根據國家計委計綜合【1991】290號文附件《一九九一年工程建設國家標準制訂、修訂計劃》的要求,結合建設部(91)建標計字第10號文的安排,由原化學工業部為主編部門,中國寰球化學工程公司為主編單位,華北電力設計院、北京鋼鐵設計研究總院、中石化北京設計院、原化工部第四設計院、原化工部第八設計院為參編單位共同制訂的《工業金屬管道設計規范》(GB50316-2000),經建設部2000年9月26日以建標【2000】199號文批準,并會同國家質量技術監督局聯合發布。
本規范是通用的適用于工廠區的工業金屬管道規范,是在總結了我國各行業多年來管道設計實踐的經驗,并借鑒了工業發達國家先進標準編制而成的。
國家石油和化學工業局已行文,將原化學工業部組織編制的工程建設強制性國家標準交由中國工程建設標準化協會化工工程委員會管理。
為了便于廣大設計、施工、科研、學校等有關人員在使用本規范時能正確理解和執行條文規定,《工業金屬管道設計規范》編制組按章、節、條的順序,編制了本條文說明,供使用人員參考。
各單位在使用中,注意總結經驗,積累資料,如發現本規范及條文說明中需要修改和補充之處,請將意見和有關資料函寄北京亞運村安慧里四區16號樓中國工程建設標準化協會化工工程委員會秘書處(郵編100723),以便今后進行修訂。
一、總則
1. 本規范適用于金屬管道也包括非金屬襯里的金屬管道。主要考慮目前非金屬管道設計資料還不多,故未編入。另外,本規范與現行國家標準《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235 制訂的范圍取得一致。
2. 本規范的管轄范圍為工業生產裝置(工廠)和輔助設施的管道,包括儲罐區、裝卸站及連接的界外管道等。但不包括非金屬管道以及本規范第1.0.3條中所列的管道。
對于給排水管道應按設計所依據的規范來劃分,例如設備周圍的地上水管應屬于本規范的范圍。地下給排水管道通常是按給排水規范設計。對于水處理、泵房及冷卻塔等管道也可作為輔助設施,按本規范執行,但主要依據工程設計決定。
除儀表制造廠配套的管道外,與工藝或公用工程管道直接連接的儀表管道,可按本規范執行。
本規范中規定的公稱壓力上限為42MPa,與國家現行標準中鋼制管法蘭的壓力上限值一致。
本規范未規定使用溫度范圍,因材料選用與許用溫度已有直接關系。
氣體輸送粉粒料的設備及管道一般屬于制造廠成套設計的范圍。穿越居民區的工業管道應符合城鎮管道有關標準的規定。本規范不適用于城鎮的公用管道。
3. 本規范條文及附錄中引用的標準和規范如下∶
《鋼制壓力容器》GB 150
《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》GB/T 229
《優質碳素結構鋼技術條件》 GB/T 699
《碳素結構鋼》GB/T 700
《碳素結構鋼和低合金結構鋼 熱軋薄鋼板及鋼帶》 GB/T 912
《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》 GB/T 985
《埋弧焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》 GB/T 986
《不銹鋼棒》GB/T1220
《耐熱鋼棒》GB/T 1221
《球墨鑄鐵件》 GB/T 1348
《低中壓鍋爐用無縫鋼管》 GB 3087
《合金結構鋼技術條件》 GB/T 3077
《低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管》GB/T 3091
《低壓流體輸送用焊接鋼管》GB/T 3092
《碳素結構鋼和低合金結構鋼 熱軋厚鋼板和鋼帶》GB/T 3274
《低溫壓力容器低合金鋼厚鋼板技術條件》GB 3531
《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》GB/T 3840
《變形鋁及鋁合金化學成分》GB/T 3190
《不銹鋼熱軋鋼板》GB/T 4237
《設備和管道保溫技術通則》GB/T 4272
《鋁及鋁合金熱擠壓管》GB/T 4437
《職業性接觸毒物危害程度分級》GB 5044
《高壓鍋爐用無縫鋼管》GB 5310
《化肥設備用高壓無縫鋼管》GB6479
《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼厚鋼板》GB6654
《工業用鋁及鋁合金拉(軋)制管》GB/T6893
《工業管路的基本識別色和識別符號》GB7231
《焊接結構用碳素鋼鑄件》 GB/T7659
《輸送流體用無縫鋼管》 GB/T 8163
《設備及管道保溫設計導則》GB/T 8175
《灰鑄鐵件》GB/T 9439
《可鍛鑄鐵件》GB/T 9440
《石油裂化用無縫鋼管》GB 9948
《一般工程用鑄造碳鋼件》GB/T 11352
《設備及管道保冷技術通則》GB/T 11790
《防止靜電事故通用導則》GB 12158
《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》GB/T 12771
《直縫電焊鋼管》GB/T 13793
《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》 GB/T 14976
《低壓流體輸送用大直徑電焊鋼管》 GB/T 14980
《氧氣站設計規范》GB 50030
《石油化工企業設計防火規范》GB 50160
《工業企業總平面設計規范》GB 50187
《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB 50235
《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》GB 50236
《工業設備及管道絕熱工程設計規范》GB 50264
《建筑設計防火規范》GBJ 16
《工業企業噪聲控制設計規范》GBJ 87
《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》JB 4726
《低溫壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》JB 4727
《壓力容器用不銹鋼鍛件》JB 4728
《脫脂工程施工及驗收規范》HGJ 202
二、術語和符號
2.1.1~2.1.5 在本規范中,流體劃分為五類;其中有三類與美國《工藝管道規范ASMEB31.3》(以下簡稱“ASMEB31.3”)中的M 類、D類流體和可燃流體相同。流體類別用代號是為了條文敘述的方便,并不是危險程度的排序。因未全面計入設計壓力、溫度的影響。這里,流體分類不同于管道分類。有的流體既是B類流體同時又是有毒流體,在設計上均應遵循兩類流體的有關條文的規定。氧氣管道按本規范附錄J第J.2.5條屬于C類流體。2.1.11 “支管連接”是管道分支處所有結構形式的總稱,它包括下列整體件及焊接件∶
(1)工廠制造的整體的或焊制的管件∶如三通、斜三通、四通等。
(2)焊接支管∶在主管上開孔直接焊直管,有帶或不帶補強板的結構。
(3)半管接頭(Half coupling)∶在主管上開孔,焊接半管接頭。半管接頭的常用直徑為DN15~40。半管接頭的連接端有內螺紋(錐管)及承插焊兩種。
(4)支管臺∶在主管上開孔,焊接整體補強的支管臺。常用支管臺的連接端有三種即∶對焊支管臺(Weldolet)、承插焊支管臺(Sockolet)及螺紋支管臺(Thredolet)。
(5)嵌入式支管(Sweepolet)∶在主管上開一個比支管外緣直徑略大一些的孔,加工對焊的坡口,將其焊接一起,此種支管具有大的圓角,焊接后尤如整體三通。可用于有振動的管道上。
以上(2)~(5)項在支管兩側的主管上沒有焊縫,不能稱為三通。
本規范中“突面”是指法蘭的RF型密封面,避免與凹凸面混淆。
L型及U型的支架,雖然在上部生根,但有滑動支承面,不能列入剛性吊架內。因此剛性吊架系用圓鋼吊桿,一般均帶有鉸接的結構。
計算的位移應力范圍σe見本規范第9.4.4條。許用的位移應力范圍和當量循環數N見本規范第3.2.7條的規定。
“冷拉”與“冷緊”以前都使用過,英文名稱為“Cold Spring",即管道冷態下預拉緊的意思。因現行國家標準《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235把低溫下緊法蘭螺栓叫做冷緊,因此本規范統一稱“冷拉”以示區別。
公用工程管道通常指冷卻水、加熱用蒸汽、熱水、伴管用熱油及吹掃置換用空氣、氮氣等。
三、設計條件和設計基準
1. 設計條件
第3.1.2.1款 設計壓力的規定與ASMEB31.3的規定一致。此規定適用于一條管道的組成件有不同的工作壓力和工作溫度。在工藝流程中,例如∶控制閥及減壓閥前后的管道、兩股不同參數的流體匯合、流態變化及開停工操作等,都可能出現一條管道或某些組成件有多組的工作壓力一溫度參數。設計時必須在這幾組工作參數中,找出壓力和溫度相偶合時最嚴重條件下的壓力,作為設計壓力。按此條件,管道組成件需要最大厚度,這是保證管道運行安全的重要條件。
在比較幾組參數時,應在各組的P/【σ】'中取最大值。【σ】'是設計溫度下的許用應力,P為設計壓力。P/【σ】'最大值即是壓力一溫度相偶合最嚴重的條件。
管道運行中,經常遇到的比正常工作更高的壓力,例如泄壓裝置開啟的壓力,是1.1倍工作壓力,見本規范第14.2.6條。這情況在本規范第3.1.2條第3.1.2.4款中已作了規定。所以,前面P/【σ】'中也應考慮這個因素。
第3.1.2.2款 所述的條件在工程設計中較常見,設計時要注意某些流體的特性,有的流體工作溫度和壓力有一定的關系。
第3.1.2.3款 真空管道的設計壓力符合現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150的規定。
根據國內工程設計的實踐經驗和國外引進工程的設計規定,管道的設計溫度一般都按最高工作溫度適當增加裕量。由于各種生產流程的差異,流體的性質差別,這種裕量只能在工程設計中規定。
第3.1.3.3款 無隔熱層管道組成件的設計溫度,是根據散熱情況不同而規定的,并參照ASME B31.3的規定。一條無隔熱層管道中,各組成件的設計溫度用于強度核算時可以是不同的。
在第3.1.4.3款中管道組成件外表面是由于大氣中水蒸氣結冰,但在活動部件處必須采取措施防止結冰。本條參照了ASME B31.3的規定。
第3.1.5.3款 國家現行標準有《室外煤氣熱力工程設施抗震鑒定標準》GBJ44及《石油化工企業非埋地管道抗震設計通則》SHJ39。其余各款參照ASME B31.3的規定。
3.1.6~3.1.11 參照了ASME B31.3的規定。
2. 設計基準
a. 有的法蘭標準中用“壓力一溫度等級”這個名稱。即國外標準中“壓力一溫度額定參數”(Pressure-temperature rating)。實際上,它是與公稱壓力對應的許用工作壓力和工作溫度的參數值。本標準稱為“壓力一溫度參數值”。
第3.2.1.4款 在工程設計中編制“管道等級及材料選用”時,常把材料相同和設計參數相近的多條管道編在一個等級內。因此,應在各條管道的設計參數P/【q】'中找出最大值,作為這個等級的設計壓力和設計溫度。
b. 壓力或溫度非經常性變動,本條作了規定,其中波動的程度,相當于許用應力的提高幅度,數據是與美國《動力管道規范ASME B31.1》(以下簡稱“ASME B31.1”)的規定一致,也符合本規范第3.2.8條的規定。其余各項規定參照ASME B31.3的規定。
c. 材料的許用應力與現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150 的規定一致。國外標準中有關許用應力規定的情況,見本規范條文說明附錄A。
d. 鑄件質量系數本規范表3.2.4參照了ASME B31.3 的規定。
e. 焊接接頭系數是參照現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150的規定,并符合我國施工的實際水平,但比ASME B31.1 及B31.3規定低一些,例如∶在ASME B31.1中單面對焊100%探傷時,Ef=1,本規范取0.9。此外,當超聲波檢測有疑點時,應采用射線照相進行判斷。
f. 參照ASMEB31.3的規定。
g. 第3.2.7.1款 許用位移應力范圍的公式(3.2.7-1)及(3.2.7-2)是國際上通用的規定。由于ASME B31.1的鋼材許用應力值【c】c及【σ】A都低于ASME B31.3,雖然基準公式是相同,但許用位移應力范圍的計算值則是不同的,即ASMEB31.3規定【σ】A值高于按ASME B31.1規定的【σ】A值。本規范附錄A中材料的許用應力所依據的安全系數與ASME B31.3相當,所以許用位移應力范圍【c】x的計算值高于ASME B31.1的規定。
第3.2.7.2款 有腐蝕和高溫下工作的管道,會降低循環壽命。特別是在蠕變溫度范圍工作的管道,設計時可以采取蠕變監測的措施,在運行中加強監督。
h. 管道在工作狀態下,受到壓力、自重、其他持續荷載和偶然荷載所產生的應力之和的規定,是參照ASME B31.1的規定。在本規范式(3.2.8)中,第一項D5—DF有的標準用【2】或1P2代替. PD3
四、材料
1. 金屬材料的使用溫度
材料的使用溫度與流體腐蝕的因素有關,在腐蝕手冊中可查到數據。但本規范附錄A所規定的使用溫度是沒有考慮流體腐蝕影響的。
碳鋼材料超過425℃,長期使用有石墨化傾向。
2. 金屬材料的低溫韌性試驗要求
碳鋼和低、中合金鋼進行低溫沖擊試驗的溫度,是與現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150取得一致。即在-20℃及以下使用的低溫材料、焊縫和熱影響區都要做沖擊試驗。
4.3.2~4.3.4、4.3.6 符合現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150 的規定。
4.3.7~4.3.9 參照了ASME B31.3的規定。
4.3.10 材料的沖擊韌性試驗方法,按照現行國家標準的規定。并采用V型缺口試樣。本規范的沖擊功數據與現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150的規定相符。這些數據與ASMEB31.3的沖擊功數據是相近的。
3. 材料的使用要求
第4.4.1.2款、第4.4.1.3款 符合現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150的規定。
球墨鑄鐵使用溫度最高為350℃與管件標準一致。ASME B31.3為343℃。在ASME B31.1中規定設計溫度不高于230℃,設計壓力不大于2.4MPa。可鍛鑄鐵最高使用溫度本規范規定為300℃,符合閥門的設計條件。ASME B31.3定為34 對于C類流體管道用可鍛鑄鐵時,使用壓力與溫度的規定參門的設計條件及 ASME B31.1的規定。國家現行灰鑄鐵管準所訂的最高溫度為300℃。按中國的灰鑄鐵閥門,一般規3 于公稱壓力PN不超過1.6MPa,溫度不高于200℃。
本條第4.4.2.2款,奧氏體球墨鑄鐵使用條件參照了AS B31.3第323.4.2條的規定。
本條參照了ASME B31.3的規定。
作為襯里用非金屬材料,由于牌號不同,其力學性能和理性質的數據在本規范中未列出,設計時可向制造廠詢問。
對于整體復合金屬材料的許用應力公式及本條第4.4.4.4 的規定,與現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150規定相同。
第4.4.4.2及4.4.4.3款參照了ASMEB31.3的規定。
本條參照了ASME B31.3的規定。
五、管道組成件的選用
1. 管子
5.2.1、5.2.2 設計選用直縫焊接鋼管時,焊接接頭系數應與無損檢測的要求相對應。
5.2.7 氧氣管道用鋼管的要求在第14章中有規定。
2. 彎管及斜接彎管
5.3.1 本規范不推薦采用折皺的彎管。
5.3.2 斜接彎管的設計壓力小于或等于2.5MPa是根據工程設計一般規定,其他規定參照ASME B31.3的規定。
3. 管件及支管連接
5.4.1 本條參照了ASMEB31.3的規定。
5.4.2 第5.4.2.4款 可鍛鑄鐵螺紋管件宜用于飲用水及采暖熱水等非生產的地上管道中。在裝置內管道或地下管道使用鋼制螺紋管件,對采用密封焊提供方便。
第5.4.2.5款 除了設計的管道材料文件中提供的數據外,為了使管件內部最薄弱部位的強度可滿足設計要求,設計者應在采購要求的文件中給出設計壓力、設計溫度及腐蝕附加量數據,作為制造廠計算決定對焊端標準管件內部厚度的依據。
第5.4.2.6 款 鋼板卷焊異徑管的設計壓力的限制與斜接彎管規定一致。
5.4.3 “突緣短節”是與ASME B31.3的“LAP”對應的,LAP有加工焊制的和翻邊制成的兩類。目前國內有的產品稱為“翻邊短節”,考慮該類元件不一定要用翻邊結構,且翻邊形式易出現裂紋,較難制造。本標準在條文中規定為“突緣短節”。此元件國外也稱"Stub end"。突緣短節的要求參照了ASME B31.3的規定。
第5.4.3.4 款第(2)項 采用整體翻邊的突緣短節時,如遇到劇烈循環條件,設計者可降低計算的位移應力范圍值,使成為非劇烈循環條件。
第5.4.4.1款 支管連接的結構形式,見本規范條文說明第2.1.11條。
第5.4.4.2 款 劇烈循環條件下的使用要求,參照ASME B31.3的規定。
第5.4.4.3款 所指的三通為標準中所示結構的三通,主管與支管的過渡區為圓弧形。
第5.4.4.5款 要求100%無損檢測的管道中,使用嵌入式支管,可滿足焊縫檢測的要求。
第5.4.4.6款 參照了ASMEB31.3的規定。
4. 閥門
閥蓋連接螺栓的數量參照了ASME B31.3的規定。公稱壓力大于1.6MPa的螺紋連接閥蓋的閥門,不應用于蒸汽管道上,是參照ASMEB31.1的規定。
對于飽和蒸汽,因夾帶小水點,在流速大時,易對閥座及閥芯造成磨損,要求用耐磨材料,例如采用堆焊硬質合金等。本條還對其他有磨蝕性流體作出規定。
使用短型閥體,加焊短管時,這種短管是在制造廠焊好的。5.5.9 閥門的手柄旋轉90°開或關的閥門,或開關速度與其相當或更快的閥門,屬于快開快閉型閥門。
5. 法蘭
法蘭的壓力——溫度參數值,見下列國家現行標準∶《鑄鐵管法蘭技術條件》GB/T17241.7 附錄A;
《鋼制管法蘭公稱壓力一溫度等級》GB/T9131;
《鋼制管法蘭壓力一溫度等級》HG20604及HG20625;
本條參照了ASME B31.3的規定。
防止螺栓過載的有效措施應采用測力扳手安裝。
本條參照了《法蘭標準ASME B16.5》的規定。
6. 墊片
大于DN600的RF型法蘭上用的纏繞墊,除應帶外環之外還可加帶內環,增加剛度以防損壞。
“自對中”是當螺栓裝入法蘭的孔中后,擋住墊片外緣,使墊廣自動對中心,因此墊片外徑應符合此要求。
氯離子的含量,按現行國家標準《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235的規定。
7.緊固件
法蘭用緊固件螺紋的螺距,控制在3mm以內,主要考慮安裝時有利于擰緊螺栓的操作,避免幾個螺栓受力偏差過大。因此,M30以上的螺栓需要用細牙螺紋。參照了ASMEB31.3的規定。
8. 管道組成件連接結構選用要求
第5.9.1.2款第(1)項 承插焊組成件的管徑使用范圍,系按多數引進工程使用情況考慮的。
第5.9.1.3款第(2)項 對焊接頭最大錯邊量2mm的規定,與現行國家標準《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235 一致。
第5.9.1.4款 國際上稱 SLIP-ON 法蘭,譯為"滑套"法蘭,它可以包括現行法蘭標準中所述的平焊法蘭及帶頸的平焊法蘭。“平焊法蘭”是來自原蘇聯標準的名稱,即“mmockHA npH5apHbula中naHeu"意思是"平板焊接的法蘭"。目前中國法蘭標準已將"平焊”擴大到帶頸法蘭上了。本規范在平焊后加“(滑套)”表示,包括平板及帶頸平焊兩種法蘭在內。此外,所有平焊(滑套)法蘭在本規范中均要求內外側焊。
第5.9.2.5款 指不用密封焊,采用螺紋密封的情況。
第5.9.2.6款 外螺紋的鋼管和管件的最小壁厚的規定,考慮了國內外的鋼管系列均適用。
第5.9.2.7款 要求密封焊是與現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB50160和ASME B31.1的規定一致。
第5.9.2.8款 用螺紋密封的C類流體管道組成件,其管徑與工作壓力的關系是參照ASMEB31.1的規定。
第5.9.3.4、5.9.3.5款 參照了ASME B31.3的規定。
9. 管道特殊件
本節是根據工程設計經驗編制的。
10. 非金屬襯里的管道組成件
墊環不是墊片,是一種特殊件,其材料與管子相同。墊環安裝在兩個法蘭中間,依靠長的雙頭螺柱將其夾緊,每一墊環的兩個密封面均需配用墊片。有的墊環可制成帶引出口的,作為高點排氣和低點排液的接口。在非金屬襯里的金屬管道中,墊環允許作為調整管長的目的來使用。墊環的長度通常在50mm以內。
八、管道的布置
1. 地上管道
Ⅰ 一般規定
按照國際上多數工程公司的設計慣例,要求在流程圖標注特殊要求,例如∶管道坡度、無袋形、液封高度、對稱布置、閥門和儀表的位置以及其它工藝要求等。這些標注對提高管道設計的質量具有積極的意義。
Ⅱ 管道的凈空高度及凈距
對管道凈空高度,除了按現行國家標準《工業企業總平面設計規范》GB50187和《石油化工企業設計防火規范》GB50160的規定之外,還從工程設計的實踐中總結比較適中的數據,符合經濟合理的原則。例如架空管道越過道路最小凈空推薦為5.0m,與GB50187規范的規定一致。但在GB50187規范中還有一條注釋允許采用4.5m的說明。越過鐵路最小凈空除5.5m外,增加電機車鐵路最小凈空6.6m。裝置內管廊,常為多層,底層不能過高,定為≥4m凈空。管廊下的管道最小凈空定為3.2m,是考慮通行維修車輛。關于管道與電力線路的凈距應符合現行國家標準《66kV 及以下架空電力線路設計規范》GB50061的規定。
需要說明的是上述道路系指工廠區內的道路,不應包括工廠區以外的公路。
符合現行國家標準《工業企業總平面設計規范》GB50187 的規定。
平行管道的凈距是按下列決定的∶
以突出部位為準決定間隙,國外工程公司大多取25mm,我們過去習慣用50mm,現認為太大,本規范取最小凈距為25mm。同時,裸管間的凈距定為50mm,兩者同時滿足。
Ⅲ 一般布置要求
第8.1.18.3款 參照了ASME B31.1的規定。
兩焊縫間最小距離,過去施工規范規定200mm且不小于1D。考慮到閥門組及小管布置很不適用,本規范從結構的技術要求上考慮,定為不小于3倍焊件壁厚,有熱處理要求時取6倍壁厚。另外還從外觀上考慮,規定了對于公稱直徑小于50mm的管子,焊縫距離不宜小于50mm;對于公稱直徑大于或等于50mm 的管子,焊縫中心距不宜小于100mm。焊口旁有削薄時,可按未削薄的厚度計算。
冷凝液支管與總管的連接方位,是考慮兩相流的特點,有利于防振。
Ⅳ B類流體管道布置要求
室外B類流體管道,特別是密度大的B類氣體管道,如果靠有門窗的建筑物敷設,接頭泄漏時,對室內的安全不利。因此,這種管道應布置在管廊上,與建筑物保持一定距離。見本規范第8.1.6條。
符合現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB50160的規定。
本條參照現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB50160第4.3.5條中規定的液化烴管道與250℃管道不應相鄰布置。管道中特殊件、閥門、法蘭等可能存在保溫不良的情況,設計中應注意熱管道對B類流體管道的影響。
本條符合現行國家標準《氫氧站設計規范》GB50177及《乙炔站設計規范》GB50031的規定。
本條符合現行國家標準《氧氣站設計規范》GB50030的規定。
V 閥門的布置
安全閥排放時反力方向,要注意分析。如閥出口管有彎頭時,在放空口處產生的反力是主要的。反力的計算可參照ASME B31.1附錄Ⅱ中設計安全閥裝置非強制性規定。
Ⅵ 高點排氣及低點排液的設置
根據國外引進工程的設計規定編制的。
Ⅶ 放空口的位置
B類氣體放空口與平臺及建筑物的相對距離,根據現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB50160的規定,與連續排放還是間斷排放有關,見圖1。安全閥放空屬于間斷排放。
對于排氣筒的高度及位置,與環境條件、風向、對附近設施的影響等有關,并已明確要按環保的標準進行設計。
2. 溝內管道
第8.2.2.2款 數據符合現行國家標準《鍋爐房設計規范》GB50041的規定。
第8.2.3.2款 填砂的措施,符合現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB50160中條文說明第3.5.5條的要求。
3. 埋地管道
地下管與道路路面的距離符合現行國家標準《小型火力發電廠設計規范》GB50049的規定。
所列數據符合現行國家標準《氧氣站設計規范》GB50030、《乙炔站設計規范》GB50031、《氫氧站設計規范》GB50177、《小型火力發電廠設計規范》GB50049等的規定。8.3.12 直埋的管道采用無補償方法時,一般要求在回填土前將管道加熱至設計指定的溫度,在最后所有封閉段上安裝伸縮節處將外套與管道焊死,起到與“預拉”的相同作用。這種直埋管道在120℃下使用時,計算應力要求在材料的受拉伸和受壓縮所規定的應力值以內,不應產生塑性變形,這與地上管道的設計要求是不同的。
十、管道支吊架
1. 支吊架的設置及最大間距
裝有波紋膨脹節的管道,固定架、導向架的設置,必須與波紋膨脹節的型式與要求相吻合。有的工程在管道水壓試驗時,曾因支架未裝妥當,液壓產生的推力,使膨脹節損壞,造成延誤工期及經濟損失。今后應引起足夠重視,防止此類事故的發生。10.2.6 法蘭接頭處承受自重引起的彎矩過大時,對防止流體泄漏非常不利。最簡單的減小此項彎矩的方法,是在法蘭附近選擇合適的位置并增設支吊架。
本條中有關管道撓度的規定是按常規管道考慮的。條文中“有特殊要求的管道需用更小的撓度值時,可按有關國家現行規范的規定”,系指電力行業對管道撓度的控制遠小于其他部門而言的。
2. 支吊架荷載
支吊架零部件結構的設計荷載取最不利荷載組合作為支吊架結構設計的依據。但對荷載取值和計算中產生的偏差要有足夠的分析,考慮足夠裕度和安全系數。
各種偏差包括計算偏差和安裝偏差,其中計算偏差包括無法預料的管子壁厚正偏差,保溫容重和厚度偏差,管托或管吊架偏置引起荷重分配偏差,以及荷重分配采用簡化計算方法引起的誤差等。
3. 材料和許用應力
直接與管道焊接的支吊架零部件材料與管道材料的相容性的要求,其目的是便于管道與支吊架施焊,且不產生應力腐蝕及其他材料性能的影響。
支吊架零部件用螺紋拉桿時,許用應力應降低25%,是與美國《管道支吊架選用》MSS SP-69及《管道支吊架——材料、設計及制造》MSS SP-58標準的規定一致,此規定是考慮安裝和使用條件等因素。
4. 支吊架結構設計及選用
第10.5.1.1款 有管托或托板的大管的管徑范圍是根據工程設計中常規做法確定的。
第10.5.1.4款 在試車期間管道熱位移使管托滑落到梁下的事故并非罕見。設計中可用加長管托或偏置安裝的方法來解決,但還應注意管道施工中預制時誤差的影響。
第10.5.5.1款 螺紋拉桿的最大承載力,本規范規定根據其許用應力和螺紋根部面積計算。在現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150中,是以螺栓的螺紋小徑或無螺紋部分最小直徑,兩者取小者計算截面積。但本規范是用于支吊架的拉桿,無螺紋部分沒有減小直徑,故本規范的規定實際上與GB150標準的規定相同。
第10.5.5.2款 一般彈性吊架鉸接點間的吊桿最小長度不應小于吊點處水平位移的15倍,這時吊桿偏斜角度在4°以內。若吊桿垂直角度大于4°時,根據設計經驗可將吊點偏置水平位移的1/2安裝。超過上述規定時,可采用其他滑動支架,或配置頂部能滾動的行走裝置的吊架。
規定剛性吊架鉸接點間的吊桿最小長度不應小于吊點處水平位移的20倍。該規定比彈性吊架嚴格,目的在于使拉桿不至于因水平變位引起應力超過許用值。
第10.5.6.2款 恒力彈簧支吊架。在恒力彈簧支吊架中的名義位移量△名義為根據支吊點處計算垂直位移量△計算的準確程度予以修正后的位移。可按標準規定取裕量。
第10.5.6.3款 液壓式阻尼裝置(液壓減振器)是阻尼裝置中的一種結構型式。
在管道支吊架結構中,梁的撓度及懸臂梁的長度等規定是符合工程設計中通常采用的控制值。
十一、設計對組成件制造、管道施工及檢驗的要求
1. 一般規定
本章的內容,主要是對管道施工及檢驗做補充規定以及在設計文件中應指明的施工要求。
2. 金屬的焊接
如閥門為焊接端時,在焊接時應避免閥座產生變形。對于小閥有時因條件限制可按本規范條文說明第5.5.8條的要求處理。
3. 金屬的熱處理
管件成形在制造廠進行時,應在采購要求的文件中對熱處理要求加以規定。
4. 檢驗
設計者可依據本規范附錄J的規定及工程設計的特殊要求,編制管道無損檢測要求的設計文件。如何歸類問題,應由設計者考慮,如利用管道標注的識別代號或材料選用的分類代號等歸類。但還應注意到施工人員不能區分本規范附錄J表J.2.1中的流體類別、替代性試驗的管道及劇烈循環條件的管道等。對此應在文件中補充說明。
5. 試壓
試驗壓力的計算式為PT=KtP [σ]T/[σ]t , Kt系數按依據的標準規定。在現行國家標準《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235中規定液壓試驗的系數K.為1.5,氣壓試驗的系數K. 為1.15;在電廠管道設計規定中,規定液壓試驗的系數K.為1.25。
當管道安裝后,不具備整體水壓試驗的條件,也不能采用氣壓試驗時,如確認安裝前分段水壓試驗比替代性試驗更經濟、更易行的情況下,可采用本條所述的方法。段與段之間組裝連接的橫向焊口應按固定口要求施工。
試壓時對周向應力的限制與鋼制壓力容器標準相同。厚度附加量之和C,在設計文件中應能查得到。以便施工人員計算。11.5.4 承受外壓管道的試壓要求與現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150規定一致。
有的管道因工藝流體的原因不能做水壓試驗,做氣壓試驗又受試驗壓力的限制,這樣情況下,只能采用替代性試驗,但是試驗壓力較低,焊縫和母材的質量應嚴格檢驗。工程設計時,應在文件中指明試壓的方法,并按本規范第11.4.1條提出檢驗要求。
氣密試驗要求與現行國家標準《工業金屬管道工程施工及驗收規范》GB50235規定一致。至于哪些管道要做氣密試驗,應在設計文件中指明。
6. 其他要求
根據以往施工中經常出現的此類問題而編入的。除可在設計文件中特別說明外,同時要求各專業施工人員安裝中盡量多了解與工藝管道設計及設備布置等有關的要求,采取措施保證工程質量,避免發生事故。
十二、隔熱、隔聲、消聲及防腐
1. 隔熱
雨水有可能通過與管道相連的金屬構件或從隔熱層端部進入隔熱層內。為了避免奧氏體不銹鋼管道的隔熱材料濕水后濃縮的氯造成不銹鋼應力腐蝕,必須對隔熱材料含氯量作出規定。見本規范圖12.1.4。該規定適用于巖棉及礦渣棉類等吸水性的隔熱材料,本規定與美國《用于奧氏體不銹鋼的吸水型隔熱材料ASTM C795》的規定一致。
2. 防腐及涂漆
管道外表面的清理,對于現場施工而言,一般采用手工工具或動力工具可達到的清理級別。對于新建工程,采用更高的清理級別如噴砂清理時,需要在工程設計文件中規定。清理級別按國家現行標準《化工設備管道外防腐設計規定》HG20679的規定,手工和動力工具清理有St2及St3兩個質量等級;噴射或拋射清理有Sal、Sa2、Sa2一、Sa3四個質量等級。
現行國家標準《工業管路的基本識別色和識別符號》GB7231所規定的識別色,在工廠設計中往往不夠用,還需要采用行業標準或工程設計文件作補充規定。
十三、輸送A1類和A2類流體管道的補充規定
1. A1類流體管道的補充規定
是參照ASMEB31.3的規定。
第13.1.2.1款 脆性材料包括鑄鐵 玻璃及其他任何脆性材料。
第13.1.3.2、13.13.3、13.1.3.7、13.1.3.1.3.9、13.10 及13.1.3.12款 是參照ASME B31.3的規定。
第13.1.3.5款第(1)項 國際上多采用特殊結構的旋塞閥,作為防漏的閥門。旋塞與閥體間形成可靠的密封面,不用普通填料。但有的閥門要求有潤滑的結構,因此在閥的上部還需加填料以密封注入的潤滑劑。此外,帶波紋管的閥也是防止填料處泄漏的結構。
第13.1.3.6款第(2)項 根據A1類流體需嚴格防泄漏的要求提出的措施,壓力等級過低的法蘭易泄漏,不應采用。
第13.1.3.8款 是參照ASME B31.1的規定。第13.1.3.11款 包括球型補償器及填料函式補償器等。13.1.4 第13.1.4.1款 所指的安全措施,包括防漏、監測、報警、有害流體的收集處理等措施。一般情況,A1類流體管道埋地敷設時應裝在套管內,套管要加強防腐及增加上述措施。13.1.5 是參照ASME B31.3的規定。
第13.1.6.1及13.1.6.2款 是參照ASME B31.3的規定。
2. A2類流體管道的補充規定
指采用安全罩將事故時流出的有害流體通過導管引至安全地點的防護措施,或采用非脆性材料等防護措施。
本條與B類流體的要求相同,見本規范第5.9.2條第5.9.2.7款。本規定參照了ASMEB31.1的規定。
十四、管道系統的安全規定
1. 超壓保護
可能超壓的管道系統,在規范中沒有列出,按常規情況,以下應設置超壓保護∶
a. 有化學反應的設備或管道;
b. 壓縮機與容積式泵等的出口管;
c. 減壓閥后管道;
d. 封閉的設備及管道內由于火災、加熱或工藝條件或環境影響產生流體熱膨脹或液體氣化而超壓;
e. 換熱器管束損壞使低壓側超壓等。
安全閥與爆破片組合使用的要求,見現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150標準的規定。
采用爆破片的安全泄放裝置的系統中,管道設計壓力應大于或等于爆破片的設計爆破壓力加上爆破片制造廠推薦的裕量。不同類型爆破片需要的裕量變化很大,選用時應與爆破片制造廠研究決定所需裕量。因此裝有爆破片的管道,應注意設計壓力的決定。爆破片適用于∶具有聚合物生成的條件;不允許有一點泄漏的地方;其它原因使安全閥不能起有效作用的場合。
安全泄氣閥用于氣體或蒸汽相當于國外的Safety Valve;安全泄液閥用于液體相當于Relief Valve;安全泄壓閥氣體和液體兼用,相當于Safety and relief Valve。
安全閥管道的壓降和出入口壓力∶
閥入口側∶閥開啟時系統壓力為1.1倍工作壓力,閥開最大時入口管壓降最大為0.033倍工作壓力。如果系統設計壓力等于開啟壓力而且入口管壓降略去不計時,允許最大泄放壓力為1.21倍工作壓力。
閥出口側∶背壓最大為開啟壓力的10%,即0.11倍工作壓力。
選用泄壓裝置時,要求產品性能符合工藝設計條件的要求,按照國際上習慣做法,應向制造廠提出數據表,制造廠通過計算進行選型后提供必要的資料用于工程設計中。因此制造廠應對泄壓裝置的使用性能及質量負責。
2. 盲板
對于僅短期使用的輸送B類流體的管道,也允許采用拆卸短管,不用盲板,即在雙閥之間設置可拆卸短管,短管拆下時,應在閥門處加法蘭蓋封閉。
流體溫度<-5℃,不使用"8"字盲板,是根據國外引進工程的設計規定。
3. 排放
第14.5.1.3款對蒸汽冷凝液的排放,應考慮不影響裝置內的操作環境,并保護下水道不至于損壞。因此,冷凝液宜先經汽液分離并降溫后排放。
4. 其他要求
在本規范內,寒冷氣候是指一月份平均氣溫不大于4℃。
本條所指的重要設備,在運行中如中斷流體會造成嚴重事故的情況。
氧氣的性質與Al、A2、B、C、D類流體都有差異,有其特殊要求。在生產中氧氣管道內要避免有殘存或帶入可燃物;施工焊接時不應在管內壁留有焊渣,安裝中管道組成件要經嚴格脫脂;組成件材料的選用要加以限制。這些規定都是為了防止管道本身不至于被引燃燒毀。
全夾套一般用于需嚴格控制和保持流體溫度的場合,例如凝固點高于100℃的流體當溫度降低時極易堵塞管道。簡易夾套一般用于流體溫度允許有波動,加熱溫度不均不會影響生產的場合。部分夾套用于流體重要性介于以上兩種之間者。
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