1、2022-4-221第三章 设计(35-56)o 35-39;o 设计许可35o 设计文件36-39o 40-56主要的安全设计准则2022-4-222设计许可o 第三十五条 管道的设计单位应当取得相应的设计许可证书。o TSG R1001-08压力容器压力管道设计许压力容器压力管道设计许可规则可规则 o GC1o GC2o GC32022-4-223设计标准o 管道工程设计应当符合本规程以及GB/T 20801的要求（包括使用单位规定的附加要求）;o 管规协调标准(合格评定);(total 61-65)o 最低、基本安全要求;(total 21)o 与其他标准关系(total 66-75)2
2、022-4-224设计文件36o 第三十六条 管道设计文件一般一般包括o 图纸目录o 管道材料等级表、o 管道数据表（参见附件C）o 设备布置图、o 管道平面布置图、轴测图轴测图、o 强度计算书(管管;攴管连接攴管连接)、管道应力分析书，o 必要时还应当包括施工安装说明书。 2022-4-225设计文件37o 第三十七条 管道工程规定至少应当包括以下内容：o (一)管道材料等级表、防腐处理、隔热要求、吹扫与清洗、管道涂色要求；o (二)管道元件技术条件管道元件技术条件；o (三)工程设计选用管道元件设计选用管道元件时，应当考虑工程设计寿命的要求；o (四)管道制作与安装（包括焊接）技术条件管道
3、制作与安装（包括焊接）技术条件；o (五)试验和检验要求试验和检验要求。2022-4-226设计文件的盖章和签署38,39o 第三十八条 管道图纸目录和管道平面布置图上应当加盖设计单位设计许可印章。o 第三十九条 管道数据表、管道材料等级表、设备布置图、管道平面布置图、强度计算书和管道应力分析计算书等主要设计图样和文件，应当有设计、校核、审核三级签字 。o GC1级管道的管道材料等级表和管道应力分析计算书还应当有设计审定人签字审定人签字。2022-4-227设计压力o 第四十条 管道设计压力应当不小于在操作中可能遇到的最苛刻的压力与温度组合工况的压力。 1.最苛刻的压力与温度组合=壁厚或PN最
4、高 2.压力与温度组合o 管道操作工况超过设计条件时，应当符合GB/T 20801关于允许超压的规定。 超压或超温幅度-时间2022-4-228管道元件压力设计准则(41)o 管道元件的MAWPo 1.标准所规定的对应于设计温度的压力温度额定值 o 2. 应力计算确定o 3.由验证试验确定 o 4.其他方法 2022-4-229管道元件压力设计准则(41)o(一)法兰、阀门法兰、阀门等管道元件的适用压力，符合相关标准所规定的对应于设计温度的压力温度额定值的规定；o(二)直管、斜接弯头、弯管直管、斜接弯头、弯管、盲板、非标法兰以及支管连接支管连接管件的适用压力按照GB/T 20801进行计算确定
5、；o(三)承插和螺纹管件承插和螺纹管件的适用压力按照相关标准规定的直管壁厚确定；o(四)对焊管件和支管座对焊管件和支管座(GB19326)的适用压力按照GB/T 20801计算确定，无法进行计算时，可以由验证试验无法进行计算时，可以由验证试验确定。o不能按照本条(一)(四)项确定适用压力的管道组成件，也可以根据使用经验、应力分析、型式试验等方法确定其适用压力，但需通过国家质检总局委托的技术组织或者技术机构的技术评审。2022-4-2210管道压力设计一般规律o 1.法兰、阀门MAWP -压力温度额定值o 2.直管、斜接弯头、弯管直管、斜接弯头、弯管、支管连接支管连接MAWP -选定厚度后校核选
6、定厚度后校核计算确定o 3.标准承插、螺纹管件和支管座标准承插、螺纹管件和支管座MAWP -直管等强度(不低于)o 4.对焊管件对焊管件MAWP -直管等强度+验证试验o 5.管道设计压力管道设计压力1,2,3,4的最小MAWPo 6.支管连接和非金属阀座可例外支管连接和非金属阀座可例外2022-4-2211设计温度42o 第四十二条 管道设计温度应当按照操作中可能遇到的最苛刻的压力与温度组合工况的温度确定。 最苛刻的压力与温度组合中的温度最苛刻的压力与温度组合中的温度 设计温度不同于最高工作温度设计温度不同于最高工作温度 设计温度不同于最低工作温度设计温度不同于最低工作温度 设计温度不同于环
7、境温度设计温度不同于环境温度2022-4-2212环境低温43,44o 第四十三条 环境温度低于0时，应当有防止切断阀、控制阀、安全保护装置和其他管道组成件的活动部件外表面结冰的措施。o 第四十四条 当金属管道外壁温度受大气环境条件影响，压力管道设计时所考虑的最低环境温度，可以按照该地区气象资料，取历年来月平均最低气温的最低值（注9）。o 注9：月平均最低气温是指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数。2022-4-2213管道应力分析 45o 凡是与机API618、泵类等动设备相连，(换热器,API661空冷器)o 或者在高温(400)、高压下使用，o 或者循环当量数大于7000，o 以及
8、工程设计中有严格要求的管道 (工程公司要求)2022-4-22142022-4-22152022-4-22162022-4-2217管道应力分析中荷载和作用力46o 第四十六条 管道应力分析中应当考虑以下各类荷载的影响以及其他原因产生的荷载和作用力的相关作用：o (一)介质压力、管道自重（包括隔热层、管道组成件以及介质重量）等持久荷载持久荷载；o (二)风荷载、地震荷载以及由于阀门关闭引起的压力短时升高、泄放阀打开时对管道的冲击反力等临临时荷载时荷载；o (三)温差荷载、固定支吊架或者端点位移对管道的交变或者非交变荷载交变荷载。2022-4-2218管道轴向应力的判据47o 第四十七条 管道轴
9、向应力应当符合以下要求：o (一)持久荷载组合工况下的 管道轴向应力小于或等于最高工作温度最高工作温度下的材料许用应力；下的材料许用应力；o (二)持久荷载和必须考虑的临时荷载组合工况下的 管道轴向应力小于或者等于1.33倍最高最高工作温度工作温度下的材料许用应力。下的材料许用应力。2022-4-2219管道轴向应力的判据47o (三)交变或者非交变或者非交变荷载交变荷载下 由位移引起的应力范围小于或者等于柔性分析的许用应力范围(GB20801.3-06 7.3.3.2)2022-4-2220壁厚裕量 48o 第四十八条 管道设计应当有足够的腐蚀裕量。腐蚀裕量应当根据预期的管道使用寿命和介质对
10、材料的腐蚀速率确定，并且还应当考虑介质流动时对管道或者受压元件的冲蚀量和局部腐蚀以及应力腐蚀对管道的影响，以满足管道安全运行的要求。2022-4-2221最小厚度49o 第四十九条 管道组成件的最小厚度应当考虑包括腐蚀、冲蚀、螺纹深度或者沟槽深度所需的裕量。为了防止由于支承、结冰、回填、运输、装卸或者其他原因引起的附加荷载而产生超载应力，造成损坏、跨塌或者失稳，必要时，应当增加管壁厚度。o 1/120 壁厚等级o PN202022-4-2222金属许用应力S的基准 50o 抗拉3o 屈服1.5o SS中温屈服0.90o 持久1.5(平均),1.25(最低)o 中温屈服/常温屈服比值曲线2022
11、-4-2223金属许用应力S的基准 50o 1.CS,AS,SS与ASME B31.3基本一致o 常温不一;o 屈服低时;o 2.与GB50316,GB150不同o 中温,高温o 1.5-1.6o 3. 管、板(管)许用应力S有用o 锻、铸、螺、管件无用2022-4-2224许用应力许用应力碳钢和合金钢许用应力示意图碳钢和合金钢许用应力示意图 2022-4-2225许用应力许用应力 ASTM 碳钢材料 中温屈服强度(MPa)碳钢材料 屈服强度(MPa) 温度 抗拉40200250300350400450A283A310165142136129122114108A516-553802071771
12、70161152143135A106B415241207198188177167158A105485248213204194183171162A516-70485262225216204199181171A662C485296254244232218205194A299515290248238226213200189A414G5153102662552422282152032022-4-2226许用应力许用应力 ASTM 碳钢材料 “中温屈服强度/常温屈服强度”比值“中温屈服强度/常温屈服强度”比值 温度 402002503003504004501.00.858 0.8210.780.734
13、0.693 0.6562022-4-2227材料标准材料标准牌号牌号强度强度厚度厚度2020100100150150200200250250300300350350400400425425GB20801GB8163GB81632020410/245410/24516161371371371371321221168976410/235161371371371371291191148774GB9711.1GB9711.1L245L245415/240415/2401381381381381321221168976A106 A106 Gr.BGr.B414/241414/24113813813813
14、81311221168975GB50316GB50316GB6479GB647920G20G410/245410/24516137137132123110101928683410/23516137132126116104958679782022-4-2228下列温度的许用应力MPa牌号牌号强度强度厚度厚度202010010015015020020025025030030035035040040042542545045047547515CrMoG440/2351471281281241241211211191191161161111111051051041041001009191P12414/2
15、20138128128124124121121119119116116110110104104103103100100919115CrMo15CrMo440/235440/235161614714713213212312311611611011010110195958989878786868484440/225440/22516161411411261261161161101101041049595898986868484838381812022-4-2229下列温度的许用应力MPa牌号牌号强度强度厚度厚度20201001001501502002002502503003003503504004
16、0042542545045047547512Cr2MoG450/28016150150150150149148146143140136113450/27016150150147145144143141138135132109P22414/20713812712412312312312312312210391WP22Cl.3517/31017217216916616516416215815515112512Cr2MoG12Cr2MoG450/280450/28016161501501501501501501471471441441411411381381341341311311281281191
17、19450/270450/27016161501501501501471471411411381381341341311311281281261261231231191192022-4-22302022-4-2231许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o 2.奥氏体不锈钢中高温强度分组 o 按成分(304,316,321,347,309,310), o C高/低, o 锻轧材锻轧材/铸铸件,o GB20801分成16组2022-4-2232许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o 304分4组o 锻轧材锻轧材304(C0.04%);304H(0.04C0.10%)
18、 o 锻轧材锻轧材 304L(C0.03%)；304(C0.08%), 但常温常温屈服强度不同屈服强度不同 铸铸件 CF8(C0.04% 铸件) 铸铸件o CF3(C0.03%铸件)；CF8（C0.08%，铸件） 2022-4-2233许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o 316分4组o 锻轧材锻轧材316(C0.04%);316H(0.04C0.10%) o 锻轧材锻轧材 316L(C0.03%)；316(C0.08%),但常温常温屈服强度不同屈服强度不同 铸铸件 CF8M(C0.04% 铸件) 铸铸件o CF3M(C0.03%铸件)；CF8M（C0.08%，铸件） 202
19、2-4-2234第第5章章 许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o 321分2组o 锻轧材锻轧材 321H(0.04C0.10%) ;o 锻轧材锻轧材 321(C0.08%) ; 321无铸铸件 2022-4-2235下列温度的许用应力MPa厚度厚度2020100100150150200200250250300300350350400400425425450450475475500500520/205138138138130122115111107105103101100517/20713813813712912211511110710510310199137137137130
20、1221141111071051031011002022-4-2236纵缝焊缝系数o 1.焊管纵缝o 2.管件焊缝系数=焊管纵缝系数o 3.低温钢,AS,Ni,Ti管件焊缝系数=1.0o 4.ERW管不作管件o 5.按装环缝及角接焊缝无焊缝系数o 6.ASME B31.3-2005 540以上AS,SS,Ni焊缝系数=1.0-0.502022-4-2237序号序号焊接型式焊接型式焊缝类型焊缝类型检查检查W W1 1连续炉焊连续炉焊aa直缝直缝按材料标准规定按材料标准规定0.600.602 2电阻焊（电阻焊（ERWERW）aa直缝或螺旋缝直缝或螺旋缝按材料标准规定按材料标准规定0.850.853
21、 3电熔焊（电熔焊（EFWEFW）a.a.单面对接焊单面对接焊（带或不带填充金属）（带或不带填充金属）直缝或螺旋缝直缝或螺旋缝按材料标准或本规范规定不作按材料标准或本规范规定不作RTRT0.800.80局部（局部（10%10%）RTRT0.900.90100%RT100%RT1.001.00b.b.双面对接焊双面对接焊（带或不带填充金属）（带或不带填充金属）直缝或螺旋缝（除序直缝或螺旋缝（除序号号4 4外）外）按材料标准或本规范规定不作按材料标准或本规范规定不作RTRT0.850.85局部（局部（10%10%）RTRT0.900.90100%RT100%RT1.001.004 4GBGB/T/
22、T9711.19711.1埋弧焊、气体埋弧焊、气体保护金属弧焊或两者结合保护金属弧焊或两者结合直缝直缝( (一条或二条一条或二条) )或或螺旋缝螺旋缝按按GBGB/T/T9711.19711.1规定规定0.950.95a a：不得通过附加无损检测来提高纵向焊接接头系数。：不得通过附加无损检测来提高纵向焊接接头系数。2022-4-2238管道组成件的设计和选用51o 第五十一条 管道组成件的设计和选用应当符合GB/T 20801.3的规定 o 5.1管道组成件的选用 管子和对焊管件 ;弯管 ;斜接弯头（虾米弯） ;短半径弯头 ;翻边接头 ;支管连接及其管件 ;法兰 ;紧固件和垫片 ;阀门 ; 5
23、.2管道组成件的连接形式 焊接连接;法兰连接;胀接接头 ;螺纹密封的管螺纹连接 ;直螺纹连接 ;扩口、非扩口压合型管件的连接 ;填缝接头 ;特殊管接头 2022-4-2239法兰连接52o 第五十二条 压力管道的法兰、垫片、紧固件的设计应当遵照HG 20592206351997钢制管法兰、垫片、紧固件等相关标准的规定 o 20092022-4-2240法兰连接52o HG20592-20635-2009o 完整体系(法兰 ,紧固件,垫片 ,选用和选配)o 压力管道用(选择)o 密封性能关注o P/T与材料(ASTM),设计体系(ASME B31.3)配套2022-4-2241法兰接头的密封要求
24、 53o 第五十三条 为了保证法兰接头的密封要求，设计时应当遵循以下原则：o (一)平焊法兰不得用于温度频繁变化的管道，特别是法兰未做隔热的场合；o (二)剧烈循环工况的管道采用法兰连接时选用带颈对焊法兰；2022-4-2242法兰接头的密封要求 53o (三)胀接法兰、螺纹法兰不得用于GC1级管道和腐蚀性极强的环境中；o (四)扩口翻边接头不得用于剧烈循环工况；2022-4-2243法兰接头的密封要求 53o (五)法兰连接的紧固件符合预紧与操作条件下垫片的密封要求，低强度紧固件不得用于剧烈循环工况下的法兰接头；o (六)垫片根据流体性质、使用温度、压力以及法兰密封面等因素选用, 垫片的密封
25、荷载与法兰的压力等级、密封面型式和表面粗糙度以及紧固件相匹配；2022-4-2244法兰接头的密封要求 53o (七)GC1级管道以及有毒、可燃介质管道，规定其法兰接头的紧固载荷和紧固程序，确保法兰接头的密封性能。2022-4-2245支吊架的设计和选用54o 第五十四条 管道支吊架的设计和选用应当符合GB/T 20801的规定。设计时应当遵循以下原则：o (一)确保所有管道支吊架具有足够的强度和刚度；o (二)管道支吊架与管道连接构件的设计，保证连接处不会产生过大的局部弯曲应力，并且不会使管子变形，循环荷载的场合，能够减小连接处的应力集中。2022-4-2246介质的排放55o 第五十五条 可燃、有毒或者有腐蚀性的有害介质的排放处理，应当符合国家有关规定。o H S E2022-4-2247管道系统泄漏试验56o 第五十六条 对介质毒性为极度危害或者高度危害以及可燃流体的管道系统，在安装施工完成后应当进行泄漏试验。泄漏试验的具体要求应当在设计文件上做出规定。o 敏感泄漏试验-低压 ( 0.25P;P1)o 氦;氨;气泡;肥皂泡
