压力管道设计基本要求.ppt
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1、压力管道设计基本要求,个人介绍,轻工行业压力管道委员会委员 全国注册化工工程师管理委员会专家组成员化工工程设计技术委员会委员,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
2、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2
3、5mm 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)
4、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
5、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
6、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P10.0MPa,或者P4.0MPa 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、
7、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P1.0MPa,设计温度20 T 185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P6.3MPa,或者设计温度 T 400的管道。2)GD2级的条件:输送设计压力P 6.3MPa,并且设计温度T 400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TSGR10012008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(
8、2)GC1级涵盖GC2、GC3(3)GD1级涵盖GD2,8、 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 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
9、GB5044具体指标划分。分级与代表物: 级-极度危害:氯乙烯、铬酸盐、苯、氰化物等 级-高度危害:硫化氢、三硝基甲苯、氯、甲醛等 级-中度危害:苯乙烯、二甲苯、苯酚、甲醇、硝 酸、硫酸等 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
10、: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:20183(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
11、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/T50541996 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 (HG2059320635)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
12、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, 根据介质种类、压力、温度选择管道材料; 进行管径、管壁厚度计算,编制或确定管道等级表; 进行管道布置方案、确定管道走向、敷设方式; 绘制管道布置图、轴侧图; 编制管道特性表; 进行应力、热补偿、支架推力计算; 向有关专业提供土建资料; 完成设计图纸、图纸会签;,三、压力管道的材料与管部件,管道等级表的内涵管道特性表的内涵设计压力和设计温度的确定材料的选择管道等级的确定管道标准和壁厚的确定法兰、垫片和紧固件的选择阀门与管件,1、管道等级表的
13、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Sch 3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
14、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,3、设计温度的确定,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),
15、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:,5、管道等级确定,根据设计压力和管道材料,确定等级号;标注适宜该等级输送的流体介质代号;列出温度压力额定值:各种温度范围该等级法兰的最高使用压力值.,6、管道标准和壁厚的确定,确定管道的标准和外径:确定管道的壁厚:a. 采用管表号SCH (Schedule number):管表号=(P/) *1000 b. 采用外管径壁厚,金属管道外径系列,选择壁厚所要考虑的因素,材料的许用应力焊缝系数腐蚀余量管道的制造壁厚偏差铸造质量系数设计寿命,7、法兰、垫片、紧固件的选择,法兰:法兰分类:欧洲体系、美洲体系、日本体系法
16、兰类型:板式平焊(PL)、带颈平焊(SO)、带颈对焊(WN)、整体法兰(IF)、承插焊(SW)、螺纹法兰(Th)、对焊环松套(PJ/SE)、平焊环松套(PJ/PR)、法兰盖(BL)法兰连接形式的可靠度:整体法兰带径对焊、平焊法兰板式平焊法兰 法兰密封面:全平面(FF )、突面(RF )、 凹凸面( MF/M )、 榫槽面( TG)、环连接面()法兰密封面的基本选用原则:,法兰密封面的基本选用原则,7、法兰、垫片、紧固件的选择,垫片:常用的垫片类型: 非金属垫片(橡胶、石棉橡胶、合成纤维橡胶、聚四氟乙烯垫片)、聚四氟乙烯包覆垫片、柔性石墨复合垫片、金属包覆垫片、缠绕式垫片、齿形组合垫、金属环垫;
17、垫片的选择: 温度和压力是垫片选择的主要因素,但也要考虑与之相适应的法兰密封面形式和物料的特性。垫片的使用压力和温度以及与法兰适配一览表:,垫片的使用压力和温度以及与法兰适配一览表,7、法兰、垫片、紧固件的选择,紧固件使用条件:商品级六角螺栓:PN1.6MPa;非剧烈循环场合;配用非金属软垫片;商品级双头螺柱:PN4.0MPa;非剧烈循环场合;配用非金属软垫片;其它应选用专用级的螺柱(双头或全螺纹螺柱)和螺母;半金属或金属垫片应使用高强度螺柱(双头或全螺纹螺柱);高温、剧烈循环场合或PN16.0MPa的高压条件下应选用全螺纹螺柱。,8、阀门与管件常用阀门,1、闸阀:适于制成大口径的阀门,除适用
18、于蒸汽、油品等介质外,还适用于含有粒状固体及黏度较大的介质;并适用于作放空阀和低真空系统阀门。2、截止阀 :适用于蒸汽等介质,不宜用于黏度大含有颗粒易沉淀的介质、也不宜作放空阀及低真空系统的阀门。 3、节流阀:适用于温度较低、压力较高的介质,以及需要 调节流量和压力的部位,不适用于黏度大和含有颗粒的介质。不宜作隔断阀。4、止回阀 :一般适用于清净介质,不宜用于含固体颗粒和黏度较大的介质。,8、阀门与管件常用阀门,5、球阀:适用于低温、高压及黏度大的介质,不能作调节流量用。6、柱塞阀:柱塞阀是国际上近代发展的新颖结构阀门,具有结构紧凑闭灵活、寿命长、维修方便等特点。7、旋塞阀:适用于温度较低、黏
19、度较大的介质和要求开关迅速的部位,一般不适用于蒸汽和温度较高的介质。8、蝶阀:适合制成较大口径阀门用于温度小于80、压力小于1.0MPa的原油、油品及水等介质。9、隔膜阀:适用于200、压力小于1.0MPa的油品、水、酸性介质和含悬浮物的介质,不适用于有机溶剂和强氧化剂的介质。,8、阀门与管件管件,管件:弯头、三通、异径管分类:按结构形式或功能:直通、转向、封闭、分支/斜接,、变径、同心/偏心 等;按连接形式分:对接焊、承插焊(承口/插口)、螺纹, 卡套等;按材料类别和制造形式分:无缝、焊接、锻制、铸造。等级表填写要求:填写所采用管件的标准号,四、压力管道的设计要求,1、压力管道设计基本原则2
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