淺析工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)問題與措施

—淺析工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)問題與措施壓力管道的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要冗雜的工程，本文描述了工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和應(yīng)留意的事項(xiàng)，在每個(gè)環(huán)節(jié)都必需根據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求。工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1.1.操作參數(shù)范圍寬工業(yè)壓力管道工作壓力由0．1MPa到42MPa，工作溫度由－200℃～1260℃；1.2.工作介質(zhì)多樣工業(yè)壓力管道觸及各種工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境改變多端，工作介質(zhì)大多具有有毒、易燃、易爆特性。1.3.工業(yè)管道設(shè)計(jì)市場(chǎng)亟需標(biāo)準(zhǔn)目前，工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)市場(chǎng)比擬混亂。一些不具備設(shè)計(jì)答應(yīng)資格的單位或個(gè)人仍在搞工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)，對(duì)工業(yè)壓力管道的生產(chǎn)安全構(gòu)成隱患。究其原因，主要是一些領(lǐng)導(dǎo)同志存在著觀念上的誤區(qū)，認(rèn)為只要懂得生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，就能設(shè)計(jì)工業(yè)壓力管道。還有一些具有設(shè)計(jì)答應(yīng)的小型設(shè)計(jì)單位，其設(shè)計(jì)僅僅是壓力管道工藝設(shè)計(jì)，對(duì)于防火、配電、自控等只是提出要求，缺乏其它專業(yè)的配套設(shè)計(jì)文件，假如工程施工執(zhí)行不到位，勢(shì)必給工程的安全運(yùn)行種下禍根。希望國(guó)家質(zhì)監(jiān)管部門不斷強(qiáng)化對(duì)壓力管道設(shè)計(jì)市場(chǎng)的管理，尤其對(duì)于設(shè)計(jì)文件質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)。工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)應(yīng)留意的問題2.1.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安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，由于介質(zhì)、壓力和溫度（包括環(huán)境溫度的影響）直接確定管道材料的選擇、管道的壁厚和安裝設(shè)計(jì)。需要留意的是，管道的設(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搭配來確定。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)，伴著溫度的改變，飽和壓力也不同。當(dāng)介質(zhì)溫度為20℃時(shí)，肯定壓力為0．874MPa；當(dāng)介質(zhì)溫度升至45℃時(shí)，肯定壓力為1．817MPa；當(dāng)介質(zhì)溫度為－20℃時(shí)，肯定壓力降至0．194MPa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改變對(duì)液氨壓力的影響是相當(dāng)關(guān)鍵的。也正因此，GB5007220XX《冷庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定液氨管道的設(shè)計(jì)壓力一律采納2．5MPa。對(duì)于其它液化氣體管道，肯定要考慮環(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。2.2.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安全運(yùn)行的根本。一般碳鋼材料價(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，但也不合適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需依據(jù)管道的運(yùn)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，管道材料必需符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出的材料韌性要求及其它規(guī)定。一般應(yīng)留意以下問題：2.2.1.在425℃以上條件下，如選用碳素鋼和碳錳鋼管材，應(yīng)留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；2.2.2.奧氏體不銹鋼在525℃以上高溫下運(yùn)用時(shí)，含碳量應(yīng)大于0．04%，并且在固溶狀態(tài)下運(yùn)用。如應(yīng)用廣泛的S31603運(yùn)用溫度掌握在450℃以下；2.2.3.關(guān)于鋼材的運(yùn)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℃。鋼材的運(yùn)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。2.2.4.焊接材料選擇必需符合NB/T4701520XX《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。2.3.關(guān)于管道組成件的聯(lián)結(jié)與設(shè)置在工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)中，管道組成件的聯(lián)結(jié)形式有焊接、法蘭和螺紋聯(lián)結(jié)三種。法蘭聯(lián)結(jié)和螺紋聯(lián)接是為了便利管道與裝備的安裝、修理以及拆換，法蘭聯(lián)結(jié)也用于一些鋼制非金屬襯里管道自身聯(lián)結(jié)。管道的法蘭聯(lián)結(jié)處是最簡(jiǎn)單產(chǎn)生介質(zhì)泄漏的部位。而螺紋聯(lián)接的密封更不行靠，因此僅在GC3系列管道設(shè)計(jì)中偶然用之。因此，在工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)中，管道聯(lián)結(jié)盡量采納焊接方式，防止采納法蘭聯(lián)結(jié)及螺紋聯(lián)接，不能防止時(shí)肯定要嚴(yán)格根據(jù)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)以及螺栓聯(lián)結(jié)件的選擇。為了減小法蘭聯(lián)結(jié)滲漏風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)中應(yīng)留意降低法蘭聯(lián)結(jié)處的外力，或?qū)⒎ㄌm的壓力等級(jí)提高1級(jí)～2級(jí)。2.4.關(guān)于工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的選用目前，我國(guó)工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)依據(jù)的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)主要有：第549號(hào)令《特種裝備安全監(jiān)察條例》、令第591號(hào)《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》、監(jiān)管總局令第43號(hào)《危險(xiǎn)化學(xué)品輸送管道安全管理規(guī)定》、TSGD000120XX《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程－工業(yè)管道》（以下稱《工業(yè)管規(guī)》）、GB/T20801．1－6－20XX《壓力管道標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)管道》、GB5031620XX《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB50235－20XX《工業(yè)金屬管道工程施工標(biāo)準(zhǔn)》，GB5023620XX《現(xiàn)場(chǎng)裝備，工業(yè)管道焊接工程施工標(biāo)準(zhǔn)》、GB5018420XX《工業(yè)金屬管道施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、GB5068320XX《現(xiàn)場(chǎng)裝備、工業(yè)管道焊接工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》。另外還有一些專業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如：GB5002820XX《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB5002920XX《壓縮空氣站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB5007220XX《冷庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB5003020XX《氧氣站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GBJ5001620XX《建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》、GB5016020XX《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》。此外，還有化工以及石油化工等行業(yè)公布實(shí)施的關(guān)于壓力管道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。另外，還有各相關(guān)行業(yè)公布的技術(shù)規(guī)程和規(guī)定，如：《鋼鐵企業(yè)氧氣管網(wǎng)的若干技術(shù)規(guī)定》、《氧氣安全規(guī)程》、《氫氣運(yùn)用安全技術(shù)規(guī)程》、《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》、《氯氣安全規(guī)程》、《氨制冷系統(tǒng)安裝工程施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》等，作為工業(yè)管道設(shè)計(jì)人員也應(yīng)學(xué)習(xí)把握。需要留意的是，對(duì)于一些特別的工業(yè)管道，各設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求并不全都，依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出來的同一條管道，在材料選用、無損檢測(cè)比例以及耐壓實(shí)驗(yàn)等方面上存在較大差距。如氨制冷壓力管道設(shè)計(jì)可采納兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：GB5007220XX《冷庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB50316－20XX《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。GB50072規(guī)定，氨介質(zhì)的管道可以采納10號(hào)、20號(hào)碳素鋼鋼管，而GB50316－20XX規(guī)定，伴著運(yùn)用溫度的不同，需要采納不同材料的無縫鋼管，如：10號(hào)、20號(hào)、16Mn、09MnD，鋼管在正火狀態(tài)下的運(yùn)用溫度下限分別為－29℃、－20℃、－40℃、－50℃；同時(shí)由于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)計(jì)溫度定義的不同，對(duì)于工作溫度低于－29℃的同一條氨制冷壓力管道，其射線檢測(cè)比例分別為5%和XX%。作為一名工業(yè)壓力管道設(shè)計(jì)人員，肯定要樹立終身學(xué)習(xí)的