管道压力等级的选取

《管道压力等级的选取》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管道压力等级的选取（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、管道压力等级的选取5管道压力等级压力管道的组成件一般都是标准件，因此压力管 道组成件的设计主要是其标准件的选用，管道压 力等级的确定也就是其标准件等级的确定。管道的压力等级包括两部分:以公称压力表示的标准管件的公称压力等级;以壁厚等级表示的的标准管件的壁厚等级。管道的压力等级：通常把管道中由标准管件的公 称压力等级和壁厚等级共同确定的能反映管道承 压特性的参数叫做管道的压力等级。而习惯上为 简化描述，常把管道中管件的公称压力等级叫做 管道的压力等级。压力等级的确定是压力管道设计的基础，也是设 计的核心。它是压力管道布置、压力管道应力校 核的设计前提条件，也是影响压力管道基建投资 和管道可靠性的

2、重要因素。51设计条件工程上，工艺操作参数不宜直接作为压力管道的 设计条件，要考虑工艺操作的波动、相连设备的 影响、环境的影响等因素，而在工艺操作参数的 基础上给出一定的安全裕量作为设计条件。这里 所说的设计条件主要是指设计压力和设计温度。管道的设计压力：应不低于正常操作时，由内压 （或外压）与温度构成的最苛刻条件下的压力。最苛刻条件：是指导致管子及管道组成件最大壁 厚或最高公称压力等级的条件。设计压力确定：考虑介质的静液柱压力等因素的 影响，设计压力一般应略高于由或)外压与温度 构成的最苛刻条件下的最高工作压力。a.一般情况下管道元件的设计压力确定一般情况下，为了操作上的方便，在此不妨采用

3、压力容器的做法，即在相应工作压力的基础上增 加一个裕度系数。表5-1一般情况下管道元件的设计压力确定工作压力Pw(MPa)设计压力P(MPa)Pw 1.8P= Pw+0.181.8Pw 4.0P= 1.1Pw4.0Pw 8.0P=1.05 Pw探当按该原则确定的设计压力会引起管道 压力等级变化时，应判断该工作压力是否就是由 内压或外压）与温度构成的最苛刻条件下的最高 工作压力，如果是，在报请有关技术负责人批准 的情况下，设计压力可取此时的最高工作压力， 而不加系数。b.管道中有安全泄压装置时,管道中有安全泄压装置时预示着该管道在运行过程中有出现超出其正常操作压力的可能。设置安 全泄压装置（如安

4、全阀、爆破片等）的目的，就是 在系统中出现超出其正常操作压力的情况时，能 将压力自动释放而使设备、管道等系统的硬件得 到保护。此时管道的设计压力应不低于安全泄压 装置的设定压力。c.管道中有高扬程的泵对于高扬程的泵，尤其是往复泵，在开始启动的 短时间内，往往会在第一道切断阀之前的管道和 泵内产生一个较高的封闭压力，有时这个封闭压 力会达到一个很大的值。此时泵的出口管道，其 设计压力应取泵的最大封闭压力值。d.真空系统真空系统管道承受的压力就是其外部的大气压力，故其设计压力应取0IMPa外压;e.与塔或容器等设备相连的管道与塔或容器等设备相连的管道其设计压力应不低 于所连设备的设计压力。当管道内

5、有较高的液体 液柱时，还应考虑该液体静压头的影响。事实上, 对于管道来说，其受力要比设备复杂，这是因为 它除受介质载荷之外，还往往遭受到由于管道的 热胀冷缩而产生的管系力等。因此，管道的设计 压力一般应不低于设备的设计压力。51设计温度管道的设计温度:应不低于正常操作时，由内压（或外压）与温度构成的最苛刻条件下的温度。最苛刻条件：指导致管子及管道组成件最大壁 厚尊高公称压力等级或最高材料等级的条件。III设计温度的确定:考虑环境、隔热、操作稳定性等 因素的影响我计温度应略高于由内压或外压） 与温度构成的最苛刻条件下的最高工作温度。a.亠般情况下管道元件的设计温度确定一般情况下为了操作上的方便，

6、在此不妨也采用 压力容器的做法，在相应工作温度的基础上增加 一个裕度系数（除法兰和螺栓以外）。表5 2 般情况下管道元件的设计温度确定工作温度TwCC）设计温度TCC）-20Tw 15T= Tw-5（最低取 一20）15Tw 350T= Tw+（5 15）当按该原则确定的设计温度会引起管道压力等 级或材料变化时，应判断该工作温度是否就是由内压（或外压）与温度构成的最苛刻条件 下的最高工作温度，如果是，在报请有关技术负 责人批准的情况下，设计温度可取此时的最高工 作温度，而不加系数。法兰、垫片的设计温度不低于最高工作温度的90 %；螺栓、螺母的设计温度应不低于最高工作温度的80 %。b.夹套或外

7、伴热管道对于夹套或外伴热的管道当工艺介质温度高于伴 热介质温度时，其设计温度按上表选取；当工艺 介质温度低于伴热介质温度时，对夹套伴热取伴 热介质温度为设计温度，而对外伴热则取伴热介 质温度减10 C与工艺介质温度二者的较大值为设 计温度；IllIIIIIIc.安全泄压管道安全泄压管道取排放时可能出现的最高或最低温 度为设计温度；d.蒸汽吹扫的管道Ill采用蒸汽吹扫的管道当介质温度高于吹扫蒸汽的 温度时，则按介质温度根据上表确定其设计温度。 当介质温度低于吹扫蒸汽温度时，应视具体情况 而定。例如，按介质温度选取的管道及其元件不 能承受吹扫介质的条件时，应适当提高等级以适 应吹扫介质条件。e.多

8、种工况下工作的管道同一根管道，如果在两种或两种以上工况条件下 工作时，其设计温度应取与内压或外压）构成的l=J【苛刻条件下的最高工作温度，并对其它工况进 行校核。f.临氢管道临氢操作的管道，在查曲线时，应取设计温度再加3050 C作为查曲线的温度参数值。 这是因为曲线为统计值，在邻近曲线下 g. 带衬里的管道带隔热耐磨衬里的管道，其金属部分的管道设计 温度应经计算或实测确定。一般情况下，宜取 250 C作为设计温度；h.管系应力计算时壁厚（mm ）偏差值（）在进行有 弹簧支架 的管系应 力计算时，宜取介质 的正常工 作温度作 为计算参 数。5.2影响管 道压力等 级确定的 因素除了上述 的设计

9、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。5.2.1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。5.2.豺料不同的材料，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

10、和操 作介质确 定的。管道中各 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。5.2.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

11、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, 无论介质 的操作压 力是多少， 其公称压 力等级应 不低于a;当采用 JB标准体 系时，应不 低于PN4.0 ；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d低公称压 力等级应 不低于a，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PN2.0MP a，当采用 JB标准体 系时，应不 低于PN16MPa o5.2.4介质 温度及管 系附加力许多法兰 标准都给

12、出这样一 个注释其 温度丑力 表的对应 值是指法 兰不受冲 击载荷的 对应值。事 实上,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 C 时， 或 PN5.0 及以上等 级的法兰 在工作温 度大于400 C 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。5.3影晌壁 厚等

13、级确 定的因素5.3.1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。不同的设 计标准，选取材料的 许用应力 值是不同 的。对压力 管道来说,计标准是 按 GB150钢制压

14、 力容器确 定的许用 应力值，ASTM 材 料则是取 按 ANSIB31.3Process Piping标准确定 的许用应 力值。5.3.2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 如下四级:a.无腐蚀 余量。对一 般的不锈 钢管道多 取该值；b.l.

15、 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 决于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。.5.3.管子 及其元件 的制造壁管子及其 元件在制 造过程中,相对于其或者叫理论壁厚）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，GB/T8163流体输 送用无缝 钢管GB/T14976流体输 送用不锈 钢无缝钢 管规定的 壁厚偏差 值如下：表5 3 常用标