guī)范 3、圖紙的組成和說明 4、管道的安裝要求 5、管道的檢驗和試壓要求 6、管道的吹掃和清洗 7、管道的絕熱施工要求 8、管道的涂色要求第93頁，共106頁。關(guān)于管道安裝的內(nèi)容和要求圖紙中管道的標注說明 關(guān)注土建工程的相關(guān)內(nèi)容管道連接的原則管道安裝坡度要求 管道的防靜電接地要求 管道的防腐說明 管道支吊架的安裝要求其它特殊情況的說明第94頁，共106頁。射線照相檢驗的基本條件 應(yīng)進行100%射線照相檢驗，其質(zhì)量不低于級的管道包括： 1、輸送劇毒流體的管道； 2、輸送設(shè)計壓力大于等于10MPa或，設(shè)計壓力大于等于4.0MPa且設(shè)計溫度大于等于400的可燃流體、有毒流體管道； 3、輸送設(shè)計壓力大于等于10MPa且設(shè)計溫度大于等于400的非可燃流體、無毒流體管道； 第95頁，共106頁。射線照相檢驗的基本條件