1、壓力管道設(shè)計基礎(chǔ)(壓力管道檢驗員資格考核培訓(xùn)班專題講座)南京工業(yè)大學(xué)過程裝備研究所 董金善5.1 概 述5.1.1 設(shè)計資格壓力管道的安全涉及設(shè)計、制造、安裝、檢驗、使用、修理等多個環(huán)節(jié)，其中設(shè)計是“優(yōu)生”的基礎(chǔ)，是能否確保壓力管道安全運行的最重要一環(huán)。為此必須把好設(shè)計關(guān)，對設(shè)計單位進行資格認證，是確保壓力管道設(shè)計質(zhì)量的重要措施。2008年4月30日國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局總局頒布實施TSGR1001-2008壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則，對壓力管道按危險程度分成4類9個級別。類 別級 別備 注長輸管道（GA類）GA1國家質(zhì)檢檢總局批準、發(fā)證GA2公用管道（GB類）GB1省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準、國

2、家發(fā)證GB2工業(yè)管道（GC類）GC1國家局批準、發(fā)證GC2省局批準、國家發(fā)證GC3省局批準、國家發(fā)證動力管道（GD類）GD1國家局批準、發(fā)證GD2省局批準、國家發(fā)證5.1.2 設(shè)計程序和主要內(nèi)容在我國，工程設(shè)計一般分兩步進行，首先根據(jù)已批準的項目建議書和可行性研究報告（設(shè)計前期工作）進行初步設(shè)計。初步設(shè)計經(jīng)上級主管部門組織審查、批準后再進行施工圖設(shè)計。設(shè)計主要內(nèi)容如下：1 工藝計算 包括物料衡算、熱量衡算和水力計算等；按照物料的流量及該物料允許的流速確定管徑、管長。2 管道材料選擇按照不同介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)、壓力等級、工作溫度等因數(shù)確定管子的材料和閥門、法蘭等管道附件，初估材料數(shù)量。3 管線的

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計 包括管線器材的選用（閥門、法蘭、管件、補償器、支吊架） 及隔熱、伴熱設(shè)計。4 管道的強度計算 包括靜載計算（壓力、重力）、動載計算（風(fēng)載、地震）、振動計算、熱應(yīng)力計算。5 安全裝置設(shè)計 包括安全閥、爆破片、阻火器。6繪制草圖和施工圖繪制流程圖（系統(tǒng)圖）、平面布置圖、立面布置圖、管段圖（空視圖）、管件圖、管架圖等。7 編制設(shè)計說明書 編制管道安裝一覽表、綜合材料表、油漆保溫一覽表等。 所有設(shè)計文件必須進行校對、審核，部分圖紙還要進行審定，最后還要進行各有關(guān)專業(yè)參加的綜合會簽，確保設(shè)計的質(zhì)量。5.1.3 標準規(guī)范壓力管道的初步設(shè)計和施工圖設(shè)計，都必須按先行標準和規(guī)范設(shè)計。 原勞動部壓力管

4、道安全管理與監(jiān)察規(guī)定（1996）國家質(zhì)檢總局壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則GB/T20801.1-2006壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第1部分：總則GB/T20801.2-2006壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第2部分：材料GB/T20801.3-2006壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道第3部分：設(shè)計和計算GB/T20801.4-2006壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道第4部分：制作與安裝GB/T20801.5-2006壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道第5部分：檢驗與試驗GB/T20801.6-2006壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道第6部分：安全防護GB50028-2002城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范GB5001-1991石油化工企業(yè)設(shè)計規(guī)

5、范GB50251-2003輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范GB50253-2003輸油管道工程設(shè)計規(guī)范HGJ8-87-1994化工管道設(shè)計規(guī)范SH3054-1993石油化工企業(yè)管道綜合設(shè)計規(guī)范GB50160-1992石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范GBJ16-1994建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50058-1992爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB50264-1997工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計規(guī)范HG/T20549-1998化工裝置管道布置設(shè)計規(guī)定SHJ40-1991石油化工企業(yè)蒸氣伴熱管及夾套管設(shè)計規(guī)范HG/T20670-2000化工、石油化工管架、管墩設(shè)計規(guī)定GB50235-1997工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范

6、GB50236-1998現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范HG20225-1995化工金屬管道工程施工及驗收規(guī)范SH3501-2002石油化工劇毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范JB4730-1994壓力容器無損檢測GB3323-1987鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級GB11345-1987鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級GB/T8163-1999輸送流體用無縫鋼管GB9948-1988石油裂化用無縫鋼管GB/T12771-1991輸送流體用不銹鋼焊接鋼管GB/T14976-1994輸送流體用不銹鋼無縫鋼管GB9112-9123-1988鋼制管法蘭JB/T7490-1994管路

7、法蘭及墊片HG20592-20635-1997鋼制管法蘭、墊片、緊固件GB/T17116-1997管道支吊架GB/T12777-1997金屬波紋管膨脹節(jié)GB50369-2006油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范HG/T20644-1998變力彈簧支吊架SH/T3041-2002石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范SH/T3073-2004石油化工管道支吊架設(shè)計規(guī)范在進行某個特殊介質(zhì)的壓力管道設(shè)計時，除了按一般通用的標準、規(guī)范進行設(shè)計外，還要參照該產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)范。如在進行氧氣管道設(shè)計時，必須符合氧氣站設(shè)計規(guī)范要求；進行乙炔氣管道設(shè)計時，必須符合乙炔站設(shè)計規(guī)范要求。各種管道組件都有標準，設(shè)計中盡量執(zhí)行各種現(xiàn)行標準

8、?？傊?，壓力管道的設(shè)計，必須確保安全，必須由有設(shè)計資格的單位按有關(guān)標準規(guī)范進行設(shè)計。以免造成重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。5.2 壓力管道總體布置（設(shè)計）及安全規(guī)程5.2.1 壓力管道總體設(shè)計的基本原則壓力管道的設(shè)計可分為干線壓力管道設(shè)計和裝置內(nèi)壓力管道設(shè)計；設(shè)計中應(yīng)考慮到以下幾個方面：(1) 滿足工藝要求、材料、結(jié)構(gòu)形式、柔性、抗振能力、各種組件、附件等適當(dāng)組合，全面達到生產(chǎn)要求；(2)管道設(shè)計要為安裝施工、操作管理、維護檢修提供方便，保證足夠的空間；(3)滿足防火、防爆等安全規(guī)范的要求，創(chuàng)造安全運行環(huán)境； (4)管道走向合理，避免不必要的往返和轉(zhuǎn)折，使總體設(shè)計經(jīng)濟合理； (5)管道排列規(guī)范、美

9、觀，框架、管廊立柱對齊、縱橫成行，管道橫平豎直，不在特殊需要的情況下不用歪斜管道布置方式。5.2.2 管道總體設(shè)計及安全規(guī)程1) 一般要求 管道設(shè)計要與裝置全部設(shè)計統(tǒng)一考慮，必須符合管道儀表流程圖，要有適當(dāng)?shù)闹?，保證足夠的強度，對工作溫度較高的管道要作柔性分析、有激振源的管道要作動力分析，使管道既有足夠的強度，又能吸收熱膨脹位移又有良好的抗振性。在經(jīng)常出現(xiàn)颶風(fēng)或地震分區(qū)級別高的地區(qū)還要考慮抵御風(fēng)載和地震載荷的能力。管道的敷設(shè)主要有架空和埋地兩種類型，在選擇何種敷設(shè)時可根據(jù)具體情況確定，化工和石油化工企業(yè)的工業(yè)管道大都采用架空敷設(shè)，便于施工、操作、檢查、維修，也較為經(jīng)濟，大中型裝置的架空管道都

10、用管廊、管架和管墩成排敷設(shè)。對于分散的管道可用支吊架。長輸管道一般采用埋地敷設(shè)，它利用了地下空間。缺點是有腐蝕，檢查和維修困難，尤其是需排液的管道，困難更大。工業(yè)管道地下敷設(shè)的較少，就是地下敷設(shè)也大都用管溝，而不是直接敷設(shè)在地下。2) 防火安全設(shè)計 當(dāng)管道敷設(shè)在管廊上時，為充分利用空間，一般機泵就置于管廊下，管廊的上面放置引風(fēng)機，管廊的兩側(cè)是主體設(shè)備。管廊與它們要保持一定的距離，這個距離要滿足有關(guān)防火的規(guī)范標準。涉及的問題是：裝置中的物質(zhì)火災(zāi)危險性如何？防火要求如何？與其設(shè)備的防火間距應(yīng)多大？材料的耐火等級與耐火保護如何？這些問題在GB5001-91石油化工企業(yè)設(shè)計規(guī)范中都有詳細而明確的規(guī)定。

11、據(jù)統(tǒng)計石油化工企業(yè)裝置內(nèi)，發(fā)生火災(zāi)后的持續(xù)時間多數(shù)在1h左右，所以必須加耐火保護層。標準規(guī)定耐火層的耐火極限不應(yīng)低于1.5h。3) 防爆安全設(shè)計一般產(chǎn)生爆炸必須具備三個條件：存在可燃氣體、易燃液體的蒸汽或薄霧；上述物質(zhì)與空氣混合，其濃度達到爆炸極限；存在足以點燃爆炸性混合物的火花或高溫。只要設(shè)法使這三個條件不同時出現(xiàn)，就基本可以防止出現(xiàn)爆炸。可通過設(shè)法防止設(shè)備和管道泄漏、用惰性氣體將易燃物質(zhì)與空氣隔離、聯(lián)鎖保護等措施來達到。在總體設(shè)計中還要設(shè)法限制和縮小危險區(qū)的范圍。將不同等級的爆炸危險區(qū)與非爆炸危險區(qū)隔開；采用露天布置和加強室內(nèi)通風(fēng)使爆炸危險物質(zhì)濃度低于爆炸極限，用測量報警裝置監(jiān)測爆炸危險物

12、濃度。4) 其他安全設(shè)計(1) 輸送易燃易爆介質(zhì)的埋地管道需要穿越電纜溝，且管道溫度又較高時，必需采取隔熱措施，以使外表面溫度低于60。(2) 經(jīng)過道路的管道必須有一定的架空高度，只有人員通行的凈高不小于2.2m；通行大型車輛的凈高要留4.5m；跨越鐵路的凈高則不小于5.5m；以免在車輛通行時撞到管道。萬一出現(xiàn)意外事故有利于車輛出入。(3) 法蘭的位置避免處于人行通道和機泵上方。輸送腐蝕性介質(zhì)管道上的法蘭要設(shè)安全防護罩。5) 便于檢修、運行操作管廊的下面一般布置泵，這樣可以有效利用空間，而且泵與管廊的距離縮短節(jié)省管材。為便于泵安裝、操作、檢修，至少要有3.5m的凈空高度，在管廊下布置設(shè)備的還要

13、增加管廊下的凈空高度。管廊在道路上空穿越時，凈空高度應(yīng)為：裝置內(nèi)檢修道不低于4.5m；主干道和鐵路不低于5.5m；管廊下的檢修通道不低于3m。5.3 壓力管道常用管子材料選用原則 在進行壓力管道設(shè)計時，管徑經(jīng)計算確定以后，就要選擇管子的材料。壓力管道常用管子材料的使用是根據(jù)所輸送介質(zhì)的操作條件（如壓力、溫度）及其在該條件下的介質(zhì)特性決定的。材料的正確選用是管道安全運行并經(jīng)濟合理的前提，管道材料的選用應(yīng)考慮如下因素：5.3.1考慮優(yōu)先選用的管材在選用管子材料時，一般先考慮采用金屬材料，金屬材料不適用時，再考慮非金屬材料。金屬材料優(yōu)先選擇鋼制管材，后考慮選用有色金屬材料。鋼制管材中，先考慮采用碳鋼

14、，不適用時再選用不銹鋼。在考慮碳鋼材料時，先考慮焊接鋼管，不適用時再選用無縫鋼管。5.3.2 考慮介質(zhì)壓力的影響輸送介質(zhì)的壓力越高，管子的壁厚就越厚，對管子材料的要求一般也越高。(1). 介質(zhì)壓力在1.6MPa以上時，可選用無縫鋼管或有色金屬管子。 (2). 壓力很高時，如在合成氨、尿素和甲醇生產(chǎn)中，有的管子介質(zhì)壓力高達32MPa，一般選用材料為20鋼或15MnV的高壓無縫鋼管。(3). 真空設(shè)備上的管子及壓力大于10MPa時的氧氣管子，一般采用銅和黃銅管。(4). 介質(zhì)壓力在1.6MPa以下時，可考慮采用焊接鋼管、鑄鐵管或非金屬管子。但鑄鐵管子承受介質(zhì)的壓力不得大于1.0MPa。非金屬管子所

15、能承受的介質(zhì)壓力，與非金屬材料品種有關(guān)，如硬聚氯乙烯管子，使用壓力小于或等于1.6MPa；增強聚丙烯管子，使用壓力小于或等于1.0MPa；ABS管子，使用壓力小于或等于0.6MPa。(5). 對水管，當(dāng)水的壓力在1.0MPa以下時，通常采用材料為Q235A的焊接鋼管；當(dāng)水的壓力大于2.5MPa時，一般采用材料為20鋼的無縫鋼管。5.3.3 考慮介質(zhì)溫度的影響不同材料的管子，適用于不同的溫度范圍。表5.2表5.2 不同材料的管子，使用溫度范圍材料牌號 使用溫度范圍 材料牌號 使用溫度范圍Q235A 0250 純鈦 350Q235A 0350 鋁 -26815020R -20475 銅、黃銅 -1

16、9620020g -20475 純鋁 12016MnR -14475 硬鋁 14016Mn -40475 灰鑄鐵 2500.5Mo 520 球墨鑄鐵 350Cr18Ni9 -1967005.3.4 考慮介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在腐蝕上，應(yīng)予以高度重視。(1).介質(zhì)呈中性，一般對材料要求不高，可選用普通碳鋼管；(2).介質(zhì)呈酸性或堿性，就要選擇耐酸或耐堿的管材。(3).輸送水及水蒸汽，采用碳鋼材料的管子。5.3.5 考慮管子本身功能的影響有些管子除需具備輸送介質(zhì)的功能外，還要具有吸震的功能、吸收熱脹冷縮的功能，在工作狀況下，能經(jīng)常移動的功能。5.3.6 考慮壓力降的影響管子的

17、材料初步選定以后，還要進行管道壓力降的計算，確定管子內(nèi)徑。通過壓力降的計算，看選用的材料是否符合要求。特別在初步選用塑料管子時，更要重視壓力降的復(fù)核。壓力管道的計算，在工程設(shè)計中，一般要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模進行物料衡算、能量衡算和設(shè)備計算，初步確定物料流量。并參照有關(guān)資料，假定一個物料流速，計算出管子內(nèi)徑，查手冊或標準，選用標準管子，通常選用的標準管子內(nèi)徑應(yīng)等于或略大于計算出的管子內(nèi)徑。再計算管道的壓力降。利用下式可以對各種情況進行計算：Q= Du (51)式中：D內(nèi)徑(m)； Q容積流量(m)； 流速(m)幾種情況如下：(1) 已知容積流量，設(shè)定某一流速，計算出管子內(nèi)徑D；(2) 已知管子內(nèi)徑，并根

18、據(jù)輸送介質(zhì)設(shè)定的管道流速，可計算容積流量Q；(3) 已知容積流量和管子內(nèi)徑，計算流體在管子中的流速u。 根據(jù)容積流量和管子內(nèi)徑，計算出的物料流速應(yīng)在允許的流速范圍之內(nèi)。通常情況下，各種物料的流速范圍可參照表5.3。表5.3 物料一般流速范圍流體名稱 流速范圍(m/s)飽和蒸汽 主管 支管 低壓蒸汽（絕壓） 中壓蒸汽.（絕壓） 高壓蒸汽.（絕壓） 過熱蒸汽（主管） （支管） 一般氣體（常壓） 高壓乏氣 蒸汽（加熱蛇管）（入口管） 氧氣 （表壓） .（表壓） .車間換氣通風(fēng) （主管） .（支管） 風(fēng)管距風(fēng)機 最遠處 最近處 真空管 真空蒸發(fā)器汽出口 (低真空) (高真空) 廢氣 低壓 高壓 自來水

19、 主管，(表壓) 支管，(表壓) 蛇管冷卻水 石棉水泥輸水管 50 下限 上限 0 下限 上限 泥漿 油封式真空泵 吸入口 013易燃易爆液體 流體在管道中流動，由于管道內(nèi)徑不是絕對光滑，不一定是等徑，管道走向也可能有彎曲、升降，加之管道中有閥門、法蘭等管件，從而使流體在管道中流動必然會產(chǎn)生壓力降。 (1) 管內(nèi)摩擦壓力降 （2）式中：管內(nèi)摩擦壓力降(kPa)； f摩擦系數(shù)； L管路總長度(包括管子及附件)(m)；W氣(液)體的重量流量(kg/h)； 氣(液)體的密度(kg/m)。（） 局部壓力降 / （3）式中：局部壓力降(kPa)； 重力加速度； K局部阻力系數(shù)。在工程上還常用當(dāng)量長度計算

20、法，將各種局部壓力降折合為相當(dāng)于直管長度的壓力降來計算。（） 上升管靜壓壓力降（） （4）式中：上升管靜壓壓力降(KPa)、管段始端和終端的標高(m) (4) 加速度壓力降 / （5）式中：加速度壓力降(KPa)(5) 流體粘度引起的壓力降對于油類、因粘滯性產(chǎn)生的壓力降用下式計算 （6）式中：流體粘度引起的壓力降(kPa)； 動力粘度(KPaS)。 (6) 總壓力降：.（） （7）式中：總壓力降(kPa)；考慮15%的裕量。 (7) 總壓力降確定以后，尚須注意以下兩個問題：其一是系統(tǒng)的總壓力降，不能超過所選管道的額定壓力；其二是泵或壓縮機的出口壓力必須超過系統(tǒng)的總壓力降，但不能超過所選管子及其

21、附件的壓力等級。5.3.7 常用管道的類型一般用途及選用材料情況參見下表5.4。表5.4常用管道的類型、選材、一般用途一覽表管道類型 選用材料 一般用途 無縫鋼管 中低壓用 普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼， 輸送對碳鋼無腐蝕或腐蝕速度低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 很小的各種流體高壓用 0、MnV等 合成氨、尿素、甲醇生產(chǎn)中大量使用不銹鋼 CrNi9Ti等 液堿、丁醛、丁醇、液氮、硝酸、硝銨溶液的輸送 焊接鋼管 水煤氣輸送鋼管Q-A 適用于輸送水、壓縮空氣、煤氣、 螺旋縫電焊鋼管Q、Mn等 乏汽，冷凝水和采暖系統(tǒng)的管路 不銹鋼焊接鋼管CrNi9Ti等 金屬軟管 釬焊不銹鋼軟管 CrNi9Ti 一般適用于輸送帶有

22、腐蝕性氣體型耐壓軟管 低碳鍍鋅鋼帶 一般輸送中性的液體、氣體及混合物 型吸塵管 低碳鍍鋅鋼帶 一般用于通風(fēng)、吸塵的管道 M型耐壓管 低碳鍍鋅鋼帶 一般用于輸送中性液體 有色金屬銅管和黃銅管 T.T.T.TU 用于一般工業(yè)部門，機器和真空設(shè)備TU、TU、H、H 上的管路及壓力小于0Ma氧氣管路鉛及其合金管 純鉛，b、b、b，鉛銻合金（硬鉛），bSb、bb、bSb 適用于化學(xué)、染料、制藥及其它工業(yè)部門作耐酸材料的管道，如輸送%的硫酸、干或濕的二氧化硫、0%的氫氟酸、濃度小于0%的醋酸、鉛管的最高使用溫度為00，但溫度高于0時，不宜在壓力下使用。鋁及其合金 L、L、工業(yè)純鋁 鋁管用于輸送脂肪酸、硫化

23、氫及二氧化碳，鋁管最高使用溫度00，溫度高于0時，不宜在壓力下使用，鋁管還可以用于輸送濃硝酸、醋酸、蟻酸、硫的化合物及硫酸鹽。不能用于鹽酸、堿液，特別是含氯離子的化合物。鋁管不可用對鋁有腐蝕的碳酸鎂、含堿玻璃棉保溫。 纖維纏繞玻璃鋼管 承插膠粘直管、對接直管和O型環(huán)承插連接直管 玻璃鋼 一般用在公稱壓力0.Ma、公稱直徑大于0mm的管道上 玻璃鋼管玻璃鋼低壓接觸成型直管使用壓力小于等于0.Ma，長絲纏繞直管，使用壓力小于等于.Ma 增強聚丙烯管 聚丙烯 具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕性好、致密性好，價格低等特點。使用溫度為0，使用壓力為小于等于.0Ma7玻璃管增強聚氯乙烯復(fù)合管 玻璃、聚氯乙烯 一般用于

24、公稱直徑-00mm，PN小于等于.Ma的管道上 5.4壓力管道常用閥門的選用5.4.1 常用閥門的選用原則 1）閘閥閘閥的密封性能較截止閥好，流體阻力小，具有一定的調(diào)節(jié)性能。明桿式尚可根據(jù)閥桿升降高低調(diào)節(jié)啟閉程度，缺點是結(jié)構(gòu)較截止閥復(fù)雜，密封面易磨損，不宜修理。閘閥適于制成大口徑的閥門，除適用于蒸汽、油品等介質(zhì)外，還適用于含有粒狀固體及粘度較大的介質(zhì)，并適用于作放空閥和低真空系統(tǒng)閥門。2）截止閥截止閥與閘閥相比，其調(diào)節(jié)性能好，密封性能差，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，流體阻力較大，價格便宜。適用于蒸汽等介質(zhì)，不宜用于粘度大含有顆粒易沉淀的介質(zhì)，也不宜作放空閥及低真空系統(tǒng)的閥門。3）節(jié)流閥節(jié)流閥的外形

25、尺寸小、重量輕、調(diào)節(jié)性能較盤形截止閥和針形閥好，但調(diào)節(jié)精度不高，由于流速較大，易沖蝕密封面。適用于溫度較低、壓力較高的介質(zhì)，以及需要調(diào)節(jié)流量和壓力的部位，不適用于粘度大和含有固體顆粒的介質(zhì)。不宜作隔斷閥。4）止回閥止回閥按結(jié)構(gòu)可分為升降式和旋啟式兩種。升降式止回閥較旋啟式止回閥的密封性好，流體阻力大，臥式的宜裝在水平管線上。立式的應(yīng)裝在垂直管線上；旋啟式止回閥，不宜制成小口徑閥門，它可裝在水平、垂直或傾斜的管線上，如裝在垂直管線上，介質(zhì)流向應(yīng)由下至上。止回閥一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)。5）球閥球閥的結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，體積小、重量輕、零部件少，流體阻力小，

26、結(jié)構(gòu)比閘閥、截止閥簡單，密封面比旋塞閥易加工且不易擦傷。適用于低溫、高壓及粘度大的介質(zhì)，不能作調(diào)節(jié)流量用。6）柱塞閥柱塞與密封圈間采用過盈配合，通過調(diào)節(jié)閥蓋上連接螺栓的壓緊力，使密封圈上所產(chǎn)生的徑向分力大于流體的壓力，從而保證了密封性，杜絕了外泄漏。柱塞閥是國際上近代發(fā)展的新穎結(jié)構(gòu)閥門，具有結(jié)構(gòu)緊湊啟閉靈活、壽命長、維修方便等特點。7）旋塞閥旋塞閥的結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，流體阻力小，零部件少，重量輕。適用于溫度較低、粘度較大的介質(zhì)和要求開關(guān)迅速的部位，一般不適用于蒸汽和溫度較高的介質(zhì)。8）蝶閥蝶閥與相同公稱壓力等級的平行式閘板閥比較，其尺寸小、重量輕、開閉迅速、具有一定的調(diào)節(jié)性能，適合

27、制成較大口徑閥門用于溫度小于80、壓力小于1.0MPa的原油、油品及水等介質(zhì)。9）隔膜閥閥的啟閉是一塊橡膠隔膜，夾于閥體與閥蓋之間。隔膜中間突出部分固定在閥桿上，閥體內(nèi)襯有橡膠，由于介質(zhì)不進入閥蓋內(nèi)腔，因此無需填料箱。隔膜閥結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，便于維修，流體阻力小，適用于溫度小于200、壓力小于1.0MPa的油品、水、酸性介質(zhì)和含懸浮物的介質(zhì)，不適用于有機溶劑和強氧化劑的介質(zhì)。 5.4.2減壓閥的選用原則減壓閥是通過啟閉件的節(jié)流，將進口的高壓介質(zhì)降低至某個需要的出口壓力，在進口壓力及流量變動時，能自動保持出口壓力基本不變的自動閥門。（1）減壓閥的選用，系根據(jù)工藝確定減壓閥流量，閥前、閥后的壓

28、力及閥前流體溫度等條件來確定閥孔面積，并按此選擇減壓閥的尺寸及規(guī)格。（2）在設(shè)計中，減壓閥組不應(yīng)設(shè)置在靠近移動設(shè)備或容易受沖擊的地方，應(yīng)設(shè)置在振動較小，周圍較空之處，以便于檢修。（3） 蒸汽系統(tǒng)的減壓閥組前應(yīng)設(shè)置排凝液疏水閥，為防止長距離輸送的蒸汽管道中夾帶一些渣物，應(yīng)在切斷閥（閘閥）之前，設(shè)置管道過濾器。（4） 閥組前后應(yīng)裝設(shè)壓力表，以便于調(diào)節(jié)時觀察。閥組后應(yīng)設(shè)置安全閥，當(dāng)壓力超過時能起泄壓和報警作用，保證壓力穩(wěn)定。減壓閥均裝在水平管道上，為防止膜片活塞式減壓閥產(chǎn)生嚴重液擊，應(yīng)將減壓閥底螺栓改裝排水閥（閘閥DN20或25）。在投入運行時應(yīng)放盡減壓閥底存水。波紋管減壓閥的波紋管應(yīng)向下安裝，用于

29、空氣減壓時需將閥門反向安裝。5.4.3 疏水閥的選用原則1） 疏水閥的作用疏水閥（也稱阻汽排水閥、疏水器）的作用是自動排泄蒸汽管道和設(shè)備中不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水、空氣及其他不可凝性氣體，又同時阻止蒸汽的逸出。它是保證各種加熱工藝設(shè)備所需溫度和熱量并能正常工作的一種節(jié)能產(chǎn)品。2) 疏水閥的分類按工作原理分為：(1) 熱動力型利用蒸汽、凝結(jié)水通過啟閉件（閥片或閥瓣）時的不同流速引起被啟閉件隔開的壓力室和進口處的壓力差來啟閉疏水閥。這類疏水閥處理凝結(jié)水的靈敏度較高，啟閉件小，慣性也小，開關(guān)速度迅速（如微孔式根本沒有內(nèi)件）。 (2)熱靜力型利用蒸汽和凝結(jié)水的不同溫度引起溫度敏感元件動作，從而控制啟閉件工作。

30、其溫度敏感元件受溫度變化在開關(guān)啟閉件時有滯后現(xiàn)象，對低于飽和溫度一定溫差的凝結(jié)水和空氣可同時排放出去，可裝在用汽設(shè)備上部單純作排空氣閥使用。(3) 機械型疏水閥依靠浮子（球狀或桶狀）隨凝結(jié)水液位升降的動作實現(xiàn)阻汽排水作用。小口徑閥的靈敏度較大口徑的高，浮球式靈敏度高于浮桶式疏水閥。3） 疏水閥的設(shè)計要求 疏水閥都應(yīng)帶有過濾器。如果不帶過濾器，應(yīng)在閥前安裝管道過濾器，過濾器應(yīng)設(shè)在易拆卸的位置。 疏水閥前后要裝切斷閥。由于旁路管上的旁路閥易漏氣，使新鮮蒸汽竄入凝結(jié)水管網(wǎng)，系統(tǒng)背壓升高，干擾了正常運行，所以一般都不設(shè)旁路管。在疏水閥前裝排污閥及管道過濾器，疏水閥后裝窺視鏡及止回閥（需回收冷凝水時應(yīng)加

31、止回閥）。 內(nèi)螺紋連接的疏水閥一定要在疏水閥前或后的連接管上安裝活接頭，便于檢修、拆卸。 疏水閥組應(yīng)盡量靠近蒸汽加熱設(shè)備，以提高工作效率，減少熱量損失。但熱靜力型疏水閥，特別是雙金屬片式疏水閥應(yīng)離開用汽設(shè)備1m左右，這段管路不要保溫以滿足雙金屬片式疏水閥過冷度較大的工作特點。 用汽設(shè)備到疏水閥這段管路，應(yīng)沿流動方向有-4%的斜度，管路的公稱通徑不應(yīng)小于疏水閥的公稱通徑，以免形成蒸汽阻塞，造成排水不暢通。 不同蒸汽壓力的不同用汽設(shè)備。不能共用一個疏水閥。因為高壓用汽設(shè)備的進出口壓力高，使低壓用汽設(shè)備的出口壓力提高，造成進出口壓差縮小，減少了低壓設(shè)備排水量，甚至排不出水，使低壓用汽設(shè)備無法工作。

32、同一蒸汽壓力的幾個同類型用汽設(shè)備，也不允許共同使用一個疏水閥。由于制造和使用情況的不同，其加熱效率、流體阻力都有所不同，更重要的是這些用汽設(shè)備的負荷都不能一致。蒸汽大量從阻力小的設(shè)備中流過，從而影響其他設(shè)備通過的蒸汽量，不能滿足用汽設(shè)備的工藝要求。 寒冷地區(qū)室外安裝疏水閥時應(yīng)注意防凍。因為凝結(jié)水在疏水閥內(nèi)凍結(jié)，會使疏水閥失去阻汽排水的功能。防止方法是：加強疏水閥前后管路的保溫；對經(jīng)常停車或間斷使用的疏水閥要在停車時進行人工放水或安裝自動放水閥；特別是對體內(nèi)有積水的機械型排水閥，在其閥體下部也要設(shè)置排水閥或絲堵。 對同一設(shè)備先后使用蒸汽加熱與冷卻時，建議應(yīng)分別設(shè)置加熱與冷卻兩套完整裝置，以保證疏

33、水閥的功能并防止蒸汽、凝結(jié)水受到混雜。5.5 壓力管道附屬設(shè)施的選用5.5.1管法蘭密封組件的選用管法蘭與墊片和緊固件共同組成管道可拆連接接頭。為使連接接頭能安全運行并獲得滿意的密封效果，選用時要對管法蘭的結(jié)構(gòu)型式、密封面形式、墊片的材料和結(jié)構(gòu)形式，緊固件的材料和尺寸全面地進行綜合考慮，正確選用。1) 管法蘭的選用管法蘭在我國使用的有多個標準:國家標準 GB91121988化工行業(yè)標準 HG20592-20635-1997機械行業(yè)標準 JB80861994石化行業(yè)標準 SH34061992新編管法蘭標準HG20592206351997是一套符合國、內(nèi)外管法蘭實際使用現(xiàn)狀、包括歐洲和美洲兩大體系

34、、考慮到英制、公制兩個鋼管系列、法蘭、墊片、緊固件綜合選配，內(nèi)容完整，使用方便的管法蘭標準。HG20592206351997管法蘭型式、參數(shù)見表5.12和表5.15。(1)表5.12的幾點說明： 表中適用鋼管外徑系列分A和B，A系列為國際通用系列(英制管)，B系列為國內(nèi)沿用系列(公制管)，其公稱通徑DN由102000mm共29種，它們對應(yīng)的鋼管外徑按表5.13的規(guī)定。表列參數(shù)適用于公稱壓力等級16.0MPa以下，PN25.0，MPa(25bar)的管法蘭適用鋼管外徑系列見表5.14。 法蘭密封面型式:FF-全平面 (適用于非易燃、無毒、低壓) RF-突面 (適用于非易燃、無毒、低壓) MFM-

35、凹凸面 (適用于易燃、有毒、中壓) TG-榫槽面 (適用于劇毒、高溫、高壓) RJ-環(huán)連接面 (適用于劇毒、高溫、高壓)(金屬墊片透鏡墊) 法蘭公稱壓力PN: 0.25 0.6 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3 10.0 16.0 25.0公稱壓力-管道、管件、閥門等在規(guī)定溫度下允許承受的以標準規(guī)定的系列壓力等級表示的工作壓力。20鋼, 100時: PN=PW(最大允許工作壓力)公稱直徑-管道、管件的名義直徑,與管子的外徑一一對應(yīng),內(nèi)徑與管子的壁厚有關(guān)。(2) 表5.15的幾點說明： 法蘭密封面型式同上。 公稱壓力等級為：2.0MPa(Class150), 5.0MPa(Class300

36、), 11.90MPa(Class600), 15.0MPa(Class900), 26.0MPa(Class1500),42.0MPa(Class2500) 公稱通徑以英制為基礎(chǔ)，由151500mm共38種，它們與鋼管外徑的對應(yīng)關(guān)系見表5.16。(3) 不同介質(zhì)環(huán)境管法蘭的型式選擇參見表5.17。低壓、非易燃、無毒: 突面、平焊法蘭低壓、易燃、有毒: 突面、長頸對焊法蘭低壓、易燃、有毒: 凹凸面、帶頸平焊法蘭中壓、易燃、有毒: 凹凸面、長頸對焊法蘭2) 墊片、緊固件的選用墊片選用原則：管法蘭墊片包括:非金屬墊片、聚四氟乙烯包墊、石墨復(fù)合墊、金屬包墊、纏繞墊、齒形組合墊、金屬環(huán)墊。(1) 選用

37、墊片時，必須依據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、工作壓力和工作溫度。(2) 榫槽蜜蜂面盡量不用非金屬墊片;(3) 真空系統(tǒng)用橡膠墊;(4) 低壓、無毒場合一般用非金屬墊片;(5) 介質(zhì)不允許微量纖維混入,易選用石墨復(fù)合墊;(6) 介質(zhì)易燃、有毒,易選用金屬包墊、纏繞墊;(7) 高溫、高壓易選用金屬環(huán)墊。(8) 纏繞式墊片具有良好的壓縮性和回彈性，且價格便宜，制造簡單，特別是用 膨脹石墨作填充料時，密封性能優(yōu)良，一般條件下均宜采用。尤其適用于有松弛、溫度波動、壓力波動、沖擊和振動的中低壓法蘭密封。 (9) 苯對耐油石棉橡膠墊片中的丁腈橡膠有溶解作用，故對于壓力小于或等于2.5MPa，溫度小于或等于200的法蘭，應(yīng)選用

38、纏繞式墊片。 (10) 聚四氟乙烯有優(yōu)良的耐腐蝕性能，是很好的密封材料，在溫度小于250時常選用。其型式有聚四氟乙烯生料帶纏包石棉橡膠板、聚四氟乙烯板、聚四氟乙烯纏繞墊片和聚四氟乙烯包墊片。 (11) 膨脹石墨是一種新型的密封材料，國內(nèi)外使用證明，它具有優(yōu)良的密封性能。其型式有纏繞式墊片、金屬包墊片兩面貼膨脹石墨紙和高強石墨墊片。這些墊片可以在大多數(shù)場合下使用。 (12) 當(dāng)墊片在有硫化氫應(yīng)力腐蝕的場合下使用時，其墊片的金屬材料應(yīng)選用含Ti的不銹鋼。 (13) 當(dāng)選用金屬墊片時，應(yīng)在完全退火狀態(tài)下使用，盡可能選用較軟的金屬材料，使法蘭表面的硬度比墊片硬度大布氏硬度HB20為宜。 (14) 在有

39、腐蝕的條件下，選用墊片對法蘭盤呈陽性的墊片材料，墊片受腐蝕；選用法蘭盤對墊片呈陽性的墊片材料，法蘭盤受腐蝕，采用哪一種要根據(jù)使用方法和墊片種類來決定。3） 管法蘭、墊片和緊固件的選用見表5.18、5.19。管法蘭、墊片和緊固件的選用應(yīng)嚴格按照此表的要求匹配5.5.2 彎頭、異徑管、三通、活接頭、絲堵材料的選用。這些管件直接和輸送介質(zhì)接觸，因此在選用時，必須由輸送介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理狀況來選用材料。(1)根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，選用不同材料的彎頭、異徑管、三通等。一般情況下選用與管子本身相同的材料或優(yōu)于管子本身的材料。(2)根據(jù)介質(zhì)的溫度、壓力等狀態(tài)來選用不同材料的彎頭、異徑管、三通：當(dāng)介質(zhì)的壓力小

40、于等于4.0MPa、溫度小于等于200，一般采用材料為10g、20g的沖壓彎頭；當(dāng)介質(zhì)的壓力小于等于2.5MPa、溫度小于等于200，一般采用材料Q235A或20g的焊制彎頭；當(dāng)介質(zhì)的壓力小于等于1.6MPa、溫度小于等于175，可選用材料為可鍛鑄鐵的彎頭、異徑管等。5.5.3 視鏡的選用視鏡多用于排液或受槽前的回流、冷卻水等液體管路上以觀察液體流動情況。1） 視鏡的種類鋼制視鏡、不銹鋼視鏡、鋁制視鏡、硬聚氯 乙烯視鏡、耐酸酚醛塑料視鏡、玻璃管視鏡等。2） 視鏡的選用視鏡系根據(jù)輸送介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、物理狀態(tài)及工藝對視鏡功能的要求來選用。視鏡的材料基本上和管子材料相同。如碳鋼管采用鋼制視鏡，不銹鋼

41、管子采用不銹鋼視鏡，硬聚氯乙烯管子采用硬聚氯乙烯視鏡，需要變徑的可采用異徑視鏡，需要多面窺視的可采用雙面視鏡，需要它代替三通功能的可選用三通視鏡。視鏡的操作壓力小于等于0.25MPa，鋼制的視鏡，操作壓力小于等于0.6MPa。5.5.4 阻火器的選用阻火器是一種防止火焰蔓延的安全裝置，通常安裝在易燃易爆氣體管路上。當(dāng)某一段管道發(fā)生事故時，不至于影響另一段的管道和設(shè)備。某些易燃易爆的氣體如乙炔氣，充灌瓶與壓縮機之間的管道，要求設(shè)三個阻火器。1） 阻火器的種類碳素鋼殼體鍍鋅鐵絲網(wǎng)阻火器;不銹鋼殼體不銹鋼絲網(wǎng)阻火器;鋼制礫石阻火器;碳鋼殼體銅絲網(wǎng)阻火器;波形散熱片式阻火器;鑄鋁殼體銅絲網(wǎng)阻火器等。2

42、） 阻火器的選用(1) 阻火器的殼體要能承受介質(zhì)的壓力和允許的溫度，還要能耐介質(zhì)的腐蝕。(2) 填料要有一定強度，且不能和介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。(3) 阻火器主要是根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、溫度、壓力來選用合適的阻火器。一般介質(zhì)，使用壓力小于等于1.0MPa，溫度小于80時均采用碳鋼鍍鋅鐵絲網(wǎng)阻火器。特殊的介質(zhì)如乙炔氣管道，特別是壓力大于0.15MPa的高壓乙炔氣管道上，采用特殊的阻火器。5.5.5 過濾器的選用管道過濾器多用于泵、儀表(如流量計)、疏水閥前的液體管道上。1） 過濾器的種類種類有管螺紋連接Y型過濾器、法蘭連接Y型過濾器、鋼制直角式過濾器、低溫鋼直角式過濾器、不銹鋼制直角式過濾器、中低壓管路

43、用錐形過濾器、高壓用錐形過濾器。2） 過濾器的選用(1) 一般根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和溫度、壓力來選用適當(dāng)?shù)倪^濾器。(2) 過濾器承受的壓力等級有：1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa，6.3MPa，10MPa，一般比管子內(nèi)介質(zhì)的壓力高一個檔次。5.5.6 壓力管道熱變形補償結(jié)構(gòu)設(shè)計與選用防止管道因熱脹冷縮產(chǎn)生過大的應(yīng)力，在配管設(shè)計中，利用管子和管件構(gòu)成的彎管或其它形狀，使管道系統(tǒng)保持適當(dāng)?shù)娜嵝?。抵消因管道熱脹冷縮而產(chǎn)生的變形，防止生產(chǎn)事故的發(fā)生，確保管路的安全。其主要措施有：(1) 在設(shè)計中，常將管子設(shè)計成：L型、Z型、U型。(2) 在管路中加膨脹節(jié)（補償器）。(3) 在壓縮機前后

44、加吸震軟管，壓力高的管道加金屬軟管，有腐蝕性的介質(zhì)可加不銹鋼金屬軟管。1)膨脹節(jié)（補償器）的類型 (1) 補償器類型見表5.20。波紋管類別A型: 通用型 單式軸向型 復(fù)式軸向型波紋管類別B型: 通用型 復(fù)式帶座軸向型 角向型 萬向角型小拉桿三向型 大拉桿三向型鉸鏈橫向型 萬向鉸橫向型 直管壓力平衡型曲管壓力平衡型 外壓單式軸向型外壓復(fù)式帶座型 振動補償器 2) 管系中使用無約束型補償器的原則(1) 任何兩個相鄰的固定支座只設(shè)一個補償器；(2) 各類固定支座應(yīng)有足夠的強度和剛度；(3) 安裝時不允許以補償器的變形來強行適應(yīng)管道安裝偏差；(4) 任何兩個相鄰的次固定支座間管徑應(yīng)相同，并成一直線走

45、向；(5) 對補償量很大的補償器，宜在管道安裝前進行預(yù)拉伸（或預(yù)壓縮），以減少補償器對支座的彈性反力，同時使補償器處于最佳工作狀態(tài)。3) 管線設(shè)計與補償器選型任何一項工程管路系統(tǒng)的設(shè)計都要受到生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備（或裝置）、安裝布局、空間環(huán)境、地質(zhì)條件及工程造價等因素的制約，因此管路系統(tǒng)的走向和支撐體系往往相當(dāng)復(fù)雜，這就給補償器的選型帶來一定的難度。完成管路系統(tǒng)的補償往往有多種方案，而補償器的正確選型則是關(guān)鍵。這就要求管系設(shè)計者綜合考慮管線的走向、支撐體系的布局、補償器類型的選擇等，以取得既安全可靠、又經(jīng)濟合理的方案。(1) 補償器選型一般程序如下：管系分解，無論多么復(fù)雜的管系，均可以通過固定支

46、座將它們分解為“一”、“”、“冂”、“Z”、“V”等典型管段（或稱之為膨脹單元）。變復(fù)雜管系為簡單管系。根據(jù)典型管線工作條件和膨脹形式選擇波紋補償器類型。計算典型管段的膨脹量，確定補償器的波數(shù)并得出在規(guī)定疲勞壽命下補償器的額定補償量，從而確定補償器的數(shù)量。在裝有無約束型補償器的管段上，設(shè)置固定支座（MA）。而裝有約束型補償器的管段上，無須因補償器的設(shè)置而另加主固定支座。根據(jù)補償器的變型軌跡及穩(wěn)定性要求設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)向支座G或平面導(dǎo)向支座PG。(2)補償器選型必須考慮的主要因素：公稱通徑DN、接口尺寸及法蘭標準；工作壓力PW；工作溫度T，核校設(shè)計溫度，考慮溫度修正系數(shù)；材料，取決于介質(zhì)性質(zhì)；補償量

47、軸向、橫向、角向；壽命考慮使用年限或大修、更換周期；安全系數(shù)。(3) 是否有承受壓力推力的構(gòu)件補償器壓力推力約束機構(gòu)： TA、TB、ZA、DZA、ZB、WDB、XHB、DB均無壓力推力約束機構(gòu)，稱為無約束型補償器； IB、WJB、DHB、IHB、WHB、ZPB、QPHB等具有壓力推力約束機構(gòu)，稱為約束型補償器。4) 補償器基本應(yīng)用形式及特點常用管系支座名稱、代號及符號見表5.21。其基本應(yīng)用形式：主固定支座 次固定支座 導(dǎo)向支座 平面導(dǎo)向支座定向主固定支座 定向次固定支座 彈簧吊架(1) 通用補償器（TA、TB）該補償器結(jié)構(gòu)簡單、價格較低，可吸收軸向位移和數(shù)量不大的多向組合位移，因而凡是可能的

48、地方可優(yōu)先予以考慮。用一個通用補償器吸收直管段的軸向位移。用不同直徑的通用補償器吸收異徑直管段的軸向位移。用多個通用補償器分別吸收各分支管段的軸向位移。用通用補償器吸收Z形管段的軸向位移時，應(yīng)注意以Z形管段的偏斜程度應(yīng)盡量??；各直管段的端部附近應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向支座，以限制彎矩對管道的影響；償器應(yīng)靠近一個固定支座。通用補償器在L形管段的長腿上吸收軸向位移和少量橫向位移；在L形管段的短腿上吸收橫向位移和少量軸向位移。用復(fù)式補償器吸收直管段的較大軸向位移。(2) 平面角向型補償器這種補償器結(jié)構(gòu)緊湊、應(yīng)用靈活、安裝方便且對支座無壓力推力作用。單式角向補償器只能作角偏轉(zhuǎn)，因此必須兩個以上配套使用而不允許單獨出

49、現(xiàn)。用一對角向補償器吸收橫向位移時，角位移量一定，其所能吸收的橫向位移量與兩補償器鉸鏈之間的距離成正比，在這種情況下盡量加大兩補償器之間的距離將能更有效發(fā)揮其補償功能。 當(dāng)水平管線較長（管段能夠彈性變形）時，用兩個補償器吸收平面Z形和L形管段的位移 或用以吸收同一平面內(nèi)設(shè)備與其連接管道的組合位移。 用三個補償器吸收L形管段的位移。用兩個補償器吸收立式容器與主管之間的不同垂直位移量。(3) 萬向型補償器這種補償器可在任意平面內(nèi)作角偏轉(zhuǎn)。使用時應(yīng)以兩個一組或三個一組來吸收空間管段的位移。大拉桿橫向型補償器和鉸鏈橫向型補償器這兩種補償器通過波紋管的角偏轉(zhuǎn)可吸收各方位橫向位移，且補償能力較大，加之對支座無內(nèi)壓推力作用，結(jié)構(gòu)比較簡單，因而在各種位移量大的L形及Z形管段上應(yīng)用廣泛。用單式大拉桿補償器吸收L形管段的位移，根據(jù)配管要求和補償量大小可有“冷緊”和“