管道設(shè)計(jì)的基本原則

1、Piping_Design philosophy,principles and assumptions管道設(shè)計(jì)的基本原則MEC05-01200102012.07FIRST ISSUEREV.DATESUBJECT OF REVISION1 / 17管道設(shè)計(jì)的基本要求：§嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)；§設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度應(yīng)符合國(guó)家及行業(yè)有關(guān)規(guī)定；§計(jì)算依據(jù)可靠、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確；§設(shè)計(jì)成果安全、適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。1、 管道設(shè)計(jì)基本程序2.1根據(jù)介質(zhì)種類(lèi)、壓力、溫度選擇管道材料；2.2進(jìn)行管徑、管壁厚度計(jì)算，編制或確定管道等級(jí)表；2.3進(jìn)行管道

2、布置方案、確定管道走向、敷設(shè)方式； 2.4繪制管道布置圖、軸側(cè)圖；2.5編制管道特性表；2.6進(jìn)行應(yīng)力、熱補(bǔ)償、支架推力計(jì)算；2.7向有關(guān)專(zhuān)業(yè)提供土建資料；2.8 完成設(shè)計(jì)圖紙、圖紙會(huì)簽；2、 壓力管道的材料與管部件3.1管道等級(jí)表的內(nèi)涵根據(jù)生產(chǎn)流程和管道輸送介質(zhì)的物性、壓力、溫度等編制的管道等級(jí)表是管道設(shè)計(jì)的基本依據(jù)；管道等級(jí)表的內(nèi)容包含針對(duì)輸送介質(zhì)的管道、管件、閥門(mén)、法蘭、墊片、緊固件、安全設(shè)施等在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)、型號(hào)、規(guī)格和技術(shù)參數(shù)。3.2管道特性表的內(nèi)涵管道特性表是生產(chǎn)裝置全部管道的索引，它標(biāo)明了每根管道的主要技術(shù)參數(shù)：Ø 管道編號(hào)：按車(chē)間、工段、以及工藝和公用管道編排；Ø

3、; 介質(zhì)：物料名稱和代號(hào)Ø 管道起點(diǎn)和止點(diǎn)：設(shè)備至設(shè)備、管道至管道、管道至設(shè)備Ø 管道規(guī)格：公稱直徑Ø 管道等級(jí)：Ø 工作和設(shè)計(jì)參數(shù)：工作壓力、工作溫度、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度Ø 試驗(yàn)要求：包括試壓和無(wú)損檢測(cè)Ø 其他要求：包括保溫和油漆要求3.3設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的確定工作壓力 Pw (MPa)設(shè)計(jì)壓力 P (MPa)Pw 1.8P=Pw+0.181.8Pw 4.0P=1.1 Pw4.0Pw 8.0P= Pw +0.4Pw8.0P=1.05 Pw最高工作溫度Tw ()設(shè)計(jì)溫度T ()20Tw 15T=Tw5（最低取20）15Tw 350T

4、=Tw20Tw350T=Tw(515)3.4材料的選擇3.4.1管道材料的分類(lèi)：Ø 鑄鐵Ø 碳鋼Ø Cr-Mo合金鋼Ø 奧氏體不銹鋼Ø 有色金屬及合金鋼 (銅、鋁、鈦以及鎳、鋁、鈦合金）Ø 非金屬材料（各類(lèi)塑料管和玻璃鋼）Ø 復(fù)合材料（非金屬與非金屬、金屬與非金屬）3.4.2管道設(shè)計(jì)中常用鋼材牌號(hào)的適用溫度范圍：牌號(hào)適用溫度范圍10、2020350 16Mn40450 09Mn2V70100 12CrMo 525 15CrMo550 12Cr1MoV575 1Cr5Mo600 0Cr18Ni9（304）196700 0Cr1

5、7Ni12Mo2 （316 ）196700 00Cr19Ni10（304L）400 00Cr17Ni14Mo2（316L）450 3.5管道等級(jí)的確定Ø 根據(jù)設(shè)計(jì)壓力和管道材料，確定等級(jí)號(hào)；Ø 標(biāo)注適宜該等級(jí)輸送的流體介質(zhì)代號(hào)；Ø 列出溫度壓力額定值：各種溫度范圍該等級(jí)法蘭的最高使用壓力值.3.6管道標(biāo)準(zhǔn)和壁厚的確定3.6.1確定管道的標(biāo)準(zhǔn)和外徑金屬管道外徑系列公稱直徑外徑 mm寸DNHG20553ISO4200GB/T17395系列SH3405JISASMEB36.10A系列B系列3/81017.11417.217.21717.317.11/21521.3182

6、1.321.32221.721.33/42026.72526.926.92727.226.712533.43233.733.7343433.41 1/43242.23842.442.44242.742.21 1/24048.34548.348.34848.648.325060.35760.360.36060.560.32 1/265737676.176.17676.37338088.98988.988.98989.188.94100114.3108114.3114.3114114.3114.35125141.3133139.7139.7140139.8141.36150168.3159168.

7、3168.3168165.2168.38200219.1219219.1219.1219216.3219.110250273273273273273267.427312300323.8325323.9323.9325318.5323.83.6.2確定管道的壁厚：考慮因素：材料的許用應(yīng)力、焊縫系數(shù)、腐蝕余量、管道的制造壁厚偏差、鑄造質(zhì)量系數(shù)、設(shè)計(jì)壽命。3.7法蘭、墊片和緊固件的選擇3.7.1法蘭：法蘭分類(lèi)：歐洲體系、美洲體系、日本體系法蘭類(lèi)型：板式平焊（PL）、帶頸平焊（SO）、帶頸對(duì)焊（WN）、整體法蘭（IF）、承插焊（SW）、螺紋法蘭（Th）、對(duì)焊環(huán)松套（PJ/SE）、平焊環(huán)松套（PJ/PR

8、）、法蘭蓋（BL）法蘭連接形式的可靠度：整體法蘭帶徑對(duì)焊、平焊法蘭板式平焊法蘭 法蘭密封面：全平面（FF )、突面（RF )、 凹凸面（ MF/M )、 榫槽面（ TG）、環(huán)連接面（）法蘭密封面的基本選用原則:法蘭密封面的基本選用原則法蘭類(lèi)型使用工況一般易燃易爆、高度和極度危害PN10MPa高壓鑄鐵法蘭整體法蘭(IF)帶頸對(duì)焊法蘭(WN)突面(RF)突面(RF)凹凸面(MFM)榫槽面(TG)突面(RF)連環(huán)接面(RJ)全平面(FF)螺紋法蘭(Th)板式平焊法蘭(PL)突面(RF)(注)/全平面(FF)對(duì)焊環(huán)松套法蘭(PJ/SE)突面(RF)突面(RF)/平焊環(huán)松套法蘭(PJ/PR)突面(RF)

9、突面(RF)凹凸面(MFM)榫槽面(TG)/突面(RF)突面(RF)突面(RF)承插焊法蘭(SW)凹凸面(MFM)榫槽面(TG)/帶頸平焊法蘭(SO)突面(RF)突面(RF)凹凸面(MFM)榫槽面(TG)/全平面(FF)法蘭蓋(BL)突面(RF)突面(RF)凹凸面(MFM)榫槽面(TG)突面(RF)連環(huán)接面(RJ)全平面(FF)襯里法蘭蓋(BL(S)突面(RF)突面(RF)凸面(M)榫槽面(TG)/3.7.2墊片Ø 常用的墊片類(lèi)型: 非金屬墊片（橡膠、石棉橡膠、合成纖維橡膠、聚四氟乙烯墊片）、聚四氟乙烯包覆墊片、柔性石墨復(fù)合墊片、金屬包覆墊片、纏繞式墊片、齒形組合墊、金屬環(huán)墊；

10、16; 墊片的選擇： 溫度和壓力是墊片選擇的主要因素，但也要考慮與之相適應(yīng)的法蘭密封面形式和物料的特性。Ø 墊片的使用壓力和溫度以及與法蘭適配一覽表：墊片的使用壓力和溫度以及與法蘭適配一覽表墊片型式使用壓力（MPa)最高使用溫度法蘭型式密封面型式密封面表面粗糙度橡膠墊片1.6（2.0)200各種型式RF,MFM,TG,FF密紋水線或Ra 6.312.5石棉橡膠板墊片2.5（2.0）300各種型式RF,MFM,TG,FF合成纖維橡膠4.02.05.0290各種型式RF,MFM,TG,FF聚四氟乙烯4.02.05.0260各種型式RF,MFM,TG,FF柔性石墨復(fù)合墊1.06.3 2.0

11、11.0650(450)各種型式RF,MFM,TG聚四氟乙烯包覆墊0.64.02.05.0150各種型式RF纏繞墊1.616.02.026.0650SO,WN,IF,SW,PJ/SE,BLRF,MFM,TGRa3.26.3金屬包覆墊2.010.05.015.0500WN,IF,BLRFRa1.63.2(碳鋼）Ra0.81.6（不銹鋼）齒形組合墊1.625.05.042.0650WN,IF,BLRF,MFMRa3.26.3金屬環(huán)墊6.325.011.042.0600WN,IF,BLRJRa0.81.6 (碳鋼）Ra0.40.8（不銹鋼）3.7.3緊固件使用條件：Ø 商品級(jí)六角螺栓：PN

12、1.6MPa；非劇烈循環(huán)場(chǎng)合；配用非金屬軟墊片；Ø 商品級(jí)雙頭螺柱：PN4.0MPa；非劇烈循環(huán)場(chǎng)合；配用非金屬軟墊片；Ø 其它應(yīng)選用專(zhuān)用級(jí)的螺柱（雙頭或全螺紋螺柱）和螺母；Ø 半金屬或金屬墊片應(yīng)使用高強(qiáng)度螺柱（雙頭或全螺紋螺柱）；Ø 高溫、劇烈循環(huán)場(chǎng)合或PN16.0MPa的高壓條件下應(yīng)選用全螺紋螺柱。3.8閥門(mén)與管件3.8.1一般閥門(mén)（1）閘閥：適于制成大口徑的閥門(mén),除適用于蒸汽、油品等介質(zhì)外，還適用于含有粒狀固體及黏度較大的介質(zhì)；并適用于作放空閥和低真空系統(tǒng)閥門(mén)。（2）截止閥 ：適用于蒸汽等介質(zhì)，不宜用于黏度大含有顆粒易沉淀的介質(zhì)、也不宜作放空閥及低

13、真空系統(tǒng)的閥門(mén)。 （3）節(jié)流閥：適用于溫度較低、壓力較高的介質(zhì)，以及需要調(diào)節(jié)流量和壓力的部位，不適用于黏度大和含有顆粒的介質(zhì)。不宜作隔斷閥。（4）止回閥 ：一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含固體顆粒和黏度較大的介質(zhì)。（5）球閥：適用于低溫、高壓及黏度大的介質(zhì)，不能作調(diào)節(jié)流量用。（6）柱塞閥：柱塞閥是國(guó)際上近代發(fā)展的新穎結(jié)構(gòu)閥門(mén)，具有結(jié)構(gòu)緊湊閉靈活、壽命長(zhǎng)、維修方便等特點(diǎn)。（7）旋塞閥：適用于溫度較低、黏度較大的介質(zhì)和要求開(kāi)關(guān)迅速的部位，一般不適用于蒸汽和溫度較高的介質(zhì)。（8）蝶閥：適合制成較大口徑閥門(mén)用于溫度小于80、壓力小于1.0MPa的原油、油品及水等介質(zhì)。（9）隔膜閥：適用于200、壓力小于

14、1.0MPa的油品、水、酸性介質(zhì)和含懸浮物的介質(zhì)，不適用于有機(jī)溶劑和強(qiáng)氧化劑的介質(zhì)。3.8.2管件：彎頭、三通、異徑管分類(lèi)：l 按結(jié)構(gòu)形式或功能：直通、轉(zhuǎn)向、封閉、分支/斜接,、變徑、同心/偏心 等；l 按連接形式分：對(duì)接焊、承插焊(承口/插口)、螺紋, 卡套等；l 按材料類(lèi)別和制造形式分：無(wú)縫、焊接、鍛制、鑄造等級(jí)表填寫(xiě)要求：填寫(xiě)所采用管件的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)4、管道設(shè)計(jì)的基本原則4.1管道布置必須符合工藝管道及儀表流程圖（PID）的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理；4.2管道布置必須遵守安全與環(huán)境保護(hù)的法規(guī)，以便使管道布置滿足安全生產(chǎn)的要求；4.3管道布置應(yīng)滿足熱脹冷縮所需的柔性；4.4對(duì)于動(dòng)設(shè)備的

15、管道，應(yīng)注意控制管道的固有頻率，避免產(chǎn)生共振；4.5管道布置應(yīng)按照管道等級(jí)表和特殊管件表選用管道組成件；4.6全廠性管道的布置整體布局協(xié)調(diào)；4.7管道布置應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)家、地方或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程的規(guī)定。5、管道的布置要求5.1管道布置設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體的生產(chǎn)特點(diǎn)，接合設(shè)備布置、建筑物與構(gòu)筑物情況等進(jìn)行綜合考慮，對(duì)裝置所有管道全盤(pán)規(guī)劃，各按其位。5.2為了便于施工安裝、生產(chǎn)操作、檢查維修，管道應(yīng)盡可能架空敷設(shè)，必要時(shí)也可埋地或管溝敷設(shè)。5.3管道布置應(yīng)考慮支吊架的設(shè)計(jì)，使管道盡量靠近已有建筑物或構(gòu)筑物，但應(yīng)避免使柔性大的構(gòu)件承受較大的荷載。5.4在建筑物吊裝孔范圍內(nèi)不應(yīng)布置管道。在設(shè)備內(nèi)件抽出區(qū)

16、域及設(shè)備法蘭拆卸區(qū)內(nèi)不應(yīng)布置管道。 5.5架空管道穿越道路、鐵路、及人行道等的凈空高度是指管道隔熱層或支撐構(gòu)件最低點(diǎn)的高度： 電力機(jī)車(chē)鐵路，軌頂以上 6.6m 道路 推薦值 5.0m；最小值 4.5m 裝置內(nèi)管廊橫梁底面 4.0m 裝置內(nèi)管廊下、通道上方 3.2m 人行道，在道路旁 2.2m 人行道，在裝置小區(qū)內(nèi) 2.0m 管道與高壓線路間交叉距離應(yīng)符合架空電力線路現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。5.6管道布置應(yīng)成列平行敷設(shè)，盡量走直線少拐彎，少交叉以減少管架數(shù)量，節(jié)省管架材料，達(dá)到整齊美觀便于施工安裝。5.7只要條件允許，管道應(yīng)集中成排布置。裸管的管底與管托底面取齊，以便設(shè)計(jì)支架。5.8當(dāng)管道改變標(biāo)高或

17、走向時(shí)，應(yīng)避免管道形成積聚氣體的“氣袋”或液體的“口袋”U和“盲腸”，如不可避免時(shí)應(yīng)于高點(diǎn)設(shè)排氣閥，低點(diǎn)設(shè)排液閥。5.9管道平面敷設(shè)應(yīng)有坡度，坡度方向一般均沿著物料流動(dòng)方向，但也有與物料流動(dòng)方向相反的（根據(jù)工藝要求確定）。5.10道路、鐵路上方的管道不應(yīng)安裝裝閥、法蘭、螺紋接頭及帶有填料的補(bǔ)償器等可能泄漏的組成件。腐蝕性液體的管道不宜布置在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的上方。5.11當(dāng)管道穿越屋面、樓板、平臺(tái)及墻壁時(shí)，一般應(yīng)加套管保護(hù)。5.12、埋地管道應(yīng)考慮車(chē)輛荷載的影響，穿越道路時(shí)應(yīng)加套管，管頂與路面的距離不應(yīng)小于0.6m，并應(yīng)在凍土深度以下。5.13從水平的氣體主管上引接支管時(shí)，應(yīng)從主管的頂部接出。5.14

18、多層共架管道的布置：氣體管道、熱管道、公用工程管道以及電氣儀表槽架宜在上層；一般工藝管道、腐蝕性介質(zhì)管道、低溫管道宜在下層。5.15易燃、易爆、有毒和有腐蝕性物料的管道不應(yīng)敷設(shè)在生活間、樓梯和走廊處；放空管應(yīng)引至室外指定地點(diǎn)或高出屋面2m以上。5.16無(wú)絕熱層的管道不用管托或支座。大口徑薄壁裸管及有絕熱層的管道應(yīng)采用管托或支座支承。5.17管道直接埋地布置的條件：Ø 輸送介質(zhì)無(wú)腐蝕性，無(wú)毒和無(wú)爆炸危險(xiǎn)的液體、氣體管道，由于某種原因無(wú)法在地上敷設(shè)的；Ø 與地下儲(chǔ)槽或地下泵房有關(guān)的工藝介質(zhì)管道；Ø 冷卻水及消防水或泡沫消防管道；Ø 操作溫度小于150的熱力管道。6、閥門(mén)的布置要求Ø 閥門(mén)應(yīng)設(shè)在容易操作、便于安裝、維修的地方。成排管道上的閥門(mén)應(yīng)集中布置，有利于設(shè)置操作平臺(tái)及梯子。Ø