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1压力管道设计审批人员考核培训教材第三部分管道布置中国有色金属建设协会设计分会压力管道研究会2目录1管道布置设计的基本要求及原则1.1管道布置设计必须具备的条件1.2管道布置设计常用标准、规程和规范1.3管道布置设计的基本要求及原则1.4管道布置应考虑的安全问题2管道敷设方式及设计要点2.1地面以上敷设2.2地面以下敷设2.3热力管道的直埋3常见管道布置设计3.1热力管道的布置及敷设3.2发生炉煤气、水煤气管道的布置及敷设3.3城市煤气管道的布置及敷设3.4液化石油气管道的布置及敷设3.5压缩空气管道的布置及敷设3.6氧气管道的布置及敷设3.7乙炔管道的布置及敷设3.8氢气管道的布置及敷设4管道布置设计中常见的一些问题4.1可燃液体、可燃气体的管道设计的原则是什么？4.2调节阀组安装的一般要求是什么？4.3泵类的管道设计一般要求是什么？4.4泵的保护线有哪几种？其作用是什么？4.5泵管道支架设置的要点是什么？34.6泵冷却水的作用是什么？其管道设计有哪些要求？4.7离心式压缩机管道布置的一般要求是什么？4.8往复式压缩机管道布置设计的一般要点是什么？4.9压缩机的管道氮气吹扫和置换的目的是什么？4.10汽轮机入口管道设计的要点是什么？4.11凝汽式汽轮机出口管道设计的要点是什么？4.12背压式汽轮机出口管道设计应考虑哪些因素？4.13蒸汽管道布置的一般要求是什么？4.14蒸汽凝结水管道布置的一般要求是什么？4.15蒸汽管道和蒸汽加热设备哪些部位需设置疏水阀？4.16选用疏水阀的主要依据是什么？对疏水阀有哪些具体要求？4.17蒸汽疏水阀有哪几种类型？其常用的疏水阀的安装有何要求？4.18安全泄压装置主要作用是什么？4.19安全阀的安装及其管道布置设计的要点是什么？4.20管道排气、排液的目的是什么？在管道何处需设置排气或排液？4.21对管道上排气、排液管的安装有何具体要求？4.22管道伴热介质有哪几种？其适用范围如何？4.23管道的伴热有哪些方式？4.24蒸汽外伴热管安装的一般要求是什么？4.25蒸汽夹套管安装的一般要求是什么？4.26机泵的地漏及排污沟的设置是如何考虑的？4.27低温管道布置设计时，应注意哪些问题？4.28直管段上两相邻环焊缝的最小中心间距为多少？环焊缝及需要热处理的焊缝距支、吊架边缘的最小净距离为多少？4.29埋地敷设管道埋设深度有哪些要求？4.30阀门安装的一般要求是什么？最适宜的安装高度是多少？水平管道上的阀4门、阀杆方向如何考虑？4.31呼吸阀的安装有哪些要求？4.32管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙时，应采取哪些措施？4.33管道支吊架有哪些种类和型式？4.34管道支吊架设计原则是什么？4.35管道支吊架荷重应考虑那些荷重和作用力。4.36何谓管道的自然补偿？自然补偿有何特点？4.37一般热力管道自补偿能力如何判别？4.38压缩机进出口管道支架设计要点是什么？4.39锅炉和余热锅炉的蒸汽、给水管道设计的要求是什么？4.40锅炉的燃料油管道设计的要求是什么？4.41锅炉的燃料气管道设计的要求是什么？4.42除氧器管道设计的要求是什么？4.43蒸汽减温减压器管道设计的要求是什么？4.44锅炉给水泵进出口管道设计的要求是什么？4.45锅炉水处理用耐酸管道设计的要求是什么？4.46全厂性沿管墩或管架敷设的管道，管底距地面净空高度是如何要求的？4.47全厂性管道跨越铁路、道路时应符合哪些规定？4.48储罐的进出料管道应如何与罐体连接？4.49连接油品装卸设备的输油管道应在什么位置设置紧急切断阀？4.50设备和管道的隔热目的是什么？4.51不保温设备和管道的表面防烫温度为多少？在什么范围内需设防烫保温？4.52哪些管道应考虑伴热？4.53请分别列出岩棉、微孔硅酸钙(无石棉)、硅酸盐纤维制品、聚氨脂泡沫塑料（自熄性）、聚苯乙烯泡沫塑料(自熄性)和泡沫玻璃等隔热材料及其制品的适用温度范围？54.54隔热材料及其制品的性能应符合哪些要求？4.55设备和管道的隔热结构由哪几部分组成？各部分作用是什么？4.56防潮层材料应符合哪些要求？4.57保护层材料应符合哪些要求？4.58“绝热材料的允许使用温度”的定义是什么？4.59隔热材料及其制品的选用原则是什么？4.60设备和管道的外部防腐涂料应如何选用？4.61哪些设备和管道表面不应涂漆？4.62哪些介质管道须静电接地？管网的接地连接点和接地电阻值有何要求11管道布置设计的基本要求及原则1.1管道布置设计必须具备的条件(1)应遵守的国家和行业法律法规、设计标准以及规程规范；(2)工程设计统一规定；(3)工艺流程（系统）图；(4)设备布置图；(5)设备表、设备图；(6)相关专业的设计条件（总平面地形图、厂房建筑图、电气电缆、给排水专业管道布置图等）。1.2管道布置设计常用标准、规程和规范(1)《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）(2)《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB50264-97）(3)《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-92）(4)《建筑设计防火规范》（GBJ16-872001年版）(5)《职业性接触毒物危害程度分级》（GB5044-85）(6)《城镇燃气设计规范》GB50028-93(2002年版)(7)《城市热力网设计规范》（CJJ34-2002）（8）《城镇直埋供热管道工程设计规范》（CJJ/T81-98）(9)《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-94）(10)《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）(11)《火力发电厂汽水管道设计技术规定》（DL/T5054-1996）(12)《火力发电厂保温油漆设计规程》（DL/T5072-97）(13)《火力发电厂化学设计技术规程》（DL/T5068-96）（14）《燃气—蒸汽联合循环电厂设计规定》（DL/T5174-2003）(15)《锅炉房设计规范》（GB50041-92）(16)《发生炉煤气站设计规范》（GB50195-94）(17)《压缩空气站设计规范》（GBJ29-2003）(18)《氧气站设计规范》（GBJ50030-91）（19）《氢氧站设计规范》（GB50177-93）(20)《乙炔站设计规范》（GB50031-91）(21)《石油化工企业管道布置设计通则》（SHJ12-89）(22)《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）(23)《输油管道工程设计规范》（GB50253-2003）2(24)《化工企业静电接地设计规程》（HGJ28-90）1.3管道布置设计的基本要求及原则基本要求:(1)应符合管道及系统流程设计的要求；(2)应符合有关的法规、标准及规程规范；(3)统筹规划，做到安全可靠、经济合理、整齐美观；(4)满足施工、操作和维修等方面要求；(5)与设备、装置、建构筑物相协调；室内管道布置原则：(1)尽量避免管道对室内采光的影响，不应妨碍窗户的启闭；(2)不应影响设备的操作和维护（如抽管检修和设备起吊）；(3)在水平管道交叉较多的地区，一般按管道的走向，划定纵横走向的标高范围，将管道分层布置；(4)热力管道一般布置在油管道的上方，当需布置在油管道下面时，在油管道的阀门、法兰或可能漏油部位下方的热力管道，应采取可靠的隔离措施；(5)地沟内管道应尽量采用单层布置，当采用多层布置时，一般将小管或压力高的，阀门多的管道布置在上面；(6)腐蚀性介质管道不应布置在人行通道和转动设备上方；(7)B类流体介质的管道，不得安装在通风不良的厂房内、室内的吊顶内或夹层内；(8)B类流体介质的管道，不应布置在高温管道旁或上方。室外管道管网布置原则：(1)厂区内管道的敷设，应与厂区内的道路、建筑物、构筑物等协调，减少管道与铁路、道路的交叉；(2)大直径管道应靠近管架柱子布置；(3)需设置“π”型补偿器的高温管道，应布置在靠近柱子处；(4)热力管道，仪表和电气电缆槽架等宜布置在管架上层，工艺管道，腐蚀性介质管宜布置在下层；(5)管架上的管道设计，应预留10～20％余量；(6)B类流体介质管道与电缆和氧气管道并行或交叉敷设时，其净距应符合规范要求；(7)B类流体介质不得穿过与其无关的建筑物；(8)密度比环境空气大的B类气体管道，当有法兰、螺纹连接或填料结构时，不应紧靠建筑物门窗敷设；(9)道路、铁路上方的管道上不应有阀门、法兰、螺纹接头及带填料的补偿器等可能泄露的组件；3(10)管廊层间距及管道净距应满足安装及运行要求；(11)蒸汽管道或可凝气体管道，支管宜从主管的上方接出，蒸汽冷凝液管宜接至回收总管上方。1.4管道布置应考虑的安全问题1.4.1管道的热补偿某些压力管道输送的介质常常具有高温高压特征或由于工作环境温度的变化，造成金属材料的热胀冷缩，管道布置设计应充分考虑吸收热位移。一旦布置不当，将造成管道某些部位产生过大的热应力而破坏或对支架产生过大的推力而影响管道支架的安全，从而影响管道系统的正常运行。例题：图市为某厂一条联接两台换热器间的管道工作压力P=4.0MPa工作温度t=316°,管道外径φ219,换热器中心距2.1m,中间联接管道水平管中心距2m,A处设有一异径管DN200/DN150，管道设计安装尺寸见图。运行状况：异径管与法兰连接处焊缝多次出现裂纹。原因分析：由于设备布置太近，中间接管短、管径大，柔性差，吸收热膨胀变形的能力较小，经对管系进行柔性分析，A处受到很大的横向推力和推力矩。措施：由于场地所限，不可能改变管子长度，只好改变管子直径，并将异径管接头由A处移到B处,管子AB的外径由219mm降到159mm,使管道柔性得到改善，同时异径管与管子连接处由于形状突变引起的应力集中的位置也由较高应力区域移到了较低应力区域。这样，管道的最大应力值下降了，经几年的生产考验，获得了满意的结果。1.4.2管道振动危害：4管道振动是一种常见现象，严重的振动会加速裂纹扩展，威胁系统的安全。与设备连接的管道，尤其与往复机械相联的管道，振动是不可避免的，但必须控制在一定的范围内。产生原因：设备的往复运动及振动，导致与设备连接的管道振动（如压缩机、汽轮机、泵、风机等）；伴随介质脉动或压力波动易产生共振（如活塞式压缩机、介质流向改变或工况发生变化情况等）；不稳定的两相流（如蒸汽管疏水不畅）、液击（阀门急开急关）、地震、风等都会加剧管道的振动。防止措施：(1)防止设备振动的传递，如联接处设软接头；(2)增加缓冲罐，确保介质稳定；如：与压缩机连接的管道；(3)减少管道弯头，适当增设管道支架，增加稳定性；(4)确保管道安装坡度，增加疏水，避免两相流，防止水冲击。1.4.3支架（座）安全支架（座）主要是起支撑重量、稳定管系、限制管道位移（自由度）和防震减震作用。因此，管道布置设计应根据所输送介质的种类、特性及安全要求合理布置和正确选择结构合适的支吊架，以改善管道的应力分布，确保管道安全运行。支吊架设计可按管道设计、结构强度设计软件计算确定或按有关设计手册选取。1.4.4管道组件质量及布置安全：管道组件包括管子、三通、弯头、异径管、法门、法兰、垫片、过滤器、补偿器等，其选择和设计要求由管道材料章节介绍。这里只介绍从管件的布置方面应作哪些考虑。管道组件布置原则：应尽可能布置在变形位移小，应力较低的部位。如下图阀门布置，左图布置较右图布置好。不合理布置正确布置补偿器：对Π型补偿器，一般要求布置在两固定点之间管段的中央，并在适当位置设导向支架，以利于热位移的吸收；对通用型波纹补偿器，要求布置在固定支架旁，并按生产厂家要求设置一定的导向支架，确保补偿器的稳定性。支架设置要求见下图：5方型补偿器布置40DN40DN波纹补偿器布置1.4.5对连接设备的影响：管道对所联设备的作用力和力矩应符合设备厂家允许的规定，如超过规定，将影响设备的安全和造成联接法兰处的泄漏。措施：(1)设备连接处设支吊架，以承担管道重量及管端推力，如下图。(2)提高连接处管道的柔性，如设柔性接头或柔性弯管。若设通用型波纹补偿器（或软接头），一定要注意盲板力的影响。如图：61.4.6管道安全距离与敷设方式热力、电力、易