第1章-炼油厂管道分类及选择

第1章炼厂管道分类及选择常州大学2炼油厂管道分类炼油厂各种装置和设备之间布满了不同类别的管道，原油和各种辅助生产物资通过不同的管道进入生产装置，炼制成成品油，在进入罐区，经过销售部门装车外运。炼油厂管道是其生产的大动脉，将这个生产联结起来构成一个整体。掌握管道的使用的介质、工况、材质等因素对管道的影响尤为重要。分类1、按用途分类2、根据介质分类3、根据压力分类4、根据材质分类5、根据制造方法分类6、根据工业管道工程及验收规范分类7、根据管道设计压力及输送介质性质分类3炼油厂管道分类按用途分类：工艺管路--炼油厂的主要管路，包含了原油、半成品油和成品油管路等生产管路。辅助管路–包括所有辅助性生产的管路，包含燃料系统、蒸汽及冷凝水系统、冷却水系统、排污系统，以及供风系统。按介质分类：油、气、水介质，以及酸、碱、盐等腐蚀介质管路。4炼油厂管道分类按压力分类：5炼油厂管道分类按材质分类：钢铸铁合金钢（不锈钢以及各种高低合金钢材）有色金属及非金属（如塑料、橡胶、陶瓷、水泥等）。6炼油厂管道分类按制造方法分类：无缝钢管：分热轧和冷拔两种。国产无缝钢管的规格Φ32∼Φ273mm。冷轧无缝钢管的规格从Φ20∼Φ150mm，材质采用优质碳素钢，使用温度-20∼450℃，使用压力小于或等于16.0MPa.有缝钢管：有钢板卷制而成，分螺旋焊缝管和直焊缝管。螺旋焊缝钢管主要用于大于和等于DN250的管路，材质常用A3(Q235A)、A3F(普通碳素结构钢)或16Mn(Q345)，介质温度在0∼200℃，压力小于或等于2.55MPa。7炼油厂管道分类根据工业管道工程及验收规范分类：根据加强安全技术管理和监察的《工业管道工程及验收规范》(GBJ235-82)，由管路的使用工作压力、温度、介质和材质等因素，可将管路分为5类：(p—最高工作压力，MPa)8炼油厂管道分类注意：剧毒介质(＞50g)及穿越铁路干线、公路干线、重要桥梁、住宅区及工厂重要设施的甲、乙类火灾危险物质和有毒物质的管路的穿越部分按Ⅰ类管路设计。石油气(含液体烃)和氢气管路至少按照Ⅲ类管路设计。甲、乙类火灾危险物质、有毒介质和具有腐蚀性介质以及难于维修、检查、更换或对生产起重要作用的路管均应将设计要求提升一个类别。9炼油厂管道分类根据管道设计压力及输送介质性质分类：石油化工管道输送的介质一般都是易燃介质(闪点40℃)、可燃介质(闪点40℃)，部分物料还属于剧毒介质(4g，肌体严重损伤或致死)，此类管道即使压力很低，但一旦发生泄漏或者损坏，造成的后果很严重。因此在管路设计时，在考虑设计温度和压力的同时，尤其需要考介质的影响。《石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范》(SHJ501-85)根据介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性以及管道的设计压力将石油化工管道分为A、B、C三级。同一物料按其不同特性分类时，一较高级别为准；混合物料设计管道级别，未作特殊规定则以其中主导的物料为分级依据。10炼油厂管道分类11炼油厂管道分类公称直径和公称压力：采用公称直径和公称压力使产品标准化，减少管路中管道、管件、阀门等附件的品种和规格，有利于管路的设计、制造、安装和检修。管子的直径可分为外径、内径、公称直径。公称直径不是外径，也不是内径，而是近似普通钢管内径的一个名义尺寸.每一公称直径，对应一个外径，其内径数值随厚度不同而不同.公称直径可用公制mm表示，也可用英制in表示。1英寸等于2.54厘米等于25.4毫米公称直径标记为：DNXXXX；DN为公称直径，XXXX为公称直径数据(mm)12炼油厂管道分类公称压力是为了设计、制造和使用方便,而人为地规定的一种名义压力。这种名义上的压力的单位实际是压强，压力则是中文的俗称，单位是“Pa”而不是“N”。公称压力标记为：PNXX。PN为公称压力代号，XXXX为公称压力值(MPa)公称压力PN是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是供参考用的方便的圆整数。同一公称压力PN值所表示的同一公称通径的所有管路附件具有与端部连接型式相适应的同一连接尺寸。公称压力≤设计压力设计压力=1.5×工作压力工作压力由管网水力计算而得出13管材及管件的选择管材和管件选择的重要性：管路：管子、管件（法兰、弯头、大小头）和阀件等部件。管路设计时，除工艺流程和水力计算以外，首要问题是考虑管材和相应配件的选择。14管材及管件的选择主要因素是管子和配件的机械强度和流体对它的腐蚀性。具体选择方式是按流体的种类、设计温度、设计压力、使用环境等条件作概略性的考虑，再进一步已具有支配性的温度条件为基准，在适用规格的温度、压力等级的容许范围内初步选定，在意腐蚀性等其他环境条件作为适当考虑而选定使用材料。15管材的选择管材：目前，炼油厂油品储运使用的管材，一般使用的是钢管。在其他一些辅助工艺设施中，也使用铸铁管、非金属管和耐油胶管。钢管----油品和水蒸气；铸铁管----供水和消防；非金属管----具体根据不同的材质能输送各种介质，目前使用不普遍；耐油胶管----装卸油品时的连接软管；16管材的选择1.管材--钢管碳素钢管----制造输送油、蒸汽、水的管路。制造方法----无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管----热轧和冷轧两种；冷拔加工引起材料硬化，冷拔钢管还需选择不同的热处理方式。沸腾钢----碳素钢管常用材料，低温易脆化，因此主要用于常温，为不产生蠕变适用范围是0～300℃。17管材的选择优质碳素钢----温度适用范围-45～450℃。16Mn钢----温度适用范围-40～475℃。水煤气管----温度适用范围100℃钢管的实验压力Ps一般采用1.5倍公称压力PN，即Ps=1.5PN18管材的选择19管材的选择20管材的选择2.管材—铸铁管制造方法:立式铸铁管和离心铸铁管。压力分类：低压管道、中压管道和高压管道，压力分别是0.45MPa、0.75MPa和1MPa。公称直径DN75∼1500mm，管长3∼4m。优点：铸铁管的耐蚀性好，作为地下管路非常合适，统计数据表明，由于服饰造成的泄漏事故，每单位长度上铸铁管仅为钢管数的十分之一。21管材的选择各种环境中的耐蚀性主要由其成分和微观组织结构决定，碳、硅、锰、磷、硫是铸铁中必然存在的元素。通常向铸铁中加人Ni、Cr、Si、Cu和Al等合金元素；Ti（钛）、V（钒）等元素偶尔也作为合金元素加入.这些元索单独或联合加入对改善铸铁的耐腐蚀性和耐热性有很大的作用。22管材的选择3.管材—非金属管非金属管主要是指混凝土管、石棉水泥管、缸瓦管和塑料管，主要特点和用途见下表23管材的选择3.管材—非金属管塑料管道的优点：节约钢材，耐蚀性好，遇水不易生锈，摩擦系数小、导热系数小、重量轻；塑料管道的缺点：强度受温度的影响较大，不能用于高温环境，线膨胀系数大，易燃、尺寸不及金属管精确。24管材的选择4.管材—耐油胶管耐油胶管分类:耐油夹布胶管、耐油螺旋胶管和书友钢丝编织胶管3种，均由丁腈橡胶制成；并分为压力、吸入和排吸3种工况。选用时正压输送的介质应选耐压胶管，负压下输送选用负压胶管，可能出现正负压时则需选择排吸胶管。胶管在制作时考虑承受压力的安全系数，在选择使用时只需根据操作压力选用相应的胶管；耐压能力选择过低可能导致胶管破裂；过高的选择耐压能力会造成成本浪费，设备重量增加，管体增硬，弯曲性能差等问题。25管材的选择胶管规格：内径13∼254mm，管长为8m和20m，工作压力范围为0.5∼1.2MPa。耐油胶管主要用作常温输送油品；输送其他介质的胶管类型有：输水胶管、蒸汽胶管、空气胶管和耐酸碱胶管。2014/10/2026管件分类及选择1管路的组成：管路由直管、弯管（弯头）、大小头、分支管（三通）、法兰、阀门等组成。2014/10/2027管件分类及选择2管路的连接：管道和管件都需要经过一定的方式进行连接连接方式有哪些？2.1丝扣连接2.2焊接连接2.3法兰连接连接方式分类2014/10/2028管件分类及选择2.1丝扣连接适用于压力不高、管径不大的的水煤气管。活接头、管箍、弯头、三通等配合这种连接，方便于安装。丝扣连接=螺纹连接？2014/10/2029管件分类及选择2.2焊接连接对于大于DN50的管路，具有施工方便、坚固、严密、使用可靠，并节约钢材。在不需要拆卸的地方都可以采用这种连接方式。焊接缺陷:①气孔②夹渣③咬边④未焊透、未熔合⑤焊接裂纹2014/10/2030管件分类及选择2.3法兰连接在管道与阀件或者设备连接的地方以及管道需要拆卸的地方都需采用法兰连接，在石油工程、炼油厂中应用非常广泛，在管道设计中起到了极为重要的作用。2014/10/2031管件分类及选择2.3法兰连接在管道与阀件或者设备连接的地方以及管道需要拆卸的地方都需采用法兰连接，在石油工程、炼油厂中应用非常广泛，在管道设计中起到了极为重要的作用。2014/10/2032管件分类及选择2.3.1法兰的相关基本概念目前，设备、机泵或阀门等对应的法兰多采用原中华人民共和国第一机械工业部管道法兰标准，这个标准的特点是适应小外管径的设计。在炼油厂管道设计中，采用了部分大外径管道，该类管道根据适应大外管径管子设计的石油管道法兰标准设计。大小外径：指的是钢管的有大小两种规格，如DN100，外径有114和108两种，前者为大外径，后者为小外径。大外径与对应的管螺纹外径基本一致（如外径48、60、114等），小外径小于对应的管螺纹外径（如外径45.57、108等）。2014/10/2033管件分类及选择2.3.2法兰的种类及特点各种结构形式的法兰2014/10/2034管件分类及选择2.3.2.1螺纹法兰法兰内侧带有螺纹，可以与螺纹管快速连接，但如果反复操作，极易出现泄漏的可能。反复受弯或反复受热的情况不适合采用这种法兰。2014/10/2035管件分类及选择2.3.2.2平焊法兰在装配过程中容易对准，价格低廉，因而得到广泛应用，连接强度如按照内压计算，约为对焊法兰的2/3，疲劳寿命为其1/3，适用于压力、温度波动不严重的管道连接。2014/10/2036管件分类及选择2.3.2.3对焊法兰对焊法兰是指带颈的并有圆管过渡的并与管子对焊连接的法兰。法兰环与焊缝之间有一条长而倾斜的毂，区别于平焊法兰。法兰环的厚度通过毂逐渐过渡到管壁的厚度，降低了应力的不连续性，增强了法兰的强度。适合于高温、高压和反复波动较大的连接。2014/10/2037管件分类及选择2.3.2.4松套法兰使用时带有活套环圈，承压、严密程度与平焊法兰性能相同，疲劳寿命仅为对焊法兰的10%，不适用于有严重弯曲应力的连接，最大的优点是螺栓孔易于对准。带颈对焊环松套法兰带光滑管尾的松套法兰2014/10/2038管件分类及选择2.3.2.5承插法兰法兰内有承插口，安装时钢管插入口内，并进行焊接，一般用于小口径管道。2014/10/2039管件分类及选择2.3.2.5盲板法兰主要用于封闭管路或者阀件的一端，盲板法兰承受较大的弯曲应力。2014/10/2040管件分类及选择法兰连接实例2014/10/2041管件分类及选择2.4法兰密封面法兰密封面有：宽面、光面（凸面）、凹凸面、榫槽面和梯形槽面等几种形式适应于各种密封，不同连接法兰可有同一种密封面，同一连接方式的法兰也可有不同的密封面。2014/10/2042管件分类及选择2.5法兰的选择法兰目前已经标准化、系列化，一般不再做设计，指根据管路输送介质、操作温度予以选择。管道法兰均按公称压力选用，法兰的压力和温度等级表示公称压力在某温度下最大工作压力的关系。如果将工作压力等于公称压力时的温度定义为基准温度（不同材料所选定的基准温度也往往不同），某工作温度下允许的最大工作压力与公称压力的关系一般可有下式确定：tjpPNσσ=P----工作温度下允许最大工作压力；PN----公称压力；σt----工作温度时的材料许用应力；σj----基准温度时的材料许用应力。2014/10/2043管件分类及选择2.6法兰垫片及其选择法兰表面即使经过极为精密的加工，如果不使用垫片也很难做到不泄露。垫片有非金属垫片（