压力管道设计(工业管道和公用管道)5
- 格式:docx
- 大小:1.55 MB
- 文档页数:18
压力管道的定义一。
压力管道:是指利用一定的压力,用于输送气体或液体的管状设备。
其范围规定为最高工作压力或者等于0.1MPa(表压)的气体,液体气休,蒸气介质或者可燃,易爆,有毒,有腐蚀性,最高工作温度高于或等于标准的液体介质,且公称直径大于25㎜的管道。
二。
压力管道的划分:(一)GA类(长输管道)管道类别介质状态介质特性设计压力(MPa)公称直径(DN)输送距离(KM)GA1 气体有毒,可燃,易爆P>1.6 >25 / 液体有毒,可燃,易爆P≥0.1 ≥300 ≥200 浆体/ P≥0.1 ≥150 ≥50GA2 气体有毒,可燃,易爆0.1≤P≤1.6 >25 / 液体有毒,可燃,易爆P≥0.1 >25 / 浆体/ P≥0.1 >25 /(二)GB类(公用管道)管道类别管道特性设计压力(MPa) 公称直径(DN)GB1 燃气管道P≥0.1 >25GB2 热力管道P≥0.1 >25 (三)GC类(工业管道)管道类别介质状态介质特性设计压力(MPa)公称直径(DN)设计温度( C°)GC1 汽体液体毒性程度为极度危害的介质P≥0.1 >25 / 汽体火灾危险性为甲,乙类P≥4.0 >25 / 液体火灾危险性为甲类P≥4.0 >25 / 汽体液体可燃,有毒P≥4.0 >25 ≥400 汽体液体/ P≥10.0 >25 /GC2 汽体火灾危险性为甲,乙类0.1≤P<4.0 >25 / 液体火灾危险性为甲类0.1≤P<4.0 >25 /汽体液体可燃,有毒 1.0≤P<4.0 >25 ≥400汽体液体可燃,有毒 1.0≤P<4.0 >25 /汽体液体/ 1.0≤P<10.0 >25 ≥400汽体液体/ 4.0<P<4.0 >25 /GC3 汽体液体可燃,有毒0.1≤P<1.0 >25 / 汽体液体/ 0.1<P<4.0 >25 /压力管道类别定义及范围一、长输(油气)管道系产地、储存库、使用单位间的用于输送商品介质的管道,代号为GA,划分为GA1级和GA2级。
压力管道的定义及分类
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,其范围规定为最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、最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。
压力管道的分类:
管道分类一般可以按主体材料、敷设装置、输送介质特性和用途等管道使用特性进行分类。
压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道和长输管道。
长输管道、公用管道、工业管道定义是什么?
1)长输管道是指产地、储存库、使用单位用于输送商品介质(油、气等),并跨省、市,穿、跨越江河、道路等,中间设有加压泵站的长距离(一般大于50Km)管道。
管道设计按照GB50253-2003《输气管道设计工程规范》或GB50251-2003《输油管道工程设计规范》等标准规范设计。
2)公用管道是指城市、乡镇、工业厂矿生活区范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。
管道是按照GB50028-93《城镇燃气设计规范》(2002年版)或CJJ34《城市热力网设计规范》等标准规范设计。
3)工业管道系指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的管道,公用工程管道及其它辅助管道。
包括延伸出工厂边界线,但归属企、事业单位管辖的工艺管道。
压力管道的分类和分级管道的用途广泛,品种繁多。
不同领域内使用的管道,其分类方法也不同。
一般可以按用途、主体材料、敷设状态和输送介质等管道使用特性进行分类。
具体情况可见图1。
在一般法规、标准、规范中,为了便于设计、施工验收和使用管理和检验,往往根据介质的特性和设计参数采用综合分类、分级的方法,同时,在各行业的设计规范,施工验收规范和维修、检验规程之间,对管道的分级或分类尚存在差异。
如:国家标准《工业金属管道设计规范》GB50316中的流体根据状态、性质和设计参数分为A1、A2、B、C、D五类。
A1类为剧毒介质;A2类为有毒介质B类为可燃介质;C类、D类为非可燃、无毒介质,其中设计压力小于等于1MPa,且设计温度为-29~186℃的为D类。
化工、石油化工和电力等行业的施工及验收规范对管道的分级或分类如下:化工行业标准《化工金属管道工程施工及验收规范》HG20225—95按流体特性和设计参数分为A、B、C、D四类。
基本与国家标准一致,但将有毒介质管道划入B类管道。
石油化工行业标准《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501—2002按流体特性和设计参数分为SHA、SHB、SHC、SHD四级,如表3。
表3SH3501-2001管道分级电力行业标准《电力建设施工及验收技术规范》(管道篇)DL5031—94按设计压力分为高压、中压和低压三级管道。
设计压力大于8MPa的为高压管道;设计压力大于1.6MPa,小于等于8MPa的为中压管道;设计压力小于等于1.6MPa 的为低压管道。
《压力管道安全管理与监察规定》将压力管道分工业管道、公用管道和长输管道三类。
这主要是从管道的用途和地域特性进行的分类,其具体定义是:(1)工业管道: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。
其地域特性是一个企业或事业单位内使用的管道;(2)公用管道:城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道,其地域特性是一个城市或乡镇范围内使用的管道;(3)长输管道:产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道,其地域特性是跨地区(跨省、跨地市)使用的管道。
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,其范围规定为最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、最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。
——特种设备安全监察条例国务院令第373号1.压力管道设计类别、级别、品种的划分:压力管道类别分为:长输管道(GA)、公用管道(GB)、工业管道(GC)压力管道共分为2级别16个品种,品种→品种代号如下:长输管道(GA):GA1(1)→GA11;GA1(2)→GA12;GA1(3)→GA13; GA1(2)→GA21;GA2(2)→GA22;GA2(3)→GA23;公用管道(GB):GB1→GB1;GB2→GB2;工业管道(GC):GC1(1)→GC11;GC1(2)→GC12;GC1(3)→GC13;GC1(4)→GC14;GC2(1)→GC21;GC2(2)→GC22;GC2(3)→GC23;GC2(4)→GC24;2.有毒、可燃介质管道按照《石油化工管道设计器材选用通则》(SH3059)分类: SHA:①毒性程度为极度危害介质管道(苯管道除外)②毒性程度为高度危害的丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢介质管道③设计压力大于或等于10.0MPa输送有毒、可燃介质管道 SHB:①毒性程度为极度危害的苯管道②毒性程度为高度危害介质管道(丙烯腈、光气、二硫化碳和氟化氢管道除外)③甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃、甲B类、乙A类可燃液体介质管道SHC:①毒性程度为中度、轻度危害介质管道②乙B类、丙类可燃液体介质管道 SHD:设计温度低于-29°C的低温管道无毒、不可燃介质管道按照《工业金属管道设计规范》(GB50316)分类: C类:不包括D类的不可燃、无毒流体D类:不可燃、无毒设计压力≤1.0MPa和设计温度介于-20~186℃之间的流体.压力管道范围(《管规》第一章第三条、《办法》第一章第二条)(1)输送GB5044((《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道;(2)输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及!"#!"《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质的管道;(3)最高工作压力>=0.1MPa,输送介质为气(汽)体、液化气体的管道;(4)最高工作压力>=0.1MPa,输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高温度高于等于标准沸点的液体的管道;(5)前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置。
竭诚为您提供优质文档/双击可除gb20801.5道规范,,工业管道,第5部分:检验与试验篇一:gb-t20801-20xx总体说明《压力管道规范工业管道》篇二:压力管道规范工业管道gb压力管道规范工业管道gb/t20801—20xx目前管道工程设计、施工验收主要执行现行的国家和行业标准。
具体适用范围见表1和表2。
表1工业管道设计规范及其适用范围除了表1所列设计规范外,还有专用设计规范,如器材选用规范、管道布置设计规范、静电接地设计规范、伴热管和夹套管设计规范、绝热工程设计规范等。
第二部分:材料1范围规定了压力管道建造材料的基本要求,包括材料选用、使用限制、检验要求和标记方面的规定。
2规范性引用文件(略)3术语和定义3.1低温低应力工况系指同时满足下列各项条件的工况:a)低温下的最大工作压力不大于常温下最大允许工作压力的30%;注:直管和对焊管件类元件的最大允许工作压力按gb20801.3计算确定;法兰、阀门类元件的最大允许工作压力按相应标准规定的常温压力额定值选取。
b)管道由压力、重量及位移产生的轴向(拉)应力总和不大于10%材料标准规定最小抗拉强度值(计算位移应力时,不计入应力增大系数);c)仅限于gc2级管道,且最低设计温度不低于-101℃。
gb50316规定低温低应力工况为:设计温度低于等于-20℃的受压管道组成件,其环向应力小于或等于钢材标准中屈服点的1/6,且不大于50mpa的工况。
3.2电阻焊焊管3.3电熔焊焊管3.4板焊管3.5质量证明书材料质量证明(检验文件)的一种形式。
由制造厂生产部门以外的独立授权部门或人员,按照标准及合同的规定,按批在交货产品上(或取样)进行检验和试验,并注明结果的检验文件。
制造厂质量证明书由独立于生产部门的制造厂检验部门签署并批准生效。
法律法规有规定的,由法定检验检测机构出具监督检验证明。
4.一般规定4.1材料选用业主或设计者应根据具体使用条件(包括制造、制作安装、介质、操作情况、工作环境和试验等)以及本部分规定的材料使用要求和限制,选用合适的管道组成件材料。
压力管道设计考试题部门姓名得分一.填空题1. 压力管道按设计类别划分为长输管道、公用管道、工业管道;按设计级别划分GA1 、GA2 、GB1 、GB2 、GC1 、GC2 。
2. 需四级签署的设计文件有设备布置图、管道布置图、管道材料等级规定、管道应力分析计算书。
3. 必须执行《压力管道安全管理与监察规定》的压力管道部门和单位有压力管道的设计、制造、安装、使用、检修和修理改造单位。
4. 原油和天然气输送管道穿越铁路或Ⅱ级以上高等级公路时,宜采用顶管或横孔钻机穿管敷设,穿越铁路专用线或Ⅲ级以下公路时,可根据具体情况采用保护套管或增加管壁厚度。
5. 输油管道应采用地下敷设方式,局部地段可采用土堤埋设或地上敷设。
6. 输油管道采用弹性弯曲时,其曲率半径不宜小于钢管外径的1000倍,并满足管道强度的要求。
7. 输气管道的弯头和弯管不得采用褶皱或虾米弯,管子对接偏差不得大于3°。
8. 输送燃气的管道应采取排水措施,埋地敷设应埋设在土壤冰冻线以下,架空管线在寒冷地区还应采取保温措施。
燃气管道向凝水缸的坡度不宜小于0.002 。
9. 地下燃气管道不得从建筑物和大型构筑物下面穿越;不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越。
10. 热力管道工作压力大于或等于 1.6MPa 且公称直径大于或等于500mm 的管道上的闸阀应安装旁通阀,旁通阀的直径可按阀门直径的十分之一选用。
公称直径大于或等于500mm 的阀门,宜采用电动驱动装置,由监控系统远程操作的阀门,其旁通阀亦应采用电动驱动装置。
11.液态液化石油气在管道内的平均流速一般可取m/s,最大不应超过m/s;泵前不宜大于 1.2 m/s,泵后不宜大于 3 m/s。
气态液化石油气在管道内流速不应大于12 m/s。
12. 可燃气体的火灾危险性分类为甲类、乙类;其与空气混合物的爆炸下限分别为为(体积)<10% 、≥10% 。
13. 管廊的宽度应考虑一定的预留宽度,一般主管廊管架应留有10%~20% 的余量,并考虑其荷重。
186℃的管道。
四、压力管道元件指用于连接或装配成管道的组成件。
包括管子、管件、阀门、法兰、以及密封件、紧固件、膨胀节、阻火器、安全保护装置等。
压力管道的定义及分类压力管道的定义及分类《监察规定》明确指出:压力管道是指在生产、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备,它具体指具有下列属性的管道:a、输送GB5044¶《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道;b、输送GB50160·¸《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质的管道;c、最高工作压力大于等于0.1MPa(表压,下同),输送介质为气(汽)体、液化气体的管道;d、最高工作压力大于等于0.1MPa,输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高工作温度等于高于标准沸点的液体管道。
e、前四项规定的管道附属设施及其安全保护装置等。
注¶:GB5044标准将介质的毒性程度分为四级,其最高允许浓度分别为:极度危害(I级):〈0.1mg/m3;高度危害(II级):0.1mg/m3~1mg/m3;中度危害(III级):1.0mg/m3~10.0mg/m3;轻度危害(IV级)〉10.0mg/m3。
注·:GB50160标准对可燃气体的火灾危险性分为甲、乙两类:甲类气体为可燃气体与空气混合物的爆炸下限<10%(体积);乙类气体为可燃气体与空气混合物的爆炸下限≥10%(体积)注¸:GB50160标准对液态烃、可燃液体的火灾危险性按如下分类:甲A类:15︒C时的蒸汽压力>0.1MPa的烃类液体及其它类似的液体;甲B类:甲A类以外的可燃液体,闪点<28︒C;乙A类:闪点≥28︒C至≤45︒C的可燃液体;乙B类:闪点>45︒C至<60︒C的可燃液体;丙A类:闪点≥60︒C至≤120︒C的可燃液体;丙B类:闪点>120︒C的可燃液体。
压力管道元件一、单选题【本题型共34道题】1.按照《石油天然气工业管线输送系统用钢管》(GB/T 9711—2011)的规定,螺旋缝埋弧焊焊接钢管的对头焊可采用以下哪种焊接方法?()A.手弧焊B.埋弧焊或埋弧焊与熔化极气体保护电弧焊组合焊接C.TIG焊正确答案:[B]2.根据《石油天然气工业管线输送系统用钢管》(GB/T 9711—2011)的规定,试述与PSL1钢管拉伸试验要求相比,以下哪一项指标是PSL2钢管拉伸试验要求的特殊指标?()A.抗拉强度B.屈服强度C.伸长率D.屈强比(Rt 0.5/Rm)正确答案:[D]3.按照《压力管道安全技术监察规程——工业管道》(TSG D0001—2009)的规定,管道组成件应当逐件采用标志进行标记。
标志内容一般包括:()。
A.制造日期B.许可证号C.材料(牌号、规格、炉批号)D.规格正确答案:[C]4.下列阀门不能用于流量调节的是:()。
A.闸阀B.截止阀C.球阀D.蝶阀正确答案:[A]5.根据《压力管道安全技术监察规程——工业管道》(TSG D0001—2009)的规定,下列哪些管道元件的质量证明文件包括产品合格证和质量证明书。
()A.平衡锤B.滑动支座C.三通D.弹簧支吊架正确答案:[C]6.根据《石油裂化用无缝钢管》(GB 9948—2006)的规定,判断下列叙述哪些是错误的?()A.经供需双方协商,可交付长度不小于3000mm的短尺钢管,但其重量不应超过钢管交货总重量的5%。
B.石油裂化用无缝钢管不能以冷拔(轧)方式制造。
C.钢管两端端面应与钢管轴线垂直,切口毛刺应予清除。
大于0.008%。
D.用氧气转炉冶炼的钢的氮含量应不正确答案:[B]7.《石油天然气工业管线输送系统用钢管》(GB/T 9711—2011)标准中SAW 钢管(SAW pipe)是指采用()焊接工艺制造的带有一条或两条直缝,或一条螺旋焊缝的钢管。
A.高频焊B.激光焊C.埋弧D.电阻焊E.复合焊正确答案:[C]8.根据《压力管道安全技术监察规程——工业管道》(TSG D0001—2009)的规定,管道组成件金属材料的延伸率不低(),材料在最低使用温度下具备足够的抗脆断能力,由于特殊原因必须使用延伸率低于()的金属材料时,能够采取必要的防护措施。
3.1.4 管道应力分析3.1.4.1 管道的载荷和应力1.载荷均布载荷:作用于管道的载荷有管内介质产生的压力,管子质量(包括管内介质、保温材料等)产生的集中载荷:阀门、三通、法兰等管件质量产生的热载荷:管道温度变化热胀冷缩受约束产生的安装残余应力:管道安装施工时各部分尺寸误差产生与管道连接的设备变位或其它原因的管端位移引起管系变形而产生的载荷动载荷:管内介质压力脉动引起的管道振动以及液击产生的冲击波等随机载荷:风载荷,地震载荷等根据载荷的性质一静力载荷:指缓慢、毫无振动地加到管道上的载荷,它的大小和位置与时间无关,或者是极为缓慢地变化自限性载荷:指管道由于结构变形受约束所产生的载荷。
只要管材塑性良好,初次施加自限性载荷不会直接导致破坏非自限性载荷:指外力载荷,例如介质内压非自限性载荷超过一定的限度,就会直接导致破坏二动力载荷:指随时间有迅速变化的载荷载荷的分类◆ 一般管道静力计算主要考虑的载荷有压力载荷:介质内压力机械载荷(持续外载):管道自身质量、支吊架反力和其它外载位移载荷(热载荷):热胀冷缩和端点附加位移2.应力分类管道在压力载荷、持续外载及热载荷等作用下,在整个管路或某些局部区域产生不同性质的应力压力管道的应力◆ 一次应力:是由于外载荷作用而在管道内部产生的正应力或剪应力a.一次总体薄膜应力b.一次弯曲应力c.一次局部薄膜应力◆ 二次应力:主要考虑的是由于热胀冷缩以及其它位移受约束而产生的应力◆ 峰值应力:是由于载荷、结构形状的局部突变而引起的局部应力集中的最高应力值3.1.4.2 管道应力许用值及安全性的判据压力管道的静力分析,主要考虑内压,持续外载和热载荷的作用1.由内压和持续外载在管道中引起的应力属于一次应力,它的基本特征是没有自限性2.热载荷在管道中引起的应力属于二次应力,它的特征是有自限性3.管道的局部形状突变等原因会造成峰值应力,峰值应力的特征是结构不产生任何显著的变形一次应力:极限载荷准则来规定其许用应力值二次应力:安定性准则来限定其许用范围一次应力根据极限载荷准则来规定其许用应力值,这是一个防止结构过度变形的准则极限载荷法认为,一旦在某结构单元的整个截面上发生屈服,该结构就达到极限状态,不能再承担任何附加载荷。
结构在极限状态下承受的外载荷称之为极限载荷一次弯曲应力和一次局部薄膜应力可以比一次总体薄膜应力有较高的许用应力值二次应力采用安定性准则来限定其许用范围安定性是指结构在载荷(包括热载荷)反复变化的过程中,不发生塑性变形的连续循环。
对管道热胀二次应力的限定,是控制冷、热态的应变在一定的应力范围和控制一定的交变次数,以保证管道安全运行而不产生疲劳破坏钢材在20℃时的基本许用应力[σ]取[σ]=σb /3和[σ]=σs/1.5二者中的较小值。
式中σb为材料20℃时的强度极限σs为材料20℃时的屈服极限钢材在工作温度时的基本许用应力[σ] t取[σ] t=σtb /3 和[σ]t= σtb/1.5二者中的较小值式中σtb为材料在工作温度下的强度极限σtb为材料在工作温度下的屈服极限一次应力的验算内压折算应力验算:内压折算应力是由内压在管壁上产生的三个互相垂直的主应力(内压环向应力,内压轴向应力和内压径向应力),按最大剪应力理论和以管壁平均应力为基础导出的当量应力,内压折算应力不得超过钢材在工作温度下的基本许用应力σzh1≤[σ]tσzh1——内压和持续外载合成的轴向应力内压和持续外载合成的轴向应力验算:在持续外载作用下,管壁上产生持续外载轴向应力、弯曲应力和扭转应力,其中外载产生的扭转应力一般很小,可以认为弯扭合成应力的方向基本上是沿轴向的。
内压和持续外载合成的轴向应力(包括内压轴向应力、持续外载轴向应力和弯扭合成应力)也不得大于材料在工作温度下的基本许用应力σzh1≤[σ]tσzh1——内压和持续外载合成的轴向应力二次应力的许用应力范围对二次应力的限定,并不是一个时期的应力水平,而是采用许用应力范围和控制一定的交变循环次数管系在内压、持续外载、热载荷等作用下产生的一次应力加二次应力的许用应力范围为1.25f([σ] +[σ]t)单独计算二次热胀应力的许用范围为f[1.25([σ] +[σ]t)- σzh1]f为交变次数N对许用应力范围的修正系数,N<7000次时,f =1.0;N≥7000次时,f =0.93.1.4.3 承受内压管子的强度计算1.承受内压管子的强度分析σθ= PDn/2Sσz =PDn2/4s(Dn+s)σr=P/2管壁上的三个主应力服从关系式σθ>σz>σr最大剪应力强度理论,强度条件为σe=σθ-σr≤[σ]理论壁厚公式S≥ PDn/2 [σ]φ-PS≥ PDw/2 [σ]φ+PDn:内径Dw:外径P:管内介质压力S:管子壁厚Φ:焊缝系数2.管子壁厚计算承受内压管子理论壁厚公式1.通常按管子外径确定时为 S=PDw/2 [σ]φ+P2.若按管子内径确定时为S=PDn/2 [σ]φ-P式中 S ——管子理论壁厚,mm;φ ——焊缝系数;P——管子的设计工作压力,MPa;[σ] ——管子材料在设计温度下的基本许用应力,MPa。
Dw 、Dn的单位均为mm管子理论壁厚公式实际上就是圆筒形压力容器的理论壁厚公式管子理论壁厚,是按照强度条件确定的承受内压所需的最小管子壁厚。
工程使用的管道壁厚还需考虑管子由于制造工艺等方面造成强度削弱的因素。
其管子壁厚计算公式为S I =Sl+CSI——管子计算壁厚,mm; C——管子壁厚附加值,mm 焊缝系数无缝钢管,φ=1.0对单面焊接的螺旋焊接钢管,φ=0.6纵缝焊接钢管,参照《钢制压力容器》的有关标准选取此焊缝系数是指焊接钢管的焊缝(如水管,煤气管等)此焊缝系数反映焊接钢管的纵焊缝和螺旋焊缝对钢管强度的削弱(如水管,煤气管等)壁厚附加量CC=C1+ C2C1——管子壁厚负偏差、弯管减薄量的附加值,mmC2——管子腐蚀、磨损减薄量的附加值,mm壁厚负偏差:管子计算壁厚中必须计入管子壁厚负偏差的附加值C 1=aSl/(100-a)a为管子壁厚负偏差百分数对于采用钢板或钢带卷制的焊接钢管,其壁厚S负偏差就是钢板、钢带的允许负偏差腐蚀速度小于0.05mm/a时,单面腐蚀取C2=1~1.5mm,双面腐蚀取C2=2~2.5mm当管子外面涂防腐油漆时,可认为是单面腐蚀,当管子内外壁均有较严重腐3.弯管壁厚计算采用直管弯制成弯管后,壁厚是有变化的弯管外侧壁的实际环向应力仍比直管大,内侧壁的环向应力则比直管小。
且应力值与弯管的弯曲半径R有关。
而弯管的径向应力与直管相同,没有变化弯制弯管的管子理论壁厚公式S lw =Sl(1+Dw/4R)S lw = [PDw/2 [σ]φ+P](1+Dw/4R)Slw——弯管理论计算壁厚,mm;R——弯管弯曲半径,mm 弯制弯管时,管子横截面的外侧受拉,内侧受压而呈扁园。
不圆度的表达式为T u =(Dmax- Dmin)/ Dmax×100%T u 弯管不园度(%); Dmax、Dmin分别为弯管横截面最大和最小外径,mm我国的GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》对弯制弯管Tu的规定为高压管道不超过5%,中、低压管道不超过8%4.焊制三通壁厚计算三通处曲率半径发生突然变化以及方向的改变,导致主支管接管处出现相当大的应力集中,这种应力集中现象只发生在局部区域,离接管处稍远就很快衰减。
只要将接管处的主管或支管加厚或主、支管同时加厚,或采用补强的方法,满足强度要求三通主管和支管的理论壁厚公式分别S lz =[PDw/2 [σ]φ+P]Sld= Slzdw/DwS lz ——三通主管理论计算壁厚,mm;Sld——支管理论壁厚,mm;dw——支管外径,mm;.φ——强度削弱系数,对于单筋、蝶式等局部补强的三通,φ=0.9适用于Dw ≤660mm;支管内径与主管内径之比dn/Dn≥0.8;主管外径与内径之比β=Dw /Dn的取值范围在1.05≤β≤1.5的焊制三通。
焊制三通所用管子为无缝钢管(否则应考虑焊缝系数)。
焊制三通长度一般取3.5 Dw ,高度一般取1.7Dw3.1.4.4 管系的热应力1.管系的热应力概念压力管道系统必须考虑由持续外载与热载荷所引起的一次应力和二次应力,以便对管系进行应力验算管道有热胀冷缩的性质,如果温度变化时,管道不受外界的限制而完全自由地伸缩,这时管道中并不产生热应力。
如果管道受到约束,温度变化时不能自由地膨胀或收缩,这时管道将产生热应力,或称热胀应力P=(ΔLt/L)EA=αΔtEAσ= P/A=αΔtE管中的热应力σ管道工作温度大于安装温度时热应力为压应力;工作温度小于安装温度则热应力为拉应力2.管道热应力的计算直线管道中热应力很大,并将对管端设备产生很大的推力,造成油罐局部变形甚至破坏直线管道的热胀应力大小与管道长度和截面积无关,而仅与材料热膨胀系数和温度变化有关例如,设某油罐进出油管线为φ159×4.5钢管,如图6.17。
管材为20钢,操作温度100℃,安装温度0℃,求管中热应力和管子对油罐的推力查20钢α =12.2×10-6/℃;E=2.0×105MPa管子截面积A=2.17×10-3m2温度变化Δt=(100-0)=100℃则管中热应力σ=αΔtE =244 Mpa管子对油罐的推力P=σA=0.52948×106N3.平面管系的热变形除温度变化外,管道热胀可能性的大小对热应力的影响很大温度变化时管道系统的热胀可能性称为管系的柔性(或弹性)在同样的温度变化下,管系的柔性愈大,热应力就愈小管系的柔性与管系的几何形状、管系的展开长度,管子的直径和壁厚、管材的弹性模量等有关管道中的热应力将由于立体管系有更大的柔性而比相似条件下的平面管系中的热应力更小平面管系当一端自由时,管系总的热伸长等于管系两端点之间直线管长的热伸长如果平面管系两端都固定管系中的热应力将比相似条件下直线管道中的热应力小得多。
因为平面管系由于几何形状的原因比直线管系有更大的柔性3.1.4.5 管道补偿器和管道支吊架3.1.4.5.1 管道补偿器管道的热应力与管道柔性(即弹性)有关,因此在温度较高的管道系统中,常常设置一些弯曲的管段或可伸缩的装置以增加管道的柔性,减小热应力这些能减小热应力的弯曲管段和伸缩装置称为补偿器或伸缩器补偿器可分成两类1)由于工艺需要在布置管道时自然形成的弯曲管段,称自然补偿器,如L 型补偿器和Z型补偿器2)专门设置用于吸收管道热膨胀的弯曲管段或伸缩装置,称人工补偿器,如п型补偿器,波纹式补偿器或填料函式补偿器等自然补偿自然补偿器在布置管道时自然形成,不必多费管材,也不增加管内介质的流动阻力,因此应尽量采用自然补偿器,只有在自然补偿器不能满足要求时,才采用人工补偿器采用L型自然补偿器,则需考虑其中较短管(图6.25a中OB管段)是否有足够的吸收管系热膨胀之能力,如OB管段之长度不够,则应加长至C或重新考虑管线布置。