壓力管道設(shè)計培訓

壓力管道設(shè)計培訓新疆市政建筑設(shè)計研究院有限公司二○○九年六月第一頁，共七十一頁。內(nèi)容壓力管道設(shè)計許可制度的背景壓力管道的特點壓力管道設(shè)計的歷史與現(xiàn)狀壓力管道設(shè)計內(nèi)容壓力管道設(shè)計要點及方法壓力管道設(shè)計管理第二頁，共七十一頁。我國的工業(yè)化進程新中國的工業(yè)化進程始于1953年開始執(zhí)行的國民經(jīng)濟發(fā)展第一個五年計劃，產(chǎn)業(yè)主要以冶金、電力、煤炭、化學、機械等行業(yè)為主1978年中國開始實施改革開放戰(zhàn)略，開始進行工業(yè)化戰(zhàn)略的重大調(diào)整，工業(yè)化進程突飛猛進，化工、石油、煤炭、燃氣、電力及各種新興工業(yè)大量建成投產(chǎn)隨之而來，工業(yè)生產(chǎn)安全事故也大幅增長，尤其是化工、石油、燃氣、電力等行業(yè)的生產(chǎn)安全事故，損失大、危害嚴重第三頁，共七十一頁。吉林化工廠爆炸事故2005年11月13日13時40分，中石油吉林石化公司雙苯廠連續(xù)發(fā)生爆炸。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有6名工人失蹤，受傷人員近70人，事故原因已初步查明，該廠苯胺裝置硝化單元發(fā)生著火爆炸是P－102塔發(fā)生堵塞，循環(huán)不暢，因處理不當造成。這次事故造成大量化工原料流入松花江，對下游城市及居民的生活用水造成污染，同時對松花江流域的生態(tài)造成很大破壞。

第四頁，共七十一頁。廣西宜州化工廠爆炸事故2008年8月２６日早上６時４５分，廣西維尼綸集團有限責任公司有機車間發(fā)生嚴重爆炸事故，造成重大人員傷亡和慘重損失。截至26日17時，已成功疏散轉(zhuǎn)移群眾1.15萬多人；醫(yī)院收治傷員55人，死亡8人，失去聯(lián)系11人。這次事故所流瀉的化工原料也造成當?shù)氐暮恿魑廴荆掠?.5萬居民被迫疏散。第五頁，共七十一頁。青島市地下燃氣管道爆炸事故2008-01-13青島地下燃氣管道爆炸行人被炸飛兩米，一條街的人行道被爆炸掀開，事故原因已查明，是燃氣管道存在漏點，事發(fā)地段剛好是電力井較為聚集的地方，地下電線打火后，遇到泄漏的可燃性氣體，發(fā)生了爆炸。

第六頁，共七十一頁。深圳市地下燃氣管道爆炸事故2006-1-11零時10分左右，深圳深南大道與華富路十字路口附近，地下燃氣泄漏發(fā)生連環(huán)爆炸。事故中一女子死亡，另有16人受傷，其中一男子病危。事故造成7000多用戶燃氣供應(yīng)暫時中斷。經(jīng)查，事故起因為施工單位在修建深南———華富路地下人行通道時違章施工，造成直徑110毫米的燃氣管道破裂，大量液化石油氣泄漏，隨后引起爆燃。第七頁，共七十一頁。阜康市供熱管道爆裂事故

2007年1月4日上午當?shù)毓嶂鞴芫W(wǎng)突然爆裂，停暖逾三十小時，造成大量城市居民工作、生活不便和忍受寒冷。第八頁，共七十一頁。大量的生產(chǎn)安全事故造成勞動者和人民群眾的生命被無情終結(jié)，大量社會財富毀于一旦，造成的環(huán)境污染難以消除和生態(tài)破壞難以恢復(fù)的嚴重后果。尤其是有毒、有腐蝕性、易燃、易爆、高溫、低溫、高壓的工業(yè)介質(zhì)泄露、爆炸產(chǎn)生的危害極其嚴重。這正是我國實行特種設(shè)備安全檢查及壓力容器壓力管道設(shè)計許可制度的背景。第九頁，共七十一頁。我國壓力管道安全事故原因比例第十頁，共七十一頁。我國特種設(shè)備安全監(jiān)察的歷史1955年7月，我國在當時的勞動部設(shè)立了鍋爐安全檢查總局，此后經(jīng)歷了建立、合并、恢復(fù)、撤銷、再建立的曲折過程，鍋爐壓力容器事故率也隨之出現(xiàn)了波浪起伏的歷史狀況。1978年9月，國務(wù)院批準恢復(fù)了鍋爐安全監(jiān)察局。自此，逐步建立健全各級監(jiān)察機構(gòu)和檢測檢驗機構(gòu)，形成了較完善的安全監(jiān)察監(jiān)督檢驗體系。1982年2月，國務(wù)院發(fā)布了《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》1996年原勞動部發(fā)布了《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》[1996]140號2003年3月11日，國務(wù)院令第373號令，發(fā)布了《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，自2003年6月1日起施行。2009年1月24日《中華人民共和國國務(wù)院令第549號》，對《國務(wù)院關(guān)于修改《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的決定》予以公布，自2009年5月1日起施行。第十一頁，共七十一頁。我國壓力管道設(shè)計許可的歷史1992年10月9日，原國家勞動部頒發(fā)《壓力容器設(shè)計單位資格管理與監(jiān)督規(guī)則》，自1993年4月1日起施行。1997年中石化發(fā)布《壓力管道設(shè)計單位認證與管理辦法》，并于1998~2000年完成本系統(tǒng)60余家設(shè)計單位的壓管設(shè)計資格審查認證。1999年12月16日，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力管道設(shè)計單位資格認證與管理辦法》質(zhì)技監(jiān)鍋發(fā)【1999】272號，自頒布之日起施行。2002年8月14日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則》國質(zhì)檢鍋【2002】235號，自2003年1月1日起施行。2008年8月1日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則》自頒布之日起施行。第十二頁，共七十一頁。內(nèi)容壓力管道設(shè)計許可制度的背景壓力管道的特點壓力管道設(shè)計的歷史與現(xiàn)狀壓力管道設(shè)計內(nèi)容壓力管道設(shè)計要點及方法壓力管道設(shè)計管理第十三頁，共七十一頁。壓力管道的定義按《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》第七章附則，第八十八條的釋義：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）的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)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介質(zhì)，且公稱直徑大于25mm的管道。第十四頁，共七十一頁。壓力管道的分類《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則》TSGR1001-2008的附件B，將壓力管道劃分為4大類一、GA類（長輸管道），含GA1級，GA2級二、GB類（公用管道），含GB1級(城鎮(zhèn)燃氣管道），GB2級(城鎮(zhèn)熱力管道）三、GC類（工業(yè)管道），含GC1級，GC2級，GC3級四、GD類（動力管道），含GD1級，GD2級第十五頁，共七十一頁。壓力管道的組成元件壓力管道元件是指：組成壓力管道系統(tǒng)的各種元素的統(tǒng)稱，大致包括管道的組成件和支承件兩大類?！短胤N設(shè)備目錄》列明：壓力管道元件包括：1.壓力管道管子2.壓力管道管件3.閥門4.法蘭5.補償器6.壓力管道密封元件（含緊固件）7.壓力管道特種原件（阻火器、視鏡、過濾器等）8.壓力管道材料9.壓力管道支承件共9大類別39個品種。第十六頁，共七十一頁。壓力管道的特點1、輸送的介質(zhì)具有壓力，多數(shù)屬于高、中壓管道。2、輸送的介質(zhì)有毒或有腐蝕性，或易燃、易爆。3、輸送的介質(zhì)具有高溫或低溫，或最高工作溫度高于或者等于液體介質(zhì)的標準沸點。4、壓力管道工作場所自然條件和工程條件復(fù)雜，安全事故往往會引起連鎖事故，毒害介質(zhì)泄露會引起次生災(zāi)害。5、壓力管道種類多，設(shè)計、制造、安裝、應(yīng)用環(huán)節(jié)多安全管理難度大。6、壓力管道材料種類多，選用復(fù)雜。第十七頁，共七十一頁。內(nèi)容壓力管道設(shè)計許可制度的背景壓力管道的特點壓力管道設(shè)計的歷史與現(xiàn)狀壓力管道設(shè)計內(nèi)容壓力管道設(shè)計要點及方法壓力管道設(shè)計管理第十八頁，共七十一頁。我國壓力管道設(shè)計的歷史我國正真意義上的壓力管道設(shè)計起步較晚，但符合條例“壓力管道”定義的管道設(shè)計自新中國建立就已開始。1997年中石化發(fā)布《壓力管道設(shè)計單位認證與管理辦法》，并于1998~2000年完成本系統(tǒng)60余家設(shè)計單位的壓管設(shè)計資格審查認證。1999年12月16日，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力管道設(shè)計單位資格認證與管理辦法》質(zhì)技監(jiān)鍋發(fā)【1999】272號，自頒布之日起施行。2002年8月14日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則》國質(zhì)檢鍋【2002】235號，自2003年1月1日起施行。2008年8月1日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則》自頒布之日起施行。第十九頁，共七十一頁。我區(qū)壓力管道設(shè)計的歷史1997年中石化發(fā)布《壓力管道設(shè)計單位認證與管理辦法》，并于1998~2000年完成本系統(tǒng)60余家設(shè)計單位的壓管設(shè)計資格審查認證。1999年12月16日，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力管道設(shè)計單位資格認證與管理辦法》質(zhì)技監(jiān)鍋發(fā)【1999】272號，自頒布之日起施行。我區(qū)的克拉瑪依石油設(shè)計院于2001年取得壓管設(shè)計資格，烏石化設(shè)計院于2002年取得壓管設(shè)計資格。目前取得國家質(zhì)檢總局頒證的壓管設(shè)計單位已有五家設(shè)計單位。2002年8月14日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則》國質(zhì)檢鍋【2002】235號，自2003年1月1日起施行。我區(qū)的壓管設(shè)計培訓取證工作始于2005年，目前取得自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒證的壓管設(shè)計單位已有七家設(shè)計單位。2008年8月1日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則》自頒布之日起施行。第二十頁，共七十一頁。壓力管道設(shè)計有關(guān)法規(guī)及規(guī)范及規(guī)程法規(guī)2008年8月1日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則》自頒布之日起施行。規(guī)范《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB50316-2000（2008年版）含有壓力管道的各種專業(yè)設(shè)計、施工及驗收規(guī)范規(guī)程《壓力管道安全監(jiān)察技術(shù)規(guī)程》（討論中）第二十一頁，共七十一頁。壓力管道設(shè)計現(xiàn)狀以前，在未進行壓力管道設(shè)計許可制之前，壓管設(shè)計均由工藝設(shè)計專業(yè)承擔，對管道材料和管道機械設(shè)計不夠重視，從而使壓力管道設(shè)計存在憑經(jīng)驗設(shè)計和具有盲目性，其后果不是安全性差就是經(jīng)濟性差。目前，許多壓力管道設(shè)計單位雖然已經(jīng)取得了壓力管道設(shè)計許可資格，但是由于技術(shù)力量不足或其他原因，材料設(shè)計和機械設(shè)計仍然是薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計深度亟待加強。我國的工程設(shè)計資質(zhì)由住房及城鄉(xiāng)建設(shè)部管理，工程咨詢資質(zhì)由國家發(fā)改委管理，均有相關(guān)設(shè)計收費標準。我國壓力容器壓力管道設(shè)計許可資格由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局管理，但目前尚無壓力管道設(shè)計收費標準。第二十二頁，共七十一頁。內(nèi)容壓力管道設(shè)計許可制度的背景壓力管道的特點壓力管道設(shè)計的歷史與現(xiàn)狀壓力管道設(shè)計內(nèi)容壓力管道設(shè)計要點及方法壓力管道設(shè)計管理第二十三頁，共七十一頁。壓力管道設(shè)計的內(nèi)容壓力管道設(shè)計包括三部分內(nèi)容：1.管道工藝設(shè)計（布管設(shè)計或配管設(shè)計）2.管道材料設(shè)計3.管道機械設(shè)計（管道受力分析、支撐及柔性安全設(shè)計）

第二十四頁，共七十一頁。壓力管道工藝設(shè)計管道工藝設(shè)計（布管設(shè)計或配管設(shè)計）的目的：是實現(xiàn)介質(zhì)在規(guī)定狀態(tài)下的安全轉(zhuǎn)移。管道工藝設(shè)計的根本要求是：適用性。管道工藝設(shè)計主要任務(wù)是：1.確定介質(zhì)及其特性。2.確定介質(zhì)輸送全過程的狀態(tài)。3.確定管道的空間位置布置。4.確定管道的管徑。5.確定管道上控制元件及安全元件的布置。6.確定管道的環(huán)境條件。7.制定管道運行維護的操作要求。第二十五頁，共七十一頁。壓力管道材料設(shè)計管道材料設(shè)計的目的：是用可靠和經(jīng)濟材料實現(xiàn)工藝設(shè)計的要求。管道材料設(shè)計的根本要求是：可靠性和經(jīng)濟性。管道材料設(shè)計主要任務(wù)是：1.根據(jù)介質(zhì)特性及工作狀態(tài)確定既可靠又經(jīng)濟的管道元件材料包括材質(zhì)、標準系列、工程壓力等級等。2.根據(jù)管道工作的狀態(tài)、管徑、管道的工作環(huán)境、管道使用壽命等確條件定元件的壁厚。3.確定管道材料的連接方式及檢驗標準。4.確定管道材料的防腐、保溫及維護方法。5.確認材料代換條件及內(nèi)容。.第二十六頁，共七十一頁。壓力管道機械設(shè)計管道機械設(shè)計的目的：是保障管道材料在工藝條件下，在管道使用壽命期內(nèi)的安全使用。管道機械設(shè)計的根本要求是：安全性。管道機械設(shè)計主要任務(wù)是：1.分析管道元件材料在工作狀態(tài)及環(huán)境條件下的性能，校核材料的強度及剛度性能是否滿足安全要求。2.根據(jù)管道材料性能及管道和介質(zhì)的重力、管道成受的外荷載及管道內(nèi)壓的不平衡進行管道的支撐設(shè)計。3.進行管道動應(yīng)力分析，對管道在振動、循環(huán)熱應(yīng)力等條件下的損壞及疲勞損壞采取預(yù)防和消除措施，即進行管系的減振和柔性設(shè)計。4.必要時進行管道的動態(tài)水力工況分析，對管道在非正常關(guān)閉或操作下的壓力瞬變進行分析，采取防止水錘的措施。

第二十七頁，共七十一頁。內(nèi)容壓力管道設(shè)計許可制度的背景壓力管道的特點壓力管道設(shè)計的歷史與現(xiàn)狀壓力管道設(shè)計內(nèi)容壓力管道設(shè)計要點及方法壓力管道設(shè)計管理第二十八頁，共七十一頁。一、壓力管道設(shè)計條件壓力管道設(shè)計條件分為：1.介質(zhì)及其狀態(tài)條件2.環(huán)境條件3.工藝條件（一）介質(zhì)及其狀態(tài)條件1.介質(zhì)的物理性質(zhì)（工藝設(shè)計的重要條件）介質(zhì)的物理性態(tài)（氣體或液體或汽、水兩相流體）、密度、粘度、沸點、冷凝點等最高工作壓力≥0.1MPa（表壓），輸送介質(zhì)為氣（汽）體、液化氣體；最高工作壓力≥0.1MPa（表壓），輸送介質(zhì)為可燃、易爆、有毒、有腐蝕性，或最高工作溫度大于標準沸點的液體；2.介質(zhì)的化學性質(zhì)（材料設(shè)計的重要條件）介質(zhì)的毒性、腐蝕性、燃燒性、爆炸性等，詳見《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》GB5044中規(guī)定的毒性為極度危害的介質(zhì)，《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160，《建筑防火設(shè)計規(guī)范》GB50016-2006中規(guī)定的火災(zāi)危險性為甲乙類的介質(zhì)；

第二十九頁，共七十一頁。（二）環(huán)境條件（工藝、材料、機械設(shè)計的重要條件）1.氣候氣象包括極端最高氣溫、極端最低氣溫、空氣濕度、大氣壓力、風力、風向、積雪厚度、暴雨強度、日照強度等。2.工程地質(zhì)包括場地土質(zhì)類別、地基承載力、土壤濕陷性、土壤腐蝕性、地震設(shè)防烈度、地下水位、地溫波動范圍等。3.工程環(huán)境條件敷設(shè)方式、緊鄰建構(gòu)筑物、緊鄰各種工業(yè)及市政公用管道、周邊的軍事、空港、居住區(qū)等限制條件。第三十頁，共七十一頁。（三）工藝條件（工藝、材料、機械設(shè)計的重要條件）1.最高工作壓力2.最高工作溫度3.操作工況4.劇烈循環(huán)條件

在壓力管道設(shè)計中，工藝專業(yè)必須向壓力管道配管專業(yè)及材料設(shè)計和機械設(shè)計人員提交設(shè)計條件圖

第三十一頁，共七十一頁。二、工藝設(shè)計（一）確定壓力管道類別（二）確定設(shè)計壓力依據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB50316-2000，2008年版3.1.2設(shè)計壓力的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：3.1.2.1一條管道及其每個組成件的設(shè)計壓力，不應(yīng)小于運行中遇到的內(nèi)壓或外壓與溫度相偶合時最嚴重條件下的壓力。最嚴重條件應(yīng)為強度計算中管道組成件需要最大厚度及最高公稱壓力時的參數(shù)。但上述設(shè)計壓力不應(yīng)包括本章中允許的非經(jīng)常性壓力變動值。3.1.2.2下列特殊條件的管道，其設(shè)計壓力應(yīng)與3.1.2.1款比較，并應(yīng)取兩者的較大值。（1）輸送制冷劑、液化烴類等氣化溫度低的流體管道，設(shè)計壓力不應(yīng)小于閥被關(guān)閉或流體不流動時在最高環(huán)境溫度下氣化所能達到的最高壓力。（2）離心泵出口管道的設(shè)計壓力不應(yīng)小于吸入壓力與揚程相應(yīng)壓力之和。（3）沒有壓力泄放裝置保護或與壓力泄放裝置隔離的管道，設(shè)計壓力不應(yīng)低于流體可達到的最大壓力。第三十二頁，共七十一頁。3.1.2.3真空管道管道應(yīng)按受外壓設(shè)計，當裝有安全控制裝置時，設(shè)計壓力應(yīng)取1.25倍最大內(nèi)外壓力差或0.1MPa兩者中的低值；無安全控制裝置時，設(shè)計壓力應(yīng)取0.1MPa。3.1.2.4裝有泄壓裝置的管道的設(shè)計壓力不應(yīng)小于泄壓裝置的開啟壓力。注：一般情況下可仿照壓力容器的做法，在相應(yīng)最高工作壓力的基礎(chǔ)上增加一個裕度系數(shù)，來確定設(shè)計壓力。當按照此法確定的設(shè)計壓力會引起管道的壓力等級變化時，應(yīng)判斷該工作壓力是否就是運行中遇到的內(nèi)壓或外壓與溫度相偶合時最嚴重條件下的最高工作壓力，若是，在報請技術(shù)負責人批準的情況下，設(shè)計壓力可取此時的最高工作壓力，而不必再加系數(shù)。摘自《壓力管道技術(shù)》一般情況下管道元件的設(shè)計壓力確定工作壓力Pw（MPa）設(shè)計壓力P（MPa）Pw≤1.8P=Pw+0.181.8＜Pw≤4.0P=1.1Pw4.0＜Pw≤8.0P=Pw+0.4Pw＞8.0P=1.05Pw第三十三頁，共七十一頁。（三）確定設(shè)計溫度依據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB50316-2000，2008年版3.1.3設(shè)計溫度的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：3.1.3.1管道中每個組成件的設(shè)計溫度，應(yīng)不低于本規(guī)范3.2.1.1款規(guī)定的需要最大厚度或最高公稱壓力相對應(yīng)的溫度。設(shè)計溫度的確定還應(yīng)包括流體溫度、環(huán)境溫度、陽光輻射、加熱或冷卻的流體溫度等因素的影響。設(shè)計的最低溫度應(yīng)為管道組成件的最低工作溫度，此溫度不應(yīng)低于材料的使用溫度下限。3.1.3.2管道采用伴管或夾套加熱時，應(yīng)以外加熱管和管內(nèi)流體溫度中較高的溫度為設(shè)計溫度。3.1.3.3無隔熱層的管道中，不同的管道組成件可具有不同的設(shè)計溫度，管道組成件的設(shè)計溫度應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）流體溫度低于65℃時，管道組成件的設(shè)計溫度可與流體溫度相同；（2）流體溫度等于或大于65℃時，除非按傳熱計算或試驗確定有較低的平均壁溫，管道組成件的設(shè)計溫度不應(yīng)低于以下值：閥門、管子、突緣短節(jié)、焊接管件和厚度與管子相似的其他管道組成件：為流體溫度的95%；第三十四頁，共七十一頁。

法蘭（除松套法蘭外），包括在管件和閥門上的法蘭：為流體溫度的95%；松套法蘭：為流體溫度的85%；法蘭緊固件：為流體溫度的80%；注：一般情況下可仿照壓力容器的做法，在相應(yīng)最高工作溫度的基礎(chǔ)上增加一個裕度系數(shù)，來確定設(shè)計溫度。當按照此法確定的設(shè)計溫度會引起管道的壓力等級變化時，應(yīng)判斷該工作壓力是否就是運行中遇到的內(nèi)壓或外壓與溫度相偶合時最嚴重條件下的最高工作溫度，若是，在報請技術(shù)負責人批準的情況下，設(shè)計壓力可取此時的最高工作溫度，而不必再加系數(shù)。摘自《壓力管道技術(shù)》一般情況下管道元件的設(shè)計溫度確定工作溫度Tw（℃）設(shè)計溫度T（℃）-20＜Tw≤15T=Tw-5（最低取-20）15＜Tw≤350T=Tw+20Tw＞350T=Tw+（5~15）第三十五頁，共七十一頁。（四）確定管道平面布置及敷設(shè)方式（五）確定管徑（進行水力計算或平差計算）（六）確定管道上的安全及控制元件的布置位置及動作壓力。（七）提出管道運行維護的操作要求。第三十六頁，共七十一頁。三、材料設(shè)計（一）確定壓力管道各種元件的材料

在使用任何一種壓力管道元件材料之前，應(yīng)詳細了解該材料的性能特點。

1.常用壓力管道材料分類1）鑄鐵材料（灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）2）碳素鋼（高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通碳素鋼）3）合金鋼（低合金鋼、調(diào)質(zhì)合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼、低溫用鋼）4）有色金屬材料（鋁及鋁合金、銅及銅合金）5）聚四氟乙烯（PTFE）及其襯里管6）聚氯乙烯（PVC）及其襯里管7）聚乙烯（PE）及其襯里管8）聚丙烯（PP）及其襯里管9）苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚體（ABS）及其襯里管10）常用橡膠襯里管11）玻璃鋼管12）搪瓷襯里管13）鉛及鉛襯里管14）（不透性）石墨管15）環(huán)氧樹脂襯里管16）酚醛樹脂襯里管第三十七頁，共七十一頁。

2.常用壓力管道材料性能

1）鑄鐵材料（灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）a.含碳量大于2.06%鐵碳合金,碳和硅含量較高b.可焊性、塑性、韌性和強度均比較差c.一般不能鍛造d.鑄造、耐磨性、切削加工性能好e.價格便宜f.用途：設(shè)備基座、閥體材料、低壓管道等2）碳素鋼（高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通碳素鋼）a.含碳量小于2.06%鐵碳合金b.可焊性、塑性、韌性和強度均優(yōu)于鑄鐵c.普通碳素鋼S、P含量較高，綜合機械性能和耐腐蝕性能均比較差d.普通碳素鋼分為鎮(zhèn)定鋼和沸騰鋼，沸騰鋼一般不用做流體輸送管道用鋼，而主要用作結(jié)構(gòu)用鋼e.優(yōu)質(zhì)碳素鋼冶煉是脫氧較好，S、P雜質(zhì)含量較低，機械性能和耐腐蝕性能均由于普通碳素鋼，工程應(yīng)用最廣泛f.高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼各方面性能均優(yōu)于優(yōu)質(zhì)碳素鋼，但價格較高，工程上應(yīng)用不多，在優(yōu)質(zhì)碳素鋼不能滿足工程使用要求時，一般選用合金鋼代替第三十八頁，共七十一頁。3）合金鋼a.低合金鋼強度高于碳素鋼，塑性、韌性較好，可焊性尚可，其中的鉻鉬系和鉻鉬釩系常用作高溫（550℃以下）、抗氫腐蝕、抗高溫硫腐蝕材料b.調(diào)質(zhì)合金鋼強度高，可焊性差，常用作緊固件材料，螺栓材料常采用高級優(yōu)質(zhì)調(diào)質(zhì)合金鋼c.不銹鋼其合金元素含量比較高，均超過10%，其耐熱耐腐蝕性能大大優(yōu)于碳素鋼和低合金鋼，價格也高。d.耐熱鋼除超低碳不銹鋼和雙相不銹鋼外，大多數(shù)不銹鋼都可用作耐熱鋼。e.低溫用鋼奧氏體剛和含銅、鎳等元素的合金鋼，一般沒有低溫冷脆現(xiàn)象，常用于低溫工況。4）有色金屬a.鋁及鋁合金塑性好、抗大氣腐蝕性能好強度低、機械加工性能差、焊接性能差b.銅及銅合金塑性好、耐大氣腐蝕性能好，但不耐氨及強氧化介質(zhì)腐蝕，強度較低、機械加工性能好、焊接性能較5）聚四氟乙烯（PTFE）及其襯里管a.極好的耐腐蝕性能（抗強酸、強堿、強氯化劑、王水等介質(zhì)腐蝕）b.良好的耐熱性和耐低溫性（在-196~180℃之間可長期穩(wěn)定使用）第三十九頁，共七十一頁。c.良好的潤滑性和表面不粘性d.良好的耐大氣老化性能e.工程上常用作襯里材料，尤其是大口徑襯里管道6）聚氯乙烯（PVC）及其襯里管a.價格比聚四氟乙烯便宜b.良好的耐腐蝕性（抗大多數(shù)酸、堿、鹽腐蝕）c.硬聚氯乙烯強度較高，管道口徑可達DN400d.連接方法較多（粘接、熔接、螺紋連接、承插連接等）e.用作襯里管道時要求與聚四氟乙烯基本相同f.耐低溫性一般（在-15~60℃之間可長期穩(wěn)定使用）7）聚乙烯（PE）及其襯里管a.價格比聚四氟乙烯便宜b.耐腐蝕性不如聚四氟乙烯c.強度略高，管道口徑可達DN125d.連接方法較多（熔接、螺紋連接、承插連接等）e.用作襯里管道時要求與聚四氟乙烯基本相同f.較好的耐低溫性（在-70~100℃之間可長期穩(wěn)定使用）第四十頁，共七十一頁。8）聚丙烯（PP）及其襯里管a.價格便宜b.耐腐蝕性不如聚四氟乙烯c.強度高，管道口徑可達DN400d.連接方法較多（熔接、螺紋連接、承插連接等）e.用作襯里管道時要求與聚四氟乙烯基本相同f.低溫下易發(fā)脆、易老化、不耐磨（在120℃下可長期使用）9）苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚體（ABS）及其襯里管a.價格便宜b.對弱酸弱堿有較好耐腐蝕性c.在塑料管中強度最高d.連接方法較多（熔接、螺紋連接、承插、法蘭連接等）e.耐磨性優(yōu)于PVC、PE、PPf.耐候性差，長期使用易起層第四十一頁，共七十一頁。10）常用橡膠襯里管a.天然橡膠彈性大、強度高、耐寒性好，但耐油、耐酸、耐堿差，易老化；b.氯丁橡膠耐油、耐酸、耐堿、耐老化均較好；但比重大，成本高；c.丁基橡膠耐熱、耐酸、耐堿、耐老化比較好，吸振及阻尼特性好.但其彈性差、加工性能差、耐油性不好；d.丁腈（jing)橡膠耐熱、耐油、耐磨、較好，但耐寒、耐酸堿、耐老化較差；e.氟橡膠耐油、耐酸堿、耐老化等均比較好，但耐寒和加工性能較差，價格較貴；11）玻璃鋼管玻璃鋼管是以環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯樹脂為基本材料，以中堿玻璃纖維織物為骨架材料加工成的非金屬管道。其機械強度高，可做大口徑管子，規(guī)格為DN25~900；其耐腐蝕性（尤其耐酸堿性）不如塑料和橡膠，但價格相對便宜。不飽和聚酯樹脂玻璃鋼的使用溫度一般小于150℃.12）搪瓷襯里管一般為碳鋼搪瓷襯里，規(guī)格DN25~250；除對氫氟酸和工業(yè)磷酸的耐腐蝕性較弱以外，幾乎抗其他一切酸腐蝕，但不能抗堿腐蝕。耐磨性好，耐老化，但性脆，不能承受沖擊荷載，使用溫度一般為-20~250℃.連接方式為法蘭連接。第四十二頁，共七十一頁。13）鉛及鉛襯里管通過向純鉛中加入一些合金元素，如銅、銻而得到鉛合金，可用于抗稀硫酸、稀磷酸腐蝕，但不耐硝酸、鹽酸、氫氟酸、有機酸和減腐蝕。鉛管強度低、韌性較差、易碎裂、不能承受沖擊或交變荷載。鉛襯里管使用相對較多，連接方法為法蘭連接。14）（不透性）石墨管石墨管是通過向石墨中加入一些粘結(jié)劑或浸漬劑，于高壓下成型的管子。其耐腐蝕性較好，能耐多數(shù)酸堿介質(zhì)腐蝕，抗拉強度以般為18MPa，但韌性較差，使用最高溫度可達300℃.15）環(huán)氧樹脂襯里管特點是堅韌、光滑、耐磨蝕，能抗強氧化劑以外所有酸堿介質(zhì)的腐蝕?？蛇M行現(xiàn)場襯里施工，安裝要求低，常用于大口徑天然氣輸送管道。16）酚醛樹脂襯里管最大特點是無菌、無污染，適用于食品加工業(yè)。

第四十三頁，共七十一頁。（二）選定壓力管道元件的標準體系壓力管道元件的生產(chǎn)和使用都是標準化和系列化的，尤其是管子和法蘭的標準最具代表性，不同標準系列的元件往往難以混合使用。1.我國常用標準體系（管法蘭系列）1）國家標準（GB）2）機械行業(yè)標準（JB）3）石化行業(yè)標準（SH）4）化工行業(yè)標準（HG）

這些標準各有各自的溫度-壓力表，密封面尺寸和接管尺寸，相互之間互換性差，有些甚至不能配套使用。在各標準之間配伍使用管道元件時，應(yīng)注意其溫度-壓力值的邊緣，并保證各系列均滿足；法蘭密封面應(yīng)配套；壓力等級匹配等等。

第四十四頁，共七十一頁。2.壓力管道應(yīng)用標準體系配伍表大外徑系列小外徑系列SHGBASMEJBHG一般管道SH/T3405GB/T17395ASMEB36.10HG20553長輸管道GB/T9711.1GB/T9711.1API5L管件SH/T3408SH/T3409SH/T3410GB/T14626GB/T12459GB/T13401GB/T14383GB/T14626ASMEB16.9ASMEB16.11ASMEB16.28GB/T12459GB/T13401GB/T14383HG/T21634HG/T21635HG/T21631HG/T21632法蘭SH/T3406GB9112~GB9131ASMEB16.5JB/T74~86HG20592~HG20605墊片SH/T3401SH/T3402SH/T3403SH/T3407GB4622.1~3GB/T13403GB/T13404GB/T15601ASMEB16.20ASMEB16.21JB/T87JB/T88JB/T89JB/T90HG20606~HG20612緊固件SH/T3404GB/T5780~GB/T5782GB/T41GB/T6170ASMEB18.2.1ASMEB18.2.2GB/T5780~GB/T5782GB/T41GB/T6170HG20613~HG20614閥門API594~API609GB/T12232~GB/T12247JB系列JB系列第四十五頁，共七十一頁。（三）確定壓力管道元件的公稱壓力等級1.影響公稱壓力等級確定的因素1）應(yīng)用標準體系相同的設(shè)計條件，采用不同標準，選用的公稱壓力不同2）材料一條壓力管道中的各種元件往往采用不同的材料和標準，無論采用什么材料標準，他們都應(yīng)該是同等級的材料，即具有對操作條件同等的適應(yīng)性和等強度。3）操作介質(zhì)對由于管道元件失效會造成嚴重危害或易于產(chǎn)生重大事故的介質(zhì)，在確定其公稱壓力等級時，不應(yīng)僅僅按溫度-壓力表來確定，應(yīng)適當提高其公稱壓力等級。SH、JB標準對劇毒、易燃、易爆介質(zhì)都分別設(shè)置了最低公稱壓力等級限制。4）管系熱脹冷縮應(yīng)力及外部附加力管系熱脹冷縮應(yīng)力及外部附加力會影響法蘭的密封性能，超過一定條件，應(yīng)核算其對法蘭的影響，否則，應(yīng)提高管系的壓力等級。第四十六頁，共七十一頁。2.影響壁厚等級確定的因素1）材料的許用應(yīng)力

a.材料的機械性能指標有屈服極限、強度極限、蠕變極限、疲勞極限等。分別反映材料在不同狀態(tài)下失效的極限。b.材料的許用應(yīng)力是指材料的強度指標除以相應(yīng)（大于1）的安全系數(shù)而得到的值。材料的許用應(yīng)力是和溫度相關(guān)的。

2）腐蝕余量a.腐蝕余量是保證管子在壽命期內(nèi)，在可預(yù)見的腐蝕情況下，產(chǎn)生的腐蝕減薄量，不至對管子的強度和安全運行帶來危險的壁厚預(yù)增加量。3）管子及其原件的制造壁厚負偏差管子及其原件的制造過程中，總會存在相對于規(guī)定壁厚的壁厚正、負偏差。在計算管子壁厚時，一定要考慮可能產(chǎn)生的負偏差，并予以修正。

第四十七頁，共七十一頁。4）焊縫系數(shù)a.金屬的焊接過程，實質(zhì)上是一個冶金過程，其組織帶有明顯的鑄造組織特征，材料性能有所下降。b.對于焊接鋼管和元件在計算壁厚時，相對于無縫管子及元件，工程上給一個強度降低系數(shù)即焊縫系數(shù)，以修正焊接管道元件的強度降低。5）鑄造質(zhì)量系數(shù)鑄造質(zhì)量系數(shù)是對鑄造元件機械性能的一個壁厚修正系數(shù)，由于鑄件用作壓力管道及其元件的比較少，一般很少用到這個系數(shù)。

6）設(shè)計壽命

設(shè)計壽命與管道的腐蝕余量、交變荷載次數(shù)、氫損傷孕育時間、斷裂因子的擴展期等因素均有關(guān)，與管道投資和資金回收相關(guān)。第四十八頁，共七十一頁。3.壓力等級的確定方法

1）管道壓力等級確定原則

a.彈性準則金屬材料的強度分析方法有彈性分析法、極限分析法、安定分析法、疲勞分析法、應(yīng)力分類分析法、試驗應(yīng)力分析法等；彈性分析法是最傳統(tǒng)和安全可靠的分析方法，它的前提條件是：管道工作狀態(tài)始終在材料的彈性變形之內(nèi)。這種方法的缺點是不能充分發(fā)