压力管道设计基本要求全解

压力管道设计基本要求一、压力管道的基本概念1、管道含义及特征2、压力管道的概念3、压力管道的定义4、压力管道的分类和分级5、工业管道的条件6、动力管道的条件7、压力管道级别之间设计许可的涵盖关系8、压力管道输送介质的说明1、管道含义及特征管道定义：由管道组成件装配而成，用于输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。管道组成件：管道标准件、管道特殊件、管道支撑件管道。特点：管道属于长细比大的设备，易失稳、受力情况复杂；管内介质种类复杂；管内流体状态复杂，运行条件变化多；管道组成件种类繁杂、各有特点;管道布置、安装及检验要求复杂。2、压力管道的概念压力管道是指“特种设备安全监察条例”所定义的属于监察范围内的管道；压力管道属于特种设备的范畴；压力管道设计属于特种设备生产范畴和源头；压力管道监察管理体制；3、压力管道的定义根据中华人民共和国国务院令（第373号）通过并公布的《特种设备安全监察条例》，对压力管道进行了定义：压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm管道。4、压力管道的分类和分级GA类－－长输管道：定义：指产地、储存库、使用单位用于输送商品介质的管道；分级：分为GA1级和GA2级。基本特征：流程简单；输送距离长和输送压力高；管道有可能通过各种环境与地质的地区；4、压力管道的分类和分级GB类－－公用管道：定义：指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。分级：分为GB1和GB2两级，GB1级为燃气管道。GB2级为热力管道。基本特征：敷设于城镇地下；一般压力较低；选线条件复杂、困难。4、压力管道的分类和分级关于公用管道（1）公用管道的范围：指敷设在城市或乡镇区域内的管道，区别于长输管道的敷设范围。（2）公用管道的服务对象：指公用事业或民用这样的两类用户，有别于工业用户。（3）公用管道输送介质种类：城镇燃气：代表物：天然气、液化石油气、人工煤气等城镇热力：代表物：高温热水、蒸汽、蒸汽凝结水等（4）管道的属性公共性：公用管道具备了市政工程管道的某些特征。商品性：是为公共事业或民用提供燃料或热量的特殊商品。4、压力管道的分类和分级GC类－－工业管道：定义：指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业单位管辖的工艺管线。分级：GC类分为GC1、GC2和GC3三级。基本特征：工艺流程种类最多；生产制作环境状态最为复杂；输送介质品种较多和输送条件较苛刻；输送压力和温度高。4、压力管道的分类和分级关于工业管道（1）工业管道的范围：工业管道的使用范围仅限于企业、事业单位内部，（包括延伸出工厂边界线，但归属于企、事业单位管辖的工艺管道）主要有别于公用管道。分三类：工艺管道、公用工程管道、辅助管道；（2）工业管道的服务对象：服务对象强调的是为企业、事业单位的生产服务。（3）工业管道的属性：这类压力管道为企、事业单位所有，属于单位管辖。（4）介质特性：介质种类多、压力温度范围大。4、压力管道的分类和分级GD类－－动力管道：定义：火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道；分级：分为GD1级和GD2级。特征：介质单一，性质明确、压力与温度较高的输送管道；5、工业管道（GC类）的条件1）GC1级的条件：输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质和工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质的管道；输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GB50016《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P≥4.0MPa的管道；输送流体介质并且设计压力P≥10.0MPa，或者P≥4.0MPa并且设计温度T≥400℃的管道。5、工业管道（GC类）的条件2）GC2级的条件：除规定的GC3级管道外，介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度小于规定的GC1级的管道。3）GC3级的条件：输送无毒、非可燃流体介质，设计压力P≤1.0MPa，设计温度−20℃T185℃的管道。6、动力管道（GD类）的条件1）GD1级的条件：输送设计压力P≥6.3MPa，或者设计温度T≥400℃的管道。2）GD2级的条件：输送设计压力P6.3MPa，并且设计温度T400℃的管道。7、压力管道级别之间设计许可的涵盖关系不同类别管道之间的涵盖关系《压力容器压力管道设计许可规则》TSGR1001－2008规定，具备高一级的压力管道设计许可的单位及审批人员，同时也具有相应低等级的设计、审批资格。（1）GA1级涵盖GA2（2）GC1级涵盖GC2、GC3（3）GD1级涵盖GD28、压力管道输送介质的说明甲类可燃气体：特征：爆炸下限10％的气体代表物：氢气、甲烷、环氧乙烷、天然气、水煤气、液化石油气、硫化氢、氯乙烯等乙类可燃（助燃）气体：特征：爆炸下限≥10％的气体和助燃气体代表物：氨气、氧气等其它气（汽）体：特征：不属上述两类的气体代表物：水蒸汽、压缩空气、氮气、二氧化碳等8、压力管道输送介质的说明甲类可燃液体特征：闪点28℃的液体代表物：苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、醋酸乙酯、丙酮、汽油、60度以上的白酒等乙类可燃流体：特征：闪点≥28℃至60℃的液体和闪点≥60℃的可燃液体。代表物：醋酸丁酯、苯乙烯、柴油等、50度至60度的白酒等;8、压力管道输送介质的说明有毒流体：特征：散发在空间，可经呼吸道、皮肤或经口进入人体而对健康产生危害的流体物质。毒性分级是按照国家标准GB5044具体指标划分。分级与代表物：Ⅰ级--极度危害：氯乙烯、铬酸盐、苯、氰化物等Ⅱ级--高度危害：硫化氢、三硝基甲苯、氯、甲醛等Ⅲ级--中度危害：苯乙烯、二甲苯、苯酚、甲醇、硝酸、硫酸等Ⅳ级--轻度危害：丙酮、氨、氢氧化钠、溶剂汽油等8、压力管道输送介质的说明腐蚀性流体：特征：流体的化学或电化学作用引起对金属破坏的介质。代表物：碱、酸、盐溶液或蒸汽。其它液体：特征：最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。代表物：蒸汽凝水、过热水等。9.玻璃工厂常用压力管道输送介质管道特点：介质种类少、温度不高、压力较低、管径不大。1）常用介质：气体：甲类：天然气、液化石油气、乙炔、氢气等乙类：氧气等有毒、腐蚀性：二氧化硫等其它：压缩空气、氮气、饱和蒸汽等液体：甲类：液化石油气（液化烃）等乙类：煤油等丙类：柴油、重油、渣油、煤焦油、变压器油、润滑油其它：高温热水、蒸汽凝结水等2）工作压力：最大2.5MPa3）工作温度：－20～183℃（1.0MPa蒸汽温度）4）压力管道类别：一般为GC2、GC3二、压力管道设计要求与程序1、压力管道设计应熟悉的规范2、压力管道设计常备的手册3、压力管道设计的总体要求4、压力管道设计基本程序1、压力管道设计应熟悉的规范GBJ50016-2006建筑设计防火规范GB50160-92石油化工企业设计防火规范GB5044-85职业性接触毒物危害程度分级GB50316-2000工业金属管道设计规范GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规范GB50236-98现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范SDGJ6-90火力发电厂汽水管道应力计算技术规定DL/T5054－1996火力发电厂汽水管道设计技术规定2、压力管道设计常备的手册公司压力管道设计管理规定和技术规定化工工艺设计手册管道安装技术实用手册化工管路手册动力管道手册钢制管法兰、垫片、紧固件(HG20593~20635)全国压力管道设计审批人员培训教材3、压力管道设计要求严格执行现行的设计、施工及验收规范及标准；设计文件内容深度应符合国家及行业有关规定；计算依据可靠、计算结果准确；设计成果安全、适用、技术先进、经济合理。4、压力管道设计基本程序⑴根据介质种类、压力、温度选择管道材料；⑵进行管径、管壁厚度计算，编制或确定管道等级表；⑶进行管道布置方案、确定管道走向、敷设方式；⑷绘制管道布置图、轴侧图；⑸编制管道特性表；⑹进行应力、热补偿、支架推力计算；⑺向有关专业提供土建资料；⑻完成设计图纸、图纸会签；三、压力管道的材料与管部件1.管道等级表的内涵2.管道特性表的内涵3.设计压力和设计温度的确定4.材料的选择5.管道等级的确定6.管道标准和壁厚的确定7.法兰、垫片和紧固件的选择8.阀门与管件1、管道等级表的内涵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；1、管道等级表的内涵主要内容：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Sch3．法兰：材料/法兰类型/密封面/法兰盖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2、管道特性表的内涵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：包括保温和油漆要求3、设计压力的确定工作压力Pw(MPa)设计压力P(MPa)Pw≤1.8P=Pw+0.181.8＜Pw≤4.0P=1.1Pw4.0＜Pw≤8.0P=Pw+0.4Pw＞8.0P=1.05Pw3、设计温度的确定最高工作温度Tw(℃)设计温度T(℃)－20＜Tw≤15T=Tw－5（最低取－20）15＜Tw≤350T=Tw＋20Tw＞350T=Tw＋(5~15)4、材料的选择a)管道材料的分类：铸铁碳钢Cr-Mo合金钢奥氏体不锈钢有色金属及合金钢(铜、铝、钛以及镍、铝、钛合金）非金属材料（各类塑料管和玻璃钢）复合材料（非金属与非金属、金属与非金属）标准号标准名称尺寸系列/mm材料GB3087-1999低中压锅炉用无缝钢管D0＝10~426T=1.5～2610、20GB/T3091-2001低压流体输送用焊接钢管D0=117.8~1626t=4.0~16Q215A/B、Q235A/B、Q295A/B、Q345A/BGB5310-1995高压锅炉用无缝钢管D0＝22~530t=2~7020G、12CrMoG、15CrMoG、12Cr1MoVC、1Cr18Ni9、1Cr19Ni11Nb等GB6479-2000化肥设备用高压无缝钢管D0＝14～273t=2~701016Mn、12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo等GB/T8163-1999流体输送用无缝钢管D0＝6~630t=0.25~7510、20、09MnV、16MnGB/T12771-2000流体输送用不锈钢焊接钢管D0＝8~630t=0.3~161Cr18Ni9、304、304L、316、316L等GB/T14976-2002流体输送不锈钢无缝钢管D0＝6~426t=0.5~15304、304L、316、316L等27不锈钢b、常用管道材料及标准材料的选择C）压力管道设计中常用钢材牌号的适用温度范围：牌号适用温度范围10、20－20～350℃16Mn－40～450℃09Mn2V－70～100℃12CrMo≤525℃15CrMo≤550℃12Cr1MoV≤575℃1Cr5Mo≤600℃0Cr18