有的不銹鋼管道設計壓力超過了普通規范的要求,如本書第一章所述,SH/T 3059適用于設計壓力不大于35MPa的管道系統,GB50316適用于設計壓力不大于42MPa的管道系統。對于設計壓力超過35MPa或42MPa等較高壓力不銹鋼管道的壁厚如何計算?
(1)我國化工行業標準HG/T 20256《化工高壓管道通用技術規范》,管道分為A、H兩個系列。A系列管道適用于壓力等級 Class900(PN150)、Class1500(PN260)、Class2500(PN420)通用化工高壓管道的設計、制造和施工;H系列管道適用于壓力等級PN160、PN220、PN260、PN320 高壓氫氮氣合成和尿素裝置的高壓不銹鋼管道的設計、制造和施工。
高壓不銹鋼管道材料許用應力應按現行國家標準GB/T 20801.2《壓力管道規范 工業管道第2部分:材料》的有關規定取值。高壓管道用鍛件材料許用應力應按現行國家標準GB/T150.2《壓力容器 第2部分:材料》的有關規定取值。
A系列的彎管和H系列的彎管、焊接三通、透鏡墊及采用螺紋法蘭連接的直管,其原材料所用高壓管子的壁厚宜為正偏差。
高壓法蘭和法蘭蓋應采用鍛件制造,鍛件級別不得低于行業標準NB/T 47008《承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件》、NB/T 47009《低溫承壓設備用低合金鋼鍛件》和NB/T 47010《承壓設備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件》規定的Ⅲ級。
(2)超高壓不銹鋼管道的壁厚計算可依據ASME B31.3《工藝管道》(第IX章高壓管道規定高壓指的是超過ASME B16.5的PN420(CL2500)額定級,規定設計溫度和材料組別所允許的壓力)。
高于在對應溫度下設計壓力的壓力偏差,對任何管道系統都是不允許的。卸壓時的累積除外。
①. 管道直管段所需壁厚應按式(3.3.37)確定。
對于螺紋組件,應采用公稱螺紋深度(ASME B1.20.1中的h或相當者),但對直螺紋接頭,如下列情況符合,則外螺紋槽深度無需考慮:
a. 螺紋槽深度≤20%壁厚的;
b. 動外徑與內徑比D/d>1.1;
c. 內螺紋連接提供足夠的補強;
d. 螺紋加上退刀部分長度超出補強的距離≤管道的公稱壁厚。
藉連接而獲得的足夠補強定義是:為保證接頭的靜爆破壓力≥管道無螺紋部分的爆破強度所需的補強是否足夠,應按要求驗證。
③. 超高壓內壓直管的壁厚計算
內壓設計壁厚t應不小于按具體規定外徑和最小壁厚管道的式(3.3.38)計算的厚度或按具有規定內徑和最小壁厚管道的式(3.3.39)計算的厚度。
④. 超高壓外壓直管的壁厚計算
對于D/t<3.33的管道,若管道至少一端暴露在完全的外壓中而產生軸向外壓應力者,外壓直管壓力設計厚度應按高壓內壓直管壁厚計算公式確定。對D/t≥3.33和D/t<3.33兩端都不承受外壓的管道,其壓力設計壁厚應按ASMEB31.3普通壓力承受外壓的直管壁厚計算公式確定,但應力值應取自 ASME B31.3表K-1。
⑤. 超高壓管道材料的一些特殊要求
不允許使用球墨鑄鐵或其他鑄鐵。鍍鋅材料不允許用于受壓組件,也不能用焊接方法連接到受壓組件上去。
⑥. 超高壓管道無損檢測的一些特殊要求
所有環縫、縱縫和支管連接焊縫均應按規定100%檢查。超聲波檢查不應代替射線照相檢查,但可作為其補充。
(3)GB/T 20801、TSG D0001 也有超高壓管道設計的要求。如果是油井超高壓管道,也可參考API 6A《井口裝置和采油樹設備規范》和GB/T 22513《石油天然氣工業鉆井和采油設備井口裝置和采油樹》等標準來計算。