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戚元庆2011年11月10日压力管道器材选用目录一、管道材料选择依据二、管道级别三、腐蚀环境与材料选择四、管子五、管件六、法兰七、垫片八、紧固件九、阀门十、保温十一、防腐材料十二、热处理十三、无损检测一、管道材料选择依据¾压力管道定义：《特种设备安全监察条例》中定义：压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为昀高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、昀高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。此定义指明了压力管道是用于监管的安全范畴，不是一般意义上的承压管道。一、管道材料选择依据¾压力管道的基本条件：①介质昀高工作压力P≥0.1MPa（表压）；②管道规格DN＞25mm。¾压力管道的判断：1）同时符合基本条件①和②的所有气体介质管道，属于压力管道；2）同时符合基本条件①和②的可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体介质管道，属于压力管道；3）同时符合基本条件①和②的不可燃、无毒、无腐蚀性，但昀高工作温度高于或者等于标准沸点液体介质管道，属于压力管道。一、管道材料选择依据¾管道材料选择原则：应根据管道级别、设计温度、设计压力和介质特殊要求等设计条件，以及材料加工工艺性能、焊接性能和经济合理性等选用。¾执行标准：GB/T20801.1~6－2006《压力管道规范工业管道》GB50316－2000（2008版）《工业金属管道设计规范》SH/T3059－2011《石油化工管道设计器材选用规范》SH/T3064－2003《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》ZSTG-P-02-04《管道材料规定》ZSTG-P-02-12《管道等级规定》●SH3059对管道级别的划分划分依据：根据管道介质的危险程度和设计条件进行划分。SH3501－2011把管道划分为SHA和SHB两个大类，共8个小类。SHA为有毒介质SHB为可燃介质数字表示等级●TSGD0001-2009《压力管道安全技术监察规程》对管道的分类、分级GA、GB、GC、GDGC1～GC3思考：1、为什么要对管道进行分级？2、两个管道级别划分方法的对应关系？一、管道材料选择依据¾管道压力等级定义通常把管道中由标准管件的公称压力等级和壁厚等级共同确定的能反映管道承压特性的参数叫做管道的压力等级。¾设计压力管道组成件的设计压力，不应低于正常操作过程中，由内压（或外压）与温度构成的昀苛刻条件下的压力。（昀苛刻条件是指导致管子及管道组成件昀大壁厚或昀高压力等级的条件）¾确定方法1）与设备连接的管道，管道的设计压力不低于设备的设计压力。有安全阀时，管道设计压力不低于安全阀定压与静液柱压力之和。2）离心泵出口管线取泵出口压力的1.2倍或泵的关闭扬程下的压力。二、管道压力等级¾设计温度管道组成件的设计温度，不应低于正常操作过程中，由压力和温度构成的昀苛刻条件下的温度。¾确定方法1）有夹套管或外伴热管的设计温度：当工艺介质温度高于夹套介质温度时取工艺介质温度，当工艺介质温度低于夹套介质温度时取夹套温度。带有外伴热的各道取伴热介质温度减10度或工艺介质温度的高者。2）安全泄压管道取排放时可能出现的昀高或昀低温度作为设计温度。3）吹扫管道的设计温度，根据具体条件确定。二、管道压力等级¾环境影响1）由于环境影响可能形成真空的气体和蒸汽管道，应有耐真空能力或采取防止产生真空的措施。2）由于环境影响可能造成压力升高的管道，应能承受升高后的压力或采取消除升压的措施。¾动力影响承受机械振动、压力脉动的管道，应考虑振动影响。二、管道压力等级¾管道材料的许用应力按现行GB150或GB50316查取¾管道设计寿命宜为15年。¾管道在操作过程中存在压力压力温度波动时，管道组成件的压力温度允许变动范围¾有毒可燃介质管道的法兰连接昀低公称压力SHA级管道的公称压力，不宜低于5.0MPa；SHB级管道的公称压力，不宜低于2.0MPa。二、管道压力等级压力管道标准体系配伍表标准:《加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则》SH/T3129-2002高温氢腐蚀1）操作温度≥200℃，介质中含有氢气的管道按照Nelson曲线选材。温度取管道昀高操作温度＋20～40℃，压力采用氢气分压。2）操作温度≥250℃，介质中含有H2S/H2的材料选用，应根据Coupen曲线选材。材料的腐蚀速率小于0.25mm/a。主要出现在加氢装置反应炉进出口管道、反应器进出口管道、热高分进出口管道腐蚀形态三、腐蚀环境与材料选择湿硫化氢腐蚀环境高温硫、高温硫化物腐蚀环境是一种高硫、低酸原油在高温部位发生的腐蚀环境，主要出现在常减压、催化、焦化装置的加热炉进出口管道系统、分馏塔塔底及部分侧线。腐蚀机理：均与腐蚀高温S+H2S+RSH-RCOOH。1、分类1）按照制造方式无缝钢管：DN15～600焊接钢管：连续炉焊、电阻焊、电弧焊电弧焊分直缝管和螺旋焊缝2）按尺寸系列“大外径系列”：SH3405、HG/T20553-1993Ⅰa系列、ASMEB36.10M，与SH3406法兰、HG美洲体系法兰、ASMEB16.5配套，阀门采用API标准。“小外径系列”：HG/T20553-1993Ⅱ系列，与JB法兰或HG欧洲体系法兰配对使用，阀门采用国标系列。“大外径系列”是优先采用系列，“小外径系列”是沿用系列。四、管子2、选用●当压力等级＜CL600时，一般性公用工程介质用碳钢管应选用：a)公称直径DNl5～DN500钢管选用无缝钢管；b)公称直径DN≥550的钢管选用直缝焊接钢管。●当压力等级＜CL600时，一般性腐蚀介质或洁净介质用不锈钢管宜按下列要求选用：a)公称直径DNl5～DN250钢管选用无缝钢管：b)公称直径DN≥300的管子选用直缝电熔焊钢管。●压力等级≥CL600的任何介质的管道，公称直径DN≤500的管子选用无缝钢管。●公称直径DN32、DN65、DN90、DNl25、和DN550应尽量避免使用。●除了国外工艺专利商有特殊要求外，公称压力等级小于或等于CL600的管道及其组成件的材料宜优先选用中国材料及标准，公称压力等级大于或等于CL900的任何介质的管道及其组成件的材料宜全部选用ASTM、ASME或API的相关标准四、管子3、无缝钢管制造标准及选用碳钢标准GB/T8163-2008流体输送用无缝钢管GB9948-2006石油裂化用无缝钢管GB3087低中压锅炉用无缝钢管GB5310高压锅炉用无缝钢管GB6479高压化肥设备用无缝钢管制造质量等级高低GB/T8163GB3087GB9948GB5310GB6479GB/T8163和GB3087多采用平炉和转炉冶炼，杂质成分和内部缺陷多；GB9948采用电炉冶炼，有些还加了炉外精炼，杂质成分和内部缺陷少。GB6479和GB5310本身就要求炉外精炼，材料质量昀高。GB9948比GB/T8163贵20%。四、管子国标牌号与美标的对应关系4、焊接钢管选用规定（宜）四、管子压力管道安全技术监察规程－工业管道5、金属直管壁厚计算四、管子6、昀小壁厚在一般情况下公称直径DN≤40的钢管昀小壁厚如下：a)碳钢和低合金钢管不应小于SCH80；b)奥氏体不锈钢管不应小于SCH40S；c)镀锌钢管选GB/T3091加厚型。四、管子7、钢管壁厚的公称表示方法与等强度原则推荐以管子标号表示公称壁厚。管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应力的比值乘以1000，并经圆整后的数值。P—设计压力，MPa；[σ]t_—设计温度下的材料许用应力MPa；SchNo是美国管壁厚的一种表示方法（ASMEB16.10），它并不代表管璧的实际厚度，仅是管壁厚度系列的编号，每个系列编号对应是从小到大管径的一套固定不变的厚度。等强度原则：指同一管道中各个元件具有对介质相同的适应性、相同的强度和相同的寿命。而这种等强度原则就是通过SchNo表示的。四、管子1、种类2、连接形式对焊管件：分无缝SH3408和焊接SH3409，宜用于公称直径DN≥DN50。承插焊连接：SH3410，公称直径DNl5～DN40。螺纹连接：GB/Tl4626或ASMEBl6.11，使用范围DNl5～DN50。3、管件选用一般规定1）遵循等强度选用原则。2）公称直径≤DN80的净化风、生活用水管道应选用镀锌螺纹管件。3）短半径弯头(R=1.0D)的适用压力不应大于无缝直管承压强度的80%。五、管件4、对焊与承插焊优缺点对比对焊的缺点：DN≤40管子和元件若采用对焊连接错口影响较大，容易烧穿，焊接质量不易保证，一般不采用对焊连接。承插焊的缺点：焊缝为角焊缝，不能采用无损探伤；焊后热处理效果难保证。下述情况不宜采用承插焊：1）DN≤40、壁厚≥Sch160的管道元件；2）有缝隙腐蚀的介质3）润滑油管道4）复合管、衬里管5、承插焊管件的应用，应分清承口和插口。五、管件6、螺纹标准螺纹连接应采用锥管螺纹。55°锥管螺纹：多用于欧洲，R表示圆锥外螺纹、Rc表示圆锥内螺纹。GB/T7306《55°密封管螺纹》等效采用ISO7/1。60°锥管螺纹：多用于美国，用NPT表示。GB/T12716《60°密封管螺纹》等效采用ASMEB1.20.1应用限制：剧毒介质管道存在缝隙腐蚀、应力腐蚀的场合振动、压力脉动及温度变化等可能产生交变荷载的部位五、管件弯管、弯头壁厚计算7、知识点对焊弯头分长半径、短半径和弯管；承插焊弯头没有长半径和短半径之分；螺纹管帽应采用方头形式加强管嘴分平底型和弧底型加强管接头DN50～200，超过此范围采用开口焊加补强异径短节没有同心和偏心的区别承插管道应每6米开一个双承口同径管箍软管站快速接头建议采用双耳式漏斗壁厚应在标准图基础上加厚1倍，并做内外防腐五、管件¾法兰是确定管道公称压力等级的基准件。¾法兰的许用工作压力应根据法兰标准中所列的压力—温度参数确定。¾知识点分美洲体系和欧洲体系常用标准SH3406、HG20615、ASTMB16.5CLASS（或lb）与PN的对应关系承插焊法兰常用于PN≤10.0MPa，DN≤40的管道。常用密封面是RF和RJ凹凸面具有垫片更换不方面的缺点RJ常与对焊连接形式配合，不与承插焊配合，主要用在PN≥10.0MPa剧烈循环工况应用对焊法兰DN600的法兰均为WN/RF承插焊法兰无表号六、法兰¾法兰的许用工作压力应根据法兰标准中所列的压力—温度参数确定。法兰当量压力和泄露校核¾若PFD大于管道的公称压力，则该处法兰需要提高压力等级。¾垫片的选用应根据垫片的密封性能、操作压力、操作温度、工作介质特定及密封要求等因素确定¾分类非金属垫、半金属垫、金属垫¾知识点石棉垫片或含有石棉的垫片均不允许使用。凸台面法兰应采用带外环的缠绕式垫片凹凸面法兰应采用带内环的缠绕式垫片金属环垫材料硬度值应比法兰材料硬度值低30～40HB金属环垫与法兰材料相同时，金属环垫应通过热处理降低硬度润滑油管道一般采用聚四氟乙烯包覆垫片或聚四氟缠绕垫片八角形垫片与椭圆形相比，容易加工、精度容易保证，应用较多大直径法兰和换热器管箱法兰可考虑采用波齿复合垫七、垫片¾法兰连接用紧固件应能保证垫片达到初始密封条件，并在整个操作过程中保持垫片的密封性。¾标准SH3404材料35CrMoA/35#、35CrMoA/30CrMoA、25CrMoVA/35CrMoA、0Cr19Ni9/0Cr19Ni9¾知识点常用螺栓：双头、通丝、带Ⅱ型螺母DN15的阀门宜配套采用Ⅰ型螺母润滑油管道宜配套采用不锈钢螺栓安全阀入口、8字盲板、限流孔板的螺栓需要加长法兰、垫片和紧固件的选配SH3059表7.7.1八、紧固件¾常用阀门分类闸阀、截止阀、球阀、止回阀、疏水阀、蝶阀、旋塞阀、夹套阀、¾阀门标准API600、API602、API608、API69、ASMEB16.34、API598¾阀门的制造应符合相应的API标准的规定，阀门的压力温度等级应按ASMEBl6.34的规定。¾工艺介质管道需采用非金属阀座