浅析工业压力管道设计问题与措施

—浅析工业压力管道设计问题与措施压力管道的设计是一个非常重要冗杂的工程，本文描述了工业压力管道设计的特点和应留意的事项，在每个环节都必需根据相关规定和要求。工业压力管道设计的特点1.1.操作参数范围宽工业压力管道工作压力由0．1MPa到42MPa，工作温度由－200℃～1260℃；1.2.工作介质多样工业压力管道触及各种工业生产，生产运行环境改变多端，工作介质大多具有有毒、易燃、易爆特性。1.3.工业管道设计市场亟需标准目前，工业压力管道设计市场比拟混乱。一些不具备设计答应资格的单位或个人仍在搞工业压力管道设计，对工业压力管道的生产安全构成隐患。究其原因，主要是一些领导同志存在着观念上的误区，认为只要懂得生产工艺设计，就能设计工业压力管道。还有一些具有设计答应的小型设计单位，其设计仅仅是压力管道工艺设计，对于防火、配电、自控等只是提出要求，缺乏其它专业的配套设计文件，假如工程施工执行不到位，势必给工程的安全运行种下祸根。希望国家质监管部门不断强化对压力管道设计市场的管理，尤其对于设计文件质量要严格把关。工业压力管道设计应留意的问题2.1.压力管道工艺设计参数确实定正确地确定压力管道的设计压力和设计温度是保证压力管道安全运行的基础，由于介质、压力和温度（包括环境温度的影响）直接确定管道材料的选择、管道的壁厚和安装设计。需要留意的是，管道的设计压力和设计温度均应按使得管道具有最大壁厚的操作条件搭配来确定。设计压力不得低于管道的最大操作压力，设计温度不得低于管道金属材料的最高操作温度，低温工况时，设计温度不得高于管道材料的最低温度。例如在液氨管道设计时，由于液氨为液化介质，伴着温度的改变，饱和压力也不同。当介质温度为20℃时，肯定压力为0．874MPa；当介质温度升至45℃时，肯定压力为1．817MPa；当介质温度为－20℃时，肯定压力降至0．194MPa时。因此，对输送液氨管道设计压力确实定，除了考虑正常的操作压力外，考虑最苛刻操作条件下温度改变对液氨压力的影响是相当关键的。也正因此，GB5007220XX《冷库设计标准》规定液氨管道的设计压力一律采纳2．5MPa。对于其它液化气体管道，肯定要考虑环境温度、阳光辐射、加热或冷却等因素，按介质可能到达的最高的温度来确定其管道的设计压力。2.2.关于管道组成件的选用合理确定工业压力管道的材料和壁厚是保证压力管道安全运行的根本。一般碳钢材料价格低，但其防腐蚀性能较差；奥氏体不锈钢管道材料防腐蚀性能好，但也不合适输送含氯及硝酸等介质，且价格又较高等等。因此管道材料的选用必需依据管道的运用条件（设计压力、设计温度、介质）、经济性、耐蚀性、材料的焊接及加工等性能综合考虑。在工业压力管道设计中，管道材料必需符合相关标准提出的材料韧性要求及其它规定。一般应留意以下问题：2.2.1.在425℃以上条件下，如选用碳素钢和碳锰钢管材，应留意钢中的碳化物相的石墨化倾向，或者直接选用铬钼合金钢；2.2.2.奥氏体不锈钢在525℃以上高温下运用时，含碳量应大于0．04%，并且在固溶状态下运用。如应用广泛的S31603运用温度掌握在450℃以下；2.2.3.关于钢材的运用温度下限，除奥氏体钢及有关标准另行规定者外，均为高于－20℃。钢材的运用温度低于或等于－20℃时，应按低温管道的设计规定进行材料选择。2.2.4.焊接材料选择必需符合NB/T4701520XX《压力容器焊接规程》要求，并明确焊材型号，尤其对于异种钢的焊接，要特别注明焊接方法和焊条。2.3.关于管道组成件的联结与设置在工业压力管道设计中，管道组成件的联结形式有焊接、法兰和螺纹联结三种。法兰联结和螺纹联接是为了便利管道与装备的安装、修理以及拆换，法兰联结也用于一些钢制非金属衬里管道自身联结。管道的法兰联结处是最简单产生介质泄漏的部位。而螺纹联接的密封更不行靠，因此仅在GC3系列管道设计中偶然用之。因此，在工业压力管道设计中，管道联结尽量采纳焊接方式，防止采纳法兰联结及螺纹联接，不能防止时肯定要严格根据相关标准要求进行法兰型式、垫片型式、密封面形势以及螺栓联结件的选择。为了减小法兰联结渗漏风险，设计中应留意降低法兰联结处的外力，或将法兰的压力等级提高1级～2级。2.4.关于工业压力管道设计标准的选用目前，我国工业压力管道设计依据的法规及标准标准主要有：第549号令《特种装备安全监察条例》、令第591号《危险化学品安全管理条例》、监管总局令第43号《危险化学品输送管道安全管理规定》、TSGD000120XX《压力管道安全技术监察规程－工业管道》（以下称《工业管规》）、GB/T20801．1－6－20XX《压力管道标准工业管道》、GB5031620XX《工业金属管道设计标准》、GB50235－20XX《工业金属管道工程施工标准》，GB5023620XX《现场装备，工业管道焊接工程施工标准》、GB5018420XX《工业金属管道施工质量验收标准》、GB5068320XX《现场装备、工业管道焊接工程施工质量验收标准》。另外还有一些专业设计标准，如：GB5002820XX《城镇燃气设计标准》、GB5002920XX《压缩空气站设计标准》、GB5007220XX《冷库设计标准》和GB5003020XX《氧气站设计标准》、GBJ5001620XX《建筑设计防火标准》、GB5016020XX《石油化工企业设计防火标准》。此外，还有化工以及石油化工等行业公布实施的关于压力管道的设计标准，工程施工验收标准等。另外，还有各相关行业公布的技术规程和规定，如：《钢铁企业氧气管网的若干技术规定》、《氧气安全规程》、《氢气运用安全技术规程》、《工业企业煤气安全规程》、《氯气安全规程》、《氨制冷系统安装工程施工及验收标准》等，作为工业管道设计人员也应学习把握。需要留意的是，对于一些特别的工业管道，各设计标准的要求并不全都，依据不同标准标准设计出来的同一条管道，在材料选用、无损检测比例以及耐压实验等方面上存在较大差距。如氨制冷压力管道设计可采纳两个标准：GB5007220XX《冷库设计标准》和GB50316－20XX《工业金属管道设计标准》。GB50072规定，氨介质的管道可以采纳10号、20号碳素钢钢管，而GB50316－20XX规定，伴着运用温度的不同，需要采纳不同材料的无缝钢管，如：10号、20号、16Mn、09MnD，钢管在正火状态下的运用温度下限分别为－29℃、－20℃、－40℃、－50℃；同时由于两个标准对设计温度定义的不同，对于工作温度低于－29℃的同一条氨制冷压力管道，其射线检测比例分别为5%和XX%。作为一名工业压力管道设计人员，肯定要树立终身学习的