蒸汽管道设计中应注意的问题探讨.docx

蒸汽管道设计中应注意的问题探讨 摘 要：蒸汽作为一种特别介质在我们的日常生活中得到广泛地应用。工业生产中，蒸汽能够实现特定压下的间接或干脆加热；电力行业中蒸汽可用于发电；城镇的集中供热多数是用蒸汽来实现的。蒸汽的输送是通过管道完成的，蒸汽管道作为压力管道的一种，具有高压、高温、高流速等特点，国家对于压力管道的设计有明确的法律、规范条文，以确保蒸汽管道平安、稳定、高效地运行。文章就蒸汽管道设计中须要留意的问题进行探讨。 关键词：蒸汽管道；设计；问题 1 概述 随着我国工业的飞速发展，管道运输的低成本、低损耗，输送量大、占用土地少等优势日益明显，蒸汽管道的应用也日益增多。在这过程中也出现了一些问题，管道设计参数的选择、管道材料的选择、管道布置、应力计算等方面。因此必需重视蒸汽管道设计中存在的问题，解决方法就是严格根据规范要求，理论和实际相结合，优化蒸汽管道的设计等。 2 蒸汽管道设计中须要留意的问题 2.1 管道类别的确定 蒸汽管道作为压力管道的一种，在设计时首先必需明确管道所属的类别，这一步特别重要，它是设计者必需明确的要点，确定着管道设计、制作、施工、验收的标准，是管道平安、稳定运行的重要保障。 压力管道类别分：长输管道（GA类）、城镇管道（GB类）、工业管道（GC类）、动力管道（GD类）。蒸汽管道的类别可能为GB管道中的第2类、GC管道、GD管道，详细类别必需依据工程实际状况来确定。工程设计、安装、验收标准也应相对应。当管道属于GC1时还应注明是其中的第几项，如GC1（3）。 2.2 管道设计参数确定 管道类别确定以后，在选择管道设计参数时，假如是动力管道（GD类）就要依据火力发电厂汽水管道设计技术规程或电厂动力管道设计规范来确定设计压力、温度；假如是工业管道（GC类）则要依据压力管道平安技术监察规程（工业管道）或工业金属管道设计规范或压力管道规范工业管道来确定设计压力、温度；假如是GB2类管道就要参考城镇供热管网设计规范来确定设计压力、温度。 在设计参数确定之后，就可以确定管道所运用的材料，要留意的是同种材料在不同的国标下运用范围是不同的，这就要求我们设计时注明所用材料的标准以及年号。例如流体输送用无缝钢管（GB/T8163-2022）中的20#无缝钢管运用压力宜为1.6MPa以下，而低中压锅炉用无缝钢管（GB3087-2022）中的20#无缝钢管运用压力宜为5.3MPa以下，这一点在新颁布的电厂动力管道设计规范（GB 50764-2022）有明确的条文。 管道材料还有一些参数，分别是平均线胀系数、弹性模量以及许用应力等，在选取这些参数时，可从相应的设计规范附件中查取。要留意的是相同国标、相同材料的管道在不同的管道类别中的数值是有可能不一样的，如20#钢（GB8163）在火力发电厂汽水管道设计技术规程中250时的许用应力是125MPa，而在工业金属管道设计规范中200时的许用应力是110MPa，也就是说相同温度、压力下管道最小计算壁厚会不同，个人的理解是当管道类别不同，管道运行所处环境不同而进行的人为修正，例如化工厂与电厂相比环境对管道的腐蚀大；化工厂里因管道数量多、管道所输送的介质多样及其它不确定因素使得两者之间存在差异。 2.3 管道布置 蒸汽管道在设计时要达到肯定的效果。为了防止动态荷载产生的冲击（包括地震荷载、风载等），蒸汽管道必需具备肯定的刚性；为了满意汽机、锅炉等设备接口推力的要求，蒸汽管道的柔性必需足够。在应力计算合格的状况下，管道敷设尽量缩短以削减损耗；管道的支吊架间距、形式必需符合规定；管道疏放水形式、位置合理。阀门、仪表元件应布置于便利操作处，管道布置美观。 2.4 应力计算 目前，鹰图公司的CAESAR软件在蒸汽管道应力计算方面的应用越来越广泛，该软件内置有B31.1电力规范、B31.3石化规范，功能性非常强，用户可以依据自身的要求来进行工况组合，配置计算选项。该软件可以模拟非线性约束，可以运算与分析汽锤、地震等动态。由于软件本身是将管道模拟成点单元来运行计算的，故对大口径薄壁管道的计算可能会存在误差。软件内置标准为ASME标准，故在运用时要留意进行单位换算，以及管道材质的匹配问题。 2.5 设计产品 在设计产品输出方面，对压力管道而言必需要有的图纸为：说明书、材料表、管道材料等级表、管道特性表、管道平面布置图、管道轴测图等（如有平安阀须有平安阀数据表）。 说明书中应明确管道的设计参数；管道水压试验、泄露试验的压力；管道验收时焊缝检查等级及质量等级，以上三种因应管道的类别不同所执行的标准有肯定差异，计算、检验数值需设计者一一查证。要留意的是，泄露试验、水压试验介质一般为水、气，个人认为最好为水，管道试验时平安性、稳定性更高。 材料表中，管材必需明确所用管道材料的标准及年头号，阀门的公称压力、材质，弯头（弯管）材质及所执行的标准等。 材料等级表中要留意的是管道的公称压力，管道公称压力（PN）的取值应大于管道在设计温度下的允许最大压力（PA），允许最大压力的计算公式： 管道特性表是以上留意事项的归纳、集合。表中包括管道的设计压力、温度；管道工作压力、温度；管道类别；管道材质类别、公称压力等级；水压、泄露试验压力等项目。 管道平面布置图上应盖压力管道章（图纸书目也要加盖），当管道类别为GC1、GD时应为四级校审。最近几年GD类管道布置图或轴测图上都增加了应力计算成果表，内容包括一、二次最大应力点节点号，最大应力点管件的应力增大系数，以及验证最大应力点数值是否满意需用应力要求。 3 结束语 管道设计要严格执行国家、行业的标准规范，设计文件完正，明确管道的设计压力、设计温度，确定管道的类别，选择正确的管道材质，合理布置管道，做好应力分析，明确管道水压、泄露试验压力，明确管道焊接检验、验收标准。只有做好以上几点蒸汽管道才能平安、高效、稳定地运行。 参考文献 1工业金属管道设计规范（GB 50316-2000（2022版） 2宋林光.三大蒸汽管道设计需留意的问题J.广西电力，2022（6）. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页