工业管道设计与安装

可燃液体的分类见下表。
类 别 甲 类 乙 类 丙 类 A B A B A B 名 称 液化烃 可燃液 体 可燃液 体 可燃液 体 特 征 15 0C 时蒸汽压力＞0.1MPa 的烃类液体及其他类 似液体 甲 A 以外的可燃液体，闪点＜28 0C 闪点≥28 0C 至≤45 0C 闪点＞45 0C 至＜60 0C 闪点≥60 0C 至≤120 0C 闪点＞1200C
（B）管道系统的设计条件 1、设计压力： 1）一条管道及其每个组成件的设计压力， 不应小于运行中遇到的内压或外压与温度相 偶合时最严重条件下的压力。 压力管道的设计压力应当不小于在操作中 可能遇到的最大内压或者外压与温度最高或 者最低相耦合的最严重情况下的压力。
2）下列特殊条件的管道，其设计压力应与上述规定 比较并取两者的较大值： a）输送制冷剂、液化烃类等气化温度低的流体的 管道，设计压力不应小于阀被关闭或流体不流动时在 最高环境温度下气化所能达到的最高压力； b）离心泵出口管道的设计压力不应小于吸入压力 与扬程相应压力之和； c）没有压力泄放装置保护或与压力泄放装置隔离 的管道，设计压力不应低于流体可达到的最大压力。 3）真空管道应按受外压设计，当装有安全控制装置 时，设计压力应取 1.25 倍最大内外压力差或 0.1MPa 两者中的低值；无安全控制装置时，设计压力应取 0.1MPa。 4）装有泄压装置的管道的设计压力不应小于泄压装 置开启压力。
1管道设计温度低于20而高于规范规定的使用温度下限的碳素钢低合金钢中合金钢高合金铁素体钢和含碳量大于01的奥氏体不锈钢出厂材料及采用焊接堆积的焊缝金属和热影响区应进行低温冲击试验但下列情况除外
工业管道的设计与安装
（工业管道检验师辅导讲义） 一、术语和流体分类 （1）管道： （2）管道组成件：
管道组成件 用于连接或装配成压力密封、内含流体的管道系统的机械元 件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及诸如膨胀 节、挠性接头、耐压软管、过滤器、管路中的仪表（如孔板）和
3 、环境影响：管道的环境影响包括管 道被冷却或被加热所造成的影响。
设计压力管道时，当金属管道外壁温度受大气环境 条件所影响时，其最低环境设计温度可按该地区气象 资料，取历年来月平均最低气温的最低值。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。月平均最低气温的最低值，是气象局实测的 10 年逐月平均最低气温资料中的最小值。
5、管道布置不应挡住门窗，便于操作、维修和人员 通行。 输送易燃、易爆介质的管道，不得敷设在生活间、 楼梯间和走廊等处。 应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空。不妨 碍吊车工作。 6、高压管道、输送有毒或有腐蚀性介质的管道应避 免由于法兰、螺纹和填料等泄漏而造成对人身和设备 的危害，不得在人行道上设阀件、伸缩节、法兰等。 7、气体或蒸汽管道应从主管上部引出支管，并应有 坡度。 8、管道改变标高或走向时，应避免形成气袋、液袋 或盲肠，否则应设排放点。
装有安全泄放装置的压力管道，其设计压力不得低于安全阀的 开启压力或者爆破片的爆破压力。
2、设计温度： 管道的设计温度应为管道在运行时，压力和温度相 偶合的最严重条件下的温度。对于 0℃以下的管道，应 考虑流体及环境温度影响，设计温度应取低于或等于 管道材料可达到的最低温度。
对于 0℃以下的管道，应当考虑流体及环境影响，设计温度应 当取高于或者等于管道材料允许使用的最低温度。
无隔热层的管道中，不同的管道组成件可以具有不同的设计温 度，管道组成件的设计温度应当符合以下规定： ——流体温度低于 65℃时，管道组成件的设计温度可以与流 体温度相同； ——流体温度等于或者大于 65℃时，除非按传热计算或者试 验确定有较低的平均壁温，管道组成件的设计温度不应当低于以下 的值； 阀门、管子、凸缘短节、焊接管件以及厚度与管子相似的其他 管道组成件的设计温度，为流体温度的 95%； 法兰（除松套法兰外），包括在管件阀门上的法兰的设计温 度，为流体温度的 90%； 松套法兰的设计温度，为流体温度的 85%； 法兰紧固件的设计温度，为流体温度的 80%。 当管道温度低于 0℃时，应当防止切断阀、控制阀、泄压装置 和其他管道组成件的活动部件外表面结冰。
压力管道中的介质为混合物质时，应当以介质的组分比例， 并按上述毒性程度或者火灾危害性的划分原则，由设计单位或者 使用单位提供介质毒性程度和火灾危害性的依据。无法提供依据 时，按毒性程度或者火灾危害性程度最高的介质确定。
腐蚀性介质。是指能灼伤人体组织并对管道材料 造成损坏的物质。
（C）设计和施工规范中的管道分类或分级： 1 、 GB50316 和 HG20225 — 95 中的流体分类：分 A1（剧毒）、A2（有毒）、B（可燃）、C（不可燃、 无毒）、D（C 类中设计压力小于等于 1.0MPa、设计 温度高于-20～186℃之间的流体）五类。 2、石油化工行业标准 SH3501—2002 按流体特性和 设计参数进行分级,参见习题 3.4.73.（P.123） 3 、 DL5031 — 94 的管道分级：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。
（4）监察段：（参见题 3.1.35） （5）蠕胀测点：（参见题 3.1.36） （6）流体：在管道内流动的物质，也称介质。 （A）按状态分：有气体；液体；液化气体；浆体。 在压力管道安全监察范围内，浆体是指可燃、易爆、 有毒和有腐蚀性的浆体介质。 （B）按性质分： 可燃介质：（参见题 3.1.25） 可燃介质按 GB50160 《石油化工企业设计防火规 范》和 GBJ16 《建筑设计防火规范》的规定，根据火 灾危险性分为可燃气体、液化气体和可燃液体。 可燃气体中,与空气混合的爆炸下限小于 10%或上 限和下限之差大于 20% 的称为易燃气体。（参见题 3.1.16）
6、热膨胀和收缩影响：包括： 1）由于管道被约束或固定，不能自由膨胀和收缩而 产生的推力和力矩； 2）由于管壁温度急剧变化或温度分布不均而产生的 热应力； 3）由于材料的热膨胀性能不同而产生的热应力（如 复合管、夹套管）。 7 、支架、固定支架和管端位移的影响：管道与设 备、支架相连而产生的应力所造成的影响。 8、材料韧性降低的影响：管道由于焊接、热处理、 弯曲成形以及由于低温或高挥发性流体突然减压急冷 所造成的材料韧性降低，在设计时应加以考虑。
（C）管道布置 管道布置设计应考虑环境因素和流体性质。管道 布置的一般原则是： 1、热介质管道、无腐蚀性介质管道、不经常检修的 管道、保温的管道、高压管道和气体管道应安排在上 方。 2 、高温管道不应布置在对电缆有热影响的下方位 置。 3、助燃气体不宜与可燃气体、易燃或可燃液体管道 正上正下布置，如需平行布置，两类管道应保持一定 间距。 4 、下列管道不宜在地下敷设，如必须在地下敷设 时，应采取检漏、防腐以及收集有害流体等安全措 施： GC1 级管道； 高度危害气体或工作温度高于标准渄点的高度危害 液体管道； 设计压力大于等于 4MPa 且设计温度大于等于 400 ℃的流体管道； 设计温度低于 -46 ℃的铁素体钢管道和设计温度低 于-196℃的奥氏体钢管道等。
压力管道工程规定中，至少应当包括下列内容： ——管道等级、防腐处理、隔热要求、吹扫及清洗、管道涂色 要求； ——管道组成件技术条件； ——管道制作与安装（包括焊接）技术条件； ——试验和检验要求。 非标管道元件应当具备设计文件及图样。 压力管道的主要设计图样和文件，例如图纸目录、管道平面布 置图上必须加盖有效的压力管道设计资格印章（复印件无效）。 压力管道设计单位不准在外单位设计的图样上加盖压力管道设 计资格印章（经压力管道设计单位批准机构指定的图样除外）。 设计资格印章失效的图样和已加盖竣工图章的图样不得用于施 工安装。
设计规范规定：设计温度小于等于 -50℃或者大于 等于 100℃的管道，均为柔性计算的范围。超过上述范 围的管道，如属于下述情况也应列入柔性计算的范 围： 1 ）受室外环境温度影响而又无隔热的长距离管 道； 2）管端附加位移量大，不能用经验判断其柔性的 管道； 3）小管与大管连接，且大管有位移并会影响柔性 的判断时，小管应与大管同时进行柔性计算。 但当管道与某一运行情况良好的管道完全相同或 与已经过柔性分析合格的管道相比无变化时，可不进 行柔性分析。
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4、动力及交变载荷影响：对可能承受冲击 或交变载荷作用的管道，设计时应考虑动力 或交变载荷的影响。在地震烈度 9 度以上地 区的管道应进行地震验算。 5、重量影响：包括输送介质或试验介质、 冰雪、管道组成件、隔热材料以及其他加在 管道上的重量均应加以考虑。
压力管道由于压力、重量或其他持久荷载所产生的轴向应 力的总和 SL，应不大于 Sh。（Sh 为最高温度下材料的许用应 力 S）。由于压力、重量和其他持久荷载以及风荷载、雪荷载 和地震等临时荷载共同作用引起的管道轴向应力 SL 应不大于 1.33Sh。
设计文件 压力管道的设计单位资格、设计类别和品种范围的划分应当符 合《压力管道设计单位资格认证与管理办法》的规定。 压力管道设计文件至少应当包括图纸目录、工程规定（包括管 道等级表）、管道一览表、管道平面布置图、轴测图、强度计算 书、管道应力分析书，必要时还应当包括施工安装说明书。 压力管道的主要设计图样和文件，例如管道等级表、管道平面 布置图、强度计算书和管道应力分析书，应当有设计、校核、审 核三级签字。对于 GC1 类压力管道的管道平面布置图及管道等级 表，还应当有设计技术负责人审定的批准、签字。
（3）管道支承件：（参见题 3.3.131）
管道支承件 常用管道支承件如吊杆、弹簧吊架、斜拉杆、平衡锤、松紧螺 栓、支撑杆、链条、导轨、鞍座、底座、滚柱、托座、滑动支 座、吊耳、管吊、卡环、管夹、U 形夹和夹板等。
减振装置 :是可用于控制管系高频低幅振动或低频 高幅晃动的装置，能承受管道振动力而不承受管道的 重力，且不限制管系热胀冷缩。 阻尼装置 :是可用于控制管道瞬时冲击载荷或管系 高速振动位移装置，能承受管道动力分析所要求的瞬 态最大动力载荷，但不限制管系热胀冷缩。
管道的介质毒性程度划分参照 GB5044《职业性接触毒物危 害程度分级》和 HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸 危害程度分类》的规定。无规定时，按下述原则确定毒性程度： 1．极度危害（Ⅰ级） 最高容许浓度小于 0.1mg/m3； 2．高度危害（Ⅱ级） 最高容许浓度 0.1 mg/m3，但小于 1.0mg/m3； 3．中度危害（Ⅲ） 最高容许浓度大于等于 1.0mg/m3，但 不大于 10 mg/m3。
注：闪点低于 45 0C 的液体称为易燃液体；闪点低 于环境温度的液体称为易爆液体。 易燃气体和易燃液体统称为易燃流体（易燃介 质）。 爆炸性介质；与空气混合后可能发生爆炸的可燃 介质或在高温、高压下可能引起爆炸的非可燃介质。
毒性介质；按 GB5044《职业性接触毒物危害程 度分级》规定。根据毒物的急性毒性、急性中毒发病 状况、慢性中毒患病状况、慢性中毒后果、致癌性和 最高允许浓度等六项指标，分为剧毒（极度危害）和 有毒（高度危害、中毒危害和轻度危害）两大类共四 个等 级。（ 其 中剧毒 物质和 有毒物 质的 解释参 见题 3.1.1 和 3.1.2）。
二、压力管道的安全技术要求和防护 （1）影响管道安全运行的因素 （A）管内流体性质的影响； （B）管道系统自身的影响； （C）外部因素的影响。
（2）管道的安全技术要求和防护 （A）管道结构要求 耐压强度：有能够在设计规定温度下持续承受介 质压力作用的材料和相应的壁厚；承受管内流体作用 于管道上的压力（内压或外压）、温度所引起的应力 及其长期、反复的影响，如蠕变和疲劳破坏，低温脆 性断裂等； 密封性：有适当的密封结构；阻止管道内部流动 的流体泄漏到管道外部空间或流体中； 耐腐蚀性：管道组成件必须使用耐介质腐蚀材 料； 柔性：（参见题 3.1.20）。 整个管道系统应有适当的支承，必要时应进行柔 性分析计算。