工业管道的设计与安装

工业管道的设计与安装一、术语和流体分类（1）管道：由管道组成件、管道支吊架等（管道支承件）组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体的流动。由管道组成件装配而成，用于输送、分配、混合、分离、排放、计量或截止流体流动。除管道组成件外，管道还包括管道支承件，但不包括支承构筑物，如建筑框架、管架、管廊和底座（管墩或基础）等。一、术语和流体分类（2）管道组成件：是指用于连接或装配成管道的元件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门、以及管道特殊件。管件和阀门的最大允许使用压力和规格通常使用公称压力和公称直径来表达。管道组成件是用于连接或装配成压力密封的管道系统机械元件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门、安全保护装置以及诸如膨胀节、挠性接头、耐压软管、过滤器、管路中的仪表（如孔板）和分离器等。一、术语和流体分类（3）压力管道元件：是指受监察范围内的压力管道组成件和支吊架。（4）公称压力(PN)：按GB/T1048的定义，由字母PN和无因次整数数字组成，代表管道组成件的压力等级。（5）公称直径(DN)按GB/T1047的定义，由字母DN和无因次整数数字组成，代表管道组成件的规格一、术语和流体分类（6）管道支承件：用于支承管道或约束管道位移的各种结构的总称。包括管道支吊架，但不包括土建的结构。有固定支架、滑动支架、刚性支架、导向架、限位架、弹簧支吊架、减振装置和阻尼装置等。管道支承件包括安装件和附着件两部分。安装件是将负载从管子或管道附件上传递到支承结构或设备的元件，有悬挂式和承载式两种。附着件是用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件。管道支承件是将管道荷载，包括管道的自重、输送流体的重量、由于操作压力和温差所造成的荷载以及振动、风力、地震、雪载、冲击和位移应变引起的荷载等传递到管架结构上去的元件。它分为固定件和结构附件两类：一、术语和流体分类减振装置是可用于控制管系高频低幅振动或低频高幅晃动的装置，能承受管道振动力而不承受管道的重力，且不限制管系热胀冷缩。阻尼装置是可用于控制管道瞬时冲击载荷或管系高速振动位移装置，能承受管道动力分析所要求的瞬态最大动力载荷，但不限制管系热胀冷缩。（7）监察段：在设计温度大于450℃的主蒸汽管道和高温再热蒸汽管道的水平段上安装的进行蠕变监督的管段。（8）蠕胀测点：设置在监察段或蒸汽管道上，对管道进行蠕变变形测量的装置或标记。一、术语和流体分类（9）流体：在管道内流动的物质，也称介质。流体按其状态或性质进行分类。（A）按状态分：有气体；液体；液化气体；浆体。（B）按性质分：可燃介质：可燃介质是在生产操作条件下可以点燃和连续燃烧的气体或可以气化的液体。毒性介质；指按GB5044定义的极度、高度、中度和轻度危害介质的总称；腐蚀性介质。是指能灼伤人体组织并对管道材料造成损坏的物质。可燃介质分为可燃气体、液化气体和可燃液体。甲、乙类可燃气体与空气混合物的爆炸下限（体积）分别规定为：甲类可燃气体：＜10%；乙类可燃气体：≥10%。与空气混合的爆炸下限小于10%或上限和下限之差大于20%的称为易燃气体。液化烃、可燃液体的火灾危险性分类类别名称特征甲类A液化烃150C时蒸汽压力＞0.1MPa的烃类液体及其他类似液体B可燃液体甲A以外的可燃液体，闪点＜280C乙类A闪点≥280C至≤450CB闪点＞450C至＜600C丙类A闪点≥600C至≤1200CB闪点＞1200C注：闪点低于450C的液体称为易燃液体；闪点低于环境温度的液体称为易爆液体。易燃气体和易燃液体统称为易燃流体（易燃介质）。极度危害物质也称剧毒物质（介质）是：如有极少量这类物质泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触，即使迅速治疗，也能对人体造成严重的和难以治疗的伤害的物质。剧毒物质以外的毒物统称有毒物质，是指在治疗及时的条件下不致于对人体造成不易恢复的危害的毒物。有毒介质系指按GB5044定义的极度、高度和中度危害介质的总称；（C）现行的压力管道安装法规中将工业管道分为GC1、GC2、GC3三个级别。设计和施工规范中，为了便于对不同类别、级别的管道提出不同的技术要求，也将其适用范围内的管道进行分类或分级。如：1、GB50316和HG20225—95中的流体分类：A1（剧毒）、A2（有毒）、B（可燃）、C（不可燃、无毒）、D（C类中设计压力小于等于1.0MPa、设计温度高于-20～186℃之间的流体）五类。2、DL5031—94的管道分级：按设计压力分为高压、中压和低压三级管道。设计压力大于8MPa的为高压管道；设计压力大于1.6MPa，小于等于8MPa的为中压管道；设计压力小于等于1.6MPa的为低压管道。SH3501-2002管道分级管道级别适用范围SHA1毒性程度为极度危害介质管道（苯管道除外）2毒性程度为高度危害介质的丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢介质管道3设计压力大于或等于10.0MPa的介质管道SHB1毒性程度为极度危害介质的苯管道2毒性程度为高度危害介质管道（丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢管道除外）3甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃、甲B类、乙A类可燃液体介质管道SHC1毒性程度为中度、轻度危害介质管道2乙B类、丙类可燃液体介质管道SHD设计温度低于-29℃的低温管道GB/T20801-2006管道分级压力管道按其危害程度和安全等级划分为GC1、GC2、GC3三级。（1）符合下列条件之一的压力管道应划分为GC1级：1.输送下列有毒介质的压力管道：a)极度危害介质；b)高度危害气体介质c)工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质。2.输送下列可燃、易爆介质且设计压力大于或等于4.0MPa的压力管道：a)甲、乙类可燃气体；b)液化烃c)甲B类可燃液体3.设计压力大于或等于10.0MPa的压力管道和设计压力大于或等于4.0MPa且设计温度大于或等于400℃的压力管道。（2）符合下列条件的压力管道应划分为GC2级：除（3）条规定的GC3级管道外，介质毒性程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度低于1条规定（GC1级）的压力管道。（3）符合下列条件的压力管道应划分为GC3级：输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或等于1.0MPa且设计温度大于-20℃但不大于185℃的压力管道。（4）当输送毒性或可燃性不同的混合介质时，应按其危害程度及其含量，由业主或设计者确定压力管道等级。二、压力管道的安全性能要求和防护（1）影响管道安全运行的因素（A）管内流体性质的影响:流体的温度、压力、状态、物理性质（沸点、蒸汽压、电导率、可压缩性、热膨胀性等）、毒性、辐射性、可燃性、闪点、自燃温度、爆炸极限、反应活性、腐蚀性、杂质含量、两相流等。（B）管道系统自身的影响:管道系统布置、管道应力计算、组成件的选用和压力设计、柔性分析和支承设计、管道制作安装和检验等。（C）外部因素的影响:环境（气温、风载、雪载、结冰等气候条件，雷击，地震和火灾等），相关设备和仪表的振动、脉动、水锤、剧烈循环荷载和仪表故障，以及人为操作失误和缺乏维护等。压力管道的安全性能要求和防护（2）管道安全性能的总体要求（A）耐压强度：（B）密封性：（C）耐腐蚀性：在均匀腐蚀的条件下分为4级，以年腐蚀速率衡量：充分耐腐蚀≤0.05mm；耐腐蚀＞0.05～0.1mm；尚耐腐蚀＞0.1～0.5mm；不耐腐蚀＞0.5mm；（D）柔性：管道的柔性是反映管道变形难易程度的一个物理概念。管道在设计条件下工作时，因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等原因会产生应力过大、变形、泄漏或破坏等影响正常运行的情况。管道的柔性就是管道通过自身变形吸收因温度变化发生尺寸变化或其他原因所产生的位移，保证管道上的应力在材料许用应力范围内的性能。二、压力管道的安全性能要求和防护（3）管道的结构要求（A）连接管道连接除了维修和拆卸需要等必要的场合外，应尽量采用焊接连接。1．焊接连接2．可拆卸连接二、压力管道的安全性能要求和防护（3）管道的结构要求（B）热补偿管道系统结构中应设置热补偿装置。应根据使用工况、流体性质和要求的补偿距离合理选用补偿器的型式、材料、壁厚和安装技术要求。管道补偿器的安装和调整应当按照标准和设计文件的规定进行。并进行预拉伸或者预压缩。二、压力管道的安全性能要求和防护（3）管道的结构要求（C）支承管道支承的作用：1．支持管道由于自身和管内流体的重量，以及保温、风载、雪载、冰载等外加载荷，抵消由此而发生的弯曲变形。2．传递管道由于热变形而产生的作用力，使管道的位移限制在规定范围内；3．控制管道由于运行操作过程中产生的冲击、交变载荷等而产生的振动或晃动。二、压力管道的安全性能要求和防护（3）管道的结构要求（C）支承管道支承的要求.水平管道支吊架的最大间距应满足强度和刚度条件，对有压力脉动的管道，决定支架间距时应核算管道的固有频率，柔性较大、直管段较长的管道应在适当位置设导向支架。当须控制管系高频低幅振动或低频高幅晃动时应设置减振装置，当须控制管道瞬时冲击载荷或管系高速振动位移时应设置阻尼装置二、压力管道的安全性能要求和防护（4）管道布置（A）布置原则1.管道与建筑物、铁路、公路、电线电缆的距离应符合安全要求的规定；2.穿过安全隔离墙或穿越道路和铁路的管道应设套管保护。3.气体或蒸汽管道应从主管上部引出支管，并应有坡度；4.管道改变标高或走向时，应避免形成气袋、液袋或盲肠，否则应设排放点；5.管道排放点应符合环境和安全保护的要求；6.便于操作、维修和人员通行。7.满足抗震要求。二、压力管道的安全性能要求和防护（4）管道布置（B）工业管道布置除了遵守一般规定外，尚应符合下列要求：1.上下方位置。2.地下敷设。3.门窗、生活间、楼梯间和走廊等处。4.助燃气体5.法兰、螺纹和填料等易泄漏部件。6.电动机、配电盘、仪表盘、吊车。二、压力管道的安全性能要求和防护（5）防止管道可能发生的损坏和事故（A）防止过高或过低的温度和热冲击；（B）防止发生机械损伤；（C）防止静电着火；（D）合理选用膨胀节型式、材料、壁厚和安装技术要求。（E）公用工程管道与和有毒、可燃或腐蚀性流体的工艺管道或设备连接。（F）高温、高压、剧烈循环条件、厚壁或大口径管道以及与敏感设备连接的管道“剧烈循环条件”是管道的一种运行工况，指管道计算的最大位移应力范围超过0.8倍许用的位移应力范围和当量循环数大于7000，或由设计确定的产生相等效果的条件。所谓“位移应力范围”是指：由管道热膨胀产生的位移所计算的应力。计算的最大位移应力范围就是从最低温度到最高温度的全补偿值进行计算的应力。二、压力管道的安全性能要求和防护（6）管道系统的安全规定（A）超压保护１．在运行中可能超压的管道系统均应设置安全阀、爆破片等泄压装置。２．不宜使用安全阀的场合可用爆破片。二、压力管道的安全性能要求和防护（6）管道系统的安全规定（A）超压保护３．安全阀应分别按排放气（汽）体或液体进行选用，并考虑背压的影响。４．安全阀的开启压力（整定压力）５．安全阀的入口、出口管道压力损失。６．安全阀（泄压装置）的最大泄放压力７．安全阀或爆破片的入口、出口管道上设置切断阀。８．双安全阀９．产品性能。二、压力管道的安全性能要求和防护（6）管道系统的安全规定（B）阀门和盲板设置阀门设置1．防止倒流的管道。2．严格控制在开或关位置的阀门。3．装置停修时装置外有可能或要求继续运行的管道。盲板设置1．运行中有设备需切断检修时，在设备和阀门之间应设置盲板。2．压力试验和气密试验需隔断的位置应设盲板。3．液体温度低于-5℃或大气腐蚀严重场合宜使用分离式盲板。二、压力管道的安全性能要求和防护（6）管道系统的安全规定（C）排放1．可燃流体。2．密度比环境空气大的可燃气体。3．无毒、不可燃、无闪蒸的液体。4．排放管管径。5．不经常使用的常压放空管口应加防鸟网。二、压力管道的安全性能要求和防护（6）管道系统的安全规定（D）其他要求1．在寒冷气候条件下室外管道防冻措施。2．室内可燃流体管道的薄弱环节的安全防护措施。