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1、1、压力管道的应用标准体系,世界各国应用标准大体上分为两大类。 管子-即钢管外径系列分为 1、国际通用系列（大外径系列） 英制管； 2、国内常用系列（小外径系列） 公制管（或米制管） HG20553,1、压力管道的应用标准体系,法兰：欧式法兰和美式法兰 （HG20592-20635) 压力等级：PN2.5 6 10 16 25 40 63 100 16.0 欧式法兰（DIN） 压力等级：PN 20 50 110 150 260 420 美式法兰（ANSI） CL 150 300 600 900 1500 2500 由此可以看出，无论是法兰还是管子，上述两个系列或两个体系是不能混合使用的。,1、
2、压力管道的应用标准体系,钢管壁厚表示方法有管子表号、钢管壁厚尺寸和管子重量三种方法 1）是以管子表号“Sch“表示壁厚。 管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应力的比值乘以1000,并经圆整后的数值。 即: SchP/t1000 ANSI B36.10壁厚等级：Sch10、Sch20、Sch30、Sch40、Sch60、Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160十个等级;,1、压力管道的应用标准体系,ANSI B36.19壁厚等级：Sch5s、Sch10s、Sch40s、Sch80s四个等级; 2）以钢管壁厚尺寸表示 中国、ISO、日本部分钢管标准采用 3）是以管
3、子重量表示管壁厚度,它将管子壁厚分为三种： a.标准重量管,以STD表示 b加厚管，以XS表示 c.特厚管，以XXS表示。 对于DN250mn的管子，Sch40相当于STD，DN200mm的管子,Sch80相当于XS。,2、管道等级表,根据生产流程和管道输送介质的物性、压力、温度等编制的管道等级表是压力管道设计的基本依据； 管道等级表的内容包含针对输送介质的管道、管件、阀门、法兰、垫片、紧固件、安全设施等在内的标准、型号、规格和技术参数；,2、管道等级表,主要内容： 1管道等级：流体介质/温度压力额定值 2管子：材料/公称直径/外径/管道壁厚/管表号Sch 3法兰：材料/法兰类型/密封面/法兰
4、盖 4阀门：球阀/闸阀/截止阀/止回阀/立式止回阀/蝶阀 5管件：材料/弯头/三通/同心大小头/偏心大小头/ 管帽/管接头/堵头/短节/螺纹活接头/垫片 6紧固件：螺栓、螺母/螺栓长度/螺柱数量 7、特殊附件：过滤器/蒸汽疏水器/爆破片/安全阀,3、管道特性表,管道特性表是生产装置全部管道的索引，它标明了每根管道的主要技术参数： 管道编号：按车间、工段、以及工艺和公用管道编排； 介质：物料名称和代号 管道起点和止点：设备至设备、管道至管道、管道至设备 管道规格：公称直径 管道等级： 工作和设计参数：工作压力、工作温度、设计压力、设计温度 试验要求：包括试压和无损检测 其他要求：包括保温和油漆要
5、求,4影响管道压力等级确定的因素,除了设计温度和设计压力是管道压力等级确定的基本参数外，还有一些其它因素也将影响到管道压力等级的确定。 4.1应用标准体系 不同的标准体系，其公称压力等级系列是不同的，对应的温度-压力表也不相同。或者说，相同的设计条件，而选用不同的应用标准，其公称压力等级是不同的。因此，在确定管道公称压力等级之前，应首先确定其应用标准体系。,4影响管道压力等级确定的因素,4.2材料 不同的材料，其机械性能是不同的，那么它们在标准中的温度-压力表上的对应值也是不相同的。因此在确定管道的公称压力之前应首先确定管道及其元件的材料。材料的选用是由设计温度、设计压力和操作介质确定的。 管
6、道中各元件的材料标准往往是不同的，一般情况下，管子用管材，法兰 用锻材，而阀门多用铸材。无论用什么材料标准，它们都应该是同等级的材料，即具有对操作条件的同等适应性和等强度； 注意管材、板材、棒材、铸材的配伍。,4影响管道压力等级确定的因素,4.3操作介质 一般情况下，管道的公称压力在对应温度下的许用压力不得超出其设计压力。 对由于管子及其元件失效而将造成严重危害或易于产生重大事故的介质，在考虑其公称压力等级时，不应仅仅按温度-压力表来确定，应适当提高其公称压力等级，即提高其安全可靠系数。SH3059、SYJ1064标准对此都有详细的规定，例如： 对输送剧毒介质的管道，当采用SH标准体系时，无论
7、介质的操作压力是多少，其公称压力等级应不低于PN5.0MPa；当采用JB标准体系时，应不低于PN4.0；,4影响管道压力等级确定的因素,对输送氢气、氨气、液态烃等介质的管道，当采用SH标准体系时，无论介质的操作压力是多少，其最低公称压力等级应不低于PN2.0MPa，当采用JB标准体系时，应不低于PN2.5MPa； 对输送一般可燃介质的管道，当采用SH标准体系时，其公称压力等级应不低于PN2.0MPa，当采用JB标准体系时，应不低于PN1.6MPa。,4影响管道压力等级确定的因素,4.4介质温度及管系附加力 许多法兰标准都给出这样一个注释:其温度-压力表的对应值是指法兰不受冲击载荷的对应值。事实
8、上，法兰遭受外部管道给予的弯曲、振动、温度循环等附加载荷时，都将影响其密封性，甚至影响到强度的可靠性，此时应将这些外部载荷折算成当量介质压力来确定管道所需的公称压力。 给予法兰的弯曲载荷主要是由管系的热胀冷缩引起的。一般情况下，对于PN2.0等级的法兰，当其工作温度大于200时，或PN5.0及以上等级的法兰在工作温度大于400时，均应考虑管系对法兰产生的附加载荷的影响，否则应提高管系的公称压力等级。,5影晌壁厚等级确定的因素,5.1材料的许用应力 材料的许用应力是指材料的强度指标除以相应的安全系数而得到的值。材料的机械性能指标有屈服极限、强度极限、蠕变极限、疲劳极限等，这些指标分别反映了不同状
9、态下失效的极限值。为了保证管道运行中的强度可靠，常将管道元件中的应力限制在各强度指标下某一值，该数值即为许用应力。当管道元件中的应力超过其许用应力值时，就认为其强度已不能得到保证。因此说，材料的许用应力是确定管道壁厚等级的基本参数。,5影晌壁厚等级确定的因素,5.2腐蚀余量 腐蚀余量是考虑因介质对管道的腐蚀而造成的管道壁厚减薄，从而增加的管道壁厚值。它的大小直接影响到管道壁厚的取值，或者说直接影响到壁厚等级的确定。 目前我国尚没有一套有关各种腐蚀介质在不同条件下对各种材料的腐蚀速率数据，因此，工程上大多数情况下仍是凭经验来确定其腐蚀余量的。许多国内外的工程公司或设计院通常都将腐蚀余量分为如下四
10、级: a.无腐蚀余量。对一般的不锈钢管道多取该值； b.1.6mm腐蚀余量。对于腐蚀不严重的碳素钢和铬钼钢多取该值； c.3.2mm腐蚀余量。对于腐蚀比较严重的碳素钢和铬钼钢管道多取该值； d.加强级(大于3.2mn)腐蚀余量。对于有固体颗粒冲刷等特殊情况下的管道，根据实际情况确定其具体值。.,5影晌壁厚等级确定的因素,5.3管子及其元件的制造壁厚偏差 管子及其元件在制造过程中，相对于其公称壁厚(或者叫理论壁厚)都会有正、负偏差，因此在确定管子及其元件公称壁厚时一定要考虑可能出现的负偏差值。各种钢管标准中规定的负偏差值是不完全相同的 5.4焊缝系数 金属的焊接过程，实质上是一个冶金过程，其组织
11、带有明显的铸造组织特征。一般情况下，铸造组织缺陷较多，材料性能也有所下降。对于有纵焊缝和螺旋焊缝的焊接管子及其元件，相对于无缝管子及其元件来说，工程上常给它一个强度降低系数(即焊缝系数)，以衡量其机械性能下降的程度。,5影晌壁厚等级确定的因素,5.5设计寿命 a. 设计寿命与压力管道的腐蚀余量有关。 对于均匀腐蚀来说，当知道其年腐蚀速率后，根据预定的设计寿命，就很容易算出其应取的腐蚀余量了。 b. 设计寿命还与交变应力作用的荷载变化次数、氢损伤的孕育时间、断裂因子的扩展期等影响因素有关， c. 与压力管道的一次性投资、资金代尝期和技术更新周期有关。 d. 美国一杂志上推荐的设计使用寿命为:碳钢
12、为5年；铬钼钢和不锈钢为10年。 SH3059标准规定的设计寿命为15年。 国外的一些工程公司对总承包项目规定一般为10年；非总包项目一般为15年，以便从中获取较大的利润。,5影晌壁厚等级确定的因素,5.6 常用压力管道器材的设计标准 1) GB50316-2000工业金属管道设计规范； 2) GB50251输气管道工程设计规范； 3) GB50253输油管道工程设计规范； 4) GB50028城镇燃气设计规范； 5) GB50030氧气站设计规范； 6) SH3059-2001石油化工管道设计器材选用通则； 7) SH3064-1994石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收； 8) HG/T2
13、0646化工装置管道材料设计规定。,6管道器材选用,压力管道的管子及其元件的选用包括应用标准、材料标准、结构形式、连接形式等内容的选定。它是管道压力等级内容的延伸。压力管道的介质、操作条件种类繁多，在这里不可能对各种情况都给出选用的标准，只能给大家一个思路，在具体的设计工作中还要具体分析并注意总结经验。 6.1管子 管子是压力管道中应用最普遍、用量最大的元件，它的重量占整个压力管道的近2/3，而投资则占近3/5。因此，管子选的好与坏、是否经济合理，直接影响着石油化工生产装置的安全和基建投资费用。,6管道器材选用,在我国的钢管制造标准中，有结构用钢管和流体输送用钢管之分。 结构用钢管：主要用于一
14、般金属结构如桥、梁、钢构架等，它只要求保证强度与刚度，而对钢管的严密性不作要求。 流体输送用钢管：主要用于带有压力的流体输送，它除了要保证有符合相应要求的强度与刚度外，还要求保证密闭性，即在出厂前要求逐根进行水压试验。对压力管道来说，它输送的介质常常是易燃、易爆、有毒、有温度、有压力的介质，故应选用流体输送用钢管。 在实际的工程设计、采购和施工中，经常发现有用结构用钢管代替流体输送用钢管的现象，这是不允许的。,6管道器材选用,6.1.1焊接钢管 常用的焊接钢管标准有： GB/T3091流体输送用焊接钢管 GB/T9711.11997石油天然气工业输送钢管交货技术条件 SY/T5038普通流体输
15、送用螺旋缝高频焊钢管 SY/T5037普通流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管 GB12771流体输送用不锈钢焊接钢管 HG50237.14奥氏体不锈钢焊接钢管,6管道器材选用,6.1.2 无缝钢管 无缝钢管 是采用穿孔热轧等热加工方法制造的不带焊缝的钢管。必要时，热加工后的管子还可以进一步冷加工至所要求的形状、尺寸和性能。目前，无缝钢管（DN15600）是石油化工生产装置中应用最多的管子。 a.碳素钢无缝钢管 材料牌号： 10、20、09MnV、16Mn共4种 标 准：GB8163流体输送用无缝钢管 GB/T9711.11997石油天然气工业输送钢管交货技术条件,6管道器材选用,GB6479化肥设备用
16、高压无缝钢管 GB9948石油裂化用无缝钢管 GB3087低中压锅炉用无缝钢管 GB5310高压锅炉用无缝钢管 GB/T8163： 材料牌号：10、20、09MnV、16Mn 适用范围：设计温度小于350、压力低于10MPa的油品、油气和公用介质 GB6479： 材料牌号：10、20G、16Mn共3种 适用范围：设计温度40400、设计压力10.032.0MPa的油品、油气,6管道器材选用,GB9948： 材料牌号：10、20共2种 适用范围：不宜采用GB/T8163钢管的场合。 GB3087： 材料牌号：10、20共2种 适用范围：低中压锅炉的过热蒸汽、沸水等 GB5310： 材料牌号：20G 1种 适用范围：高压锅炉的过热蒸汽介质,6管道器材选用,检验：一般流体输送用钢管必须进行化学成分分析、拉力试验、压扁试验和水压试验。 GB5310、GB6479、GB9948三种标准的钢管，除了流体输送用钢管必须进行的试验外，还要求进行扩口试验和冲击试验；这三种钢管的制造检验要求是比较严格的。 GB6479标准还对材料的低温冲击韧性做出了特殊要求。 GB3087标准的钢管，除了流体输送用钢管的一般试验要求外，还要求进行冷弯试验。 GB/T8163标准的钢管，除了流体输送用钢管的一般试验要求外，据协议要求进行扩口试验和冷弯试验。这两种管子的制造要求不如前三种严格。,
