裝置工藝管道設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的規(guī)定[特選參考]

1、2 設(shè)計(jì)要求 2.1 管道設(shè)計(jì)壓力 2.1.1 管道設(shè)計(jì)壓力的定義 根據(jù) GB 50316 規(guī)定，“一條管道及其每個(gè)組成件的設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)小于運(yùn)行中遇到的由內(nèi)壓或外壓與溫度（最低或最高）相偶合時(shí)最嚴(yán)重條件下的壓力。最嚴(yán)重條件應(yīng)為管道強(qiáng)度計(jì)算中管道組成件需要最大厚度及最高公稱(chēng)壓力（壓力除注明者外，均指表壓力）時(shí)的參數(shù)”。 2.1.2 管道設(shè)計(jì)壓力的確定原則 2.1.2.1 管道設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于最高操作壓力。 2.1.2.2 按SH3059 規(guī)定，所有與設(shè)備或容器相連接的管道，其設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于所連接設(shè)備或容器的設(shè)計(jì)壓力。 2.1.2.3 裝有壓力泄放裝置的管道，其設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于安全泄放裝置的開(kāi)啟壓

2、力（或爆破壓力）。 2.1.2.4 沒(méi)有壓力泄放裝置保護(hù)或與壓力泄放裝置隔離的管道，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于流體可達(dá)到的最大壓力。 2.1.2.5 真空管道的設(shè)計(jì)壓力按外壓考慮。 2.1.2.6 輸送制冷劑液化烴等氣化溫度低的流體的管道，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)小于閥被關(guān)閉或流體不流動(dòng)時(shí)在最高環(huán)境溫度下氣化所能達(dá)到的最高壓力。 2.1.3 管道設(shè)計(jì)壓力的選取 2.1.3.1 設(shè)有安全閥的壓力管道，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)等于或大于安全閥定壓加靜液柱壓力。 2.1.3.2 與未設(shè)安全閥的設(shè)備相連的壓力管道，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)等于或大于設(shè)備設(shè)計(jì)壓力與靜壓頭之和。 2.1.3.3 泵入口管道的設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于吸入設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力加上入口管道靜

3、壓之和。 2.1.3.4 無(wú)安全泄壓裝置的離心泵出口與第一個(gè)帶安全閥的設(shè)備間管道設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于入口設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力加管道的靜壓及泵流量為零時(shí)的壓差之和。當(dāng)缺乏離心泵的特性曲線時(shí)，可按泵所需揚(yáng)程的1.3倍替代泵流量為零時(shí)的壓差。 2.1.3.5 往復(fù)泵出口管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)等于或大于泵出口安全閥開(kāi)啟壓力。 2.1.3.6 壓縮機(jī)排出管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)等于或大于安全閥開(kāi)啟壓力加壓縮機(jī)出口至安全閥沿程最大流量下的壓力降。 2.1.3.7 真空管道應(yīng)按外壓設(shè)計(jì)，當(dāng)裝有安全控制裝置（真空泄放閥）時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取1.25倍最大內(nèi)外壓差或0.1 MPa兩者中的低值；無(wú)安全控制裝置時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取0.1MPa（外

4、壓）。 2.1.3.8 常溫下輸送混合液化烴管道的設(shè)計(jì)壓力除考慮操作中壓力源的壓力外還應(yīng)考慮靜止時(shí)液化烴的飽和蒸氣壓力。管道設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于或等于 50 的混合液化烴組分的實(shí)際飽和蒸汽壓來(lái)確定。若無(wú)實(shí)際組分?jǐn)?shù)據(jù)或不做組分分析，其管道設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于或等于表2.1.3.8-1規(guī)定的壓力。 表 2.1.3.8-1 混合液化烴管道的設(shè)計(jì)壓力混合液化烴 50飽和蒸氣壓力設(shè)計(jì)壓力，MPa 無(wú)保冷設(shè)施 有可靠保冷設(shè)施異丁烷50飽和蒸氣壓力50異丁烷的飽和蒸汽壓力可能達(dá)到的最高工作溫度下異丁烷的飽和蒸氣壓力 異丁烷50飽和蒸氣壓力丙烷50飽和蒸氣壓力50丙烷的飽和蒸氣壓力可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烷的飽和蒸氣壓

5、力 丙烷50飽和蒸氣壓力50丙烯的飽和蒸氣壓力可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烯的飽和蒸氣壓力 幾種常用烴類(lèi)介質(zhì)的飽和蒸氣壓見(jiàn)附錄A。2.1.3.9 除上述情況外管道設(shè)計(jì)壓力也可根據(jù)管道中介質(zhì)的最高操作壓力按表2.1.3.9-1選取。 表 2.1.3.9-1 管道的設(shè)計(jì)壓力最高操作壓力（P），MPa（G） 設(shè)計(jì)壓力（DP），MPa（G） P1.77 DP=P+0.18 1.77P3.92 DP=1.1P 3.927.85 DP=1.05P 2.2 管道設(shè)計(jì)溫度 2.2.1 管道設(shè)計(jì)溫度的定義 根據(jù) GB 50316規(guī)定，“管道的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)為管道在運(yùn)行時(shí)壓力和溫度相偶合的最嚴(yán)重條件下的溫度。對(duì)于0以下

6、的管道，應(yīng)考慮流體及環(huán)境溫度影響，設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取低于或等于管道材料可達(dá)到的最低溫度”。 2.2.2 管道設(shè)計(jì)溫度的確定原則 2.2.2.1 以傳熱計(jì)算或?qū)崪y(cè)得出的正常工作過(guò)程中介質(zhì)的最高（或最低）操作溫度下的管道壁溫作為設(shè)計(jì)溫度。 2.2.2.2 在不易進(jìn)行傳熱計(jì)算或介質(zhì)為危險(xiǎn)品不便實(shí)測(cè)管壁溫度的情況下，應(yīng)以正常工作過(guò)程中介質(zhì)的最高（或最低）操作溫度作為管道的設(shè)計(jì)溫度。 2.2.2.3 管道的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)是包括開(kāi)工、停工等各種操作過(guò)程中管道所能達(dá)到的極限溫度（最高或最低溫度）。 2.2.3 管道設(shè)計(jì)溫度的選取 2.2.3.1 不保溫管道 2.2.3.1.1 介質(zhì)溫度為065時(shí)，管道設(shè)計(jì)溫度可取65

7、或取介質(zhì)的最高溫度。 2.2.3.1.2 介質(zhì)溫度大于65時(shí)，管道的設(shè)計(jì)溫度不應(yīng)低于95%的介質(zhì)最高溫度。 2.2.3.2 外部保溫管道：除了經(jīng)過(guò)計(jì)算、試驗(yàn)或根據(jù)測(cè)量所得的操作數(shù)據(jù)可以選取其它溫度外，管道的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取介質(zhì)的最高溫度。 2.2.3.3 內(nèi)部保溫管道（用絕熱材料襯里）：管道的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)由經(jīng)傳熱計(jì)算的管壁溫度或?qū)崪y(cè)的管壁溫度來(lái)確定。 2.2.3.4 安裝在環(huán)境溫度高于介質(zhì)最高溫度的環(huán)境中的管道（已采取防護(hù)措施除外），管道設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取環(huán)境溫度。 2.2.3.5 帶夾套或伴熱管的管道：帶夾套的管道應(yīng)取伴熱介質(zhì)溫度為設(shè)計(jì)溫度；帶外伴熱的管道應(yīng)取伴熱介質(zhì)溫度減10作為設(shè)計(jì)溫度。 2.2.3

8、.6 安全泄壓管道：應(yīng)取泄壓排放時(shí)可能出現(xiàn)的最高或最低溫度作為設(shè)計(jì)溫度。 2.2.3.7 要求吹掃的管道：管道設(shè)計(jì)溫度按SH3059規(guī)定應(yīng)由設(shè)計(jì)者根據(jù)具體條件確定。管道的設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足操作工況和吹掃工況的要求。對(duì)于需要吹掃的管道，當(dāng)吹掃介質(zhì)的操作壓力和（或）操作溫度比設(shè)計(jì)條件苛刻時(shí)，在管道表中除標(biāo)注設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度外，還應(yīng)用號(hào)標(biāo)注吹掃介質(zhì)的操作壓力和操作溫度。吹掃介質(zhì)的操作壓力和操作溫度可按以下情況選?。?2.2.3.7.1 當(dāng)吹掃介質(zhì)為惰性氣體、壓縮空氣、水等介質(zhì)時(shí)，可取該吹掃介質(zhì)的操作壓力和操作溫度。 2.2.3.7.2 當(dāng)吹掃介質(zhì)為1.0MPa 蒸氣時(shí)，若管道系統(tǒng)無(wú)背壓，可根據(jù)管道介質(zhì)

9、的最高操作壓力，選取吹掃介質(zhì)的操作壓力和操作溫度： a) 管道介質(zhì)操作壓力小于或等于0.5MPa 時(shí)，可取吹掃介質(zhì)的操作壓力為0.6 MPa，操作溫度為160； b) 管道介質(zhì)最高操作壓力大于0.5MPa時(shí)，可取吹掃介質(zhì)的操作壓力為1.0MPa，操作溫度為 180。 2.2.3.7.3 當(dāng)吹掃介質(zhì)為1.0MPa蒸汽時(shí)，若管道系統(tǒng)有背壓，可根據(jù)管道介質(zhì)的最高操作壓力加背壓值，按2.2.3.7.2選取吹掃介質(zhì)的操作壓力和操作溫度。 2.2.3.7.4 當(dāng)管道系統(tǒng)進(jìn)行試壓時(shí)，此管道可按管道介質(zhì)的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度和吹掃介質(zhì)的操作壓力、操作溫度分別計(jì)算試驗(yàn)壓力，取二者中較大值為管道的試驗(yàn)壓力（管道系統(tǒng)

10、試驗(yàn)壓力的規(guī)定見(jiàn)附錄 B）。 2.2.3.8 工藝專(zhuān)業(yè)如知道管道在正常工作過(guò)程中介質(zhì)的最高（或最低）工作溫度或最高工作溫度下的壁溫，就可將其作為管道的設(shè)計(jì)溫度。工藝專(zhuān)業(yè)如不知道管道在正常工作過(guò)程中介質(zhì)的最高（或最低）工作溫度，可將正常工作溫度加上（或減去）一定裕量作為設(shè)計(jì)溫度。計(jì)算原則見(jiàn)表2.2.3.8-1。 表 2.2.3.8-1 管道設(shè)計(jì)溫度的選取介質(zhì)溫度 t， 設(shè)計(jì)溫度 t-20 介質(zhì)正常工作溫度減 0 10 -20 t350 介質(zhì)正常工作溫度加 15 30 2.2.3.9 當(dāng)介質(zhì)溫度接近所選材料允許使用溫度極限時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況慎重選取設(shè)計(jì)溫度，以免增加投資或降低安全性。若增加溫度裕量

11、后會(huì)引起更換高一檔的材料時(shí)，從經(jīng)濟(jì)上考慮，允許按工程設(shè)計(jì)要求，可不加或少加溫度裕量，但工藝必須有措施，使操作中不至于超溫。 2.2.3.10 當(dāng)操作壓力和相應(yīng)的操作溫度有各種不同工況或周期性的變動(dòng)時(shí)，工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)將各種工況數(shù)據(jù)詳細(xì)列出并向配管專(zhuān)業(yè)加以書(shū)面說(shuō)明。 2.3 其它 2.3.1 確定管道的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度時(shí)，除考慮正常操作工況外，還應(yīng)考慮開(kāi)工、停工工況、改變進(jìn)料工況和預(yù)期實(shí)際操作可能波動(dòng)的工況等。 2.3.2 管道組成件的材料許用應(yīng)力，應(yīng)按現(xiàn)行GB150的規(guī)定選用。 2.3.3 對(duì)于非正常操作工況，壓力和溫度可能有變動(dòng)，在滿(mǎn)足下列要求時(shí)允許按2.3.4的規(guī)定有適當(dāng)波動(dòng)而不影響設(shè)計(jì)條

12、件的確定： a)管道中無(wú)鑄鐵或其它非韌性金屬材料制造的組成件； b)操作壓力在管道中產(chǎn)生的應(yīng)力不超過(guò)材料在該溫度下的屈服極限； c)考慮臨時(shí)荷載的管道，其縱向組合應(yīng)力能滿(mǎn)足對(duì)臨時(shí)荷載的應(yīng)力限制； d)管道在全部運(yùn)行期間，總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不超過(guò)7000次； e)在任何情況下，提高后的壓力不得超過(guò)管道的系統(tǒng)試驗(yàn)壓力，且閥門(mén)和管道的連接點(diǎn)處的密封元件不會(huì)由于這種壓力、溫度的變化而降低或失去其應(yīng)有的密封性能。 2.3.4 能夠滿(mǎn)足2.3.3各項(xiàng)要求的金屬管道，超過(guò)設(shè)計(jì)條件的非經(jīng)常性壓力、溫度變動(dòng)應(yīng)符合下列要求。 2.3.4.1 當(dāng)任何一次發(fā)生變動(dòng)持續(xù)時(shí)間不超過(guò)10h，且全年累計(jì)不超過(guò)100h時(shí)，允許超

13、過(guò)其壓力參數(shù)值或超過(guò)其在提高狀態(tài)溫度下的壓力設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力，可在2.3.2規(guī)定基礎(chǔ)上提高33%。 2.3.4.2 當(dāng)任何一次發(fā)生變動(dòng)持續(xù)時(shí)間不超過(guò)50h，且全年累計(jì)不超過(guò)500h時(shí)，允許超過(guò)其壓力參數(shù)值或超過(guò)其在提高狀態(tài)溫度下的壓力設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力，可在2.3.2規(guī)定基礎(chǔ)上提高20%。 2.3.5 最高操作壓力、最高（或最低）操作溫度不同時(shí)出現(xiàn)在一種工況時(shí)，不應(yīng)把所有的苛刻條件組合在一起來(lái)確定設(shè)計(jì)條件，這樣做是不必要的，也是不經(jīng)濟(jì)的。如某一工藝，其正常工況為高壓低溫，而再生工況為低壓高溫，應(yīng)按這兩種工況的溫度和壓力，分別計(jì)算管道壁厚和確定材料，管道壁厚和材料應(yīng)能滿(mǎn)足此兩種工況的要求。 2.3.6

14、 催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)的壓力取決于主風(fēng)機(jī)出口壓力，主風(fēng)機(jī)出口管道的壓力應(yīng)以主風(fēng)機(jī)自保壓力作為設(shè)計(jì)壓力。 2.3.7 凡介質(zhì)驟然氣化會(huì)造成急劇降溫的管道，如液化烴、氨等的節(jié)流閥或泄壓閥后的一段管道，要取可能達(dá)到的最低溫度作為設(shè)計(jì)溫度。如果因此導(dǎo)致材料升級(jí)，可采取局部伴熱的措施，并在管道流程中注明最小伴熱長(zhǎng)度從而提高設(shè)計(jì)溫度，避免材料升級(jí)。 2.3.8 管道中的“盲腸”、放空、排凝部分，當(dāng)其預(yù)計(jì)最低溫度是冬季最低環(huán)境溫度時(shí)，應(yīng)核對(duì)按照主管道所選的管道等級(jí)能否符合最低環(huán)境溫度的要求；否則應(yīng)修改管道等級(jí)或采取局部伴熱的措施。 2.3.9 當(dāng)一根管路中隔斷閥兩側(cè)的管道等級(jí)不同時(shí)，該隔斷閥應(yīng)按較高等級(jí)

15、來(lái)選?。ㄈ鐖D 2.3.9-1）；如果閥門(mén)遠(yuǎn)離高溫集合管（或設(shè)備）而在較低溫度下操作時(shí)，閥門(mén)可按較低等級(jí)來(lái)選?。ㄈ鐖D 2.3.9-2）。但閥門(mén)及其配對(duì)法蘭應(yīng)能承受閥門(mén)兩側(cè)管道的水壓試驗(yàn)。圖 2.3.9-1 隔斷閥按較高等級(jí)選取圖 2.3.9-2 隔斷閥按較低等級(jí)選取附錄 A 幾種常用烴類(lèi)介質(zhì)的飽和蒸氣壓表 A 幾種常用烴類(lèi)介質(zhì)的飽和蒸氣壓介質(zhì)名稱(chēng) 飽和蒸氣壓，MPa（A）40 50 60 順2丁烯 0.335 0.442 0.572 反2丁烯 0.372 0.490 0.635 丁烷 0.380 0.498 0.642 1丁烷 0.459 0.598 0.766 異丁烯 0.469 0.611 0.783 異丁烷 0.532 0.686 0.871 丙烷 1.377 1.723 2.128 丙烯 1.660 2.068 2.545 附錄 B 管道系統(tǒng)壓力試驗(yàn)按 SH 3501 規(guī)定，管道壓力試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)時(shí)溫度、應(yīng)力