工业管道设计(1) 2011.8

1压力管道设计审批人员考核培训教材7.工业管道2011.627.1工业管道规程37.1.1《压力管道安全技术监察规程—工业管道》TSGD0001-2009适用于哪些范围？《压力管道安全技术监察规程—工业管道》TSGD0001-2009适用于同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置以及界区内公用工程所属的工业管道:(一)最高工作压力大于或者等于0.1Mpa(表压)的;(二)公称直径大于25mm的;(三)输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体的。47.1.2《压力管道安全技术监察规程—工业管道》TSGD0001-2009将工业管道划分成几个等级?规程适用范围内的管道按照设计压力、设计温度、介质毒性程度、腐蚀性和火灾危险性划分为GC1、GC2、GC3三个等级。GC1级:(1)输送毒性程度为极度危害物貭,高度危害气体介质和工作温度高于其标准沸点的高度危害的液体介质的管道;(2)输送火灾危险性为甲、乙类可燃气体或者甲类可燃液体(包括液化烃)的管道,并且设计压力大于或者等于4.0MPa的管道;(3)输送除前两项介质的流体介质并且设计压力大于或者等于10.0MPa,或者设计压力大于或者等于4.0MPa,并且设计温度高于或者等于400OC的管道。压力管道类别《压力容器压力管道设计许可规则》对压力管道进行了全面分类，将其分为长输管道（GA）、公用管道（GB）、工业管道（GC）、动力管道（GD）四个类别。长输管道GA产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的压力管道；公用管道GB城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道；工业管道GC企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业管辖的管线；动力管道GD火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道。工业管道GC企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。包括延伸出工厂边界线，但归属企、事业管辖的管线。567.1.2《压力管道安全技术监察规程—工业管道》TSGD0001-2009将工业管道划分成几个等级?GC2级:除GC3级管道外,介质毒害程度、火灾危险性(可燃性)、设计压力和设计温度低于GC1级的管道。GC3级:输送无毒、非可燃流体介质,设计压力小于或者等于1.0MPa,并且设计温度高于-20OC但是不高于185OC的管道。77.1.3我国的压力管道及其元件应用标准有几种？相互关係如何？目前国内的压力管道及其元件的应用标准很多，常用的标准就有国家标淮（GB）、机械行业标准（JB）、石化行业标准（SH）和化工行业标准（HG）等。这些标准各有各自的温度-压力表、密封面尺寸和接管尺寸，相互之间互换性差，有些甚至不能配套使用。87.1.4石化行业的应用标准体系法兰标准石化行业应用标准体系的法兰标准（SH3406）等效采用了ASMEB16.5和API605标准，属于“美式法兰”。SH3406在结构尺寸和密封面形式上与ASMEB16.5和API605有很好的互换性，因此它能与ASME、API、MSS等标准的管道元件配套使用。但因为SH3406采用了我国材料标准而不是美国材料标准（ASTM），故两者的温度-压力表有少许偏差，在考虑两者互换时，应注意并核对它们的温度-压力对应允许值。97.2管道及附属设备107.2.1《工业金属管道设计规范》GB50316－2000(2008版)适用于哪些范围？工业管道一般采用金属管道。《工业金属管道设计规范》GB50316－2000(2008版)适用于工程压力≤42MPa的工业金属管道及非金属衬里的工业金属管道的设计。117.2.2管道设计压力的确定原则是什么？（1）管道设计压力不得低于最大工作压力；（2）装有安全泄放装置的管道，其设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力（或爆破压力）；（3）所有与设备相连接的管道，其设计压力应不小于所连接设备的设计压力；（4）输送制冷剂、液化气类等沸点低的介质的管道，按阀被关闭或介质不流动时介质可能达到的最大饱和蒸汽压力作为设计压力；127.2.2管道设计压力的确定原则是什么？（5）管道或管道组成件与超压泄放装置间的通路可能被堵塞或隔断时，设计压力按不低于可能产生的最大工作压力来确定；（6）工程设计规定需要计算管壁厚度的管道，其“管壁厚度数据表”中所列的计算压力即为该管道的设计压力，与计算压力相对应的工作温度即为该管道的设计温度。137.2.3如何选取管道设计压力？由于管道设计压力应高于管系中工作压力和工作温度组合中最苛刻条件下的压力。因此，按如下规定选取工业管道设计压力：（1）压力管道：设有安全阀的压力管道：管道设计压力≥安全阀开启压力；与未设安全阀的设备相连的压力管道：管道设计压力≥设备设计压力；离心泵出口管道：管道设计压力≥泵的关闭压力；往复泵出口管道：管道设计压力≥泵出口安全阀开启压力；147.2.3如何选取管道设计压力？压缩机排出管道：管道设计压力≥安全阀开启压力+压缩机出口至安全阀沿程最大正常流量下的压力降。（2）真空管道：管道设计压力=全真空；（3）其它管道（凡不属上述范围的管道）：管道设计压力≥工作压力变动中的最大值。157.2.4工业管道设计温度的确定原则是什么？根据化工工艺专业提供的正常工作过程中各种工况的工作温度，按“最苛刻条件下的压力温度组合”来选取管道设计温度。具体做法如下：（1）以传热计算或实测得出的正常工作过程中，介质的最高工作温度下的管道壁温作为设计温度。（2）在不便于传热计算或实测管壁温度的情况下，以正常工作过程中介质的最高（或最低）工作温度作为管道设计温度。167.2.4工业管道设计温度的确定原则是什么？金属管道：1）不保温管道①介质温度38℃管道：管道设计温度=介质最高温度；②介质温度≥38℃管道：管道设计温度=95%的介质最高温度；2）外部保温管道：管道设计温度=介质最高温度；3）内保温管道（用绝热材料衬时）：管道设计温度=传热计算管壁温度或试验实测的管壁温度；4）介质温度≤0℃的管道：管道设计温度=介质最低温度。177.2.5阀门的一般会发生哪些质量问题？1.内漏问题是否有内漏或内漏的大小是衡量一个阀门质量的主要技术指标。对于压力管道来说，处理的介质大都是可燃、易燃、易爆、有毒的介质，阀门关闭时，希望通过阀板的泄漏（内漏）越少越好，甚至有些介质的泄漏要求为零。常用的评判阀门内漏的标准有API598、ASMEB16.10和JB/T9092。2.外漏问题外漏是指通过阀杆填料和阀盖垫片处的介质外泄漏。它同样是衡量阀门好坏的一个重要指标。对有些介质，外漏的要求甚至比内漏要求更严格，因为它直接泄入大气，会直接引起事故，造成人身伤害。对于这种情况，有时不得不采用波纹管密封阀或隔膜阀来保证阀门的外漏为零。187.2.5阀门的一般会发生哪些质量问题？3.材料质量材料质量是衡量阀门强度可靠性和使用寿命的一个重要指标。众所周知，大多数DN≥50mm的阀门都是铸造阀体，如果质量不好，会直接影响到阀门的可靠性和使用寿命。197.2.6通用阀门规格书应包括哪些内容？阀门型号能否全面说明阀门规格？通用阀门规格书应包括下列内容：（1）采用的标准代号；（2）阀门的名称、公称压力、公称直径；（3）阀体材料、阀体对外连接方式；（4）阀座密封面材料；（5）阀杆与阀盖结构；阀杆等内件材料，填料种类；（6）阀体中法兰垫片种类、紧固件结构及材料；（7）其他特殊要求。国内现行的阀门型号表示方法，对阀杆及内件材料、填料种类、中法兰垫片种类、中法兰紧固件材料种类等均无规定，不能全面说明阀门规格。207.2.7阀门出厂前，一般要根据什么标准进行哪些试验？试验要求如何？阀门出厂前要根据ZBJ16006-90《阀门的试验与检验》进行壳体压力试验和密封试验。密封试验分上密封、低压密封和高压密封试验。根据阀门类别不同选择密封试验。闸阀和截止阀要进行上密封和低压密封试验；壳体压力试验，一般采用温度不超过52℃的水或粘度不大于水的非腐蚀性流体，以38℃时1.5倍的公称压力进行。低压密封试验，一般采用空气或惰性气体，以（0.5～0.7）MPa压力进行。217.2.8什么情况下需设置双阀？（1）液化石油气、其它可燃、有毒、贵重液体、有强腐蚀性（如浓酸、烧碱）和有特殊要求的（如有恶臭的介质等对环境造成严重污染的）介质的储罐，在其底部通向其它设备的管道上，不论靠近其它设备处有无阀门，都应安装串联的两个阀（双阀），其中一个紧贴储罐接管口。当储罐容量较大或距离较远时，此阀最好是遥控阀。装有上述介质的容器的排净阀，也应是双阀。上述介质管道上的取样阀及排净阀应按操作频繁程度及其它条件来决定是否采用双阀；227.2.8什么情况下需设置双阀?（2）在装置运行中需切断检修清扫或进行再生的设备，应设双阀，并在两阀之间设检查阀。设备从系统切断时，双阀关闭，检查阀打开。（3）在设计高压废热锅炉及蒸汽系统时，可参照执行《火力发电厂汽水管道设计技术规定》（DL/T5054-1996）中PN≥4.0MPa的管道疏水和放水应串联设置两个截止阀；PN≥4.0MPa管道的放气装置，应串联设置两个截止阀。（4）对于烃类和有毒、有害化学药剂物料与其他工艺物料连接处的上游和放空、放净管上设置双阀。237.2.10安全泄放装置的主要作用是什么？常用的安全泄放装置有哪几种？安全泄放装置的主要作用是防止压力容器、锅炉和管道等受压设备因火灾、操作故障或停水、停电造成压力设备超过其设计压力而发生爆炸事故。当设备内介质的压力达到预定值时，安全泄放装置立即动作，泄放出压力介质，一旦压力恢复正常，它即自行关闭（爆破片除外），以保证设备的正常运行。247.2.10安全泄放装置的主要作用是什么？常用的安全泄放装置有哪几种？常用的安全泄放装置有阀型（安全阀、呼吸阀）、断裂型（爆破片）和熔化型（易熔塞）等。熔化型的使用条件上有很大的局限性，一是由于易熔合金强度低，泄放面积很小，只适用小型容器，二是由于它是靠温度的升高而动作的，只适用于压力随温而增大的容器，因此，化工工艺装置常用的安全泄放装置一般均选用安全阀或爆破片，或这两类型的组合，而常压设备则选用呼吸阀。257.2.12哪些容器或部位必须设置安全阀？凡属下列情况之一的容器或部位必须设置安全阀：（1）独立的压力系统（有切断阀与其它系统分开）。该系统指全气相、全液相或气液相连通；（2）设计压力小于压力来源处的压力容器及管道；（3）容积式泵和压缩机的出口管道；（4）加热炉出口管道上如设有切断阀或控制阀时，在该阀上游应设置安全阀；（5）由于工艺事故、自控事故、电力事故、火灾事故和公用工程事故引起的超压部位；（6）凝气透平机的蒸汽出口管道；（7）余热锅炉等设备。267.2.13安全阀如何分类？安全阀可以分为三个基本类型，三类分别是弹簧式、脉冲式和杠杆式。弹簧式安全阀脉冲式安全阀杠杆式安全阀277.2.14什么叫安全阀的设定压力？如何根据不同的介质或场合选择安全阀的形式？安全阀入口处的静压达到该值时，安全阀将动作。设定压力要求不大于被保护系统内最低的设计压力。可按下面所列的情况选择安全阀的形式：（1）排放气体或蒸汽时，选用全启式安全阀；（2）排放液体时，选用全启式或微启式安全阀；（3）排放水蒸汽或空气时，可选用带扳手的安全阀；（4）对设定压力大于3MPa，温度超过235℃的气体用安全阀，则选用带散热片的安全阀，以防止泄放介质直接冲蚀弹簧；287.2.14什么叫安全阀的设定压力？如何根据不同的介质或场合选择安全阀的形式？（5）排放介质允许泄漏至大气的，选用开式阀帽安全阀；不允许泄漏至大气的，选用闭式阀帽安全阀；（6）排放有剧毒、有强腐蚀、有极度危险的介质，选用波纹管安全阀；（7）高背压的场合，选用背压平衡式安全阀或导阀控制式安全阀；（8）在某些重要的场合，有时要安装互为备用的两个安全阀。两个安全阀的进口和出口切断阀宜采用机械联锁装