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管道的定義及其安裝要點(diǎn)殷振勝/2011青島華世潔環(huán)保科技有限公司一、前言1、管道運(yùn)輸是與鐵路、公路、水路、航空并列的五大運(yùn)輸行業(yè)之一;2009年5月1日起施行的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》修訂版,把涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器(含氣瓶)、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施、場(廠)內(nèi)專用機(jī)動車輛共八類設(shè)備,定為特種設(shè)備并實(shí)行安全監(jiān)察。2、管道的定義及其特點(diǎn);⑴管道的定義:“由管道組成件、管道支吊架、隔熱層和防腐層組成,用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量或控制流體流動”的設(shè)備。(見國標(biāo)GB50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》)⑵壓力管道的定義和監(jiān)察范圍:《條例》為壓力管道下的定義和范圍是:“利用一定的壓力,用于輸送氣體或液體的管狀設(shè)備。其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于等于0.1MPa(表壓)的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì),且公稱直徑大于25mm的管道”(見《條例》第99條)(3)管道的特點(diǎn):
1)管道相互聯(lián)系、牽扯和影響,且長細(xì)比大,易于失穩(wěn),受力情況更復(fù)雜;
2)壓力管道設(shè)計(jì)除了要考慮常規(guī)因素外,還需考慮柔性、振動、支撐等特殊因素;3)管內(nèi)流體流動狀態(tài)復(fù)雜,緩沖余地小,工作條件變化頻率大;4)管道的組成件種類繁多,各有各的特點(diǎn)和技術(shù)要求,選材和總成困難;5)管道上的可能泄漏點(diǎn)多于壓力容器。6)管道在布置、安裝和檢驗(yàn)方面與壓力容器存在很大的差別。二、壓力管道輸送介質(zhì)的特性(第二章)1.幾個(gè)與安全相關(guān)的基本概念爆炸性氣體混合物爆炸極限爆炸危險(xiǎn)區(qū)域一次危險(xiǎn)和次生危險(xiǎn)釋放源閃點(diǎn)爆炸和易爆介質(zhì):
爆炸--介質(zhì)受到高熱、摩擦、撞擊等外因作用,或由其它物質(zhì)激發(fā),發(fā)生劇烈化學(xué)變化,釋放出大量熱能(多數(shù)還同時(shí)產(chǎn)生大量氣體),使得局部范圍內(nèi)氣體急劇膨脹,壓力瞬間增大,高速向四周傳導(dǎo),并伴有巨大響聲的現(xiàn)象。爆炸以高熱和沖擊波(核爆還有射線)形式造成破壞和殺傷。易爆介質(zhì)--是指僅需用較低溫度、較輕的摩擦、撞擊或震蕩就可引發(fā)其爆炸的介質(zhì)。對于氣體還有較寬的爆炸極限范圍。2.介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性和毒性
1)介質(zhì)的可燃易爆性--火災(zāi)危險(xiǎn)性分類:
可燃?xì)怏w分為甲、乙兩類:與空氣的混合物的爆炸極限下限<10%(體積比)的為甲類,≥10%(體積比)的為乙類;可燃液體分為甲A/B、乙A/B、丙A/B三類六段:甲A類為液化烴。所謂液化烴是指15℃時(shí),蒸汽壓>0.1Mpa的烴類液體及其它類似的液體;甲B類為除甲A類以外的閃點(diǎn)<28℃的可燃液體;乙A類是閃點(diǎn)≥28℃而<45℃的可燃液體;乙B類是閃點(diǎn)≥45℃而<60℃的可燃液體。
2)介質(zhì)的毒性P14GB5044把毒物的危害程度分為四個(gè)級別:極度危害(Ⅰ)高度危害(Ⅱ)中度危害(Ⅲ)輕度危害(Ⅳ)分級的依據(jù)是以急性毒性、急性中毒發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況、慢性中毒后果、致癌性和最高容許濃度(mg/m3)六項(xiàng)指標(biāo)為基礎(chǔ)。分級的原則是按六項(xiàng)分級指標(biāo)綜合分析,全面權(quán)衡,以多數(shù)指標(biāo)的歸屬和實(shí)際接觸情況,定出危害程度的級別。注意介質(zhì)的多重性--既是可燃的又是有毒的,還可能有腐蝕性,劃分時(shí)應(yīng)按高等級確定。介質(zhì)的危害程度受工況和環(huán)境影響,其毒性等級不是固定不變的,具體情況具體分析。三、設(shè)備布置(第五章第一節(jié))設(shè)備布置是管道設(shè)計(jì)中最重要的一部分。設(shè)備布置是指在裝置界區(qū)內(nèi),對生產(chǎn)設(shè)備按物流順序、介質(zhì)特性和同類設(shè)備適當(dāng)集中相結(jié)合的原則,進(jìn)行有序排布和擺放,使之同時(shí)滿足PID要求;安全、環(huán)保要求;生產(chǎn)、操作、安裝、維修要求的過程。1、設(shè)備布置原則和應(yīng)考慮的因素(1)原則:氣候條件(氣溫、降雨量、風(fēng)沙等);防火規(guī)范(GB50160);
總圖布置和裝置方向;
地形情況(宜布置在同一平面的地塊上)(2)應(yīng)考慮的因素關(guān)于三重安全措施:預(yù)防一次危險(xiǎn)引發(fā)的次生危險(xiǎn);限制次生危險(xiǎn)的危害程度和范圍;為及時(shí)搶救和安全疏散提供條件。
2、裝置內(nèi)主管廊的布置對設(shè)備布置的影響主管廊的位置、走向、寬度、高度等都對設(shè)備布置有影響;主管廊和旁邊的框架連成一體時(shí),要使管廊的柱距與框架的柱距盡可能一致。主管廊布置安裝與檢修空間3、關(guān)于通道、平臺和梯子的布置通道、平臺和梯子具有操作、維修、安全疏散等多種功能,必須滿足規(guī)定的寬度和凈空高度,保持暢通無阻;應(yīng)合理布置平臺的通道和梯子,一般應(yīng)兩個(gè)及以上;平臺與服務(wù)對象的相對高度以600~1600mm為宜。梯子是一種特殊的通道。直爬梯寬度一般為400~600mm;當(dāng)高度>2m時(shí)應(yīng)加安全護(hù)籠,頂部應(yīng)高出平臺1050~1200mm;直爬梯每段長度不宜>8m或5m;高塔的直爬梯不應(yīng)布置在同一條垂線上,應(yīng)自下而上錯(cuò)開布置;斜梯寬度宜為800~1200mm,每段高差不宜>5.5m;兩個(gè)安全通道(含梯子)之間的距離不得大于50m。高塔爬梯通道布置
四、管道布置(第五章第二節(jié))
管道布置是指在裝置界區(qū)的有限空間內(nèi),對聯(lián)系各設(shè)備及進(jìn)出裝置的工藝管道、公用工程管道以及相關(guān)專業(yè)的設(shè)施,進(jìn)行綜合規(guī)劃和有序排布的過程,并使之同時(shí)滿足PID、安全、操作、管件的布置(1)彎頭宜選用曲率半徑等于1.5倍公稱直徑的長半徑彎頭;輸送氣固、液固兩相流物料的管道應(yīng)選用大曲率半徑彎管。(2)管廊上水平管道變徑連接,如無特殊要求,應(yīng)選用底平偏心異徑管;垂直管上宜選用同心異徑管。(3)對于水平吸入的離心泵,當(dāng)入口管變徑時(shí),應(yīng)在靠近泵的入口處設(shè)置偏心異徑管。當(dāng)管道從下向上進(jìn)泵時(shí),應(yīng)采用頂平安裝,當(dāng)管道從上向下進(jìn)泵時(shí),宜采用底平安裝。(4)平焊法蘭不應(yīng)與無直管段的彎頭直接連接。(5)閥門和其它靜密封接頭宜安裝在管道支撐點(diǎn)的附近。(6)除工藝有特殊要求外,塔、反應(yīng)器、立式容器等設(shè)備裙座內(nèi)的管道上不得布置法蘭和螺紋接頭。(7)機(jī)泵潤滑油系統(tǒng)的碳素鋼管道、輸送有固體沉積及結(jié)焦介質(zhì)的管道等應(yīng)分段設(shè)置法蘭。機(jī)泵潤滑油系統(tǒng)的碳素鋼管道每段管道上的彎頭不宜超過2個(gè)。(8)調(diào)節(jié)閥兩側(cè)管道上的異徑管應(yīng)緊靠調(diào)節(jié)閥。(9)采用異徑法蘭連接時(shí),輸送介質(zhì)的流向宜自小口徑流向大口徑。2.阻火器的布置(1)加熱爐燃料氣主管上的管道阻火器,應(yīng)靠近加熱爐,并便于檢修,管道阻火器與燃燒器距離不宜大于12m。(2)儲罐用阻火器應(yīng)直接安裝在儲罐頂?shù)墓芸谏希ǔEc呼吸閥配套使用,也可單獨(dú)使用。3.過濾器的布置(1)機(jī)泵入口均應(yīng)安裝過濾器。過濾器的安裝位置應(yīng)靠近被保護(hù)的設(shè)備。(2)過濾器的布置應(yīng)符合下列要求:A、角式T型過濾器必須安裝在管道90°拐彎的場合B、直通式T型過濾器必須安裝在管道的直管上,安裝在立管上時(shí),應(yīng)考慮方便濾網(wǎng)的抽出;安裝在水平管時(shí),濾網(wǎng)抽出方向應(yīng)向下;(3)安裝在立管上的泵入口過濾器,為降低泵入口閥門的高度,可采用異徑過濾器。(4)Y型過濾器安裝在介質(zhì)自下向上的垂直管道上時(shí),應(yīng)選用反流式。(5)壓縮機(jī)入口管道上應(yīng)裝過濾器或可拆卸短節(jié),以便開車前安裝臨時(shí)過濾器和清掃管道。C、Y型過濾器安裝在水平管道上時(shí),濾網(wǎng)抽出方向應(yīng)向下;4.補(bǔ)償器的布置(1)由于設(shè)備布置或其他因素使管道系統(tǒng)的幾何形狀受到限制,補(bǔ)償能力不能滿足要求時(shí),應(yīng)在管道系統(tǒng)的適當(dāng)位置安裝補(bǔ)償器。(2)補(bǔ)償器的選用和布置規(guī)定如下:A、“π”形補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、投資少,應(yīng)優(yōu)先選用;B、管道布置受限制時(shí),在設(shè)計(jì)壓力和輸送介質(zhì)允許情況下可選用金屬波紋管形補(bǔ)償器。(3)布置無約束金屬波紋管補(bǔ)償器應(yīng)符合下列要求:A、兩個(gè)固定支座間僅能布置一個(gè)補(bǔ)償器;B、固定支座必須具有足夠的強(qiáng)度,以承受內(nèi)壓推力的作用;C、對管道必須進(jìn)行嚴(yán)格地保護(hù),尤其是靠近補(bǔ)償器的部位應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向架,第一個(gè)導(dǎo)向支架與補(bǔ)償器的距離應(yīng)小于或等于4倍公稱直徑,第二個(gè)導(dǎo)向支架與第一個(gè)導(dǎo)向支架的距離座小于或等于14倍公稱直徑,以防止管道有彎曲和徑向偏移造成補(bǔ)償器的破壞。(4)套管式、球形補(bǔ)償器因填料容易松馳、發(fā)生泄漏,對可燃介質(zhì)管道和有毒介質(zhì)管道嚴(yán)禁選用。(5)儲罐前的管道當(dāng)?shù)卣鹆叶鹊扔诨虼笥?度、有不均勻沉陷,且公稱直徑等于或大于150mm時(shí),應(yīng)設(shè)置儲罐抗震用金屬軟管。金屬軟管的直徑不應(yīng)小于儲罐進(jìn)出口的直徑。金屬軟管應(yīng)布置在靠近儲罐壁的第一道閥門和第二道閥門之間。1.材料金屬材料,(非金屬材料)鐵基材料,(有色)鋼,(鑄鐵)承壓件用鋼,(結(jié)構(gòu)件)2.1管道元件用鋼的分類碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼—強(qiáng)度鋼Cr-Mo合金鋼—·熱強(qiáng)鋼,抗氫鋼低溫鋼不銹鋼Fe-Cr-Ni合金和Ni基合金鋁,銅,鈦合金2.2碳鋼,低合金高強(qiáng)度用鋼①強(qiáng)度塑性,韌性,可焊性,工藝性能②含碳量低碳,中碳,高碳③合金元素添加
Mn,V,Nb,Ti,······
殘余元素碳當(dāng)量
C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15④脫氧沸騰鋼(Si≤0.07),半鎮(zhèn)靜鋼(Si≤0.17)
鎮(zhèn)靜鋼(Si≥0.12),真空脫氧,鋁脫氧⑤優(yōu)質(zhì)鋼與普通結(jié)構(gòu)鋼
S,P≤0.035⑥晶粒度粗晶粒,細(xì)晶粒(≥5級,或總鋁≥0.02%)⑦材料交貨(使用)狀態(tài)和熱處理熱軋,A,N,N+T,Q+T,PWHT,
控制軋制⑧生産和加工型式熱軋,冷軋,冷拉,鍛造,鑄造,
熱加工,冷加工,機(jī)加工焊接,熱處理材料1020354565
抗拉
MPa335410530600695
屈服
MPa205245315355410延伸率
%3125201610⑩管道工程中的應(yīng)用●工業(yè)管道管子,對焊管件20,Q235A,B,(16Mn)
鍛制管件,法蘭16Mn,(20)
鑄件WCB(WCB是指碳素鋼鑄件牌號.一種低溫用碳素結(jié)構(gòu)鋼,可焊性較好。相當(dāng)于25#35#碳鋼)●長輸管道管子,對焊管件X42,X60,X70壓力管道類別定義及級別劃分
------摘自《壓力容器、壓力管道設(shè)計(jì)許可規(guī)則》
長輸管道(GA類)定義:長輸管道系產(chǎn)地、儲存庫、使用單位間的用于輸送商品介質(zhì)的管道。按照其輸送的介質(zhì)特性、工作壓力和輸送距離劃分為GA1級和GA2級。
(1)設(shè)計(jì)GA1、GC1級壓力管道的單位,專職設(shè)計(jì)人員總數(shù)一般不得少于10名,其中,審批人員不得少于3名。
GA1級:符合下列條件之一的長輸管道
(1)輸送有毒、可燃、易爆氣體介質(zhì),最高工作壓力大于4.0MPa的長輸管道;
(2)輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì),最高工作壓力≥6.4MPa且輸送距離(指產(chǎn)地、儲存地、用戶間的直接距離)≥200km的長輸管道。GA2級:屬于GA1級以外的長輸管道。公用管道(GB類)定義:
公用管道系指城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)的用于公用事業(yè)或民用的燃?xì)夤艿篮蜔崃艿馈?/p>
劃分為GB1級和GB2級。GB1級:城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿溃ú缓擎?zhèn)壓縮天然氣充氣站內(nèi)大于4MPa的壓力管道)。GB2級:城鎮(zhèn)熱力管道(含供城鎮(zhèn)生產(chǎn)企業(yè)用的熱力管網(wǎng))。設(shè)計(jì)GB類、GA2、GC2級壓力管道單位的專職設(shè)計(jì)人員總數(shù)一般不得少于7名,其中,審批人員不得少于2名。
工業(yè)管道(GC類)定義:工業(yè)管道系指企業(yè)、事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝介質(zhì)的管道、公用工程管道及其他輔助管道。
按照其輸送的介質(zhì)特性、工作壓力和溫度,劃分為GC1級、GC2級、GC3級。符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級:
(1)輸送國標(biāo)GB5044《職業(yè)接觸毒物危害程度分級》中規(guī)定為極度危害介質(zhì)、高度危害氣體介質(zhì)或工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的高度危害液體介質(zhì)的管道;
(2)輸送國標(biāo)GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GB50016《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體(包括液化烴),并且設(shè)計(jì)壓力≥4.0MPa的
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