管道基礎(chǔ)知識(shí)

管道基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管道按照鋪設(shè)位置分為：地下管道、地上管道、海底管道。在油庫和煉油廠中的輸油管道，常設(shè)置在地面管架上和地下管溝中。地上敷設(shè)的優(yōu)點(diǎn)有：不影響土壤環(huán)境，且不受地下水位的影響，檢修方便，發(fā)現(xiàn)和清除事故容易。缺點(diǎn)是：管道直接設(shè)置在空氣中，對于非常溫管增加了熱冷溫度的損失，限制了通道的高度，不美觀。第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五油氣儲(chǔ)運(yùn)管道多處于高壓狀態(tài)，有的管道還要處于高溫狀態(tài)。油氣為易燃易爆物質(zhì)，并存在氫腐蝕等問題。長距離、大管徑、高壓力、薄管壁現(xiàn)已成為油氣輸送管道發(fā)展的方向。為了減少鋼材的消耗和節(jié)省投資，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，就要求提高管材強(qiáng)度；對高強(qiáng)度薄管壁管道，為防止斷裂事故發(fā)生，則要求管材有較好的韌性；良好的可焊性保證管道制管和焊接質(zhì)量的基本條件。第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管道材料選擇三項(xiàng)最基本的質(zhì)量控制指標(biāo)：強(qiáng)度、韌性、可焊性

第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五強(qiáng)度強(qiáng)度強(qiáng)度就是指鋼管產(chǎn)品的“公稱最低屈服強(qiáng)度（SMYS）”其指標(biāo)包括屈服極限（屈服點(diǎn)）、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度選用高強(qiáng)鋼無疑可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，但國外一些資料建議，為了提高管道的抗斷裂及抗疲勞性能和大口徑管道的穩(wěn)定性，適當(dāng)增加壁厚和相應(yīng)的屈服比應(yīng)給予重視第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五舉例1950年美國TRANSWERSTERN公司有一條管徑782MM的管道在試壓時(shí)斷裂，長度達(dá)13KM據(jù)美國統(tǒng)計(jì)1970-1975的六年間操作管線發(fā)生2459次事故。新管道試壓時(shí)發(fā)生1389次事故。第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五韌性二、韌性韌性是指管材塑性變形和斷裂全過程中吸收的能量，其主要指標(biāo)包括斷后伸長率、斷面收縮率、沖擊韌性和硬度油氣管道的斷裂大多屬于管材或焊縫中裂紋（缺陷）的擴(kuò)張超過臨界裂紋長度所引起的。油氣管道在應(yīng)力作用下，裂紋擴(kuò)張可產(chǎn)生兩種不同性質(zhì)的斷裂形式，一種是延性斷裂，另一種是脆性斷裂管壁溫度接近或低于材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，則產(chǎn)生延性斷裂反之為脆性斷裂原因有：鋼材中含有害的化學(xué)成分、應(yīng)力集中、加工硬化、低溫以及焊接區(qū)域結(jié)晶組織的改變等。在鋼材冶煉過程中添加鈮、鈦等增強(qiáng)合金元素，采用控制軋鋼工藝，是改善管材韌性的有效途徑第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)對管材韌性的研究，人民得出以下結(jié)論：⑴管徑越大、管壁越厚、則管道的抗斷裂性能越好⑵管材的沖擊韌性在一定范圍內(nèi)，沖擊韌性越高，抗缺陷能力越高當(dāng)管材的沖擊韌性高到某一確定值時(shí)，韌性的提高對管材的抗斷裂性能不產(chǎn)生明顯影響⑶鋼管在韌性指標(biāo)應(yīng)滿足以下條件A在最低操作溫度下，落錘試驗(yàn)（DWTT）的剪切面積SA>85%,管線一般不會(huì)發(fā)生脆性失穩(wěn)擴(kuò)張B在最低操作溫度下，油管道的夏比沖擊功（做夏比V形缺口沖擊試驗(yàn)）在0.1SMSY以上，氣管道在0.125SMYSJ以上，則可控制延性失穩(wěn)斷裂第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五可焊性可焊性是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下，施焊獲得優(yōu)質(zhì)焊縫接頭的難易程度。影響可焊性的因素很多，但主要取決于材料的化學(xué)成分、純潔度和軋制工藝?，F(xiàn)代冶金通過加入有益的微量合金元素，冶煉脫出有害雜質(zhì)，提高金屬的純凈度，采用新的軋制工藝等方法第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管材的要求較之一致的看法是要求管材的強(qiáng)度高，韌性高，具有良好的焊接性、抗斷裂性抗疲勞性和耐濁性；同時(shí)，要求鋼管管體尺寸精度高，易于加工和安裝，并且成本低第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管道器材的分類壓力管道按其用途分為3種GA：長輸管道指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫、用戶間的用于輸送商品介質(zhì)的管道如油氣長輸管道GB:公用管道指市政公共設(shè)施管道如燃?xì)夤艿篮蜔崃艿繥C:工業(yè)管道指企業(yè)內(nèi)部的工藝管道第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五鋼管的尺寸系列

1管的公稱直徑（DN）系列公稱直接是用以表示管道系統(tǒng)組件規(guī)格的一個(gè)尺寸數(shù)字。在一般情況下，是一個(gè)完整的數(shù)字，與組件的真實(shí)尺寸接近，但不相等。國際上通常把鋼管的公稱尺寸稱為公稱直徑而不稱為公稱通徑第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五2管的外徑系列根據(jù)鋼管的生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，鋼管產(chǎn)品是按外徑壁厚系列組織生產(chǎn)的。第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五了解了對管道材料的要求下面來了解管道厚度設(shè)計(jì)方面基礎(chǔ)知識(shí)第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管道許用應(yīng)力計(jì)算管道的許用應(yīng)力按下式計(jì)算式中-許用應(yīng)力K-強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)(設(shè)計(jì)系數(shù)由設(shè)計(jì)規(guī)范確定，它反映具體管段的運(yùn)行特性、可能出現(xiàn)的破壞后果、檢修的難度、安全和環(huán)保要求等。)-焊縫系數(shù)

-鋼管的最低屈服強(qiáng)度第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管道厚度設(shè)計(jì)管道的壁厚由環(huán)向應(yīng)力公式并遵循有關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)確定，按照我國《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50253-2003）中規(guī)定，輸油管道直管段的設(shè)計(jì)公式如下：壁厚，mP—設(shè)計(jì)壓力，mpaD—外徑，m—輸油管道的許用應(yīng)力第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五

真正管道壁厚設(shè)計(jì)時(shí)前面介紹的遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，要考慮的因素很多。下面給大家介紹大家比較關(guān)心的管道隨著時(shí)間會(huì)出現(xiàn)的一些問題！第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五軸向應(yīng)力和變形軸向應(yīng)力產(chǎn)生的原因是溫度變化和環(huán)向應(yīng)力的泊松效應(yīng)。溫度變化等因素的變化的作用將使管道產(chǎn)生不可忽視的軸向變形。熱應(yīng)力物體一般都有熱脹冷縮的性質(zhì)，管道也不例外。當(dāng)溫度升高時(shí)管道要伸長，在溫度下降時(shí)管道要縮短。顯然，如果溫度變化時(shí)管道能夠自由伸縮，管道將不受力。當(dāng)管道到某種約束時(shí)，它不能自由伸縮或伸縮受到一定限制，管道就要受力。在管道中由于溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為管道熱應(yīng)力。管道出現(xiàn)溫度變化的主要原因是：管道在敷設(shè)施工時(shí)的溫度由外部氣溫決定，而在運(yùn)行過程中則由輸送產(chǎn)品的溫度決定，兩者之間必然存在誤差，不可避免地在管道運(yùn)行過程中產(chǎn)生應(yīng)力或伸縮變形。管道工作溫度高于按照溫度時(shí)，熱應(yīng)力為壓應(yīng)力；管道工作溫度低于按照溫度時(shí)熱應(yīng)力為拉應(yīng)力。第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五設(shè)一直管兩端被固定，管段長度為L，橫截面積為A，彈性模量為E，管道的溫度變化為△t，管材的線膨脹系數(shù)為a。如果管道能自由伸縮，則伸長量為▽Lt=aL▽t第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管道振動(dòng)問題管道振動(dòng)問題管道振動(dòng)會(huì)引起管道和管架的疲勞損壞。誘發(fā)建筑物振動(dòng)以及噪聲等。因此管道設(shè)計(jì)時(shí)要考慮防止或控制管線發(fā)生振動(dòng)。管道振動(dòng)的原因①流體脈動(dòng)是往復(fù)式機(jī)泵進(jìn)出口管道振動(dòng)的主要原因。由于旺夫式泵的工作特點(diǎn)是吸排流體呈間歇性和周期性。因此不可避免地要激起管內(nèi)流體呈脈動(dòng)狀態(tài)，致使管內(nèi)流體參數(shù)（例如壓力、溫度、密度等）隨位置變化，又隨時(shí)間作周期性變化。這種現(xiàn)象對于氣體壓縮機(jī)管道為氣流脈動(dòng)，對往復(fù)泵稱為液流脈動(dòng)②共振管道與內(nèi)部流體構(gòu)成的系統(tǒng)具有一系列固有頻率。當(dāng)往復(fù)式機(jī)泵激起頻率與某階固有頻率相等時(shí)，系統(tǒng)即產(chǎn)生對應(yīng)于該階頻率的共振。共振時(shí)管道將產(chǎn)生大的位移和應(yīng)力，管內(nèi)流體的脈動(dòng)達(dá)到最大值③機(jī)泵本身的振動(dòng)第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五管道的屈服分析

管道的屈服分析屈服也稱為失穩(wěn)，是結(jié)構(gòu)喪失承載能力的一種方式，它是結(jié)構(gòu)喪失了保持其平衡狀態(tài)的能力。由于管道的薄壁，細(xì)長的結(jié)構(gòu)特性，在其受力和變形條件稍有惡化時(shí)，容易造成屈曲破壞。管道產(chǎn)生屈曲的原因，通常有