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压力管道的布置设计

2020-07-23 13:51

压力管道属于特种设备,根据《特种设备安全监察条例》的定义,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。
工作原理:
对于单条压力管道而言,是依靠外界的动力或者介质本身的驱动力将该条压力管道源头的介质输送到该条压力管道的终点的。
压力管道特点:
压力管道是一个系统,相互关联相互影响,牵一发而动全身。
压力管道长径比很大,极易失稳,受力情况比压力容器更复杂。
压力管道内流体流动状态复杂,缓冲余地小,工作条件变化频率比压力容器高(如高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等都有可能影响压力管道受力情况)。
管道组成件和管道支承件的种类繁多,各种材料各有特点和具体技术要求,材料选用复杂。 
管道上的可能泄漏点多于压力容器,仅一个阀门通常就有五处。 
压力管道种类多,数量大,设计,制造,安装,检验,应用管理环节多,与压力容器大不相同。
压力管道的用途:
输送介质(主要用途)
储存功能(用于长输管道)
热交换(用于工业管道)
压力管道设计步骤:
根据介质种类、压力、温度选择管道材料。
进行管径、管壁厚度计算,编制或确定管道等级表。
进行管道布置方案、确定管道走向、敷设方式。
绘制管道布置图、轴侧图。
编制管道特性表。
进行应力、热补偿、支架推力计算。
向有关专业提供土建资料。
完成设计图纸、图纸会签。
管道的布置要求:
管道应尽可能架空敷设,必要时也可埋地或者管沟敷设。(便于安装、生产和维修)
尽量使用吊架设计,使管道尽量靠近已有的建筑物和构筑物,但应避免柔性大的构件承受较大荷载。
在建筑物吊装孔范围内、设备内件抽出区域及法兰拆卸区内不应布置管道。
管道布置应成列平行敷设,尽量走直线少走拐弯、少交叉,这样可减少管架数量,节约材料,美观且便于安装。
管道应尽量集中成排布置,裸管的管底与管托地面取齐,以便设计支架。
当管道改变标高或走向时,应避免管道形成积聚气体或液体的“袋子”,如果不可以避免,应在高点设置排气阀,低点设置排液阀。
管道平面敷设应有坡度,坡度方向一般与物料流向相同,但也有例外,根据具体工艺确定。
道路、铁路的上方的管道不应安装可能泄露的组成件,如法兰、螺纹接头、带有填料的补偿器等。
当管道穿越屋面、楼板、平台及墙壁时,一般需要加套管保护。
埋地管道应该考虑车辆荷载的影响,穿越道路时应加套管,管顶与路面的距离不小于0.6m,且在冻土深度一下。
从水平的气体主管上引接支管时,应该从主管的顶端接出。
对于多层共架管道的布置,气体管道、热管道、公用工程管道及电气仪表槽架宜在上层,腐蚀性介质管道、低温管道宜在下层。
易燃、易爆、有毒及有腐蚀性物料的管道不应敷设在生活间、楼梯、走廊等地方。放空管应该引至室外指定地点,或高出屋面2m。
无绝热层的管道不用管托或者支座。大口径薄壁裸管及有绝热层的管道应采用管托或支座支撑。
管道直接埋地布置的条件是:
◇ 输送介质无毒、无腐蚀性、无爆炸危险的管道,由于某种原因无法在地上敷设的。
◇ 与地下储槽或地下泵房有关的工艺介质管道。
◇ 冷却水及消防水或泡沫消防管道。
◇ 操作温度小于150℃的热力管道。
压力管道常用管子材料选用原则?
压力管道常用管子材料的使用是根据所输送介质的操作条件(如压力、温度)及其在该条件下的介质特性决定的。考虑如下因素:
优先选用的管材:
在选用管子材料时,一般先考虑采用金属材料,金属材料不适用时,再考虑非金属材料。金属材料优先选择钢制管材,后考虑选用有色金属材料。钢制管材中,先考虑采用碳钢,不适用时再选用不锈钢。在考虑碳钢材料时,先考虑焊接钢管,不适用时再选用无缝钢管。
介质压力的影响:
输送介质的压力越高,管子的壁厚就越厚,对管子材料的要求一般也越高。
介质压力在1.6MPa以上时,可选用无缝钢管或有色金属管子。   
压力很高时,如在合成氨、尿素和甲醇生产中,有的管子介质压力高达32MPa,一般选用材料为20钢或15MnV的高压无缝钢管。 
真空设备上的管子及压力大于10MPa时的氧气管子,一般采用铜和黄铜管。
介质压力在1.6MPa以下时,可考虑采用焊接钢管、铸铁管或非金属管子。但铸铁管子承受介质的压力不得大于1.0MPa。非金属管子所能承受的介质压力,与非金属材料品种有关,如硬聚氯乙烯管子,使用压力小于或等于1.6MPa;增强聚丙烯管子,使用压力小于或等于1.0MPa;ABS管子,使用压力小于或等于0.6MPa。
对水管,当水的压力在1.0MPa以下时,通常采用材料为Q235A的焊接钢管;当水的压力大于2.5MPa时,一般采用材料为20钢的无缝钢管。
介质化学性质的影响:
介质化学性质的影响主要体现在腐蚀上,应予以高度重视。
介质呈中性,一般对材料要求不高,可选用普通碳钢管。
介质呈酸性或碱性,就要选择耐酸或耐碱的管材。
输送水及水蒸汽,采用碳钢材料的管子。
管子本身功能的影响:
有些管子除需具备输送介质的功能外,还要具有吸震的功能、吸收热胀冷缩的功能,在工作状况下,能经常移动的功能。
压力降的影响:
管子的材料初步选定以后,还要进行管道压力降的计算,确定管子内径。通过压力降的计算,看选用的材料是否符合要求。特别在初步选用塑料管子时,更要重视压力降的复核。
 

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