GBT-20801.3-2006-压力管道规范-工业管道-第3部分：设计和计算

筑龙网部分：设计和计算1范围本部分规定了GB/T20801.1范围内压力管道的设计与计算的基本要求，这些基本要求包括设计条件、设计准则、管道组成件及其压力设计和管道应力分析等方面的规定。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T20801的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的昀新版本。凡是不注日期的引用文件，其昀新版本适用于本部分。GB150钢制压力容器GB/T196－2003普通螺纹基本尺寸(ISO724：1993，MOD)GB/T197－2003普通螺纹公差(ISO965－l：1998，MOD)GB/T539－1995耐油石棉橡胶板GB/T1031－1995表面粗糙度参数及其数值(neqISO468：1982)GB/T1047－2005管道元件DN(公称尺寸)的定义和选用(ISO6708：1995，MOD)GB/T1048－2005管道元件PN(公称压力)的定义和选用(ISO/CD7268：1996，MOD)GB/T1220－1992不锈钢棒GB/T3077－1999合金结构钢GB/T3098.1－2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱(idtISO898－1：1999)GB/T3098.6－2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱(idtISO3506－1：1997)GB/T3287－2000可锻铸铁管路连接件(eqvISO49：1994)GB/T3420－1982灰口铸铁管件GB/T3422－1982连续铸铁管GB/T3985－1995石棉橡胶板GB/T5782－2000六角头螺栓(eqvISO4014：1999)GB/T6170－20001型六角螺母(eqvISO4032：1999)GB/T6175－20002型六角螺母(eqvISO4033：1999)GB/T7233－1987铸钢件超声探伤及质量评级方法GB/T7306.1－200055°密封管螺纹第1部分：圆柱内螺纹与圆锥外螺纹(eqvISO7－l：1994)GB/T7306.2－200055°密封管螺纹第2部分：圆锥内螺纹与圆锥外螺纹(eqvISO7－1：1994)GB/T9065－1988液压软管接头连接尺寸GB/T9711.1－1997石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：A级钢管(eqvISO3183－1：1996)GB/T12220－1989通用阀门标志(idtISO5209：1977)筑龙网－2005金属阀门结构长度(ISO5752：1982，MOD)GB/T12224－2005钢制阀门一般要求GB/T12232－2005通用阀门法兰连接铁制闸阀GB/T12233－2006通用阀门铁制截止阀与升降式止回阀GB/T12234－1989通用阀门法兰和对焊连接钢制闸阀GB/T12235—1989通用阀门法兰连接钢制截止阀和升降式止回阀GB/T12236—1989通用阀门钢制旋启式止回阀GB/T12237—1989通用阀门法兰和对焊连接钢制球阀GB/T12238－1989通用阀门法兰和对夹连接蝶阀GB/T12239－1989通用阀门隔膜阀GB/T12240－1989通用阀门铁制旋塞阀GB/T12241－2005安全阀一般要求(ISO4126－1：1991，MOD)GB/T12243－2005弹簧直接载荷式安全阀GB/T12246－2006先导式减压阀GB/T12459－2005钢制对焊无缝管件GB/T12716－200260°圆锥管螺纹GB/T12777－1999金属波纹管膨胀节通用技术条件GB/T13295－2003水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件(ISO2531：1998，MOD)GB/T13401－2005钢板制对焊管件GB/T13402－1992大直径碳钢管法兰GB/T13403－1992大直径碳钢管法兰用垫片GB/T13927－1992通用阀门压力试验(neqISO5208：1982)GB/T13932－1992通用阀门铁制旋启式止回阀GB/T14383－1993锻钢制承插焊管件GB/T14626－1993锻钢制螺纹管件GB/T15185－1994铁制和铜制球阀GB/T17116.1－1997管道支吊架第1部分：技术规范GB/T17116.2－1997管道支吊架第2部分：管道连接部件GB/T17116.3－1997管道支吊架第3部分：中间连接件和建筑结构连接件GB/T17185－1997钢制法兰管件GB/T17241－1998铸铁管法兰(neqISO7005：1988)GB/T17395－1998无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差(neqISO1127：1992)GB/T18615－2002波纹金属软管用非合金钢和不锈钢接头(neqISO10806：1994)GB/T19326－2003钢制承插焊、螺纹和对焊支管座GB/T20801.1－2006压力管道规范工业管道第1部分：总则筑龙网－2006压力管道规范工业管道第2部分：材料GB/T20801.4－2006压力管道规范工业管道第4部分：制作与安装GB/T20801.5－2006压力管道规范工业管道第5部分：检验与试验HG/T3651－1999钛制对焊无缝管件HG20553－1993化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列HG20592～20604钢制管法兰(欧洲体系)HG20615～20625钢制管法兰(美洲体系)HG20605钢制管法兰焊接接头和坡口尺寸(欧洲体系)HG20606钢制管法兰用非金属平垫片(欧洲体系)HG20607钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片(欧洲体系)HG20608钢制管法兰用柔性石墨复合垫片(欧洲体系)HG20609钢制管法兰用金属包覆垫片(欧洲体系)HG20610钢制管法兰用缠绕式垫片(欧洲体系)HG20611钢制管法兰用齿形组合垫(欧洲体系)HG20612钢制管法兰用金属环垫(欧洲体系)HG20613钢制管法兰用紧固件(欧洲体系)HG20626钢制管法兰焊接接头和坡口尺寸(美洲体系)HG20627钢制管法兰用非金属平垫片(美洲体系)HG20628钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片(美洲体系)HG20629钢制管法兰用柔性石墨复合垫片(美洲体系)HG20630钢制管法兰用金属包覆垫片(美洲体系)HG20631钢制管法兰用缠绕式垫片(美洲体系)HG20632钢制管法兰用齿形组合垫(美洲体系)HG20633钢制管法兰用金属环垫(美洲体系)HG20634钢制管法兰用紧固件(美洲体系)HG21547－1993管道用钢制插板、垫环、8字盲板JB/T2768～2778－1992PNl6.0～32.0MPa螺纹法兰，管件，紧固件，透镜垫JB4708－2000钢制压力容器焊接工艺评定JB4732－1995钢制压力容器分析设计标准JB/T6439－1992阀门受压铸钢件磁粉探伤检验JB/T6440－1992阀门受压铸钢件射线照相检验JB/T6899－1993阀门的耐火试验JB/T6902－1993阀门铸钢件液体渗透检查方法JB/T7747－1995针形截止阀JB/T7927－1999阀门铸钢件外观质量要求筑龙网－1997金属密封蝶阀JB/T8937－1999对夹式止回阀JB/T9092－1999阀门的检验与试验3术语和定义除本部分规定的术语和定义外，GB/T20801其他部分规定的术语和定义也适用于本部分。3.1管道系统pipingsystem由同一设计条件确定且相互连接的管道。3.2平衡管道系统balancedpipingsystem应变分布均匀，不存在过量应变的点，应力正比与总位移应变的管道系统。3.3流体工况fluidservice由流体性质、操作条件和其他因素构成的管道系统的设计条件之一。3.4剧烈循环工况severecyclicconditions发生以下情况之一的工况：a)管道系统中的管子、管道元件或接头中的位移应力范围S。[按式(37)计算]超过许用应力范围SA[按式(32)或式(33)计算]的0.8倍，同时当量循环次数N[按式(35)计算]超过7000；b)设计人员根据经验判定的其他具有相同效应的工况。3.5支管连接管件branchconnectionfitting通过对焊连接、承插焊连接或螺纹连接，将支管连接于主管的整体补强管件，如支管座、半管接头等。3.6额定值ratingvalue标准规定的管道组成件压力值。3.7管表号schedulenumber管子壁厚系列的数值代号。3.8位移应变displacementstrain在管道组成件中，由地震和风力等原因使得管道约束点发生位移所产生的应变以及因温度变化所产生的应变统称为位移应变。3.9筑龙网管道组成件中由位移应变引起的应力。3.10冷紧coldspring安装阶段对管道施加的预变形，以补偿使用工况下管道可能发生的反向变形。4设计条件和设计准则4.1设计条件4.1.1设计压力4.1.1.1一般规定管道系统中每个管道组成件的设计压力，应不小于在操作中可能遇到的昀苛刻的压力和温度组合工况的压力，但4.2.3规定的情况除外。昀苛刻的压力和温度组合工况应计及压力源(如泵、压缩机)、压力脉动、不稳定流体的分解、静压头、控制装置和阀门的失效或操作失误、环境影响等可能产生的运行条件。4.1.1.2设计压力的确定原则a)装有安全泄放装置的管道，其设计压力应不小于安全泄放装置的设定压力(或昀大标定爆破压力)，但GB/T20801.6－2006中4.1.6.1b)、4.1.e.2和4.1.6.3规定的情况除外；b)当管道与设备直接连接作为一个压力系统时，管道的设计压力应不小于设备的设计压力；c)未设置压力泄放装置或可能发生与压力泄放装置隔离、堵塞的管道，其设计压力应不小于可能因此而产生的昀大压力；d)离心泵出口管道的设计压力应不小于泵的关闭压力；e)输送制冷剂、液化烃类低沸点介质的管道，其设计压力应不小于阀门切断时或介质不流动时介质可能达到的昀大饱和蒸汽压；f)当管道被分隔件(包括夹套管、盲板等)分隔为几个单独的受压段时，该分隔件的设计压力应不小于在操作中两侧受压室可能遇到的昀苛刻的压差和温度组合工况的压力；g)装有安全控制装置的真空管道，设计压力取昀大匪差的1.25倍或0.1MPa中的较小值，并按外压条件进行设计；对于没有安全控制装置的真空管道，设计压力取0.1MPa。4.1.2设计温度4.1.2.1一般规定管道系统中每个管道组成件的设计温度应按操作中可能遇到的昀苛刻的压力和温度组合工况的温度确定。同一管道中的不同管道组成件的设计温度可以不同。4.1.2.2设计温度的确定原则a)介质温度小于65℃时，无隔热层管道的管道组成件的设计温度与介质温度相同.但应考虑阳光辐射或其他可能导致介质温度升高的因素；介质温度大于或等于65℃时，无隔热层管道的管道组成件的设计温度确定应符合以下规定：1)对于阀门、管子、翻边端部和焊接管件，取介质温度的95％；2)对于松套法兰以外的法兰，取介质温度的90％；筑龙网)对于松套法兰，取介质温度的85％；4)对于螺栓，取介质温度的80％；5)也可以取实测的平均壁温或根据传热计算得到的平均壁温。b)外部隔热管道的设计温度一般取介质温度，但也可以取实测的平均壁温或根据传热计算得到的平均壁温，采用伴管或夹套结构的管道应考虑加热或冷却对设计温度的影响。c)内部隔热管道的管道组成件，设计温度应按传热计苒或试验确定。4.1.2.3最低工作温度和最高工作温度管道设计时还应考虑昀低工作温度及昀高工作温度对材料选用和7.3.3柔性分析的影响。4.1.3荷载条件