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無縫鋼管的標準管件的公稱壓力等級標準的及壁厚偏差值

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   1.2設計溫度
  
  中國無縫管網市場行情訊息:管道的設計溫度:應不低于正常操作時,由內壓(或外壓)與溫度構成的最苛刻條件下的溫度。
  
  最苛刻條件:  指導致管子及管道組成件最大壁厚、最高公稱壓力等級或最高材料等級的條件。
  
  設計溫度的確定:考慮環境、隔熱、操作穩定性等因素的影響,設計溫度應略高于由內壓(或外壓)與溫度構成的最苛刻條件下的最高工作溫度。
  
  a.     一般情況下管道元件的設計溫度確定
  
  一般情況下為了操作上的方便,在此不妨也采用壓力容器的做法,在相應工作溫度的基礎上增加一個裕度系數(除法蘭和螺栓以外)。
  
  表5-2  一般情況下管道元件的設計溫度確定
  
  工作溫度Tw(℃)
  
  設計溫度T(℃)
  
  -20<Tw≤15
  
  T= Tw-5(最低取-20)
  
  15<Tw≤350
  
  T= Tw+20
  
  Tw>350
  
  T= Tw+(5~15)
  
  ※當按該原則確定的設計溫度會引起管道壓力等級或材料變化時,應判斷該工作溫度是否
  
  就是由內壓(或外壓)與溫度構成的最苛刻條件下的最高工作溫度,如果是,在報請有關技術負責人批準的情況下,設計溫度可取此時的最高工作溫度,而不加系數。
  
  法蘭、墊片的設計溫度不低于最高工作溫度的90%;
  
  螺栓、螺母的設計溫度應不低于最高工作溫度的80%。
  
  b.     夾套或外伴熱管道
  
  中國無縫管網市場行情訊息:對于夾套或外伴熱的管道當工藝介質溫度高于伴熱介質溫度時,其設計溫度按上表選取;當工藝介質溫度低于伴熱介質溫度時,對夾套伴熱取伴熱介質溫度為設計溫度,而對外伴熱則取伴熱介質溫度減10℃與工藝介質溫度二者的較大值為設計溫度;
  
  c.      安全泄壓管道
  
  安全泄壓管道取排放時可能出現的最高或最低溫度為設計溫度;
  
  d.     蒸汽吹掃的管道
  
  采用蒸汽吹掃的管道當介質溫度高于吹掃蒸汽的溫度時,則按介質溫度根據上表確定其設計溫度。當介質溫度低于吹掃蒸汽溫度時,應視具體情況而定。例如,按介質溫度選取的管道及其元件不能承受吹掃介質的條件時,應適當提高等級以適應吹掃介質條件。
  
  e.     多種工況下工作的管道
  
  同一根管道,如果在兩種或兩種以上工況條件下工作時,其設計溫度應取與內壓(或外壓)構成的最苛刻條件下的最高工作溫度,并對其它工況進行校核。
  
  f.       臨氫管道
  
  臨氫操作的管道,在查Nelson曲線時,應取設計溫度再加30~50℃作為查曲線的溫度參數值。這是因為Nelson曲線為統計值,在鄰近曲線下方選材時而出現氫損傷的實例也曾發生過;
  
  g.     帶襯里的管道
  
  帶隔熱耐磨襯里的管道,其金屬部分的管道設計溫度應經計算或實測確定。一般情況下,宜取250℃作為設計溫度;
  
  h.     管系應力計算時
  
  在進行有彈簧支架的管系應力計算時,宜取介質的正常工作溫度作為計算參數。
  
  5.2影響管道壓力等級確定的因素
  
  除了上述的設計溫度和設計壓力是管道壓力等級確定的基本參數外,還有一些其它因素也將影響到管道壓力等級的確定。
  
  5.2.1應用標準體系
  
  不同的標準體系,其公稱壓力等級系列是不同的,對應的溫度-壓力表也不相同。或者說,相同的設計條件,而選用不同的應用標準,其公稱壓力等級是不同的。因此,在確定管道公稱壓力等級之前,應首先確定其應用標準體系。
  
  5.2.2材料
  
  不同的材料,其機械性能是不同的,那么它們在標準中的溫度-壓力表上的對應值也是不相同的。因此在確定管道的公稱壓力之前應首先確定管道及其元件的材料。材料的選用是由設計溫度、設計壓力和操作介質確定的。
  
  管道中各元件的材料標準往往是不同的,一般情況下,管子用管材,法蘭
  
  用鍛材,而閥門多用鑄材。無論用什么材料標準,它們都應該是同等級的材料,即具有對操作條件的同等適應性和等強度; 注意管材、板材、棒材、鑄材的配伍。
  
  5.2.3操作介質
  
  一般情況下,管道的公稱壓力在對應溫度下的許用壓力不得超出其設計壓力。
  
  對由于管子及其元件失效而將造成嚴重危害或易于產生重大事故的介質,在考慮其公稱壓力等級時,不應僅僅按溫度-壓力表來確定,應適當提高其公稱壓力等級,即提高其安全可靠系數。SH3059、SYJ1064標準對此都有詳細的規定,例如:
  
  對輸送劇毒介質的管道,當采用SH標準體系時,無論介質的操作壓力是多少,其公稱壓力等級應不低于PN5.0MPa;當采用JB標準體系時,應不低于PN4.0;
  
  對輸送氫氣、氨氣、液態烴等介質的管道,當采用SH標準體系時,無論介質的操作壓力是多少,其最低公稱壓力等級應不低于PN2.OMPa,當采用JB標準體系時,應不低于PN2.5MPa;
  
  對輸送一般可燃介質的管道,當采用SH標準體系時,其公稱壓力等級應不低于PN2.0MPa,當采用JB標準體系時,應不低于PN1.6MPa。
  
  5.2.4介質溫度及管系附加力
  
  許多法蘭標準都給出這樣一個注釋:其溫度-壓力表的對應值是指法蘭不受沖擊載荷的對應值。事實上,法蘭遭受外部管道給予的彎曲、振動、溫度循環等附加載荷時,都將影響其密封性,甚至影響到強度的可靠性,此時應將這些外部載荷折算成當量介質壓力來確定管道所需的公稱壓力。
  
  給予法蘭的彎曲載荷主要是由管系的熱脹冷縮引起的。一般情況下,對于PN2.0等級的法蘭,當其工作溫度大于200℃時,或PN5.0及以上等級的法蘭在工作溫度大于400℃時,均應考慮管系對法蘭產生的附加載荷的影響,否則應提高管系的公稱壓力等級。
  
  5.3影晌壁厚等級確定的因素
  
  5.3.1材料的許用應力
  
  材料的許用應力是指材料的強度指標除以相應的安全系數而得到的值。材料的機械性能指標有屈服極限、強度極限、蠕變極限、疲勞極限等,這些指標分別反映了不同狀態下失效的極限值。為了保證管道運行中的強度可靠,常將管道元件中的應力限制在各強度指標下某一值,該數值即為許用應力。當管道元件中的應力超過其許用應力值時,就認為其強度已不能得到保證。因此說,材料的許用應力是確定管道壁厚等級的基本參數。
  
  不同的設計標準,選取材料的許用應力值是不同的。對壓力管道來說,國內的設計標準是按GB150《鋼制壓力容器》確定的許用應力值,ASTM材料則是取按ANSI B31.3《Process Piping》標準確定的許用應力值。
  
  5.3.2腐蝕余量
  
  腐蝕余量是考慮因介質對管道的腐蝕而造成的管道壁厚減薄,從而增加的管道壁厚值。它的大小直接影響到管道壁厚的取值,或者說直接影響到壁厚等級的確定。
  
  目前我國尚沒有一套有關各種腐蝕介質在不同條件下對各種材料的腐蝕速率數據,因此,工程上大多數情況下仍是憑經驗來確定其腐蝕余量的。許多國內外的工程公司或設計院通常都將腐蝕余量分為如下四級:
  
  a.無腐蝕余量。對一般的不銹鋼管道多取該值;
  
  b.1.6mm腐蝕余量。對于腐蝕不嚴重的碳素鋼和鉻鉬鋼多取該值;
  
  c.3.2mm腐蝕余量。對于腐蝕比較嚴重的碳素鋼和鉻鉬鋼管道多取該值;
  
  d.加強級(大于3.2mn)腐蝕余量。對于有固體顆粒沖刷等特殊情況下的管道,根據實際情況確定其具體值。.
  
  5.3.3管子及其元件的制造壁厚偏差
  
  管子及其元件在制造過程中,相對于其公稱壁厚(或者叫理論壁厚)都會有正、負偏差,因此在確定管子及其元件公稱壁厚時一定要考慮可能出現的負偏差值。各種鋼管標準中規定的負偏差值是不完全相同的,GB/T8163《流體輸送用無縫鋼管》、GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》規定的壁厚偏差值如下:
  
  常用標準的壁厚偏差值
  
  材料標準
  
  壁厚(mm)
  
  偏差值(%)
  
  GB/T8163
  
  ≤20
  
  +15,-10,+12,-5,-10
  
  GB/T14976
  
  <15
  
  ≥15
  
  +15,-12.5
  
  +20,-15
  
  5.3.4焊縫系數
  
  金屬的焊接過程,實質上是一個冶金過程,其組織帶有明顯的鑄造組織特征。一般情況下,鑄造組織缺陷較多,材料性能也有所下降。對于有縱焊縫和螺旋焊縫的焊接管子及其元件,相對于無縫管子及其元件來說,工程上常給它一個強度降低系數(即焊縫系數),以衡量其機械性能下降的程度。其焊縫系數的取值見表5-4
  
  焊接鋼管的焊縫系數
  
  序號
  
  焊接方法
  
  接頭形式
  
  焊縫型式
  
  檢驗型式
  
  焊縫系數
  
  1
  
  鍛焊
  
  對焊
  
  直線
  
  按標準要求
  
  0.6
  
  2
  
  電阻焊
  
  對焊
  
  直線或螺旋形
  
  按標準要求
  
  0.85
  
  3
  
  電弧焊
  
  單面對焊
  
  直線或螺旋形
  
  無RT
  
  10%RT
  
  100%RT
  
  0.8
  
  0.9
  
  1.0
  
  雙面對焊
  
  直線或螺旋形
  
  無RT
  
  10%RT
  
  100%RT
  
  0.85
  
  0.9
  
  1.0
  
  RT  射線探傷
  
  5.3.5設計壽命
  
  a.      設計壽命與壓力管道的腐蝕余量有關。
  
  對于均勻腐蝕來說,當知道其年腐蝕速率后,根據預定的設計壽命,就很容易算出其應取的腐蝕余量了。
  
  b.     設計壽命還與交變應力作用的荷載變化次數、氫損傷的孕育時間、斷裂因子的擴展期等影響因素有關,
  
  c.      與壓力管道的一次性投資、資金代嘗期和技術更新周期有關。
  
  d.     美國一雜志上推薦的設計使用壽命為:碳鋼為5年;鉻鉬鋼和不銹鋼為10年。
  
  SH3059標準規定的設計壽命為15年。
  
  國外的一些工程公司對總承包項目規定一般為10年;非總包項目一般為15年,以便從中獲取較大的利潤。
  
  5.4 常用壓力管道器材的設計標準
  
  1) GB50316-2000《工業金屬管道設計規范》;
  
  2) GB50251-94  《輸氣管道工程設計規范》;
  
  3) GB50253-94  《輸油管道工程設計規范》;
  
  4) GB50028-93  《城鎮燃氣設計規范》(1998年版)(2002年局部修訂條文);
  
  5) GB50030-91  《氧氣站設計規范》;
  
  6) SH3059-2001 《石油化工管道設計器材選用通則》;
  
  7) SH3064-1994 《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收》;
  
  8) HG/T20646   《化工裝置管道材料設計規定》。中國無縫管網市場行情訊息 
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