《压力管道设计》PPT课件.ppt
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1、压力管道检验员培训压力管道检验员培训压力管道设计专题压力管道设计专题张福东张福东目目录录第一部分第一部分压力管道设计基础压力管道设计基础第二部分第二部分压力管道设计法规、安全技术规范压力管道设计法规、安全技术规范第三部分第三部分压力管道设计压力管道设计第一部分第一部分压力管道设计基础压力管道设计基础一、压力管道的定义及其分类一、压力管道的定义及其分类二、压力管道设计参数的确定二、压力管道设计参数的确定三、压力管道输送介质的特性三、压力管道输送介质的特性一、压力管道的定义及其分类一、压力管道的定义及其分类1、压力管道的定义及其特点、压力管道的定义及其特点管道的定义:管道的定义:由由管管道道组组成
2、成件件装装配配而而成成,用用以以输输送送、分分配配、混混合合、分分离离、排排放放、计计量量或或截截止止流流体体流流动动。除除管管道道组组成成件件外外,管管道道还还包包括括管管道道支支承承件件,但但不不包包括括支支承承构构筑筑物物,如如建建筑筑框框架架、管管架架、管管廊廊和和底底座座(管墩或基础)等。(管墩或基础)等。(GB/T20801.12006)压力管道的定义:压力管道的定义:2009年年5月月1日日开开始始实实施施的的特特种种设设备备安安全全监监察察条条例例(2009),把把“涉涉及及生生命命安安全全、危危险险性性较较大大的的锅锅炉炉、压压力力容容器器(含含气气瓶瓶,下下同同)、压压力力
3、管管道道、电电梯梯、起起重重机机械械、客客运运索索道道、大大型型游游乐乐设设施施和和场场(厂厂)内内专专用用机机动动车车辆辆”,定定为为特特种种设设备备并并实实行行安全监察。安全监察。条条例例为为压压力力管管道道下下的的定定义义和和范范围围是是:“利利用用一一定定的的压压力力,用用于于输输送送气气体体或或液液体体的的管管状状设设备备,其其范范围围规规定定为为最最高高工工作作压压力力大大于于或或者者等等于于0.1MPa(表表压压)的的气气体体、液液化化气气体体、蒸蒸汽汽介介质质或或者者可可燃燃、易易爆爆、有有毒毒、有有腐腐蚀蚀性性、最最高高工工作作温温度度高高于于或或者者等等于于标标准准沸沸点点
4、的的液液体体介介质质,且且公公称称直直径径大大于于25mm的的管管道道”(条例第(条例第99条)条)(3)压力管道的特点:)压力管道的特点:1)应应用用广广泛泛,种种类类繁繁多多,数数量量巨巨大大,设设计计、制制造造、安安装装、使用、检验和维护管理环节多;使用、检验和维护管理环节多;2)跨越空间大,边界条件复杂;)跨越空间大,边界条件复杂;3)现场安装工作量大,工作条件较差)现场安装工作量大,工作条件较差;4)管道组成件种类及材料繁多,各有各的特点和技术要管道组成件种类及材料繁多,各有各的特点和技术要求,选用复杂;求,选用复杂;5)管道上的可能泄漏点多,管道在布置、安装和检验方)管道上的可能泄
5、漏点多,管道在布置、安装和检验方面要求复杂。面要求复杂。另外,在多数情况下管道设计必须由多人合作,共同完另外,在多数情况下管道设计必须由多人合作,共同完成,且与几乎与所有专业都有条件关系。成,且与几乎与所有专业都有条件关系。2、压力管道的分类(、压力管道的分类(TSGR10012008)GA类(长输管道):类(长输管道):长输(油气)管道指产地、储长输(油气)管道指产地、储存库、使用单位之间用于输送商品介质的压力管道。存库、使用单位之间用于输送商品介质的压力管道。级别级别:GA1;GA2.GA1级:级:(符合下列条件之一)符合下列条件之一)1)输送有毒、可燃、易爆气体介质,最高工作压力大输送有
6、毒、可燃、易爆气体介质,最高工作压力大于于4.0MPa的长输管道;的长输管道;2)输送有毒、可燃、易爆液体介质,最高工作压力大输送有毒、可燃、易爆液体介质,最高工作压力大于或者等于于或者等于6.4MPa,并且输送距离(,并且输送距离(指产地、储存地、用户指产地、储存地、用户间用于输送商品介质管道的长度)间用于输送商品介质管道的长度)大于或者等于大于或者等于200km的长的长输管道。输管道。GA2级:级:GA1级以外的级以外的长输(油气)管道为长输(油气)管道为GA2级。级。GB类(类(公用管道):公用管道):指城市或乡镇范围内的用于指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。公
7、用事业或民用的燃气管道和热力管道。级别级别:GB1:燃气管道;:燃气管道;GB2:热力管道。:热力管道。GB1:城镇燃气管道城镇燃气管道GB2:城镇热力管道。城镇热力管道。GC类(工业管道):类(工业管道):指企业、事业单位所属的用指企业、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。道。级别级别:GC1;GC2;GC3。GC1级:级:(符合下列条件之一)符合下列条件之一)1)输送)输送GB5044-85职业性接触毒物危害程度分级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中规定的毒性程度
8、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;工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质的管道;2)输送)输送GB50160-2008石油化工企业设计防火规范石油化工企业设计防火规范及及GB50016-2006建筑设计防火规范中规定的火灾危险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性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体(包括液化烃),并包括液化烃),并且设计压力大于或者等于且设计压力大于或者等于4.0MPa的管道;的管道;3)输送流体介质并且设计压力大于或者等于输送流体介质并且设计压力大于或者等于10.0MPa,或者设计压力大于或者等于或者设
9、计压力大于或者等于4.0MPa,并且设计温度大于或者,并且设计温度大于或者等于等于400的管道。的管道。GC2级:级:除规定的除规定的GC3级管道外,介质毒性危害程度、火灾危险性级管道外,介质毒性危害程度、火灾危险性(可燃性)、设计压力和设计温度小于(可燃性)、设计压力和设计温度小于GC1规定的规定的GC1级管道。级管道。GC3级:级:输送无毒、非可燃流体介质,设计压力小于或者等于输送无毒、非可燃流体介质,设计压力小于或者等于1.0MPa,并且设计温度大于,并且设计温度大于20但是小于但是小于185的管道。的管道。GD类(动力管道):类(动力管道):火力发电厂用于输送蒸汽、汽火力发电厂用于输送
10、蒸汽、汽水两相介质的管道。水两相介质的管道。级别级别:GD1;GD2。GD1级:级:设计压力大于等于设计压力大于等于6.3MPa,或者设计温度大于等于,或者设计温度大于等于400的管道。的管道。GD2级:级:设计压力小于设计压力小于6.3MPa,且设计温度小于,且设计温度小于400的管道。的管道。小结:压力管道及类别的判定小结:压力管道及类别的判定1、首首先先按按照照国国家家特特种种设设备备安安全全监监察察条条例例(2009)的规定辨识是否属于压力管道;的规定辨识是否属于压力管道;2、然然后后按按照照压压力力容容器器压压力力管管道道设设计计许许可可规规则则(TSGR10012008)关关于于压
11、压力力管管道道类类别别划划分分规规定定确确定定压压力力管道类别、级别。管道类别、级别。二、压力管道设计参数的确定二、压力管道设计参数的确定1、压力管道的设计压力:、压力管道的设计压力:管道系统中每个管道组成件的设计压力,应不管道系统中每个管道组成件的设计压力,应不小于在操作中可能遇到的最苛刻的压力和温度组合小于在操作中可能遇到的最苛刻的压力和温度组合工况的压力。工况的压力。(GB/T20801.32006)一般情况下管道元件的设计压力确定一般情况下管道元件的设计压力确定工作压力(工作压力(Pw)MPa 设计压力(设计压力(P)MPaPw1.81.8Pw4.04.0Pw8.0Pw8.0P=Pw+
12、0.18P=1.1PwP=Pw+0.4P=1.05Pw2、压力管道的设计温度:、压力管道的设计温度:管道系统中每个管道组成件的设计温度应按操管道系统中每个管道组成件的设计温度应按操作中可能遇到的最苛刻的压力和温度组合工况的温作中可能遇到的最苛刻的压力和温度组合工况的温度确定,同一管道中的不同管道组成件的设计温度度确定,同一管道中的不同管道组成件的设计温度可以不同。可以不同。(GB/T20801.32006)一般情况下管道元件的设计温度确定一般情况下管道元件的设计温度确定最高工作温度(最高工作温度(Tw)设计温度(设计温度(T)-20Tw1515350T=Tw-5(最低取最低取-20)T=Tw+
13、20T=Tw+(515)小结:小结:最苛刻组合工况最苛刻组合工况的判定的判定1、最最苛苛刻刻组组合合工工况况是是指指导导致致管管子子及及管管道道组组成成件件最最大大壁壁厚或最高压力等级的工况。厚或最高压力等级的工况。2、管管道道的的最最高高工工作作压压力力和和最最高高工工作作温温度度同同时时发发生生时时,此时工况即为管道的最苛刻条件。此时工况即为管道的最苛刻条件。3、当当管管道道的的最最高高工工作作压压力力和和最最高高工工作作温温度度不不同同时时发发生生时时,用用管管道道的的设设计计压压力力除除以以相相应应设设计计温温度度下下的的材材料料许许用用应应力,然后进行比较,数值大的即为最苛刻工况。力
14、,然后进行比较,数值大的即为最苛刻工况。三、压力管道输送介质的特性三、压力管道输送介质的特性压力管道输送介质一般都具有可燃、易爆、有毒、有压力管道输送介质一般都具有可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的特性。腐蚀性的特性。1、可燃易爆介质的特点可燃易爆介质的特点2、介质的爆炸危险性介质的爆炸危险性3、介质的火灾危险性介质的火灾危险性4、介质的毒物危害性介质的毒物危害性5、介质的腐蚀性介质的腐蚀性1、可燃易爆介质的特点、可燃易爆介质的特点燃点:燃点:燃点是指可燃物质加温受热、并点燃后,所燃点是指可燃物质加温受热、并点燃后,所放出的燃烧热能使该物质挥发出足够量的可燃蒸汽来维持放出的燃烧热能使该物质挥发出足够
15、量的可燃蒸汽来维持燃烧的继续。此时加温该物质所需的最低温度,即为该物燃烧的继续。此时加温该物质所需的最低温度,即为该物质的质的“燃点燃点”,也称,也称“着火点着火点”。物质的燃点越低,越容。物质的燃点越低,越容易燃烧。易燃烧。闪点:闪点:闪点是指可燃液体挥发出来的蒸气与空气闪点是指可燃液体挥发出来的蒸气与空气形成的混合物,遇火源能够发生闪燃的最低温度。形成的混合物,遇火源能够发生闪燃的最低温度。自燃点:自燃点:自燃点是指可燃物质达到某一温度时,与自燃点是指可燃物质达到某一温度时,与空气接触,空气接触,无需引火即可剧烈氧化而自行燃烧,发生这种无需引火即可剧烈氧化而自行燃烧,发生这种情况的最低温度
16、。情况的最低温度。2、介质的爆炸危险性介质的爆炸危险性2.1爆炸性气体混合物爆炸性气体混合物大气条件下气体、蒸汽、薄雾状的易燃物质与空气的混大气条件下气体、蒸汽、薄雾状的易燃物质与空气的混合物,点燃后燃烧将在全范围内传播。合物,点燃后燃烧将在全范围内传播。2.2爆炸极限爆炸极限易燃气体、易燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合达到易燃气体、易燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸。达到爆炸的空气混合一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸。达到爆炸的空气混合物的浓度,称之为爆炸极限。物的浓度,称之为爆炸极限。爆炸极限通常以可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的体积爆炸极限通常以可燃气体
17、、蒸气或粉尘在空气中的体积百分数来表示。其最低浓度称为百分数来表示。其最低浓度称为“爆炸下限爆炸下限”,最高浓度称,最高浓度称为为“爆炸上限爆炸上限”。2.3爆炸危险区域爆炸危险区域爆炸性混合物爆炸性混合物出现的或预期出现的出现的或预期出现的数量达到足以要求数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的区域。对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的区域。2.4爆炸性气体环境危险区域的划分原则爆炸性气体环境危险区域的划分原则爆炸性气体环境危险区域的划分原则是根据爆炸性气体爆炸性气体环境危险区域的划分原则是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间,按下列规定进行分区:混合物出现的
18、频繁程度和持续时间,按下列规定进行分区:0区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;1区:在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境;区:在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境;2区:在正常运行时不可能出现爆炸气体混合物的环境,区:在正常运行时不可能出现爆炸气体混合物的环境,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境;或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境;附加附加2区:当易燃物质可能大量释放并扩散到区:当易燃物质可能大量释放并扩散到15m以外以外时,爆炸危险区域的范围应划分附加时,爆炸危险区域的范围应划分附加2区。区。3、
19、介质的火灾危险性、介质的火灾危险性介质的火灾危险性分类依据:介质的火灾危险性分类依据:建筑设计防火规范建筑设计防火规范GB50016-2006介质的火灾危险性分为五类:介质的火灾危险性分为五类:甲、乙、丙、丁、戊;甲、乙、丙、丁、戊;石油化工企业设计防火规范石油化工企业设计防火规范GB50160-2008可燃气体分为甲、乙两类;可燃气体分为甲、乙两类;可燃液体分为甲可燃液体分为甲A/B、乙、乙A/B、丙、丙A/B三类;三类;GB50016对介质的火灾危险性分类如下:对介质的火灾危险性分类如下:甲类:甲类:闪点小于闪点小于28 C的液体;的液体;爆炸下限小于爆炸下限小于10%的气体(体积);的气
20、体(体积);乙类:乙类:闪点大于或等于闪点大于或等于28 C,但小于,但小于45 C的液体;的液体;爆炸下限大于或等于爆炸下限大于或等于10%的气体(体积);的气体(体积);助燃气体。助燃气体。丙类:丙类:闪点大于或等于闪点大于或等于60 C液体;液体;可燃固体可燃固体丁类:难燃烧物品丁类:难燃烧物品戊类:不燃烧物品戊类:不燃烧物品国标国标GB50160对可燃气体的火灾危险性分类:对可燃气体的火灾危险性分类:甲类:可燃气体与空气混合物的爆炸下限甲类:可燃气体与空气混合物的爆炸下限10%(体(体积);积);乙类:可燃气体与空气混合物的爆炸下限乙类:可燃气体与空气混合物的爆炸下限10%(体积(体积
21、对液态烃、可燃液体的火灾危险性分类:对液态烃、可燃液体的火灾危险性分类:甲甲A类:类:15 C时的蒸汽压力时的蒸汽压力0.1MPa的烃类液体及其的烃类液体及其它类似的液体(它类似的液体(液态烃液态烃););甲甲B类:甲类:甲A类以外的可燃液体,闪点类以外的可燃液体,闪点28 C;乙乙A类:闪点类:闪点28 C至至45 C的可燃液体;的可燃液体;乙乙B类:闪点类:闪点45 C至至60 C的可燃液体;的可燃液体;丙丙A类:闪点类:闪点60 C至至120 C的可燃液体;的可燃液体;丙丙B类:闪点类:闪点120 C的可燃液体。的可燃液体。GB50160-2008对于液化烃、对于液化烃、可燃液体火灾危险
22、性分类的修可燃液体火灾危险性分类的修改内容:改内容:操作温度超过其闪点的乙操作温度超过其闪点的乙类类液体应视为甲液体应视为甲B类液体;类液体;操作温度超过其闪点的操作温度超过其闪点的丙丙A类类液体应视为乙液体应视为乙A类液类液体;体;操作温度超过其闪点的操作温度超过其闪点的丙丙B类类液体应视为乙液体应视为乙B类液体;类液体;操作温度超过其沸点的操作温度超过其沸点的丙丙B类类液体应视为乙液体应视为乙A类液体。类液体。4、介质的毒物危害性、介质的毒物危害性分级依据分级依据:原职业性接触毒物危害程度分级原职业性接触毒物危害程度分级GB5044-85:职业性接触毒物危害程度分级,是以急性毒性、职业性接
23、触毒物危害程度分级,是以急性毒性、急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后急性中毒发病状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性和最高容许浓度等六项指标为基础的定级果、致癌性和最高容许浓度等六项指标为基础的定级标准。标准。分级原则是依据六项分级指标综合分析,全面权分级原则是依据六项分级指标综合分析,全面权衡,以多数指标的归属定出危害程度的级别,但对某衡,以多数指标的归属定出危害程度的级别,但对某些特殊毒物,可按其急性、慢性或致癌性等突出危害些特殊毒物,可按其急性、慢性或致癌性等突出危害程度定出级别。程度定出级别。分级依据分级依据:新职业性接触毒物危害程度分级新职业性接触毒物危害程度分级
24、GBZ230-2010职业性接触毒物危害程度分级,是以急性毒性、职业性接触毒物危害程度分级,是以急性毒性、刺激与腐蚀性、致敏性、生殖毒性、致癌性、实际危刺激与腐蚀性、致敏性、生殖毒性、致癌性、实际危害后果与预后、扩散性、蓄积性等害后果与预后、扩散性、蓄积性等9项指标为基础的定项指标为基础的定级标准。级标准。职业接触毒物危害程度分级(职业接触毒物危害程度分级(4级)级):轻度危害(轻度危害()中度危害(中度危害()高度危害(高度危害()极度危害(极度危害()职业接触毒物危害程度分级按毒物危害指数确定:职业接触毒物危害程度分级按毒物危害指数确定:毒物危害指数毒物危害指数THIn计算公式计算公式TH
25、I=(kiFi)i=1k:分项指标权重系数;:分项指标权重系数;Fi:分项指标积分值:分项指标积分值 职业接触毒物危害程度分级(职业接触毒物危害程度分级(4级)级):THI 35 35轻度危害(轻度危害()THI3550中度危害(中度危害()THI5065高度危害(高度危害()THI65极度危害(极度危害()5、介质的腐蚀性、介质的腐蚀性5.1压力管道中的腐蚀性液体系指:与皮肤接触,在压力管道中的腐蚀性液体系指:与皮肤接触,在4h内内出现坏死情况,或出现坏死情况,或55时,对时,对20钢的腐蚀率大于钢的腐蚀率大于6.25mm/a的的流体。流体。5.2金属的耐腐蚀性标准金属的耐腐蚀性标准金属的耐
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