探討壓力管道設(shè)計(jì)應(yīng)注意的若干問題

1、探討壓力管道設(shè)計(jì)應(yīng)注意的假設(shè)干問題 探討壓力管道設(shè)計(jì)應(yīng)注意的假設(shè)干問題 摘要：壓力管道被廣泛的應(yīng)用于化工生產(chǎn)中，因此提高壓力管道的設(shè)計(jì)水平，保證其質(zhì)量十分重要，一旦設(shè)計(jì)出現(xiàn)缺陷，其發(fā)生事故將會(huì)是災(zāi)難性的。本文主要對(duì)壓力管道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并探討了在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的一些問題。 關(guān)鍵詞：壓力管道；設(shè)計(jì)；問題 中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 一、工業(yè)壓力管道的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 工作介質(zhì)多樣。工業(yè)壓力管道涉及到各種工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，工作介質(zhì)一般都有著易燃、有毒、易爆等特性。 操作參數(shù)的范圍寬。工業(yè)壓力管道的工作壓力由01MPa到42MPa，工作溫度由2001260； 行業(yè)管理部門多。我國現(xiàn)

2、在仍是企業(yè)負(fù)責(zé)，行業(yè)管理的平安管理機(jī)制。由于工業(yè)生產(chǎn)涉及的行業(yè)眾多，而各自為政的行業(yè)管理體制仍然未徹底鏟除，各行業(yè)都有著自己相關(guān)的壓力管道管理制度與技術(shù)規(guī)程，對(duì)于相同的管道，而各行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求不一致。 應(yīng)用領(lǐng)域廣。工業(yè)壓力管道廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、石油化工、化工、市政、冶金、電力、機(jī)械、航天航空、輕工等各個(gè)行業(yè)中，遍布于城鄉(xiāng)各個(gè)區(qū)域，范圍涵蓋國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。 二、工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 壓力管道工藝設(shè)計(jì)參數(shù)確實(shí)定正確地確定壓力管道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度是保證壓力管道平安運(yùn)行的根底，因?yàn)榻橘|(zhì)、壓力和溫度(包括環(huán)境溫度的影響)直接決定管道材料的選擇、管道的壁厚和安裝設(shè)計(jì)。 需要注意的是，管

3、道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度均應(yīng)按使得管道具有最大壁厚的操作條件組合來確定。設(shè)計(jì)壓力不得低于管道的最大操作壓力，設(shè)計(jì)溫度不得低于管道金屬材料的最高操作溫度，低溫工況時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得高于管道材料的最低溫度。 例如在液氨管道設(shè)計(jì)時(shí)，由于液氨為液化介質(zhì)，隨著溫度的變化，飽和壓力也不同。當(dāng)介質(zhì)溫度為20時(shí)，絕對(duì)壓力為0874MPa；當(dāng)介質(zhì)溫度升至45時(shí)，絕對(duì)壓力為1817MPa；當(dāng)介質(zhì)溫度為20時(shí)，絕對(duì)壓力降至0194MPa時(shí)。因此，對(duì)輸送液氨管道設(shè)計(jì)壓力確實(shí)定，除了考慮正常的操作壓力外，考慮最苛刻操作條件下溫度變化對(duì)液氨壓力的影響是相當(dāng)關(guān)鍵的。也正因此，GB500722021?冷庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定液氨管道的

4、設(shè)計(jì)壓力一律采用25MPa。 對(duì)于其它液化氣體管道，一定要考慮環(huán)境溫度、陽光輻射、加熱或冷卻等因素，按介質(zhì)可能到達(dá)的最高的溫度來確定其管道的設(shè)計(jì)壓力。 關(guān)于管道組成件的選用合理確定工業(yè)壓力管道的材料和壁厚是保證壓力管道平安運(yùn)行的根本。普通碳鋼材料價(jià)格低，但其防腐蝕性能較差；奧氏體不銹鋼管道材料防腐蝕性能好，但也不適合輸送含氯及硝酸等介質(zhì)，且價(jià)格又較高等等。因此管道材料的選用必須依據(jù)管道的使用條件(設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì))、經(jīng)濟(jì)性、耐蝕性、材料的焊接及加工等性能綜合考慮。 在工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)中，管道材料必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出的材料韌性要求及其它規(guī)定。一般應(yīng)注意以下問題： 1、在425以上條件下，

5、如選用碳素鋼和碳錳鋼管材，應(yīng)注意鋼中的碳化物相的石墨化傾向，或者直接選用鉻鉬合金鋼； 2、奧氏體不銹鋼在525以上高溫下使用時(shí)，含碳量應(yīng)大于004%，并且在固溶狀態(tài)下使用。如應(yīng)用廣泛的S31603使用溫度控制在450以下； 3、關(guān)于鋼材的使用溫度下限，除奧氏體鋼及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)另行規(guī)定者外，均為高于20。鋼材的使用溫度低于或等于20時(shí)，應(yīng)按低溫管道的設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行材料選擇。 4、焊接材料選擇必須符合NB/T470152021?壓力容器焊接規(guī)程?要求，并明確焊材型號(hào)，尤其對(duì)于異種鋼的焊接，要特別注明焊接方法和焊條。 關(guān)于管道組成件的連接與設(shè)置在工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)中，管道組成件的連接形式有焊接、法蘭和螺紋連

6、接三種。法蘭連接和螺紋聯(lián)接是為了方便管道與設(shè)備的安裝、維修以及拆換，法蘭連接也用于一些鋼制非金屬襯里管道自身連接。管道的法蘭連接處是最容易產(chǎn)生介質(zhì)泄漏的部位。而螺紋聯(lián)接的密封更不可靠，因此僅在GC3系列管道設(shè)計(jì)中偶爾用之。 因此，在工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)中，管道連接盡量采用焊接方式，防止采用法蘭連接及螺紋聯(lián)接，不能防止時(shí)一定要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行法蘭型式、墊片型式、密封面形勢(shì)以及螺栓連接件的選擇。為了減小法蘭連接滲漏風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意降低法蘭連接處的外力，或?qū)⒎ㄌm的壓力等級(jí)提高1級(jí)2級(jí)。 這里重點(diǎn)指出，在GC3管道設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用螺紋連接時(shí)，在每個(gè)分支都要在螺紋閥門等維修部位設(shè)置活接頭，否那么，設(shè)

7、備與管道的檢修和更換都非常困難。 對(duì)于氧氣、氫氣、氨氣等特殊介質(zhì)管道，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須留出施工、試驗(yàn)、吹掃以及置換等所需要的臨時(shí)接口。 氧氣等易燃管道，應(yīng)在用戶車間入口處裝設(shè)切斷閥，在閥前后設(shè)置阻火管段，并設(shè)放散管。 三、關(guān)于管道的布置與柔性設(shè)計(jì)。管道的柔性設(shè)計(jì)是指在管道布置設(shè)計(jì)中合理確定管道走向和合理設(shè)置管道支吊架，其目的是為了防止管道應(yīng)力超限以及保護(hù)管道設(shè)備。比方，在進(jìn)行泵和壓縮機(jī)的管路設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證與設(shè)備連接的管道要有足夠的柔性，減小管道作用于設(shè)備出入口處的作用力和力矩。通?？梢栽谂c設(shè)備連接閥門附近設(shè)置支吊架，減少閥門自重造成的對(duì)設(shè)備出口處的作用力，也可以在設(shè)備管道附近設(shè)置限位或?qū)蛑Ъ?/p>

8、，承受遠(yuǎn)程管道的水平推力。 在熱力管道設(shè)計(jì)中，管道支吊架應(yīng)采用彈簧吊架的形式，使管道處于熱態(tài)時(shí)，支吊架仍能承受管道荷載而不至于脫空；當(dāng)管道有可能出現(xiàn)汽水混合介質(zhì)時(shí)，采用緩閉型止回閥，防止“水錘的發(fā)生，同時(shí)，在管道閥門前后的適當(dāng)位置設(shè)置固定支架或限位支架，并保證這些支架有足夠的強(qiáng)度和剛度，這樣可以防止因操作原因水錘發(fā)生時(shí)，管道因位移和振動(dòng)過大而破壞。 管道支吊架的布置以及強(qiáng)度和剛度直接關(guān)系到管道設(shè)備運(yùn)行的平安性和穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)高度重視，當(dāng)設(shè)計(jì)要求比擬特殊，或因荷載過大而超出標(biāo)準(zhǔn)的范圍時(shí)，必須對(duì)支吊架的強(qiáng)度與剛度進(jìn)行計(jì)算校核。 四、選用管道閥門需要注意的一些問題 (一) 平安閥。平安閥是超壓保

9、護(hù)裝置，保護(hù)壓力管道的平安運(yùn)行，在壓力管道的設(shè)計(jì)當(dāng)中如存在可能產(chǎn)生超壓的情況，必須予以設(shè)置。平安閥設(shè)計(jì)必須在確定公稱壓力、工作壓力等級(jí)、排量后，通過計(jì)算來選擇適當(dāng)規(guī)格型號(hào)的平安閥，不能隨意選用。 (二) 截?cái)嘤瞄y。對(duì)油品、蒸汽等介質(zhì)，以及含有粒狀固體及粘度較大的介質(zhì)，優(yōu)選閘閥，但是閘閥不應(yīng)用于易結(jié)焦的介質(zhì)，也不應(yīng)作為調(diào)節(jié)和節(jié)流用。截止閥和閘閥相比，其調(diào)節(jié)的性能好，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，價(jià)格也廉價(jià)，但是其密封性能差，流體阻力比擬大。適用于頻繁開關(guān)的場(chǎng)合，不宜用于粘度大的介質(zhì)和含有顆粒易沉淀的介質(zhì)，也不宜作放空閥和低真空系統(tǒng)的閥門。球閥及旋塞閥開關(guān)迅速，流動(dòng)阻力最小。適用于高壓、低溫及粘度大的介質(zhì)，但不可

10、以用做流量的調(diào)節(jié)。尤其要注意不可以把節(jié)流閥來做為截?cái)嚅y。 (三)在進(jìn)行閥門選型設(shè)計(jì)時(shí)，特別注意一些介質(zhì)對(duì)于閥門和配件有特殊要求，如液氨或氨氣氨介質(zhì)管道系統(tǒng)應(yīng)采用氨專用閥門和配件，其公稱壓力不應(yīng)小于25MPa(表壓)，并不得有銅質(zhì)和鍍鋅、鍍錫的零配件。再如氧氣管道，嚴(yán)禁采用閘閥，閥門的密封填料，應(yīng)采用石墨處理過的石棉或聚四氟乙烯材料，或膨脹石墨，等等，具體要求按相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)技術(shù)規(guī)定。 五、結(jié)語 作為一名工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)人員，一定要樹立終身學(xué)習(xí)的理念，不僅要學(xué)習(xí)精通工業(yè)生產(chǎn)工藝專業(yè)知識(shí)，同時(shí)還要加強(qiáng)設(shè)備、材料、自控、建筑、給排水等相關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，熟悉與掌握相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中按照從嚴(yán)的原那么，保證壓力管道設(shè)計(jì)的平安性。作為工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)單位的領(lǐng)