夹套管的配管设计研究

夹套管的配管设计研究
摘要：夹套管是化工装置中常用的伴热系统。

夹套管的配管设计也是管道设计与安装中的难题。

本文以夹套管的配管设计为研究对象，首先对概述了夹套管的配管设计，包括夹套管类型、夹套管长度、内外管的热膨胀应力、夹套管的选材和焊接以及夹套管的热媒体流动畅通六个方面进行阐述，接着结合图表，从弯头、三通、仪表接口、异径管、跨接管和定位板等方面对夹套管的管件选用原则进行分析，最后，总结了夹套管的应用。

关键词：夹套管配管设计原则
夹套管是一种具有双层套管结构的特殊管道。

管道外面套上同心的大直径套管，内管用于输送工艺介质。

是用于保持管内输送粘性流体、凝固性流体以及高熔点合成液等流体的流动性能和温度，防止输送过程中流体在管道中凝结而设置的特殊管道。

因夹套管伴热具有特殊性，在石油化工生产中被广泛应用，是其他伴热管所不能替代的。

一、夹套管的配管设计
1.夹套管类型
按照热媒体的种类，夹套管可以划分为热水夹套、热油夹套和蒸汽夹套，不同的类型分别适用于不同的化工物料，但是，它们的设计原则是一样的。

按照管道的结构形式，套管与内管的连接形式分为内管焊缝隐蔽型和内管焊缝外露型，又称为完全夹套管和不完全夹套管两种形式，不完全夹套管仅适用于直管管段上。

2.夹套管的长度
夹套管的长度会影响内管流体的特性确定，因此从热媒体入口到出口之间的长度设计是夹套管设计中的一个重要环节。

随着夹套管长度的增加，热媒体的沿程阻力导致的压力损失也随着增大，管中流体的流速就会下降，内外管层之间的传热效果也会随之下降。

所以，保持热媒在最低温度下具有的流量决定夹套管的长度。

2.1内外管的热膨胀应力
由于内管和外管的介质和介质的温度不同，内外管的管道材料和相应的引起的热膨胀应力也不同，应当分别地计算热应力。

当内外管道计算的热应力不一致时，应考虑设置夹套管的膨胀节，并且使夹套管能够膨胀移位。

另外，在弯头处，如果内外管的膨胀位移不能满足设计要求，就要适当改变外管直径以减小内外管的膨胀差。

这种情况下，导向板的位置也应高重视，考虑使其尽量多地吸收膨胀差。

热应力的计算还必须符合《石油化工管道柔性设计规范》的要求。

2.2夹套管的选材和焊接
一般情况下，夹套管的外管和内管材料应按他们各自内含流体的温度、压力、特性而定，要考虑工作介质对管道的腐蚀而采用不同的材料，同时还要考虑到管壁的厚度所能承受最大的工作压力。

夹套管的管配件一般采用对焊的形式。

一般情况下，夹套管的内、外管材料应该按照它们各自内含流体的特性、压力、温度而定，考虑工作介质对管道的腐蚀而采用不同
的材料，同时，管壁的厚度要能承受最大的工作压力。

夹套管的管配件都应当采用对焊形式。

2.3夹套管内的热媒体流动畅通
在配管中，尽量注意减少流体的滞留死角，避免直接在主管上开分支管。

特别注意消灭夹套管系统中的“水袋”或“气袋”。

3.夹套管的管件选用原则
3.1弯头
一般情况下，外管的公称直径比内管大1-2档。

如果需求的弯头数量不是很大，那么夹套管的弯头就可以选用标准件。

但是外管直径必须比相应的管道直径大。

如果管道材料，昂贵，在满足设计的其它要求下，也可以将2个剖成一半的弯头进行组装。

3.2三通
一般情况下，夹套管的三通采用剖切，剖切有横剖和纵剖，根据具体情况选用。

另外，三通一般根据支管的管径来确定，通常情况下，外管的三通比内管的三通大1档。

3.3仪表接口
夹套管内管的管顶放空口、排液口、仪表管口，其结构形式分为缝隐蔽型和焊缝外露型。

3.4异径管
夹套管变径时应该选用标准的异径管。

内外管的异径管是标准的对焊件。

外管的异径管与内管的异径管接头部要给予合理的位置，以达到外管与内管的相互影响，接头端部通常应错开小段距离，一
般为50mm，以减少内外管的互相妨碍。

3.5跨接管
夹套管之间的蒸汽管可以采用跨接管进行串接，一般是采用法兰连接。

水平夹套管的跨接管一般有伴热介质上进下出。

3.6定位板
为了防止内、外管的偏离，夹套管的定位板定位可以内管的外壁上。

内管材质应与定位板的材质相一致，安装的方位不能影响内管的介质流动和热位移。

二、结论
根据夹套管的工作原理分析，大多用于工艺介质为高粘度、高熔点的物质的行业。

经分析，以下几种情况比较适合采用夹套管伴热的管道：输送介质由于受到热损失容易析出结晶的管道；需要通过补偿介质热损失来维持介质温度的管道；输送的介质在输送的过程中阻力增加，热损失粘度增高，输送量下降的管道；由于介质自冷在操作的过程中可能导致堵塞的管道；在切换操作期间，管内介质由于温度的下降，造成介质凝固的管道等。

在用管道输送热介质时，要尽可能维持管内介质的温度，降低热损失。

总之，由于夹套管的伴热具有伴热均匀、适用范围广、伴热效率高温度调节迅速等优势，因此在石油化工企业得到了广泛的应用。

夹套管的配管设计要注意管内伴热介质的流动通畅，保障内外管的热膨胀应力一致，套管的长度适当，以及内外管的材料选择。

参考文献
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