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3.1设计条件
3.1.1管道设计应根据压力、温度、流体特性等工艺条件,并结合环境和各种荷载等条件进行。
3.1.2设计压力的确定应符合下列规定:
3.1.2.1一条管道及其每个组成件的设计压力,不应小于运行中遇到的内压或外压与温度相偶合时最严重条件下的压力。最严重条件应为强度计算中管道组成件需要最大厚度及最高公称压力时的参数。但上述设计压力不应包括本章中允许的非经常性压力变动值。
3.1.2.2下列特殊条件的管道,其设计压力应与第3.1.2.1款比较,并应取两者的较大值。
(1)输送制冷剂、液化烃类等气化温度低的流体的管道,设计压力不应小于阀被关闭或流体不流动时在最高环境温度下气化所能达到的最高压力;
(2)离心泵出口管道的设计压力不应小于吸入压力与扬程相应压力之和;
(3)没有压力泄放装置保护或与压力泄放装置隔离的管道,设计压力不应低于流体可达到的最大压力。
3.1.2.3真空管道应按受外压设计,当装有安全控制装置时,设计压力应取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的低值;无安全控制装置时,设计压力应取0.1MPa。
3.1.2.4装有泄压装置的管道的设计压力不应小于泄压装置开启的压力。
3.1.3设计温度的确定应符合下列规定:
3.1.3.1管道中每个组成件的设计温度,应不低于本规范第3.1.2.1款规定的需要最大厚度或最高公称压力相对应的温度。设计温度的确定,还应包括流体温度、环境温度、阳光辐射、加热或冷却的流体温度等因素的影响。
设计的最低温度应为管道组成件的最低工作温度,此温度不应低于材料的使用温度下限。常用材料的使用温度下限,应符合本规范附录A的规定。
3.1.3.2管道采用伴管或夹套加热时,应以外加热和管内流体温度中较高的温度为设计温度。
3.1.3.3无隔热层的管道中,不同的管道组成件可具有不同的设计温度,管道组成件的设计温度应符合以下规定:
(1)流体温度低于65℃时,管道组成件的设计温度可与流体温度相同;
(2)流体温度等于或大于65℃时,除非按传热计算或试验确定有较低的平均壁温,管道组成件的设计温度不应低于以下的值:
阀门、管子、突缘短节、焊接管件和厚度与管子相似的其他管道组成件:为流体温度的95%;
法兰(除松套法兰外),包括在管件和阀门上的法兰:为流体温度的90%;
松套法兰:为流体温度的85%;
法兰的紧固件:为流体温度的80%。
3.1.3.4外保温管道的设计温度应按第3.1.3.1款和第3.1.3.2款确定。当另有计算、试验或测定的结果时,可取其他温度。
3.1.3.5内保温管道的设计温度,应根据传热计算或试验确定。
3.1.3.6对于非金属材料衬里的管道,设计温度应取流体的最高工作温度。当无外隔热层时,外层金属的设计温度可通过传热计算、试验决定,或按第3.1.3.3款确定。
3.1.4设计中应对以下环境影响采取有效措施:
3.1.4.1管道中的气体或蒸气被冷却时,应确定压力降低值。当管内产生真空时,管道应能承受在低温下的外部压力,或采取破坏真空的预防措施。
3.1.4.2管道组成件应能承受或消除因静态流体受热膨胀而增加的压力,或采取预防措施。
3.1.4.3当管道温度低于0℃时,应防止切断阀、控制阀、泄压装置和其他管道组成件的活动部件外表面结冰。
3.1.5管道应能承受以下的动力荷载:
3.1.5.1管道应能承受外部或内部条件引起的水力冲击、液体或固体的撞击等的冲击荷载。
3.1.5.2位于室外的地上管道应能承受风荷载。
3.1.5.3在地震区的管道应能承受地震引起的水平力,并应符合有关国家现行抗震标准的规定。
3.1.5.4管道的布置和支承设计应消除由于冲击、压力脉动、机器共振、风荷载等引起有害的管道振动的影响。
3.1.5.5在管道布置和支架设计时,应能承受由于流体的减压或排放时所产生的反作用力。
3.1.6管道承受的静荷载应包括固定荷载及活荷载。活荷载应包括输送流体重力或试验用的流体重力、寒冷地区的冰、雪重力及其他活动的临时荷载等。固定荷载应包括管道组成件、隔热材料以及由管道支承的其他永久性荷载。
3.1.7设计中应分析以下热膨胀或收缩的影响:
3.1.7.1管道被约束或固定,因热膨胀或收缩而产生的作用力和力矩。
3.1.7.2管壁上温度发生急剧的变化,或由于温度分布不均匀而产生的管壁应力及荷载。
3.1.7.3两种不同材料所组成的复合或衬里管道,因基层或复层热膨胀性能不同而产生的荷载及夹套管因内外管温度差而产生的荷载。
3.1.8设计中应避免管道受压力循环荷载、温度循环荷载以及其他循环交变荷载所引起的疲劳破坏。
3.1.9管道支架和连接设备的位移应作为计算的条件,包括设备或支架的热膨胀、地基下沉、潮水流动、风荷载等产生的位移。
3.1.10对于焊接、热处理、加工成形、弯曲、低温操作以及易挥发性流体突然减压而产生的急冷作用等情况应保证材料韧性降低在允许的范围内。
3.1.11当流体工作温度低于-191℃时,在选择管道材料包括隔热材料时应按环境空气会出现冷凝和氧气浓缩的因素,确定管外覆盖层,或采取相应的措施。
在比较几组参数时,应在各组的P/[σ]t中取最大值。[σ]t是设计温度下的许用应力,P为设计压力。P/[σ]t最大值即是压力-温度相耦合最严重的条件。
管道运行中,经常遇到的比正常工作更高的压力,例如泄压装置开启的压力,是1.1倍工作压力,见本规范第14.2.6条。这情况在本规范第3.1.2条第3.1.2.4款中已作了规定。所以,前面P/[σ]t中也应考虑这个因素。
第3.1.2.2款 所述的条件在工程设计中较常见,设计时要注意某些流体的特性,有的流体工作温度和压力有一定的关系。
第3.1.2.3款 真空管道的设计压力符合现行国家标准《钢制压力容器》GB 150的规定。
3.1.3 根据国内工程设计的实践经验和国外引进工程的设计规定,管道的设计温度一般都按最高工作温度适当增加裕量。由于各种生产流程的差异,流体的性质差别,这种裕量只能在工程设计中规定。
第3.1.3.3款 无隔热层管道组成件的设计温度,是根据散热情况不同而规定的,并参照ASME B31.3的规定。一条无隔热层管道中,各组成件的设计温度用于强度核算时可以是不同的。
3.1.4在第3.1.4.3款中管道组成件外表面是由于大气中水蒸气结冰,但在活动部件处必须采取措施防止结冰。本条参照了ASME B31.3的规定。
3.1.5第3.1.5.3款 国家现行标准有《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB 50032及《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》SH 3039。其余各款参照ASME B31.3的规定。
3.1.6~3.1.11参照了ASME B31.3的规定。
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- 2.1术 语
- 2.2符 号
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- 3.2 设计基准
- 4 材 料
- 4.1一般规定
- 4.2金属材料的使用温度
- 4.3 金属材料的低温韧性试验要求
- 4.4 材料的使用要求
- 5 管道组成件的选用
- 5.1一般规定
- 5.2管子
- 5.3弯管及斜接弯管
- 5.4 管件及支管连接
- 5.5阀门
- 5.6法兰
- 5.7垫片
- 5.8紧固件
- 5.9管道组成件连接结构选用要求
- 5.10管道特殊件
- 5.11非金属衬里的管道组成件
- 6 金属管道组成件耐压强度计算
- 6.1一般规定
- 6.2 直管
- 6.3 斜接弯管
- 6.4 支管连接的补强
- 6.5 非标准异径管
- 6.6 平盖
- 6.7 特殊法兰和盲板
- 7 管径确定及压力损失计算
- 7.1管径的确定
- 7.2 单相流管道压力损失
- 7.3气液两相流管道压力损失
- 8 管道的布置
- 8.1 地上管道
- 8.2沟内管道
- 8.3埋地管道
- 9 金属管道的膨胀和柔性
- 9.1一般规定
- 9.2管道柔性计算的范围及方法
- 9.3管道柔性计算的基本要求
- 9.4 管道的位移应力
- 9.5 管道对设备或端点的作用力
- 9.6改善管道柔性的措施
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- 10.1一般规定
- 10.2 支吊架的设置及最大间距
- 10.3支吊架荷载
- 10.4材料和许用应力
- 10.5支吊架结构设计及选用
- 11 设计对组成件制造、管道施工及检验的要求
- 11.1一般规定
- 11.2金属的焊接
- 11.3金属的热处理
- 11.4检 验
- 11.5 试压
- 11.6其他要求
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- 12.1 隔热
- 12.2隔声和消声
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- 13.1 A1类流体管道的补充规定
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- 14 管道系统的安全规定
- 14.1一般规定
- 14.2超压保护
- 14.3阀 门
- 14.4盲 板
- 14.5排 放
- 14.6其他要求
- 附录A 金属管道材料的许用应力
- 附录B 金属材料物理性质
- 附录C 非金属衬里材料的使用温度范围
- 附录D 钢管及钢制管件厚度的规定
- 附录E 柔性系数和应力增大系数
- 附录F 室外地下管道与铁路、道路及建筑物间的距离
- 附录G 管道热处理的规定
- G.1管子弯曲后的热处理
- G.2焊后需热处理的管道厚度
- 附录H 管道的焊接结构
- H.1角 焊
- H.2对 焊
- 附录J 管道的无损检测
- J.1管道组成件制造的无损检测
- J.2管道施工中的无损检测
- 附录K 本规范用词说明
- 附录L 用于奥氏体不锈钢的隔热材料产品的试验规定
- 附加说明 本规范主编单位、参加单位和主要起草人名单
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