04 设计压力及温度的确定

设计压力及设计温度的确定

王勇

2011年12月18日第2页

概述一

主要内容

二

设计温度的确定

三

1.概述

工程上，工艺操作参数不宜直接作为压力管道的设计条件，要考虑工艺操作的波动、相连设备的影响、环境的影响等因素，而在工艺操作参数的基础上给出一定的安全裕量作为设计条件。这里所说的设计条件主要是指设计压力和设计温度。

设计压力和设计温度是设备选材、强度计算的主要依据，也是管道确定材料、壁厚和管道应力分析计算的重要依据。

因此在确定备设计压力和设计温度时,应在满足设备及管道长周期安全生产的基础上，做到既经济又合理。

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设计压力和设计温度也是用以确定设备及管道系统强度试验和气压严密性试验条件的依据，参看相关标准：

¾《石化金属管道工程施工质量验收规范》（GB50517-2010）第10章

¾《石油化工剧毒易燃可燃介质管道施工及验收规范》（SHJ －501）第五章

2. 设计压力

设计压力：应不低于正常操作时，由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的压力。

最苛刻条件：是指导致设备、管子及管道组成件最大壁厚或最高公称压力等级的条件。

最苛刻条件应考虑以下各种情况后确定:

¾正常工况（某些工艺包括开工初期工况和开工末期

工况）；

¾再生工况；

¾不同进料的工况；

¾预期工厂实际操作数据的波动情况；¾非正常操作工况

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2.1 非正常操作工况

9安全阀启跳;

9蒸汽或热氮气吹扫；

9停水；

9停电；

9误操作-关错了阀门；

9设备故障；

9仪表阀故障；

9火灾；

9其它事故。

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2.2 设计压力确定

考虑介质的静液柱压力等因素的影响，设计压力一般应略高于由(或)外压与温度构成的最苛刻条件下的最高工作压力。

a. 一般情况下管道元件和压力容器的设计压力确定，是在最高工作压力的基础上增加一个裕度系数。

设计压力计算参考表P=1.05 Pw

Pw>8.0P= Pw+0.44.0

P= 1.1Pw 1.8

P= Pw+0.18设计压力P(MPa)（一般不同的工程公司，根据自己的长期工程经验的积累，设计压力的确定原则会与上表略有差别)

b. 管道中有安全泄压装置时，

管道中有安全泄压装置时预示着该管道在运行过程中有出现超出其正常操作压力的可能。设置安全泄压装置(如安全阀、爆破片等)的目的，就是在系统中出现超出其正常操作压力的情况时，能将压力自动释放而使设备、管道等系统的硬件得到保护。此时管道的设计压力应不低于安全泄压装置的设定压力。

c. 管道中有高扬程的泵

对于高扬程的泵，尤其是往复泵，在开始启动的短时间内，往往会在第一道切断阀之前的管道和泵内产生一个较高的封闭压力，有时这个封闭压力会达到一个很大的值。此时泵的出口管道，其设计压力应取泵的最大封闭压力值。

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d. 真空系统

真空系统管道承受的压力就是其外部的大气压力，故其设计压力应取0.1MPa外压；

e. 与塔或容器等设备相连的管道

与塔或容器等设备相连的管道其设计压力应不低于所连设备的设计压力。当管道内有较高的液体液柱时，还应考虑该液体静压头的影响。事实上，对于管道来说，其受力要比设备复杂，这是因为它除受介质载荷之外，还往往遭受到由于管道的热胀冷缩而产生的管系力等。因此，管道的设计压力一般应不低于设备的设计压力。

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2.3 特殊介质条件下的设计压力确定

常温下通过混合液化石油气的管道，应以50℃为设计温度。其设计压力除考虑操作中压力源的压力外应考虑静止时液化石油气的饱和蒸气压力。当其50℃的饱和蒸气压力低于异丁烷50℃的饱和蒸气压力时，取50℃异丁烷的饱和蒸气压力为设计压力；如其高于50℃异丁烷的饱和蒸气压力时，取50℃丙烷的饱和蒸气压力为设计压力；如其高于50℃丙烷的饱和蒸气压力时，取50℃丙烯的饱和蒸气压力为设计压力。

输送液氨和气氨的管道其设计压力除考虑操作中压力源的压力外，应考虑静止时氨的饱和蒸气压力。2011年12月18日第10页

3.设计温度

设备及管道的设计温度:应不低于正常操作时，由内压（或外压）与温度构成的最苛刻条件下的温度。

最苛刻条件：指导致管子及管道组成件最大壁厚、最高公称压力等级或最高材料等级的条件。具体的苛刻条件定义与设计压力的一致。

3.1 设计温度的确定

考虑环境、隔热、操作稳定性等因素的影响，设计温度应略高于由内压(或外压)与温度构成的最苛刻条件下的最高工作温度。

设计温度由于考虑各种操作工况及运行条件，一般分为最高设计温度和最低设计温度（低温工况）。2011年12月18日第11页

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a. 一般情况下管道元件和压力容器的设计温度确定，也是在相应工作温度的基础上增加一个裕度系数。

设计温度计算参考表Tmin= Tw-(0～5)

Tmax= Tw+(5～15)Tmax= Tw+20Tmax= 60(或50)最高设计温度Tmax(℃)

MDMT,同上

金属的最小设计温度MDMT,

（依据当地气相条件考虑，

一般取过去10 年最低日平均

气温）

Tmin= Tw-5(最低取－20)-20

最低设计温度Tmin(℃)工作温度Tw(℃)