压力管道设计审核培训讲稿课件

压力管道设计审核培训讲稿压力管道设计审核培训讲稿1一、管机专业的职责

1、应力分析（静力分析、动力分析）;2、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析；3、对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核计算；4、管架设计；5、审核供货商文件；6、编制、修改规定；7、编制应力分析及管架设计工程规定；8、本专业人员培训；9、进度、质量及人工时控制；10、参加现场技术服务；

一、管机专业的职责2二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范

1、GB50316-2000《工业金属管道设计规范》2、HG/T20645-1998《化工装置管道机械设计规定》3、SHJ41-91《石油化工企业管道柔性设计规范》4、GB150-1998《钢制压力容器》5、HG20695-1987《化工管道设计规范》6、API610——离心泵7、NEMASM23——透平8、API617 ——离心压缩机9、API661 ——空冷器10、ANSI/B31.1、APIRP520——安全阀与爆破片二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范3三、工程设计阶段管机专业的任务初步设计、基础设计阶段

⑴编制工程设计规定

(2)参加设备布置工作；(3)对主要管线的走向进行应力分析和评定；

详细设计阶段

⑴修订工程设计规定（应力分析、管架设计、管架施工说明）（四级签署）；⑵重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；⑶编制临界管线表（三级签署） 静力分析⑷应力分析 （三、四级）； 动力分析⑸卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定；⑹支管补强计算；

插图三、工程设计阶段管机专业的任务插图4⑺动设备许用荷载校核（四级）⑻夹套管（蒸汽、热油、热水）计算（端部强度计算、内部导向翼板位置确定）⑼往复式压缩机、往复泵动力分析（四级）⑽安全阀、爆破膜泄放反力计算⑾结构、建筑荷载条件⑿设备管口荷载、预焊件条件⒀编制管架表⒁绘制非标管架图⒂编制管架综合材料表⒃编制弹簧架表⒄编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表⒅管架施工安装说明⑺动设备许用荷载校核（四级）53、各文件应包含的内容：⑴工程规定内容

A、适用范围；B、概述；C、设计中采用的标准规范；D、计算程序（软件）；E、设计温度、压力、安装温度、压力；F、设计荷载：——10米高度基本风压值；——地震烈度——雪荷载——土壤的化学、力学性质3、各文件应包含的内容：6⑵壁厚计算

A、当B、当t的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。C、外压直管的壁厚，应根据GB150规定的方法确定。D、其它的管件（如Y型三通、孔板等）依据相应的规范中公式进行计算。⑵壁厚计算7⑶临界管线表 计算机计算（Y） 应力分析 简单手算（公式法、图表法）（F）管线 目测法（V） 非应力分析通常，T≥340℃，应做应力分析

D——管外径（mm）Y——总位移（mm）Y=（ΔX2+ΔY2+ΔZ2）1/2L——管线总长（m）(AB+BC+CD)U——管线的直线距离（m）(AD间的直线距离)（依据ASME/ANSIB31.1及B31.3）固定⑶临界管线表D——管外径（mm）固定8A、静力分析包含的内容a)一次应力计算及评定——防止管道塑性变形破坏b)二次应力计算及评定——防止疲劳破坏c)设备管口受力计算（及评定）——防止作用力太大，保证设备正常运行d)支承点受力计算——为支吊架设计提供依据e)管道上法兰受力计算——防止法兰泄漏

静力分析⑷应力分析

动力分析A、静力分析包含的内容9B、动力分析包含的内容a)管道固有频率分析——防止共振b)管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力c)往复式压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振d)往复式压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值(δ值)C、动力分析要点机器动平衡差——基础设计不当； 气流脉动——气柱共振；a)振源阻力、流速、流向变化——异径管、弯头、阀门、孔板等附近产生激振力；共振——激振力频率等于或接近管线固有频率；b)机器动平衡差——修改基础设计B、动力分析包含的内容10c)减少脉动和气柱共振的方法：1)加大缓冲罐 ——一般为气缸容积的10倍以上，使缓冲罐尽量靠近进出口，但不能放在共振管长位置。2)两台或三台压缩机的汇集总管为进口管容积之和的三倍。3)孔板消振——在缓冲罐的出口加一块孔板。孔径大小：孔板厚度=3~5mm孔板位置——在较大缓冲罐的进出口均可

c)减少脉动和气柱共振的方法：孔板厚度=3~5mm11d)减少激振力——减少弯头、三通、异径管等管件。改90。为弯头45。弯头。e)改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。

(1)共振区域

β——放大因子W0——固有频率（角频）W1——激振频率（角频）通常W0应避开0.8W1~1.2W1的区域，在工程中最好避开0.5W1~1.5W1的范围，这样振幅较小。d)减少激振力——减少弯头、三通、异径管等管件。β——放大因12(2)通常W0应在W1(压缩机的吸入或吸出频率)的1.2倍以上，设计时最好控制W1在1.5倍以上。(3)激振力频率W1=×缸数×单(双)作用数(1/秒) n=转/分——压缩机转数(2)通常W0应在W1(压缩机的吸入或吸出频率)的1.2倍以13(4)控制压力脉动

注：此为原苏联标准(5)卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定——提高管道柔性，减小位移量，防止对设备管口的推力过大。⑹支管补强计算——降低局部应力——等面积补强——WRC329

(4)控制压力脉动注：此为原苏联标14⑺动设备管口许用荷载校核—API610;API617;NEMASM23;API661。 a)管道计算⑻夹套管计算b)端部强度计算c)内部导向翼板位置确定⑼往复式机泵动力分析⑽安全阀，爆破膜泄放反力计算 ANSI/B31.1 APIRP520⑾结构，荷载条件：F≥1000Kgf，M≥750Kgf×Bf Bf——梁翼缘宽度。需提条件给土建：沉降量的考虑；储罐抗震措施。插图插图⑺动设备管口许用荷载校核—API610;API617;N15⑿设备管口荷载及预焊件条件——供设备专业校核局部应力和设计用⒀、⒁、⒂、⒅略⒃编制弹簧架表——选型、荷载、位移串联——按最大荷载选弹簧位移按最大位移量分配并联——选同型号弹簧、荷载平均分配荷载变化率——国标≤25％（可改变）(17)编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表表格插图⑿设备管口荷载及预焊件条件——供设备专业校核局部应力和设计用16四、管道支架1、管道支架的形式：1）固定架——限制三个方向的位移和三个方向的转角；2）导向架——限制二个方向的位移；3）限位架——限制二个方向的位移；4）承重架、吊架——限制一个方向的位移。

（设计吊架时不仅要计算承载力，同时要考虑管道在该处的位移量。）形补偿器2、管道跨距及导向间距

1）管道跨距——强度及刚度两项控制强度控制——略刚度控制——装置内δ≤13mm，装置外25mm （10~20mm）(38mm)2）导向间距：a)水平管b)垂直管插图插图四、管道支架插图插图17压力管道设计审核培训讲稿课件18附表2 设备管口承载能力表（仅供参考）附表2 设备管口承载能力表（仅供参考）19注：①F=N，M=N×M②该表依据为R=1000mm，t=10mm 若不同，则加修正系数

③若为压力容器，则取表列值的75％。返回注：①F=N，M=N×M返回20压力管道设计审核培训讲稿课件21

返回△L1与△L2尽可能接近。返回△L1与△L2尽可能接近。22返回返回23W—

泄放量g—重力加速度k—热交换比k=1.4T—出口温度（t+273)M—泄放物的平均分子量返回W—泄放量g—重力加速度返回24水平形补偿器两侧的导向架与弯头要有一定的距离。《管道支架的设计及计算》TC42B2-94全国化工工程建设标准编辑中心联系电话回水平形补偿器两侧的导向架与弯头要有一定的距离。返回25返回返回26承重支架导向支架返回承重支架导向支架返回27适用性：同直径，两端固定，无支管，无中间约束。不适用：1、剧烈循环条件下工作管道（循环次数大于7000）；2、大直径的薄壁管（t/D≤0.02);3、端点位移量占总位移量大部分的管道；4、L/U＞2.5的不等腿U形管道或近似锯齿形的管道；5、约束点的约束力有要求的管道；6、非钢的管道。返回适用性：同直径，两端固定，无支管，无中间约束。返回28压力管道设计审核培训讲稿压力管道设计审核培训讲稿29一、管机专业的职责

1、应力分析（静力分析、动力分析）;2、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析；3、对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核计算；4、管架设计；5、审核供货商文件；6、编制、修改规定；7、编制应力分析及管架设计工程规定；8、本专业人员培训；9、进度、质量及人工时控制；10、参加现场技术服务；

一、管机专业的职责30二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范

1、GB50316-2000《工业金属管道设计规范》2、HG/T20645-1998《化工装置管道机械设计规定》3、SHJ41-91《石油化工企业管道柔性设计规范》4、GB150-1998《钢制压力容器》5、HG20695-1987《化工管道设计规范》6、API610——离心泵7、NEMASM23——透平8、API617 ——离心压缩机9、API661 ——空冷器10、ANSI/B31.1、APIRP520——安全阀与爆破片二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范31三、工程设计阶段管机专业的任务初步设计、基础设计阶段

⑴编制工程设计规定

(2)参加设备布置工作；(3)对主要管线的走向进行应力分析和评定；

详细设计阶段

⑴修订工程设计规定（应力分析、管架设计、管架施工说明）（四级签署）；⑵重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；⑶编制临界管线表（三级签署） 静力分析⑷应力分析 （三、四级）； 动力分析⑸卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定；⑹支管补强计算；

插图三、工程设计阶段管机专业的任务插图32⑺动设备许用荷载校核（四级）⑻夹套管（蒸汽、热油、热水）计算（端部强度计算、内部导向翼板位置确定）⑼往复式压缩机、往复泵动力分析（四级）⑽安全阀、爆破膜泄放反力计算⑾结构、建筑荷载条件⑿设备管口荷载、预焊件条件⒀编制管架表⒁绘制非标管架图⒂编制管架综合材料表⒃编制弹簧架表⒄编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表⒅管架施工安装说明⑺动设备许用荷载校核（四级）333、各文件应包含的内容：⑴工程规定内容

A、适用范围；B、概述；C、设计中采用的标准规范；D、计算程序（软件）；E、设计温度、压力、安装温度、压力；F、设计荷载：——10米高度基本风压值；——地震烈度——雪荷载——土壤的化学、力学性质3、各文件应包含的内容：34⑵壁厚计算

A、当B、当t的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。C、外压直管的壁厚，应根据GB150规定的方法确定。D、其它的管件（如Y型三通、孔板等）依据相应的规范中公式进行计算。⑵壁厚计算35⑶临界管线表 计算机计算（Y） 应力分析 简单手算（公式法、图表法）（F）管线 目测法（V） 非应力分析通常，T≥340℃，应做应力分析

D——管外径（mm）Y——总位移（mm）Y=（ΔX2+ΔY2+ΔZ2）1/2L——管线总长（m）(AB+BC+CD)U——管线的直线距离（m）(AD间的直线距离)（依据ASME/ANSIB31.1及B31.3）固定⑶临界管线表D——管外径（mm）固定36A、静力分析包含的内容a)一次应力计算及评定——防止管道塑性变形破坏b)二次应力计算及评定——防止疲劳破坏c)设备管口受力计算（及评定）——防止作用力太大，保证设备正常运行d)支承点受力计算——为支吊架设计提供依据e)管道上法兰受力计算——防止法兰泄漏

静力分析⑷应力分析

动力分析A、静力分析包含的内容37B、动力分析包含的内容a)管道固有频率分析——防止共振b)管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力c)往复式压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振d)往复式压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值(δ值)C、动力分析要点机器动平衡差——基础设计不当； 气流脉动——气柱共振；a)振源阻力、流速、流向变化——异径管、弯头、阀门、孔板等附近产生激振力；共振——激振力频率等于或接近管线固有频率；b)机器动平衡差——修改基础设计B、动力分析包含的内容38c)减少脉动和气柱共振的方法：1)加大缓冲罐 ——一般为气缸容积的10倍以上，使缓冲罐尽量靠近进出口，但不能放在共振管长位置。2)两台或三台压缩机的汇集总管为进口管容积之和的三倍。3)孔板消振——在缓冲罐的出口加一块孔板。孔径大小：孔板厚度=3~5mm孔板位置——在较大缓冲罐的进出口均可

c)减少脉动和气柱共振的方法：孔板厚度=3~5mm39d)减少激振力——减少弯头、三通、异径管等管件。改90。为弯头45。弯头。e)改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。

(1)共振区域

β——放大因子W0——固有频率（角频）W1——激振频率（角频）通常W0应避开0.8W1~1.2W1的区域，在工程中最好避开0.5W1~1.5W1的范围，这样振幅较小。d)减少激振力——减少弯头、三通、异径管等管件。β——放大因40(2)通常W0应在W1(压缩机的吸入或吸出频率)的1.2倍以上，设计时最好控制W1在1.5倍以上。(3)激振力频率W1=×缸数×单(双)作用数(1/秒) n=转/分——压缩机转数(2)通常W0应在W1(压缩机的吸入或吸出频率)的1.2倍以41(4)控制压力脉动

注：此为原苏联标准(5)卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定——提高管道柔性，减小位移量，防止对设备管口的推力过大。⑹支管补强计算——降低局部应力——等面积补强——WRC329

(4)控制压力脉动注：此为原苏联标42⑺动设备管口许用荷载校核—API610;API617;NEMASM23;API661。 a)管道计算⑻夹套管计算b)端部强度计算c)内部导向翼板位置确定⑼往复式机泵动力分析⑽安全阀，爆破膜泄放反力计算 ANSI/B31.1 APIRP520⑾结构，荷载条件：F≥1000Kgf，M≥750Kgf×Bf Bf——梁翼缘宽度。需提条件给土建：沉降量的考虑；储罐抗震措施。插图插图⑺动设备管口许用荷载校核—API610;API617;N43⑿设备管口荷载及预焊件条件——供设备专业校核局部应力和设计用⒀、⒁、⒂、⒅略⒃编制弹簧架表——选型、荷载、位移串联——按最大荷载选弹簧位移按最大位移量分配并联——选同型号弹簧、荷载平均分配荷载变化率——国标≤25％（可改变）(17)编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表表格插图⑿设备管口荷载及预焊件条件——供设备专业校核局部应力和设计用44四、管道支架1、管道支架的形式：1）固定架——限制三个方向的位移和三个方向的