第6章化工管道布置設計

化工設計第六章化工管道布置設計Chart6Pipelinearrangement

design6.1管道設計基礎6.1.1管道設計基本知識一、管道的分類與等級1.管道的分類(1)按設計壓力分為四級：(2)按管道輸送介質(zhì)的溫度、閃點、爆炸下限、毒性及設計壓力分為三級。按此方法分級的管道施工應按《石油化工劇毒、易燃、可燃介質(zhì)管道施工及驗收規(guī)范》（SHJ3501-1997）的規(guī)定進行。公稱直徑(DN)——一般為整數(shù)，表示管子、管件等管道器材元件的名義內(nèi)直徑，單位mm。與組成件真實尺寸接近，但不相等。工程上，管材習慣上采用管子外徑×壁厚，單位mm。

管件采用公稱直徑DN

表示。2.管道及管件的公稱壓力及公稱直徑公稱壓力(PN)——一般表示管道及管件在規(guī)定溫度下的最大許用壓力，單位為MPa。3.管道等級設計中，根據(jù)管道材質(zhì)、壓力和直徑三個參數(shù)分級。管道等級號：B

2

A序號：同一材質(zhì)、壓力等級按序編排，A、B…管道壓力等級代號管道材質(zhì)代號管道材質(zhì)代號:

A—鑄鐵及硅鑄鐵B—碳素鋼C—普通低合金鋼D—合金鋼E—不銹耐酸鋼F—有色金屬G—非金屬H—襯里管管道壓力等級代號:0—0.6MPa1—1.0MPa2—1.6MPa3—2.5MPa4—4.0MPa6—6.4MPa7—10.0MPa1.管材的分類二、管材選擇(1)按用途分流體輸送和傳熱用途——分為流體輸送用、長輸(輸送油、氣等)管道用、鍋爐用和換熱器用等。結構用途——分為普通結構用、高強度結構用和機械結構用。特殊用途——分為例如鉆井用、高壓氣體容器用等。(2)按材質(zhì)分類見下表。大類中類小類管道名稱列舉金屬管鐵管鑄鐵管承壓鑄鐵管（砂型離心鑄鐵管、連續(xù)鑄鐵管）鋼管碳素管B3F焊接鋼管，10、20號無縫鋼管、優(yōu)質(zhì)碳素鋼無縫鋼管低合金鋼16Mn無縫鋼管，低溫鋼無縫鋼管合金鋼管奧氏體不銹鋼、耐熱無縫鋼管有色金屬管銅及合金鋼管拉制及擠制黃銅管、紫銅管、銅鎳合金（蒙乃爾等）鉛管鉛管、鉛銻合金管鋁管冷拉鋁及鋁合金圓管、熱擠鋁及鋁合金圓管鈦管鈦管及鈦合金管非金屬管非金屬管橡膠管輸氣膠管、輸水、吸水膠管、輸油、吸油膠管、蒸汽膠管塑料管聚丙烯管，硬聚氯乙烯、聚四氟乙烯管、酚醛塑料管石棉水泥管石棉水泥管石墨管不透性石墨管玻璃管、陶瓷管化工陶瓷管（耐酸陶瓷管、耐酸耐溫陶瓷管、工業(yè)陶瓷）玻璃鋼管環(huán)氧玻璃鋼管、酚醛玻璃鋼管、呋喃玻璃鋼管襯里管襯里管橡膠襯里管、鋼塑復合管、塑涂鋼管2.金屬管材的選用(1)高溫用鋼管(>350℃)——在高溫下具有較高強度的鋼材。碳素鋼使用上限為450℃，超過時用沸騰鋼和A1鎮(zhèn)靜鋼。不銹鋼的高溫強度高，特別是18-12Mo，18-8-Ti和18-8-Nb等合金鋼的強度更為優(yōu)越。高溫、伴有腐蝕的管道必須使用耐腐蝕材料；高溫、不伴有腐蝕的管道則應使用高溫、高壓鋼管。(2)耐熱用鋼管材料——具有耐氧化性、耐氣體腐蝕性，具高溫強度、不發(fā)生高溫脆化和熱沖擊強度高的材料。常用耐熱鋼一般有：1Cr5Mo，12Cr2Mo，Cr13SiAl，Cr17Al4Si，Cr22Ni4N，Cr22Ni20，Cr20Mn9Ni2Si2N(101)，ZGCrl5Ni35和4Cr14Ni14W2Mo等。(3)低溫用鋼管材料——低溫管道有低溫冷脆和造成管系斷裂的危險；常壓低溫管道應采用鎮(zhèn)靜鋼；≤-20℃使用碳素鋼和低合金鋼管，進行退火，并在相應溫度下進行最低沖擊試驗。(4)耐腐蝕金屬材料不銹鋼適用范圍有限，必須了解不銹鋼對環(huán)境的耐腐蝕性能。對于硝酸，18-8系鋼具有良好的耐蝕性，但含Mo的18-8Mo系鋼對氧化性酸的耐蝕性較差。對于鹽酸，不銹鋼僅能用于稀鹽酸。研究表明：Cr是Fe耐鹽酸性有害元素，Cr系合金鋼耐酸性非常差，但加入改善耐鹽酸性的元素Ni、Cu、Mo、W和Co等材料的合金，如蒙乃爾(Mone1)和hastelloy鋼等則有良好的耐鹽酸性能。硫酸—不銹鋼在很窄的濃度范圍和溫度范圍內(nèi)具有耐腐蝕性。增加Ni含量或添加Si、Mo、Cu等元素可改善其耐硫酸性能。醋酸—室溫下，Cr-Ni系不銹鋼可耐所有濃度醋酸的腐蝕，但在高溫、高濃度時呈現(xiàn)活性。Ni-Cr系的18Cr-8Ni，18Cr-8Ni-Ti和18Cr-8Ni-Nb可耐<50℃，99m%的醋酸，可是沸騰的純醋酸對其則有顯著腐蝕。添加Mo和Si對耐醋酸性有改善。稀堿液——一般不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能。3.非金屬管材的選用(1)聚氯乙烯管(PVC管)性能：有優(yōu)異的耐腐蝕性、機械加工和力學性能；適用溫度范圍：15~60℃，<15℃時易開裂；>60℃時軟化。適用壓力范圍：輕型管≤0.6MPa；重型管≤1.0MPa；也可用于真空度小于9.87

104Pa的管道。不宜于輸送可燃、劇毒和含有固體的流體。(2)聚乙烯管(PE管)

乙烯管對硫酸、低濃度鹽酸、堿類、大多數(shù)無機鹽類及飲料食品類液體都耐腐蝕。不耐濃硝酸(其質(zhì)量分數(shù)為50%~70%)、氯氣等物質(zhì)的腐蝕。(3)玻璃鋼管(FRP管)

玻璃鋼管有W型、R型、F型和H型4種。W型—專用作輸水(海水、淡水、污水、循環(huán)冷卻水)管道。R型—專用作通風管道。F型—用作化工生產(chǎn)中有腐蝕性介質(zhì)的管道。H型—專用作溫度≤120℃有嚴重腐蝕的介質(zhì)輸送管道。(4)聚丙烯/玻璃鋼復合管(PP/FRP復合管)

適用于化工、石油、化纖、農(nóng)藥、化肥、輕工食品、染料、制藥、電子和機械等工業(yè)領域，可取代不銹鋼管和其他有色金屬管材和制品。(5)襯里管—在光管的內(nèi)或外粘敷不同的材料，基體為碳素鋼襯里目的—防腐蝕、電絕緣和減少流體阻力，還可防止金屬離子混入和鐵污染發(fā)生。橡膠襯里管：鋼塑復合管：鋼的機械性能+塑料的耐腐蝕性能國內(nèi)生產(chǎn)的復合管有：鋼/聚氯乙烯、鋼/聚乙烯、鋼/聚丙烯、鋼/聚四氟乙烯。涂塑鋼管：基體為鋼管，聚乙烯、聚丙烯或環(huán)氧樹脂為涂料。6.1.2管路計算1.流速限制流體在管道中的流動存在著流速的限制——牢記。介質(zhì)流速過高——管道沖蝕、磨損、振動和噪聲等現(xiàn)象，各類流體都有其特殊而明確的流速限制。設計實踐經(jīng)驗表明：不同管徑和介質(zhì)，都有既滿足工藝操作條件，操作費用又少的速度范圍。2.流動型態(tài)——雷諾數(shù)判據(jù)雷諾數(shù)——流體質(zhì)點的湍動程度，根據(jù)Re分為層流和湍流；Re

，湍動程度越大

，內(nèi)摩擦也越大，流體阻力也愈大。6.2管道布置設計一、化工車間管道布置設計的任務(1)確定車間中各設備管口方位和與之相連接管段的接口位置。(2)確定管道的安裝連接和鋪設、支承方式。(3)確定各管段(管道、管件、閥門及控制儀表)在空間的位置。(4)畫出管道布置圖，表示車間中所有管道在平面、立面的空間位置，作為安裝依據(jù)。(5)編制管道綜合材料表，包括管道、管件、閥門、型鋼等的材質(zhì)、規(guī)格和數(shù)量。二、管道敷設種類管道敷設方式可以分為地上架空敷設和地下敷設兩類。

1.架空敷設架空敷設類型：

(1)管道成排集中布置在管廊、管架或管墩上。適用于：連接距離較遠的設備之間的管道、進出裝置的工藝管道以及公用工程管道。管廊：規(guī)模大，聯(lián)系設備多，有多種平面形狀及分支，寬度可達10m以上，下方可布置泵和其他設備，上方布置空氣冷卻器。管架：規(guī)模較小和較少使用。管墩：混凝土構架或混凝土和鋼的混合構架，或是枕式混凝土墩。敷設高度低，管道下方不通行。(2)

管道敷設在支吊架上支吊架常生根于建筑物、構筑物、設備外壁和設備平臺上。(3)特殊管道的布置有色金屬、玻璃、搪瓷和塑料等管道——強度低，脆性高，支承特殊考慮——可布置在型鋼構成的槽架上，必要時可加軟質(zhì)材料、襯墊等。2.地下敷設——分直接埋地敷設和管溝敷設(1)埋地敷設優(yōu)點：利用地下空間，一般不需支承。缺點：管道易腐蝕，檢修困難，低點排液不便，有物質(zhì)凝固時處理困難。適用于：不能采用架空裝置時考慮。輸送常溫、不易凝固、不含固體、不易自聚、無腐蝕性或腐蝕性輕微的介質(zhì)。(2)管溝敷設——地下式、半地下式優(yōu)點：檢修方便，可同時敷設有隔熱層、溫度高、輸送易凝介質(zhì)或有腐蝕性介質(zhì)管道。缺點：費用高，占地面積大，需設排水點。三、車間管道布置設計基本要求(1)符合生產(chǎn)工藝流程，滿足生產(chǎn)要求；(2)便于操作管理，并保證安全生產(chǎn)；(3)便于管道的安裝和維護；(4)要求整齊美觀，盡量節(jié)約材料和投資?；ぼ囬g管道布置除了符合上述要求外，還應考慮下列問題：1.物料因素(1)輸送易燃、易爆、有毒及有腐蝕性物料的管道不得鋪設在生活間、樓梯、走廊和門等處，這些管道應設置安全閥、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆裝置，放空管應引至指定地點或高過屋面2m以上。(2)有腐蝕性物料管道，不得鋪設在通道上空和并列管線上方或內(nèi)側。(3)管道鋪設時應有一定坡度，方向沿物流方向。(4)真空管線應盡量短，減少彎頭和閥門，以減小阻力，提高真空度。2.考慮施工、操作及維修(1)管道應盡量集中布置在公用管架上，平行直走，少拐彎，少交叉，不妨礙門窗開啟和設備、閥門及管件的安裝維修，并列管道的閥門應盡量錯開。(2)支管多的管道布置在并行管線的外側，氣體支管應從上方引出，液體支管應從下方引出，盡量避免出現(xiàn)“氣袋”、“口袋”和“盲腸”。(3)室內(nèi)管道應盡量沿墻鋪設，或固定在墻上管架上，管道與墻面之間距離要滿足管件、閥門的操作、安裝和維修。(4)閥門和儀表的安裝高度要考慮操作方便和安全。閥門：1.2~1.6m安全閥：2.2m取樣閥：1m左右壓力計：1.4~1.6m

3.安全生產(chǎn)架空管道與地面距離應滿足工藝要求，便于操作和檢修。管道跨越通道時，最低點離地：通過人行道時≮2m；通過公路時≮

4.5m；通過鐵路時≮

6m；通過廠區(qū)主要交通干線時離地5m(2)直接埋地或鋪設在管溝中的管道通過道路時應加套管保護。(3)易燃、易爆介質(zhì)管道應采取接地措施，防止介質(zhì)在管內(nèi)流動產(chǎn)生靜電聚集而發(fā)生危險，保證安全生產(chǎn)。(4)長距離輸送蒸汽或其他熱物料的管道，應考慮熱補償問題。(5)輸送有毒、有腐蝕性介質(zhì)管道，不得在人行道上空設置閥件、伸縮器、法蘭等，以免管道泄露時發(fā)生事故。4.其他因素(1)管道與閥門一般不宜直接支承在設備上。(2)距離較近兩設備間的管道，不應直接連接，應用45°或90°彎接。(3)管道布置時應兼顧電纜、照明、儀表及采暖通風等其他非工藝管道的布置。四、管道間距及坡度1.管道間距

d——管子軸線離墻面的距離2.管道敷設坡度管道敷設應有坡度，其方向一般沿流動方向，也有相反情況。坡度大小一般為1/100~3/1000。輸送粘度大的流體介質(zhì)，坡度要大一些，可達1/100。埋地管道、敷設在地溝管道，停止生產(chǎn)時積存介質(zhì)不排盡時，可不設坡度。一般蒸汽、冷凝水、清水、冷凍水及壓縮空氣、氮氣坡度為1/1000~5/1000。7.3管道布置圖

管道布置圖（管道安裝圖或配管圖）——表示車間內(nèi)全部管道、管件、閥門、儀表和管架等的安裝位置，管道與設備、廠房的相互關系。管道布置圖是車間內(nèi)部管道安裝施工的依據(jù)。根據(jù)管道布置原則作出合理的布置設計，并繪出管道布置圖。一、管道布置圖的繪制

1.比例、圖幅及分區(qū)(1)比例—常用比例為1:50和1:100，復雜管道也可用1:20或1:25。(2)圖幅—常用1號或2號圖紙，有時也用0號圖紙。(3)分區(qū)原則——車間范圍時，可以各工段或工序為單位劃分區(qū)段。2．視圖配置一般只畫管道和設備平面布置圖，當平面布置圖不能表達清楚時，才畫立面圖或剖面圖。立面圖和剖面圖可與平面布置圖畫在同一張圖紙上，也可以單獨畫在另一張圖紙上。對多層建筑，應分層繪制管道平面布置圖。3.繪制管道平、立面布置圖(1)管道平面布置圖用細線按比例畫出全部設備外形輪廓，平臺、梯子、建筑物和構筑物的外形、電纜托架、電纜溝、儀表電纜和管道托架等。畫出設備上連接管口位置；畫出管道。放凈線吹掃線冷水工藝氣體(2)立面剖視圖在平面圖上不能表達高度方向的管道布置情況時，可在平面圖適當部位垂直剖切后繪出立面剖視圖。立面圖或剖視圖可與管道平面布置圖繪在一圖紙上，也可單獨繪制。按比繪制例立面剖視圖，不標注尺寸，在平面圖上標注剖切位置。在剖視圖下方注明相應的剖視圖名稱。如“A—A”、“B一B”、……或“1—1”、“2—2”、……或“I—I”、“Ⅱ-Ⅱ”、……等。二、管道及附件的常用畫法

1.管道：主要物料管道采用粗實線單線，其它管道用中粗實線，大直徑或重要管道，可用中粗實線雙線繪制。管道連接方式在管道布置適當?shù)胤奖硎荆缬覉D，或在文件中統(tǒng)一說明。交叉管道畫法：一種是將下方被遮住的管道投影在交叉斷開；另一種方法是將上方的管道投影在交叉處斷裂，畫出斷裂符號。管道轉折改變走向按右圖繪制。重疊管道的畫法：依次將上方的管道投影斷裂，并畫出斷裂符號。2.管件、閥門、儀表控制點的表示與帶控制點的工藝流程圖基本相同。

4.管道支架用符號在平面圖上表示出管道支架的位置，其符號見右圖。非標準管架應另行提供管架圖。在管道布置圖中，管架符號上應用指線引出的長方框中注以管架代號。序號管架類別代號序號管架類別代號12345固定支架基礎支架導向支架吊架托架ABCGHHS6789彈簧支架托架停止支架(止推)防風支撐SSSHSRWB（一）標注基本要求標高、坐標以m為單位，小數(shù)點后取三位數(shù)。其余的尺寸一律以mm為單位，只注數(shù)字，不注單位。管子公稱直徑一律用mm表示?；鶞实仄矫娴脑O計標高表示為：EL100.000m。低于基準地平面者可表示為：9×.×××m。2.尺寸數(shù)字1.尺寸單位尺寸數(shù)字一般寫在尺寸線的上方中間，并且平行于尺寸線。不按比例畫圖的尺寸應在尺寸數(shù)字下面畫一道橫線。三、管道布置圖的標注

SL1305－100

SL1305－100B1A（H）

EL×××.×××BOPEL×××.×××標高（以管道中心線為基準）標高（以管底為基準）介質(zhì)代號管道編號公稱直徑（HGJ35－1990標準中Ⅱ系列）

管道等級隔熱型式公稱直徑（HGJ35－1990標準中Ⅰ系列）

3.管道的標注4.圖名

管道布置圖管道布置圖

EL×××.×××平面A－A、B－B、…剖視（二）標注內(nèi)容

1.建（構）筑物

標注建筑物、構筑物的軸線號和軸線間的尺寸。標注地面、樓面、平臺面、吊車、梁頂面的標高。2.設備

按設備布置圖標注所有設備的定位尺寸或坐標、基礎面標高

。標注設備管口符號、管口方位（或角度）、標高等。工作點標高工作點標高管中心標高法蘭面標高頂?shù)椎?.管道

標注出所有管道的定位尺寸及標高，物料的流動方向和管號。定位尺寸以mm米為單位，而標高以m為單位。所有管道都需要標注出公稱直徑、物料代號及管道編號。異徑管，應標出前后端管子的公稱通徑，如DN80/50或80×50。有坡度的管道，應標注坡度（代號為i）和坡向。管道號的引出標注

SL1305－100－BIA（H）

EL×××.×××

SL1305－100－BIA（H）BOP

EL×××.×××

以管道中心線為基準標高

以管道底部為基準標高

3PL1032－502PG1011－1001CWS1002－50123C.R80×50E.R80×50C.R80×50C.R80×50同心異徑

偏心異徑

異徑焊接

異徑法蘭連接

4.管件

5.閥門6.儀表控制點一般不標注定位尺寸。對某些有特殊要求的管件，應標注出某些要求與說明。一般不注定位尺寸，只要在立面剖視圖上注出安裝標高。當管道中閥門類型較多時，應在閥門符號旁注明其編號及公稱尺寸。標注用指引線從儀表控制點的安裝位置引出。也可在水平線上寫出規(guī)定符號。7.管道支架

水平向管道的支架標注定位尺寸。垂直向管道的支架標注支架頂面或支承面的標高。在管道布置圖中每個管架應標注一個獨立的管架編號。管架編號由5個部分組成：×

×－×

×

××

管架序號管道布置圖的尾號區(qū)號管架生根部位的結構管架類別四、管道布置圖的閱讀1.明確視圖數(shù)量及關系了解平面圖分區(qū)，平面圖、立面剖視圖數(shù)量及配置，弄清各立面剖視圖在平面圖上的剖切位置及各視圖之間關系；注意管道布置圖樣的類型、數(shù)量、有無管段圖及設計模型，有無管件圖、管架圖等。2.看懂管道的來龍去脈(1)根據(jù)帶控制點工藝流程圖，找到起點設備和終點設備；(2)從起點設備，按管道編號辨明走向、轉彎和分支情況，依據(jù)管道標注物料代號、管徑、標高等，對照平面圖和立面剖視圖投影關系逐條弄清楚。(3)找出管件、閥門、控制點、管架等的位置，明確從起點設備到終點設備的管口，中間如何用管道連接的。3.分析管道位置看懂管道走向，分析定位尺寸，注意管件一般不標注定位尺寸。以建筑定位軸線或地面、設備中心線、設備管口法蘭為基準，在平面圖或立面圖上查閱管道的水平定位尺寸及安裝標高。參考設備布置圖、帶控制點工藝流程圖、管段圖等，全面了解設備、管路、閥門等管件、控制點布置情況，確保讀圖的正確性。7.4典型設備的管道布置1.塔的管口方位塔周圍原則上分操作區(qū)和配管區(qū)。

7.4.1塔的管道布置操作區(qū)正對道路。梯子、人孔、閥門、儀表、安全閥、塔頂?shù)踔筒僮髌脚_布置在操作區(qū);

塔與管廊、泵等設備的連接管道鋪設在配管區(qū)內(nèi)。(1)人孔——布置在操作區(qū)，所有人孔布置在一條垂線上，正對道路。注意人(手)孔不能設在塔盤的降液管或密封盤處。(2)再沸器連接管口——塔的出液口可布置在角度為2

a°的扇形區(qū)內(nèi)。再沸器返回管或塔底蒸汽進口氣流不能對著液封板，最好與它平行。(3)回流液管口——回流管上不需切斷閥，可以布置在配管區(qū)內(nèi)任一地方。(4)進料管口——進料支管上設有切斷閥，因此進料閥宜布置在操作區(qū)的邊緣。(5)塔頂蒸汽出口——可以從塔頂向上引出，也可采用內(nèi)部彎管從塔頂中心引向側面，使塔頂出口蒸汽管口靠近塔頂操作平臺。(6)儀表——液面計、溫度計及壓力計等需要常觀測的儀表應布置在操作區(qū)平臺上方，便于觀測。2.塔的配管配管前應對流程圖作總規(guī)劃，考慮主要管道走向及布置要求，儀表和調(diào)節(jié)閥的位置，平臺的設置及設備的布置要求等。人孔正對主要通道，人孔布置區(qū)內(nèi)不能有任何管道占據(jù)。梯子布置在90°與270°兩個扇形區(qū)內(nèi)，也不能安排管道。沒有儀表和閥門的管道布置在180°