压力管道设计基础知识

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1、压力管道设计基础知识.txt27信念的力量在于即使身处逆境，亦能帮助你鼓起前进的船帆； 信念的魅力在于即使遇到险运，亦能召唤你鼓起生活的勇气；信念的伟大在于即使遭遇不幸， 亦能促使你保持崇高的心灵。本文由weiqi0807贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 压力管道设计部分第一章 任务与职责1. 道柔性设计的任务 压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用 以防止由于 管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生 下列情况； 1) 2) 3) 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏； 管道接头处泄漏； 管

2、道的 推力或力矩过大， 而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行； 4) 2. 1) 2) 3) 4) 5) 6)管道的推力或力矩过大引起管道支 架破坏；压力管道柔性设计常用标准和规范GB 50316-2000工业金属管道设计规范SH/T 3041-2002石油化工管道柔性设计规范 SH 3039-2003石油化工非埋地管道抗震设计通 则 SH 3059-2001石油化工管道设计器材选用通则 SH 3073-95石油化工企业管道支 吊架设计规范 JB/T 8130.1-1999恒力弹簧支吊架17) 8) 9)JB/T 8130.2-1999可变弹簧支吊架 GB/T 12777

3、-1999金属波纹管膨胀节通用技术 条件 HG/T 20645-1998化工装置管道机械设计规定10)GB 150-2004钢制压力容器 3. 1) 2) 3) 4) 4. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9专) 业职责 应力分析(静力分析 动力分析)对重要管线的壁厚进行计算 对动设备管口受力进行 校核计算 特殊管架设计 工作程序 工程规定 管道的基本情况 用固定点将复杂管系划分为 简单管系，尽量利用自然补偿 用目测法 目测法判断管道是否进行柔性设计 目测法 L 型 U 型管系可采用图表法 图表法进行应力分析 图表法 立体管系可采用公式法 公式法进行应力 分析 公式法 宜采用计

4、算机分析方法 计算机分析方法进行柔性设计的管道 计算机分析方法 采用 CAESAR II 进行应力分析 调整设备布置和管道布置210) 设置、调整支吊架 11) 设置、调整补偿器 12) 评定管道应力 13) 评定设备接口受 力 14) 编制设计文件 15) 施工现场技术服务 5. 1) 2) 3) 4)5) 6)7) 8) 9)工程规定 适 用范围 概述 设计采用的标准、规范及版本 温度、压力等计算条件的确定 分析中需要考虑 的荷载及计算方法 应用的计算软件 需要进行详细应力分析的管道类别 管道应力的安全评 定条件 机器设备的允许受力条件(或遵循的标准)10)防止法兰泄漏的条件 11)膨胀节

5、、弹簧等特殊元件的选用要求 12)业主的特殊要求313)计算中的专门问题(如摩擦力、冷紧等的处理方法) 14)不同专业间的接口关系 15) 环境设计荷载 16)其它要求第二章 压力管道柔性设计 1. 管道的基础条件包括：介质 温度 压力 管径 壁厚 材质 荷载 端点位移等。 2. 管道的计算温度确定 管 道的计算温度确定管道的计算温度应根据工艺设计条件及下列要求确定：1) 对于无隔热层管道：介质温 度低于65 r时，取介质温度为计算温度；介质温度等于或高于65r时，取介质温度的95%为计算温度；2)对于有外隔热层管道， 除另有计算或经验数据外， 应取介质温度为计算温度； 3) 4) 5) 6)

6、 温度； 对于夹套管道应取内管或套管介质温度的较高者作为计 算温度； 对于外伴热管道应根据具体条件确定计算温度； 对于衬里管道应根据计算或经验 数据确定计算温度； 对于安全泄压管道， 应取排放时可能出现的最高或最低温度作为计算47)进行管道柔性设计时，不仅应考虑正常操作条件下的温度，还应考虑开 车、停车、除焦、再生及蒸汽吹扫等工况。 3. 4. 5. 1) 2) 3) 量。 6. 1) 管道壁厚计算管道壁厚计算内压金属直管的壁厚管道安装温度宜取20C(除另有规定外)。管道 安装温度 管道计算压力应取计算温度下对应的操作压力。 管道计算压力 管道钢材参数按 石油化工管道柔性设计规范 管道钢材参数

7、按石油化工管道柔性设计规范 SH/T3041 2002 执行 钢材平均线膨胀系数可参照附录 A 选取。 钢材弹性模量可参照附录 B 选 取。 计算二次应力范围时，管材的弹性模量应取安装温度下钢材的弹性模根据 SH 3059-2001石油化工管道设计器材选用通则确定： 当 S0 Do /6 时， 直 管的计算壁厚为：S0 = PD0/(2 te +2PY)直管的选用壁厚为：式中P DO S = S0 + CSO 直管的计算壁厚， mm； 设计压力， MPa； 直管外径， mm； t 设计温度下直管材料的许用应力， MPa；50 S焊缝系数，对无缝钢管，0 =1;包括附加裕量在内的直管壁厚，mm；

8、C 直管壁厚的附加裕量， mm； Y 温度修正系数， 按下表选取。 温度修整系 数表温度 C 材料 0.385时，直管壁厚应根据断裂理论、疲劳、热应力及材 料特性等因素综合考虑确定。 2)对于外压直管的壁厚 ) 应根据 GB 150-1998钢制压力 容器规定的方法确定。 7. 管道上的荷载管道上可能承受的荷载有：61)重力荷载， 包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等； 2)3) 等； 4)5)6)7)8)9)8. 风荷载； 地震荷载； 瞬变流冲击荷载，如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力 冲击； 两相流脉动荷载； 压力脉动荷载，如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动； 机器 振动荷载，如回转

9、设备的振动。 管道端点的附加位移 压力荷载，压力荷载包括内压力和外 压力； 位移荷载，位移荷载包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降在管道柔性设计中，除考虑管道本身的热胀冷缩外，还应考虑下列管道端点 的附加位移： 1) 2) 3) 4) 5) 静设备热胀冷缩时对连接管道施加的附加位移； 转动设备热胀冷缩在连接 管口处产生的附加位移； 加热炉管对加热炉进出口管道施加的附加位移； 储罐等设备基础 沉降在连接管口处产生的附加位移；不和主管一起分析的支管，应将分支点处主管的位移作 为支管端点的附加位移。 9. 管道布置7管道的布置尽量利用自然补偿能力： 1)2)3)4) 改变管道的走向，以增加整

10、个管道的 柔性； 利用弹簧支吊架放松约束；改变设备布置。 对于复杂管道可用固定点将其划分成几 个形状较为简单的管段，如 L形、n形、z形等管段。确定管道固定点位置时，宜使两固定点间的管段能够自然补 偿。10.宜采用计算机分析方法进行详细柔性设计的管道1)操作温度大于400 C或小于一50 C的管道；2)进出加热炉及蒸汽发生器的高温 管道； 3) 进出反应器的高温管道； 4) 进出汽轮机的蒸汽管道； 5) 进出离心压缩机、往 复式压缩机的工艺管道； 6) 法； 与离心泵连接的管道， 可根据设计要求或按图 1-1 确定 柔性设计方图 1-1与离心泵连接管道柔性设计方法的选择7) 设备管口有特殊受力

11、要求的其他管道； 8) 利用简化分析方法分析后，表明需进一步 详细分析的管道。811.不需要进行计算机应力分析的管道1) 与运行良好的管道柔性相同或基本相当的管道； 2) 和已分析管道相比较， 确认有 足够柔性的管道； 3) 对具有同一直径、同一壁厚、无支管、两端固定、无中间约束并能满 足式(1)和式(2)要求的非极度危害或非高度危害介质管道。Do?Y/(L-U)2 208. 3所以需要进行 详细分析， 与上面的计算结果不同。这里需要说明的是， 不 是计算过程错误， 而是新旧 标准管径取的不一致， 新标准为外径。 第三章 补偿器的选用首先应利用改变管道走向获得必要的柔性，但由于布置空间的限制或其他原 因也可采用 补偿器获得柔性。1.补偿器的形式压力管道设计中常用的补偿器有三种：n型补偿器、 波形补偿器、套管式或球形补偿器2. n型补偿器n型补偿器结构简单、运行可靠、投资少，在石油化工管道设计中广泛采用。采用n 形管段补偿时，宜将其设置在两固定点中部，为防止管道横向位移过大，应在n型补偿器 两侧设置导向架。 3. 波