管道設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 材料 應(yīng)力

1、管道材料與應(yīng)力分析 主講：李中央中國(guó)寰球工程公司聯(lián)系電話(huà)：聯(lián)系電話(huà)：主辦：中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院主辦：中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院1、管道材料工程規(guī)定、管道材料工程規(guī)定2、隔熱工程規(guī)定、隔熱工程規(guī)定3、防腐、涂漆工程規(guī)定、防腐、涂漆工程規(guī)定4、管道等級(jí)索引表、管道等級(jí)索引表5、管道材料等級(jí)、管道材料等級(jí)6、管道壁厚表、管道壁厚表7、管道分支表、管道分支表8、管道與儀表材料分界規(guī)定、管道與儀表材料分界規(guī)定管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容9、隔熱、涂漆材料一覽表、隔熱、涂漆材料一覽表10、綜合材料表、綜合材料表11、隔熱結(jié)構(gòu)圖、隔熱結(jié)構(gòu)圖12、非標(biāo)管件圖、非標(biāo)管件圖13、閥門(mén)數(shù)據(jù)表、閥門(mén)數(shù)據(jù)表1

2、4、管道材料控制請(qǐng)購(gòu)文件、管道材料控制請(qǐng)購(gòu)文件15、材料匯總表編制說(shuō)明、材料匯總表編制說(shuō)明管道材料選用及等級(jí)規(guī)定管道材料選用及等級(jí)規(guī)定管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容等級(jí)表范例1）管子分類(lèi)）管子分類(lèi)2）管子種類(lèi)）管子種類(lèi)3）鋼管尺寸系列）鋼管尺寸系列4）鋼管選擇）鋼管選擇(滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性和安全性）滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性和安全性）A) 腐蝕環(huán)境與金屬材料腐蝕環(huán)境與金屬材料B) 工程中防腐措施工程中防腐措施C) 選材應(yīng)注意的問(wèn)題選材應(yīng)注意的問(wèn)題管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容1.1鋼制管道材料選用鋼制管道材料選用3）鋼管尺寸系列）鋼管尺寸系列管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容1.1.3.鋼管

3、尺寸系列鋼管尺寸系列1.1.3.1 公稱(chēng)直徑系列公稱(chēng)直徑系列 美標(biāo)體系美標(biāo)體系 歐州體系歐州體系表表1 11.1.3.2 外徑外徑 1.1.3.2英制管和公制管英制管和公制管英制管英制管(國(guó)際通用系列國(guó)際通用系列)ASME B36.10 ,36.19ISO4200 HG20553 系列系列 SH3405 GB17395JIS公制管公制管(國(guó)內(nèi)沿用系列國(guó)內(nèi)沿用系列 淘汰系列淘汰系列)HG20553 系列系列表3英制管公制管英制管公制管DN150以下以下 英制管英制管 大外徑大外徑 公制管公制管 小外徑小外徑DN200300 英制管英制管=公制管公制管 相同外徑相同外徑英制管公制管英制管公制管 D

4、N350以上以上英制管外徑英制管外徑=NPS25.4公制管外徑英制管外徑公制管外徑英制管外徑 DN+30mm DN+20mm表表3 31.1.3.3 選用外徑系列時(shí)應(yīng)注意的選用外徑系列時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題問(wèn)題 公制管 管子 , 管件(對(duì)焊 , 承插 ) , 法蘭 , 閥門(mén) (對(duì)焊 , 承插 ) 的配套 管子 , 管件(對(duì)焊 , 承插 ) , 法蘭 , 閥門(mén) (對(duì)焊 , 承插 ) 的標(biāo)識(shí) , B 提供相關(guān)尺寸 不能采用管螺紋和螺紋管件選用外徑系列時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題選用外徑系列時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 英制管英制管 承插管件承插管件 ,閥門(mén)承插口內(nèi)徑與鋼管外徑的閥門(mén)承插口內(nèi)徑與鋼管外徑的 配合配合 螺紋管件螺紋管件

5、,閥門(mén)的螺紋型式閥門(mén)的螺紋型式( NPT , R , Rc , Rp )與鋼管外徑的與鋼管外徑的 配合配合 SH3405大口徑英制管外徑的問(wèn)題大口徑英制管外徑的問(wèn)題表表4 4表表2 2表表3 31.1.3.4 壁厚壁厚 壁厚系列壁厚系列 , 壁厚等級(jí)壁厚等級(jí)Sch.5 160 ( 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160 )Sch.5S 80S ( 5S , 10S , 40S , 80S , 20S )重量等級(jí)重量等級(jí) Std. XS , XXS1.1.3.5 國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用的壁厚系列國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用的壁厚系列 ASME B 36.10 , B36

6、.19 ( (表表13 ) ) HG20553 系列系列 ( (表表1414 ) ) SH3405 ( (表表 15 ) ) ( (HG20553 系列系列 ) )表表5 5表表1313表表1414表表151511.1.3.6管表號(hào)管表號(hào) Sch. 的含義的含義式中式中: t 壁厚壁厚( (mm) ) ; P 內(nèi)壓內(nèi)壓( (MPa) ) 許用應(yīng)力許用應(yīng)力( (MPa) )； 焊縫系數(shù)焊縫系數(shù)C 腐蝕余量腐蝕余量 ( (2.54mm ; 0.875壁厚負(fù)偏差壁厚負(fù)偏差) )C875. 02PDt0 1.1.3.6管表號(hào) Sch. 的含義設(shè)設(shè)Sch. =1000PSch. 的數(shù)值相當(dāng)于鋼管的數(shù)值相

7、當(dāng)于鋼管為為100MPa 的承壓能力的承壓能力Bar. t=(Sch. D1750)+2.541.1.3.7為什么要采用管表號(hào) Sch.管表號(hào) Sch.適用于表達(dá)一定范圍內(nèi)多個(gè)公稱(chēng)直徑管子的壁厚管表號(hào) Sch.的數(shù)值代表許用應(yīng)力為100MPa時(shí)鋼管的承壓能力 ( Bar )減少鋼管壁厚規(guī)格數(shù)量 , 便于組織批量生差 , 庫(kù)存銷(xiāo)售1.4設(shè)計(jì)選用設(shè)計(jì)選用1.4.1按質(zhì)量等級(jí)選用按質(zhì)量等級(jí)選用GC1 AGC2 B或或AGC3 C或或BGC2,無(wú)毒無(wú)毒,非可燃非可燃,且且PN20以下以下 C或或B 1.4設(shè)計(jì)選用設(shè)計(jì)選用1.4.2按材料選用按材料選用Q235,195 ERW GB3091 SAW GB

8、3091 螺旋螺旋 SAW SY503720 無(wú)縫無(wú)縫 GB8163,3087,9948,647920G 無(wú)縫無(wú)縫 GB5310L245 無(wú)縫無(wú)縫 GB9711 DSAW GB9711 ERW GB97111.4設(shè)計(jì)選用設(shè)計(jì)選用1.4.2按材料選用按材料選用20R,20g,16MnD,15CrMoR,A516等板等板 DSAW板板焊管焊管 A671,672,69415CrMo等等CrMo合金管合金管 無(wú)縫無(wú)縫 GB5310,6479,9948LTCS,3.5Ni等低溫鋼等低溫鋼,無(wú)縫無(wú)縫, GB18984304等不銹鋼等不銹鋼 無(wú)縫無(wú)縫 GB14976304等不銹鋼等不銹鋼 板焊管板焊管 HG

9、20537.4 ASTM A3581.4設(shè)計(jì)選用設(shè)計(jì)選用1.4.3按規(guī)格選用按規(guī)格選用Q235,195 ERW DN15500 Q235,195 SAW DN450 L245 ERW DN15400L245 DSAW DN450 20 ,15CrMo等等 無(wú)縫無(wú)縫 DN40020G,15CrMo等高溫高壓厚壁鍛造管等高溫高壓厚壁鍛造管 DN3001000低溫鋼低溫鋼 無(wú)縫無(wú)縫 DN400 1.4設(shè)計(jì)選用設(shè)計(jì)選用1.4.3按規(guī)格選用按規(guī)格選用20R,16MnDR,15CrMoR等等DSAW管管 DN450304等不銹鋼等不銹鋼 無(wú)縫無(wú)縫 DN300304等不銹鋼等不銹鋼 板焊板焊 DN1501.

10、4設(shè)計(jì)選用設(shè)計(jì)選用1.4.4考慮經(jīng)濟(jì)性考慮經(jīng)濟(jì)性檢查項(xiàng)目增加檢查項(xiàng)目增加,價(jià)格依次提高價(jià)格依次提高C2C1B2B1A2A1ERWSAW氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊熱軋熱軋冷拔冷拔冷軋冷軋鍛造鍛造Q235A Q235B 20 L245 20G LTCS CrMo鋼鋼3.5Ni 304304L321347316316L1.4.5考慮采購(gòu)與成套考慮采購(gòu)與成套標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo)通用與特殊通用與特殊,專(zhuān)用專(zhuān)用材件和規(guī)格的合併與分散材件和規(guī)格的合併與分散批量大與小批量大與小庫(kù)存與訂單生産庫(kù)存與訂單生産非表列材料的使用非表列材料的使用數(shù)據(jù)的使用性和可靠性（特別是溫度范圍兩個(gè)數(shù)據(jù)的使用性和可靠性（特別是溫度范圍兩個(gè)

11、極點(diǎn)的數(shù)據(jù)）極點(diǎn)的數(shù)據(jù)）全溫度范圍內(nèi)，材料抵抗流體工況和環(huán)境有害全溫度范圍內(nèi)，材料抵抗流體工況和環(huán)境有害作用的能力作用的能力許用應(yīng)力的確定許用應(yīng)力的確定責(zé)任在設(shè)計(jì)者責(zé)任在設(shè)計(jì)者對(duì)管道組成件壓力溫度額定值進(jìn)行擴(kuò)展是業(yè)主的責(zé)任對(duì)管道組成件壓力溫度額定值進(jìn)行擴(kuò)展是業(yè)主的責(zé)任管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容低溫用材料低溫用材料金屬低溫能試驗(yàn)要求金屬低溫能試驗(yàn)要求（表列材料和非列表材料）（表列材料和非列表材料）管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容低溫用鋼低溫用鋼低溫界線(xiàn)與低溫用鋼低溫界線(xiàn)與低溫用鋼 0 Q235B,A19 20,16Mn29 L245,A105,WPB,WCB,40 16Mn

12、D46 10MnD,A333Gr6,WPL6,LF2,LCB101 3.5Ni253奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼,Al,Cu規(guī)范附錄規(guī)范附錄A的許用應(yīng)力表的使用。的許用應(yīng)力表的使用。管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容管道材料設(shè)計(jì)基本內(nèi)容許用應(yīng)力表管道應(yīng)力（機(jī)械）一、管機(jī)專(zhuān)業(yè)的職責(zé)一、管機(jī)專(zhuān)業(yè)的職責(zé)1 1、應(yīng)力分析（靜力分析、動(dòng)力分析）、應(yīng)力分析（靜力分析、動(dòng)力分析）; ;2 2、對(duì)重要管線(xiàn)的壁厚進(jìn)行計(jì)算，包括特殊管件的應(yīng)力分、對(duì)重要管線(xiàn)的壁厚進(jìn)行計(jì)算，包括特殊管件的應(yīng)力分析；析； 3 3、對(duì)動(dòng)設(shè)備（機(jī)泵、空冷器、透平等）管口受力進(jìn)行校、對(duì)動(dòng)設(shè)備（機(jī)泵、空冷器、透平等）管口受力進(jìn)行校核計(jì)算；核計(jì)算；4 4、管架設(shè)

13、計(jì)；、管架設(shè)計(jì)；5 5、審核供貨商文件；、審核供貨商文件；6 6、編制、修改相關(guān)規(guī)定；、編制、修改相關(guān)規(guī)定； 7 7、編制應(yīng)力分析及管架設(shè)計(jì)工程規(guī)定；、編制應(yīng)力分析及管架設(shè)計(jì)工程規(guī)定；8 8、本專(zhuān)業(yè)人員培訓(xùn)；、本專(zhuān)業(yè)人員培訓(xùn)；9 9、進(jìn)度、質(zhì)量及人工時(shí)控制、進(jìn)度、質(zhì)量及人工時(shí)控制 ；1010、參加現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)；、參加現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)；二、管道機(jī)械專(zhuān)業(yè)（應(yīng)力分析）常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范二、管道機(jī)械專(zhuān)業(yè)（應(yīng)力分析）常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1 1、GB50316-2000GB50316-2000工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范2 2、HG/T20645-1998HG/T20645-1998化工裝置管道機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)定

14、化工裝置管道機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)定3 3、SH/T3041-2002SH/T3041-2002石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范4 4、GB150GB150鋼制壓力容器鋼制壓力容器5 5、JB/T8130.1-1999 JB/T8130.1-1999 恒力彈簧支吊架恒力彈簧支吊架6 6、JB/T8130.2-1999 JB/T8130.2-1999 可變彈簧支吊架可變彈簧支吊架7 7、GB 50251-2003 GB 50251-2003 輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范8 8、GB 50253-2003 GB 50253-2003 輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范

15、9 9、ASME/ANSI B31.1 - Power PipingASME/ANSI B31.1 - Power Piping1010、ASME/ANSI B31.3 Process PipingASME/ANSI B31.3 Process Piping1111、ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and Distribution piping Distribution piping systemssystems1212、ASME/ANSI B31.8 Gas Transmi

16、ssion and ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping systemsDistribution piping systems1313、API610 - API610 - 離心泵離心泵1414、NEMA SM23 - NEMA SM23 - 透平透平1515、API617 - API617 - 離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)1616、API618 - API618 - 往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)1717、API661 - API661 - 空冷器空冷器1818、ANSI/B31.1ANSI/B31.1、APIRP520 - A

17、PIRP520 - 安全閥、爆破膜安全閥、爆破膜三、工程設(shè)計(jì)階段管機(jī)專(zhuān)業(yè)的任務(wù)三、工程設(shè)計(jì)階段管機(jī)專(zhuān)業(yè)的任務(wù)1 1、初步設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段 編制工程設(shè)計(jì)規(guī)定編制工程設(shè)計(jì)規(guī)定( (應(yīng)力分析、管架設(shè)計(jì)應(yīng)力分析、管架設(shè)計(jì)) () (四級(jí)簽四級(jí)簽署署) )； (2) (2) 參加設(shè)備布置工作；參加設(shè)備布置工作； (3) (3) 對(duì)主要管線(xiàn)的走向進(jìn)行應(yīng)力分析和評(píng)定對(duì)主要管線(xiàn)的走向進(jìn)行應(yīng)力分析和評(píng)定。2 2、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段 修訂工程設(shè)計(jì)規(guī)定修訂工程設(shè)計(jì)規(guī)定( (應(yīng)力分析、管架設(shè)計(jì)應(yīng)力分析、管架設(shè)計(jì)) ) ( (四級(jí)簽署四級(jí)簽署) )； 重要管線(xiàn)的壁厚計(jì)算，特殊管件的應(yīng)力

18、分析；重要管線(xiàn)的壁厚計(jì)算，特殊管件的應(yīng)力分析； 編制臨界管線(xiàn)表編制臨界管線(xiàn)表( (三級(jí)簽署三級(jí)簽署) ) 應(yīng)力分析管線(xiàn)表應(yīng)力分析管線(xiàn)表 靜力分析靜力分析 應(yīng)力分析應(yīng)力分析 ( (三、四級(jí)三、四級(jí)) )； 動(dòng)力分析動(dòng)力分析 臥式容器固定端確定，立式設(shè)備支耳標(biāo)高確定；臥式容器固定端確定，立式設(shè)備支耳標(biāo)高確定； 支管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算；支管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算； 動(dòng)設(shè)備許用荷載校核動(dòng)設(shè)備許用荷載校核( (四級(jí)四級(jí)) ) 夾套管夾套管( (蒸汽、熱油、熱水蒸汽、熱油、熱水) )計(jì)算計(jì)算( (端部強(qiáng)度計(jì)算、內(nèi)部導(dǎo)端部強(qiáng)度計(jì)算、內(nèi)部導(dǎo)向翼板位置確定、同時(shí)包括任何應(yīng)力分析管道的所有內(nèi)向翼板位置確定、同時(shí)包括任何應(yīng)力分析管道的所有

19、內(nèi)容容) )； 往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵動(dòng)力分析往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵動(dòng)力分析( (四級(jí)四級(jí)) )； 安全閥、爆破膜泄放反力計(jì)算；安全閥、爆破膜泄放反力計(jì)算； 結(jié)構(gòu)、建筑荷載條件；結(jié)構(gòu)、建筑荷載條件； 設(shè)備管口荷載、預(yù)焊件條件；設(shè)備管口荷載、預(yù)焊件條件； 編制彈簧架采購(gòu)編制彈簧架采購(gòu)MRMR文件及彈簧架技術(shù)數(shù)據(jù)表；文件及彈簧架技術(shù)數(shù)據(jù)表； 編制柔性件編制柔性件( (膨脹節(jié)、軟管等膨脹節(jié)、軟管等) )采購(gòu)采購(gòu)MRMR文件及技術(shù)數(shù)據(jù)表；文件及技術(shù)數(shù)據(jù)表；3 3、各文件應(yīng)包含的內(nèi)容：、各文件應(yīng)包含的內(nèi)容： 工程規(guī)定內(nèi)容工程規(guī)定內(nèi)容 A A、適用范圍；、適用范圍； B B、概述；、概述； C C、設(shè)計(jì)中采用

20、的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；、設(shè)計(jì)中采用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范； D D、計(jì)算程序、計(jì)算程序( (軟件軟件) )； E E、設(shè)計(jì)溫度、壓力、安裝溫度、設(shè)計(jì)溫度、壓力、安裝溫度( (環(huán)境溫度環(huán)境溫度) )、壓力；、壓力； F F、設(shè)計(jì)荷載、設(shè)計(jì)荷載 風(fēng)壓值；風(fēng)壓值； 地震烈度；地震烈度； 雪荷載；雪荷載； 土壤的力學(xué)性質(zhì)；土壤的力學(xué)性質(zhì)； G G、臨界管線(xiàn)表的確定準(zhǔn)則（哪些管線(xiàn)該做哪類(lèi)的應(yīng)力分、臨界管線(xiàn)表的確定準(zhǔn)則（哪些管線(xiàn)該做哪類(lèi)的應(yīng)力分析）；析）； H H、計(jì)算及安全性評(píng)定準(zhǔn)則；、計(jì)算及安全性評(píng)定準(zhǔn)則； I I、應(yīng)力分析工作流程。、應(yīng)力分析工作流程。 J J、其它、其它 壁厚計(jì)算壁厚計(jì)算A A、當(dāng)、當(dāng) B B、當(dāng)、當(dāng)

21、t t 的確定應(yīng)根據(jù)斷裂理論、疲勞、熱應(yīng)力及材的確定應(yīng)根據(jù)斷裂理論、疲勞、熱應(yīng)力及材料特性等因素綜合考慮確定。料特性等因素綜合考慮確定。C C、外壓直管的壁厚，應(yīng)根據(jù)、外壓直管的壁厚，應(yīng)根據(jù)GB150GB150規(guī)定的方法確定。規(guī)定的方法確定。 D D、其它的管件、其它的管件( (如如Y Y型三通、孔板等型三通、孔板等) )依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范(GB50316-2000)(GB50316-2000)公式進(jìn)行計(jì)算。公式進(jìn)行計(jì)算。 YP22PDt385.0P6Dtt0t0 時(shí)時(shí)且且 時(shí)時(shí)或或385.0P6Dtt0 臨界管線(xiàn)表臨界管線(xiàn)表公式法：公式法： D D0 0 管外徑管外徑(mm)(mm

22、)Y Y 管段總位移管段總位移(mm) (mm) Y=(X Y=(X2 2+Y+Y2 2 +Z +Z2 2) )1/21/2L L 管段兩個(gè)固定點(diǎn)的展開(kāi)長(zhǎng)度管段兩個(gè)固定點(diǎn)的展開(kāi)長(zhǎng)度(m) (AB+BC+CD)(m) (AB+BC+CD)U U 管段兩個(gè)固定點(diǎn)的直線(xiàn)距離管段兩個(gè)固定點(diǎn)的直線(xiàn)距離(m) (AD(m) (AD間的直線(xiàn)距離間的直線(xiàn)距離) )( (依據(jù)依據(jù)ASME/ANSI B31.1ASME/ANSI B31.1及及B31.3)B31.3)3.208)UL(YD20 計(jì)算機(jī)計(jì)算計(jì)算機(jī)計(jì)算(BY COMPUTER(BY COMPUTER）（350350C)簡(jiǎn)單手算簡(jiǎn)單手算( (公式法、圖

23、表法公式法、圖表法) )(BY FORMULA)(BY FORMULA)目測(cè)法目測(cè)法(BY VISUAL)(BY VISUAL)ABCD(固定)(固定)公式的適用范圍A A、靜力分析包含的內(nèi)容、靜力分析包含的內(nèi)容 a) a) 一次應(yīng)力計(jì)算及評(píng)定一次應(yīng)力計(jì)算及評(píng)定 防止管道塑性變形破壞防止管道塑性變形破壞. . b) b) 二次應(yīng)力計(jì)算及評(píng)定二次應(yīng)力計(jì)算及評(píng)定 防止疲勞破壞。防止疲勞破壞。 c) c) 設(shè)備管口受力計(jì)算設(shè)備管口受力計(jì)算( (及評(píng)定及評(píng)定) ) 防止作用力太大，防止作用力太大，保證設(shè)備正常運(yùn)行。保證設(shè)備正常運(yùn)行。 d) d) 支承點(diǎn)受力計(jì)算支承點(diǎn)受力計(jì)算 為支吊架設(shè)計(jì)提供依據(jù)。為支

24、吊架設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 e) e) 管道上法蘭受力計(jì)算管道上法蘭受力計(jì)算 防止法蘭泄漏。防止法蘭泄漏。 f) f) 兩相流及液擊沖擊載荷計(jì)算兩相流及液擊沖擊載荷計(jì)算 為支吊架和結(jié)構(gòu)為支吊架和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。設(shè)計(jì)提供依據(jù)。B B、動(dòng)力分析包含的內(nèi)容、動(dòng)力分析包含的內(nèi)容 a)a)管道固有頻率分析管道固有頻率分析 防止共振。防止共振。 b)b)管道強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)分析管道強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)分析 控制管道振動(dòng)及應(yīng)力。控制管道振動(dòng)及應(yīng)力。 c)c)往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)( (泵泵) )氣氣( (液液) )柱頻率分析柱頻率分析 防止氣柱防止氣柱共振。共振。 d)d)往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)( (泵泵) )壓力脈動(dòng)分

25、析壓力脈動(dòng)分析 控制壓力脈動(dòng)控制壓力脈動(dòng)值值(值值) )。C C、動(dòng)力分析要點(diǎn)、動(dòng)力分析要點(diǎn)b) b) 機(jī)器動(dòng)平衡差機(jī)器動(dòng)平衡差修改基礎(chǔ)設(shè)計(jì)修改基礎(chǔ)設(shè)計(jì)c)c)減少脈動(dòng)和氣柱共振的方法：減少脈動(dòng)和氣柱共振的方法：1)1)加大緩沖罐加大緩沖罐 依據(jù)依據(jù)API618API618計(jì)算緩沖罐的體積，一計(jì)算緩沖罐的體積，一般為氣缸容積的般為氣缸容積的1010倍以上，使緩沖罐盡量靠近進(jìn)出倍以上，使緩沖罐盡量靠近進(jìn)出口，但不能放在共振管長(zhǎng)位置?？冢荒芊旁诠舱窆荛L(zhǎng)位置。2)2)兩臺(tái)或三臺(tái)壓縮機(jī)的匯集總管截面積至少為進(jìn)口管兩臺(tái)或三臺(tái)壓縮機(jī)的匯集總管截面積至少為進(jìn)口管截面積的三倍，且應(yīng)使柱塞流的沖擊力不增加。

26、截面積的三倍，且應(yīng)使柱塞流的沖擊力不增加。 3)3)孔板消振孔板消振 在緩沖罐的出口加一塊孔板。在緩沖罐的出口加一塊孔板。 孔徑大?。嚎讖酱笮。?孔板厚度孔板厚度=3=35mm 5mm 孔板位置孔板位置 在較大緩沖罐的進(jìn)出口均可在較大緩沖罐的進(jìn)出口均可介介質(zhì)質(zhì)內(nèi)內(nèi)的的聲聲速速氣氣體體流流速速VVU,UDd4 5.03.0Dd d)減少激振力減少?gòu)濐^、三通、異徑管等管件。 改90。為彎頭45。彎頭。e)改變（提高）管線(xiàn)的固有頻率，使其遠(yuǎn)離激振力頻率。 (1)共振區(qū)域 放大因子W1 固有頻率（角頻）W0 激振頻率（角頻） 通 常 W1應(yīng) 避 開(kāi) 0 . 8 W0 1.2W0 的區(qū)域，在工程中最好避

27、開(kāi) 0.5W0 1.5W0的范圍，這樣振幅較小。 (2)通常W1應(yīng)在W0（壓縮機(jī)的吸入或吸出頻率）的1.2倍以上，設(shè)計(jì)時(shí)最好控制在1.5倍以上。(3)激振力頻率n = 轉(zhuǎn)/分 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) )/1()(60nW0秒秒作用數(shù)作用數(shù)雙雙單單缸數(shù)缸數(shù) 振幅(4)控制壓力脈動(dòng) 注：此為原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)(5)臥式容器固定端及立式設(shè)備支耳標(biāo)高確定 提高管道柔性，減小位移量，防止對(duì)設(shè)備管口的推力過(guò)大。支管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 降低局部應(yīng)力 等面積補(bǔ)強(qiáng) WRC329 支耳標(biāo)高確定 動(dòng)設(shè)備管口許用荷載校核 API 610;API 617; NEMA SM 23; API 661。 往復(fù)式機(jī)泵動(dòng)力分析 安全閥，爆破膜泄放反力計(jì)算(見(jiàn)

28、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算程序) ANSI/B 31.1(氣體)；API RP 520(氣體、氣混)結(jié)構(gòu)，荷載條件： F1000Kgf，M750Kgf Bf Bf 梁翼緣寬度。 需提條件給土建 ：沉降量的考慮；儲(chǔ)罐抗震措施。管端結(jié)構(gòu)安全閥與爆破片設(shè)備管口荷載及預(yù)焊件條件 供設(shè)備專(zhuān)業(yè)校核局部應(yīng)力和設(shè)計(jì)用(13)編制彈簧架采購(gòu)MR文件及彈簧架技術(shù)數(shù)據(jù)表 選型、荷載、位移串聯(lián) 按最大荷載選彈簧 位移按最大位移量分配并聯(lián) 選同型號(hào)彈簧、荷載平均分配荷載變化率 國(guó)標(biāo)25（可改變）(14)編制柔性件（膨脹節(jié)、軟管等）采購(gòu)MR文件及柔性件技術(shù)數(shù)據(jù)表插圖設(shè)備管口承載能力表四、管道支架設(shè)計(jì)1、管道支架的分類(lèi)及定義按支架的作用分為

29、三大類(lèi)：承重架、限制性支架和減振架。1）承重架 : 用來(lái)承受管道的重力及其它垂直向下載荷的支架(含可調(diào)支架)。a）滑動(dòng)架：在支承點(diǎn)的下方支撐的托架，除垂直方向支撐力及水平方向摩擦力以外，沒(méi)有其他任何阻力。b）彈簧架：包括恒力彈簧架和可變彈簧架。c ）剛性吊架：在支承點(diǎn)的上方以懸吊的方式承受管道的重力及其他垂直向下的荷載，吊桿處于受拉狀態(tài)。d）滾動(dòng)支架：采用滾筒支承，摩擦力較小。 吊架2 2）限制性支架：）限制性支架：用來(lái)阻止、限制或控制管道系統(tǒng)位移的用來(lái)阻止、限制或控制管道系統(tǒng)位移的支架支架( (含可調(diào)限位架含可調(diào)限位架) )。a a）導(dǎo)向架：）導(dǎo)向架：使管道只能沿軸向移動(dòng)的支架，并阻止因彎使

30、管道只能沿軸向移動(dòng)的支架，并阻止因彎矩或扭矩引起的旋轉(zhuǎn)。矩或扭矩引起的旋轉(zhuǎn)。b b）限位架：）限位架：限位架的作用是限制線(xiàn)位移。在所限制的軸限位架的作用是限制線(xiàn)位移。在所限制的軸線(xiàn)上，至少有一個(gè)方向被限制。線(xiàn)上，至少有一個(gè)方向被限制。c c）定值限位架：）定值限位架：在任何一個(gè)軸線(xiàn)上限制管道的位移至所在任何一個(gè)軸線(xiàn)上限制管道的位移至所要求的數(shù)值，稱(chēng)為定值限位架。要求的數(shù)值，稱(chēng)為定值限位架。d d）固定架：）固定架：限制管道的全部位移。限制管道的全部位移。 3 3）減振架：）減振架：用來(lái)控制或減小除重力和熱膨脹作用以外的用來(lái)控制或減小除重力和熱膨脹作用以外的任何力任何力( (如物料沖擊、機(jī)械振動(dòng)

31、、風(fēng)力及地震等外部荷載如物料沖擊、機(jī)械振動(dòng)、風(fēng)力及地震等外部荷載) )的作用所產(chǎn)生的管道振動(dòng)的支架。的作用所產(chǎn)生的管道振動(dòng)的支架。 減振架有彈簧及油壓和機(jī)械三種類(lèi)型。減振架有彈簧及油壓和機(jī)械三種類(lèi)型。 2、管道跨距及導(dǎo)向間距、管道跨距及導(dǎo)向間距1）管道跨距）管道跨距 強(qiáng)度及剛度兩項(xiàng)控制強(qiáng)度及剛度兩項(xiàng)控制 強(qiáng)度控制強(qiáng)度控制 略略 剛度控制剛度控制 裝置內(nèi)裝置內(nèi)13mm，裝置外，裝置外25 mm2）導(dǎo)向間距：）導(dǎo)向間距： a）水平管）水平管 b）垂直）垂直 垂直管道的最大導(dǎo)向支架間距大致可按不保溫垂直管道的最大導(dǎo)向支架間距大致可按不保溫管充水的水平管道支架間距進(jìn)行圓整。管充水的水平管道支架間距進(jìn)行

32、圓整。 3. 確定管道支架位置的要點(diǎn)確定管道支架位置的要點(diǎn)3.1 承重架距離應(yīng)不大于支架的最大間距。承重架距離應(yīng)不大于支架的最大間距。3.2 盡量利用已有的土建結(jié)構(gòu)的構(gòu)件支承，及在管廊的盡量利用已有的土建結(jié)構(gòu)的構(gòu)件支承，及在管廊的梁柱上支承。梁柱上支承。3.3 在垂直管段彎頭附近，或在垂直段重心以上做承重在垂直管段彎頭附近，或在垂直段重心以上做承重架，垂直段長(zhǎng)時(shí)，可在下部增設(shè)導(dǎo)向架（當(dāng)載荷大時(shí)，架，垂直段長(zhǎng)時(shí)，可在下部增設(shè)導(dǎo)向架（當(dāng)載荷大時(shí)，可采用彈簧架分載荷）?？刹捎脧椈杉芊州d荷）。3.4 在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架。在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架。3.5 盡量使設(shè)備接管的受

33、力減小。如支架靠近接管，對(duì)盡量使設(shè)備接管的受力減小。如支架靠近接管，對(duì)接管不會(huì)產(chǎn)生較大的熱脹彎矩。接管不會(huì)產(chǎn)生較大的熱脹彎矩。3.6 考慮維修方便，使拆卸管段時(shí)最好不需做臨時(shí)支架。考慮維修方便，使拆卸管段時(shí)最好不需做臨時(shí)支架。3.7 支架的位置及類(lèi)型應(yīng)盡量減小作用力對(duì)被生根部件支架的位置及類(lèi)型應(yīng)盡量減小作用力對(duì)被生根部件的不良影響的不良影響3.8 管道支吊架應(yīng)設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近管道支吊架應(yīng)設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近3.9 對(duì)于需要作詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算的管道，應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計(jì)算對(duì)于需要作詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算的管道，應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)管架結(jié)果設(shè)計(jì)管架3.10 在敏感的設(shè)備在敏感的設(shè)備(泵、壓

34、縮機(jī)泵、壓縮機(jī))附近，應(yīng)設(shè)置彈簧支附近，應(yīng)設(shè)置彈簧支架，以防止設(shè)備口承受過(guò)大的管道荷載架，以防止設(shè)備口承受過(guò)大的管道荷載3.11 往復(fù)式壓縮機(jī)的吸入或排出管道以及其它有強(qiáng)烈往復(fù)式壓縮機(jī)的吸入或排出管道以及其它有強(qiáng)烈振動(dòng)的管道，宜單獨(dú)設(shè)置有獨(dú)立基礎(chǔ)的支架，振動(dòng)的管道，宜單獨(dú)設(shè)置有獨(dú)立基礎(chǔ)的支架，(支架支架生根于地面的管墩或管架上生根于地面的管墩或管架上)，以避免將振動(dòng)傳遞到，以避免將振動(dòng)傳遞到建筑物上建筑物上3.12 除振動(dòng)管道外，應(yīng)盡可能利用建筑物、構(gòu)筑物的除振動(dòng)管道外，應(yīng)盡可能利用建筑物、構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點(diǎn)，且應(yīng)考慮生根點(diǎn)所能承受的梁柱作為支架的生根點(diǎn)，且應(yīng)考慮生根點(diǎn)所能承受的荷載

35、，生根點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)能滿(mǎn)足生根件的要求荷載，生根點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)能滿(mǎn)足生根件的要求3.13 管道支吊架應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備的連接和檢管道支吊架應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備的連接和檢修的部位修的部位 4.4.管道布置過(guò)程中對(duì)支架位置的考慮管道布置過(guò)程中對(duì)支架位置的考慮4.1 4.1 管道走向首先要滿(mǎn)足安全生產(chǎn)、工藝要求，操作方管道走向首先要滿(mǎn)足安全生產(chǎn)、工藝要求，操作方便，安裝維修方便；便，安裝維修方便；4.2 4.2 管道盡量集中布置，如成排布置，便于做聯(lián)合支架，管道盡量集中布置，如成排布置，便于做聯(lián)合支架，盡量減少分散獨(dú)立設(shè)置的柱式架。同時(shí)達(dá)到整齊美觀。盡量減少分散獨(dú)立設(shè)置的柱式架。同時(shí)達(dá)到整齊美觀。4.

36、3 4.3 管道布置應(yīng)靠近可能作支架的點(diǎn)，如靠近為其它目管道布置應(yīng)靠近可能作支架的點(diǎn)，如靠近為其它目的的做的構(gòu)筑物，沿建筑物的墻、柱?；蜓仄脚_(tái)下敷的的做的構(gòu)筑物，沿建筑物的墻、柱?；蜓仄脚_(tái)下敷設(shè)，以便利用梁和柱來(lái)支承。設(shè)，以便利用梁和柱來(lái)支承。4.4 4.4 管道成組布置時(shí)，各管道的被支承面應(yīng)取齊，即水管道成組布置時(shí)，各管道的被支承面應(yīng)取齊，即水平管管托底面和不保溫管的管底應(yīng)取齊，豎直管管托平管管托底面和不保溫管的管底應(yīng)取齊，豎直管管托底面和不保溫管的管底應(yīng)側(cè)齊底面和不保溫管的管底應(yīng)側(cè)齊, , 以便設(shè)計(jì)支架。以便設(shè)計(jì)支架。4.5 4.5 采用彈簧支座或吊架時(shí)，管道與生根構(gòu)件之間應(yīng)有采用彈簧支座

37、或吊架時(shí)，管道與生根構(gòu)件之間應(yīng)有足夠的空間。足夠的空間。5管道支吊架選用的原則：管道支吊架選用的原則：5.1 在選用管道支吊架時(shí)，應(yīng)按照支承點(diǎn)所承受的荷載在選用管道支吊架時(shí)，應(yīng)按照支承點(diǎn)所承受的荷載大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷、管道的材質(zhì)等條件選用適合的支吊架；對(duì)于或保冷、管道的材質(zhì)等條件選用適合的支吊架；對(duì)于冷管冷管,在管架設(shè)計(jì)時(shí)在管架設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該有防止冷橋產(chǎn)生的措施應(yīng)該有防止冷橋產(chǎn)生的措施;5.2 設(shè)計(jì)管道支吊架時(shí)，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)管卡、管托設(shè)計(jì)管道支吊架時(shí)，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)管卡、管托和管吊；和管吊；5.3 下列情況，不

38、得采用焊接型的管托和管吊：下列情況，不得采用焊接型的管托和管吊：a）管內(nèi)介質(zhì)溫度等于或大于）管內(nèi)介質(zhì)溫度等于或大于400的碳素鋼材質(zhì)的管道；的碳素鋼材質(zhì)的管道；b）低溫管道；）低溫管道；c）合金鋼材質(zhì)的管道；）合金鋼材質(zhì)的管道；d）生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；）生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；e）架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道；）架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道；f）非金屬襯里管道；）非金屬襯里管道；g）需熱處理的管道（消除應(yīng)力）需熱處理的管道（消除應(yīng)力） 5.4 為防止管道過(guò)大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，為防止管道過(guò)大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，一般在下列位置設(shè)置導(dǎo)向管托，以保證管道只沿著

39、軸一般在下列位置設(shè)置導(dǎo)向管托，以保證管道只沿著軸向位移：向位移：a）可能產(chǎn)生振動(dòng)的兩相流管道；）可能產(chǎn)生振動(dòng)的兩相流管道；b）橫向位移過(guò)大可能影響鄰近管道時(shí)；固定支架之間）橫向位移過(guò)大可能影響鄰近管道時(shí)；固定支架之間的距離過(guò)長(zhǎng)，可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時(shí)；（柱失穩(wěn)）的距離過(guò)長(zhǎng)，可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時(shí)；（柱失穩(wěn)）c）為防止法蘭和活接頭泄漏要求管道不宜有過(guò)大的橫）為防止法蘭和活接頭泄漏要求管道不宜有過(guò)大的橫向位移時(shí)；向位移時(shí)；5.5 5.5 當(dāng)架空敷設(shè)的管道熱脹量超過(guò)當(dāng)架空敷設(shè)的管道熱脹量超過(guò)100mm100mm時(shí)，應(yīng)選用加時(shí)，應(yīng)選用加長(zhǎng)管托，以免管托滑到管架梁下；長(zhǎng)管托，以免管托滑到管架梁下；5.6 5

40、.6 凡支架生根在設(shè)備上時(shí)，應(yīng)向設(shè)備專(zhuān)業(yè)提出所用預(yù)凡支架生根在設(shè)備上時(shí)，應(yīng)向設(shè)備專(zhuān)業(yè)提出所用預(yù)焊件的條件；焊件的條件；5.7 5.7 對(duì)于荷載較大的支架位置要事先與有關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人對(duì)于荷載較大的支架位置要事先與有關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人聯(lián)系，并提出支架位置、標(biāo)高和載荷情況；聯(lián)系，并提出支架位置、標(biāo)高和載荷情況；5.8 5.8 凡需要限制管道位移量時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置限位架。凡需要限制管道位移量時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置限位架。5.9 5.9 安全閥出口管線(xiàn)的支架要高度重視，應(yīng)足以抵抗泄安全閥出口管線(xiàn)的支架要高度重視，應(yīng)足以抵抗泄放時(shí)沖擊荷載的作用放時(shí)沖擊荷載的作用6 6管道固定點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：管道固定點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足下

41、列要求：6.1 6.1 對(duì)于復(fù)雜管道可用固定點(diǎn)將其劃分成幾個(gè)形狀較為對(duì)于復(fù)雜管道可用固定點(diǎn)將其劃分成幾個(gè)形狀較為簡(jiǎn)單的管段，如簡(jiǎn)單的管段，如L L形管段、形管段、U U形管段、形管段、Z Z形管段等以便形管段等以便進(jìn)行分析計(jì)算；進(jìn)行分析計(jì)算；6.2 6.2 確定管道固定點(diǎn)位置時(shí)，使其有利于兩固定點(diǎn)間管確定管道固定點(diǎn)位置時(shí)，使其有利于兩固定點(diǎn)間管段的自然補(bǔ)償；段的自然補(bǔ)償；6.3 6.3 選用選用形補(bǔ)償器時(shí)，宜將其設(shè)置在兩固定點(diǎn)的中部；形補(bǔ)償器時(shí)，宜將其設(shè)置在兩固定點(diǎn)的中部；6.4 6.4 固定點(diǎn)宜靠近需要限制分支管位移的地方；固定點(diǎn)宜靠近需要限制分支管位移的地方；6.5 6.5 固定點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在

42、需要承受管道振動(dòng)、沖擊荷載或需固定點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在需要承受管道振動(dòng)、沖擊荷載或需要限制管道多方向位移的地方；要限制管道多方向位移的地方；6.6 6.6 作用于管道中固定點(diǎn)的荷載，應(yīng)考慮其兩側(cè)各滑動(dòng)作用于管道中固定點(diǎn)的荷載，應(yīng)考慮其兩側(cè)各滑動(dòng)支架的摩擦反力；支架的摩擦反力；6.7 6.7 進(jìn)出裝置的工藝管道和非常溫的公用工程管道，宜進(jìn)出裝置的工藝管道和非常溫的公用工程管道，宜在裝置分界處設(shè)固定點(diǎn)。在裝置分界處設(shè)固定點(diǎn)。 形補(bǔ)償器7 7管道支架生根的結(jié)構(gòu)型式管道支架生根的結(jié)構(gòu)型式7.1 7.1 在設(shè)備（在設(shè)備（VESSELVESSEL）上生根：）上生根：在設(shè)計(jì)從設(shè)備上生根的支架時(shí)，要求在設(shè)備上預(yù)焊生在設(shè)

43、計(jì)從設(shè)備上生根的支架時(shí)，要求在設(shè)備上預(yù)焊生根件。如果現(xiàn)場(chǎng)安裝支架在設(shè)備壁上直接焊接，許多根件。如果現(xiàn)場(chǎng)安裝支架在設(shè)備壁上直接焊接，許多設(shè)備需要重新檢驗(yàn)，且拖延施工進(jìn)度。焊后殘余應(yīng)力設(shè)備需要重新檢驗(yàn)，且拖延施工進(jìn)度。焊后殘余應(yīng)力會(huì)影響設(shè)備的防腐能力和機(jī)械性能。對(duì)于非金屬襯里會(huì)影響設(shè)備的防腐能力和機(jī)械性能。對(duì)于非金屬襯里的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)焊接會(huì)損壞內(nèi)襯如橡膠、塑料、玻璃等。的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)焊接會(huì)損壞內(nèi)襯如橡膠、塑料、玻璃等。對(duì)容器類(lèi)設(shè)備的管口、設(shè)備上的生根件對(duì)容器類(lèi)設(shè)備的管口、設(shè)備上的生根件( (包括管道支架包括管道支架預(yù)焊件、平臺(tái)預(yù)焊件及保溫預(yù)焊件、平臺(tái)預(yù)焊件及保溫( (冷冷) )的預(yù)焊件等的預(yù)焊件等) )都確定下都確定下來(lái)，把條件及資料送交設(shè)備制造廠，這對(duì)于提前制造來(lái)，把條件及資料送交設(shè)備制造廠，這對(duì)于提前制造設(shè)備是十分有利的。越是復(fù)雜的及制造周期長(zhǎng)的設(shè)備，設(shè)備是十分有利的。越是復(fù)雜的及制造周期長(zhǎng)的設(shè)備，越需提前提出條件。越需提前提出條件。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)將生根件在設(shè)計(jì)中，應(yīng)將生根件( (預(yù)焊件預(yù)焊件) )的位置、荷載的位置、荷載( (力及力及力矩力矩) )、預(yù)焊件的尺寸或標(biāo)準(zhǔn)等提供給設(shè)備設(shè)計(jì)者，