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壓力管道設計常用管件標準及區別

壓力管道設計常用管件標準及區別

24. 壓力管道設計常用管法蘭標準有下列四類：
    1. 國家標準

1）《鋼制管法蘭》GB/T9112～9124國家標準是參照《鋼法蘭》ISO/DIS7005-Ⅰ編制而成。其公稱直徑范圍、法蘭結構及密封面形式等與ISO標準基本相同。標準的構成形式為一種法蘭型式、一種密封面型式和一種連接型式構成一個標準。標準中有兩個公稱壓力系列：

0.25，0.6，1.0，1.6，2.5，4.0，6.3，10.0，16.0Mpa；

2.0，5.0，11.0，15.0，26.0，42.0Mpa。

公稱直徑范圍因公稱壓力不同而異：

PN=0.25Mpa,DN_max=3000mm；

PN=42.0Mpa,DN_max=3000mm。

法蘭結構型式：有整體、螺紋、對焊、帶頸平焊、帶頸承插焊、板式、對焊環松套板式、對焊環松套帶頸、平焊環松套板式、板式翻邊松套、法蘭蓋等。

2）《大直徑碳鋼管法蘭》GB/T13402-92

    基本上是等效采用《大直徑碳鋼管法蘭》API605。公稱壓力PN為2.0、5.0、6.3、15Mpa。

    公稱直徑范圍為DN650～1500mm。

    法蘭結構有對焊式和整體式兩種，密封面為凸面。

2. 中國石油化工集團公司標準《石油化工鋼制管法蘭》SH/T3406-96

  SH/T3406-1996是根據石油化工生產的特點，參照美國國家標準《鋼制管法蘭及法蘭管件》ASME B16.5及美國石油協會標準《大直徑碳鋼法蘭》API605編制而成。標準屬于美洲體系。

  公稱壓力范圍PN=1.0、2.0、5.0、6.8、10.0、15.0、25.0、42.0Mpa。

  公稱直徑范圍為DN15～1500mm。

  DN≤600mm的法蘭型式有對焊平焊承插焊松套螺紋等五種。

  DN≥650mm的法蘭僅有對焊法蘭。

  密封面型式，DN≤600mm時有凸臺面、榫槽面、環槽面、凹凸面和全平面等五種。DN≥650mm僅有凸臺面。

3. 化工部標準《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》HG20592～297。
   1. 其中HG20592～20605屬于歐洲體系

  公稱壓力范圍PN=0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0Mpa等10個壓力等級。

  公稱直徑范圍為DN10～2000mm。

      法蘭型式有板式平焊、帶頸平焊、帶頸對焊、整體、承插焊、螺紋、對焊環松套、平焊環松套、法蘭蓋、襯里法蘭等10種。

      密封面型式有凸臺面、榫槽面、環連接面、凹凸面和全平面等五種。

2. 其中HG20615～20626屬于美洲體系

      對于DN≤600mm的法蘭等效采用了ASME B16.5，對DN≥650mm的法蘭等效采用了ASME B16.47中的B系列（API605）。

      公稱壓力范圍為2.0，5.0，11.0，15.0，26.0，42.0Mpa。公稱直徑范圍為DN15～1500mm。

      法蘭型式有帶頸平焊、帶頸對焊、整體、承插焊、螺紋、松套等6種。

      密封面型式有凸臺面、榫槽面、環連接面、凹凸面和全平面等5種。

4. 機械行業標準《管路法蘭及墊片》JB/T74～90－94

      此標準屬于歐洲標準體系，公稱壓力范圍為0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、20.0等10個壓力等級。公稱直徑范圍為DN15～1500mm。

    法蘭結構型式：有整體、板式平焊、對焊、對焊環板式松套、平焊環板式松套、板式翻邊松套、法蘭蓋等7種法蘭。

  密封面型式有凸臺面、榫槽面、環連接面、凹凸面等4種。

25. 設計中常用的法蘭代號
    1. 法蘭連接代號：對焊連接－WN；承插焊連接－SW；螺紋連接－PT；松套連接－LJ；平焊連接－SO。
    2. 法蘭密封面代號：全平面－FF；凸臺面－RF；環連接面－RJ/RTJ；凹凸面－MF；榫槽面－TG。
26. 金屬直管的壁厚計算

    對于內壓直管，根據《石油化工管道設計器材選用通則》SH3059－2001確定其壁厚：

1. 當S_O＜D_O／6時，管子的壁厚按下式計算：

S_O＝

式中S_O－管子的計算厚度，mm；

    P－設計壓力，Mpa；

    D_O－管子外徑，mm；

      ［σ］^t-設計溫度下管子材料的許用應力，Mpa；

      φ－焊縫系數，中空錨桿取1；

      Y－溫度對計算管子壁厚公式的修正系數，按下表取值。 
 
 
 

      溫度對計算管子壁厚公式的修正系數

管子的選用壁厚應按下式計算：

S=S_O＋C

式中 S－包括附加雨量在內的管子壁壁厚，mm；

    C－管子的壁厚的附加裕量（包括腐蝕裕量、壁厚負偏差和螺紋深度等），mm；

2. 當S_O≥D_O／6或P／σ］^t＞0.385的管子，其計算壁厚，應根據斷裂理論、疲勞、熱應力及材料特性等因素綜合考慮確定。
3. 焊接鋼管的焊縫系數

4. 中空錨桿壁厚負偏差，按《中空錨桿尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T17395 S2級取為－12.5％。
27. 沸騰鋼及鎮靜鋼：
    1. 脫氧不完全的鋼稱為沸騰鋼。由于脫氧不完全，鋼液中含氧量高，澆注及凝固時會產生大量的CO氣泡，造成劇烈的沸騰現象，沸騰鋼也因此得名；沸騰鋼冷凝后沒有集中縮孔，因而成材率高、成本低表面質量及深沖性能好，但因含氧量高、成本偏析大、內部雜質多、抗腐蝕性和機械性能差，且容易發生時效硬化和鋼板的分層，故不宜作重要用途。

  （2）鎮靜鋼是脫氧完全的鋼。澆注時鋼液平衡，沒有沸騰現象，此類鋼冷凝后易產生集中縮孔，所以成材率低、成本高，但鎮靜鋼氣體含量低，時效傾向小，鋼錠中氣泡、疏松較少，質量較高。

    脫氧程度介于沸騰鋼和鎮靜鋼之間的鋼稱為半鎮靜鋼，其性能也介于二者之間。

28．關于Q235-A.F，20，0Cr18Ni9：

1. Q235-A.F為碳素結構鋼牌號，Q235表示鋼材屈服點為235N/mm²；A表示質量等級為A；F表示為沸騰鋼。
2. 20為優質碳素結構鋼牌號，，牌號意義表示鋼材的平均含碳量為0.2％。
3. 0Cr18Ni9為不銹鋼牌號，牌號表示鋼材主要合金元素的百分含量，0表示C≤0.08％，Cr＝17.00％～19.00％，Ni＝8.00％～11.00％。

29.碳素鋼沸騰鋼Q235-A.F和鎮靜鋼Q235-A、B、C的適用范圍：

（1）在《鋼制壓力容器》GB150，2002年4月16日發布的第一號修改單中，因

Q235-A.F和Q235-A鋼板型號存在問題，已不推薦使用。

（2）Q235-B鋼板的適用范圍：

    設計壓力P≤1.6Mpa；設計溫度0～350℃；鋼板厚度不大于20mm；不得用于液化烴，毒性程度為高度和極度危害介質的管道。

（3）Q235-C鋼板的適用范圍：

    設計壓力P≤2.5Mpa；設計溫度0～400℃；鋼板厚度不大于40mm；不得用于液化烴，毒性程度為高度和極度危害介質的管道。

30.鋼管公稱壁厚的表示方法及意義；

1. 以管子表號表示公稱壁厚：

    此種表示方法以《焊接和中空錨桿》ASME B36.10為代表并為其他許多標準所采用，常以“Sch”標示。管子表號是管子設計壓力與設計溫度下材料許用應力的比值乘以1000，并經圓整后的值。即

Sch＝

    ASME B36.10和JIS標準中，管子表號有：Sch10、20、30、40、60、80、100、120、140、160；

    ASME B36.19中不銹鋼管子的表號為5s、10s、40s、80s；

    中國石化標準SH3405中，中空錨桿采用了Sch20、30、40、60、80、100、120、140、160等9個表號；不銹鋼管子采用了Sch5s、Sch10s、Sch20s、Sch40s、Sch80s等5個表號。

2. 以管子重量表示公稱壁厚

  美國MSS和ASME也規定了以管子重量表示壁厚的方法，將管子壁厚分為三種：

1. 標準重量管，以STD表示；
2. 加厚管，以XS表示；
3. 特厚管，以XXS表示。

    對于DN≤250mm的管子，Sch40相當于STD，DN＜200mm的管子，Sch80相當于XS。

（3）以鋼管壁厚值表示公稱壁厚

  中國、ISO和日本部分鋼管標準采用壁厚值表示公稱壁厚。

31.常用的管道分支結構及特點

  常見的分支結構有整體型、加強管接頭型、焊接支管型三大類。

  加強管嘴（有時叫半管接頭）常用于DN40及以下的分支，并采用承插焊或螺紋連接；加強管接頭（有時也叫支管臺）常用于DN50～DN200，并采用對焊連接。

32.一次應力與二次應力

    一次應力是由于壓力重力與其他外力荷載的作用產生的應力。它是平衡外力荷載所需的應力，隨外力荷載的增加而增加。一次應力的特點是沒有自限性，即當管道內的塑性區擴展達到極限狀態，使之變成可變的機構時，即使外力荷載不再增加，管道仍將產生不可限制的塑性流動，直至破壞。

    二次應力是由于管道變形受到約束而產生的應力，它由管道熱脹冷縮端點位移等位移荷載的作用而引起。它不直接與外力平衡，而是為了滿足位移約束條件或管道自身變形的連續要求所必需的應力。二次應力的特點是具有自限性，即局部屈服或小量變形就可以使位移約束或自身變形連續要求得到滿足，從而變形不再繼續增大。二次應力引起的是疲勞破壞。在管道中，二次應力一般由熱脹冷縮和端點位移引起。

33.支吊架：固定架限制了三個方向的線位移和三個方向的角位移；導向架限制了兩個方向的線位移；支托架（或單向止推架）限制了一個方向的線位移。

34.管道進出裝置應設置切斷閥。對可燃、易爆、有腐蝕性或有毒介質的管道，還應在切斷閥的裝置側加設8字盲板。

35.固定連接在工藝管道或設備上且正常操作時不使用的公用工程管道（如惰性氣體空氣蒸汽水等介質的管道），應設切斷閥加檢查閥（簡稱管道三閥組），或設置雙切斷閥加盲板。工藝過程不允許串料的管道，也應采取這種措施。

36鋼管國外標準：

1. 日本工業標準（JIS－JAPAN INDUSTRY STANDARD）
2. 日本石油協會標準（JPI－JAPAN PETROCHEMICAL INSTITUTE）
3. 美國國家標準（ANSI－AMERICAN NANTIONAL STANDARD INSTITUTE）
4. 美國材料與試驗協會標準（ASTM－AMERICAN TESTING AND MATERIAL STANDAARD）
5. 美國石油協會（API－AMERICAN PETROCHEMICAL INSTITUTE）
6. 美國水道協會標準（AWWA）
7. 德國國家標準（DIN）
8. 英國標準（BS－BRITISH STANDARD）

37.《ASME壓力管道規范》（ANSI/ASME B31）包括若干部分，每一部分都是一個美國國家標準：

B31.1－動力管道

B31.3－化工廠和石油煉制廠管道（得到全世界公認，成為石油化工廠壓力管道設計普遍遵循的規范）

B31.4－液化石油輸送管道系統

B31.5－冷凍管道

B31.8－氣體傳送和分配管道系統

38.鋼管尺寸系列標準：美國的ANSI B36.10；德國的DIN2448；英國的BS3600和國際標準化組織ISO4200等標準。在日本雖然有JIS標準，但是為了進入國際市場也按美國、英國、德國的標準生產鋼管。

39.管殼式換熱器管內液體介質的流速不宜大于3m/s；冷卻水在管內的流速不宜小于0.8m/s。溫差校正系數不宜小于0.8。

40.泵應根據被輸送介質的物性和工藝參數來選型。在一般情況下，對流量較大、揚程相對較低、粘度小于650mm²/s、溶解或夾帶的氣體小于5％（體）的液體介質，宜選用離心泵。對小流量、高揚程的液體介質宜選高速離心泵。對流量較小揚程相對較高拈度小于35mm2/s溫度小于110℃的液體介質，宜選用旋渦泵。對流量小揚程高粘度大的液體介質，宜選用容積式泵。

41.碳鋼的吸收量：

△x=(t_操作-t_安裝)×L×13×10^-4cm

L為π型間距m

42.系統伴熱每60米1個回水點，1個給水點。

43.埋地線管加強級防腐：環氧煤瀝青1㎏／m³；粗格玻璃布1.2㎏／m³（一層用量）。

44.梯凳：92表設-01。

55.設備平臺高度：基礎＋設備＋保溫層＋100（凈距）。

56.土建委托中提絕對標高，安裝圖中一般標相對標高。

57.立式罐除頂平臺（根據安全閥等綜合考慮，一般取0.4米），其余平臺寬度為1.2米。

58.罐最高液位的確定：取罐高的0.9被；最低液位應與出口罐嘴同高。

59.高低位報警：高－15分鐘之內到最高液位點的位置；低－15分鐘下降到最低液位點的位置。流量一般取正常值的1±20％。