压力管道设计方案

4压力管道设计（工业管道、公用管道）

工业管道、公用管道的设计

压力管道

中华人民共和国劳动部《压力管道安全管理与监察规定》

按压力管道管理

1.输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道。

2.输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质

的管道

3.最高工作压力大于等于0.IMPa（表压，下同），输送介质为气（汽）体、液化气体的管道

4.最高工作压力大于等于0.IMPa输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或最高工作温度高于等于标准沸点的液体

的管道

5.前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置等

不按压力管道管理

1.设备本体所属管道

2.军事装备、交通工具上和装置中的管道

3.入户（居民楼、庭院）前的最后一道阀门之后的生活用燃气管道及热力点（不含热力点）之后的热力管道

压力管道按用途分为四类

♦工业管道企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道和其他辅助管道。GC1,GC2,GC3

♦公用管道城镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。GB1,GB2。

♦长输管道产地、存储库、使用单位间的用于输送商品介质的管道。GAI,GA2.

♦动力管道火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道，GDI、GD2。

3.1工业管道的设计

工业管道的定义：

1）定义

GC类（工业管道）指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。包括延伸出

工厂边界线，但归属企业、事业单位所管辖的管道。

2）分级详见《压力容器压力管道设计许可规则》（简称设计规则）（TSGR1001-2008附录B）

划分为GC1级、GC2级、GC3级。

符合下列条件之一的工业管道为GC1级：

（1）输送国标GB5044-85《职业接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质和工

作温度高于标准沸点的高度危害液体介质的管道；

（2）输送国标GB50160-1999《石油化工企业设计防火规范》及GB50016-2006《建筑设计防火规范》中规定的火灾危

险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体（包括液化燃），并且设计压力大于或者等于4.OMPa的管道；

（3）输送流体介质并且设计压力大于或者等于10.OMPa,或者设计压力大于或者等于4.OMPa,并且设计温度大于或者等

于400七的管道。

符合下列条件的工业管道为GC2级:

除GC3级管道外，介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度小于GC1级的管道。

符合下列条件的工业管道为GC3级：

输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或等于l.OMPa,并且设计温度大于-20℃但是小于185七的管道。

《压力管道安全技术监察规程》（TSGD0001-2009）（简称管规）第二条中强调了工业管道的三要素。

本规程适用于同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置以及界区内公用工程所属的工业管道（以下简称管道）：

1）最高工作压力大于或者等于0.IMPa（表压，下同）的管道；

2）公称直径（即公称通径、公称尺寸，代号-•般用DN表示）大于25nm的管道；

3）输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性

的液体的管道。

注意管规监管的范围不包括下列管道：

公称压力为42MPa以上的管道和非金属管道。

工业管道的特点：

1）工业管道广泛应用于各工矿企业、事业单位等各行各业中，分布于城、乡各个地域。

2）工业管道是压力管道中工艺流程种类最多、生产制作状态变化最为复杂、输送的介质品种较多、条件较为苛刻。

3）工业管道输送压力高（最高可达300MPa以上）、温度高（最高可达1000℃以上）。

4）工业管道也是4种压力管道中分类品种级别最多的一种。

5）工业管道一般置于工厂与各种站、场等工业基地中，尽管操作条件复杂，环境条件苛刻，但管道比较集中易于控制管

理。

压力管道设计基本要求

压力管道设计基本要求是安全性好和经济合理。

1）安全性首先表现在其操作运行风险小、安全系数大、不至于因失效而产生重大事故。

2）其次是运行平稳、尽量避免跑、冒、滴、漏现象，不至于因其故障造成整个装置的不正常停车。

3）经济性好使压力管道的一次投资费用和操作维护费用的综合指数低。

4）必须满足工艺要求。

5）应进行标准化、系列化设计。

6）布局美观、合理，便于操作。

7）便以制造和施工。

工业管道主要标准规范

行政法规

国务院令第549号《特种设备安全监察条例》（简称条例）

压力管道的定义、法则。

技术法规

1）TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》（简称设计规则〉

压力管道分级、质量管理。

2）TSG1）0001-2009《压力管道安全技术监察规程一工业管道》（简称管规）

压力管道安全性能的基本要求、规范压力管道监管工作。

标准规范

1）GB5044-1985《职业性接触性毒物危害程度分级》

2）GB/T20801-2006《压力管道规范工业管道》

3）GB50316-2000《工业金属管道设计规范》（2008年版）

4）GB50160-2008石油化工企业设计防火规范

5）GB50016-2006建筑设计防火规范

3.1工业管道设计

3.1.1管道设计的基本要求与一般程序

3.1.1.1管道设计的基本要求

(1)一般要求

(2)防火安全设计

(3)防爆安全设计

(4)其它安全设计

(5)便于检修、运行操作

(1)一般要求

■满足生产

■足够的强度

■足够的刚度，适当的支撑

■柔性分析

■动力分析

■抵御风载和地震载荷的能力

1)管道的总体布置

管道布置设计应做到安全可靠、经济合理，并满足施工、操作、维修等方面的要求。

对于需长期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划，力求做到施工、生产、维修互不影响永久性的工艺、热力管道

不得穿越工厂的发展用地在确定进出装置（单元）的管道方位与敷设方式时，应做到内外协调厂区内的全厂性管道的敷设，

应与厂区内的装置（单元）、道路、建筑物等协调，避免管道包围装置（单元），减少管道与铁路、道路的交叉

2）管道布置与敷设

管道应尽可能地上敷设，如确有需要，可埋地或敷设在管沟内；在有条件的地方，管道应集中成排布置地上的管道应敷

设在管架或管墩上；在管架、管墩上布置管道时，宜使管架或管墩所受的垂直载荷、水平载荷均衡；全厂性管架或管墩上（包

括穿越涵洞）应留有10〜30%的空位，并考虑其荷重装置主管带管架应留有10%的空位，并考虑其荷重输送介质的工艺条件对

距离、角度、高差等有特殊要求的管道以及大直径管道的布置，应在设备布置设计或总图布置设计时统筹规划管道布置不能

妨碍设备、机泵和其它设施的安装、检修和消防车辆的通行管道布置设计应使管道系统具有必要的柔性，对设备、机泵的推

力（力矩）不得大于允许值

管托：管道系统应有正确和可靠的支承，避免发生管道同它的支承件脱离、扭曲、下垂或立管不垂直的现象，有隔热层

的管道，在管墩、管架处应设管托。无隔热层的管道，如无要求，可不设管托

管道布置应力求避免出现袋形管或“盲肠”

为防止管线中有积液，阀门应布置在横管上，管线不得布置成袋形

气液两相流的管道由一路分为两路或多路时，管道布置应考虑对称性

3）管道连接与弯管

管道除与阀门、仪表、设备等需要用法兰或螺栓连接的以外，应尽可能采用焊接连接；

管道布置时对管道焊缝的设置，应使管道对接焊口的中心与弯管起弯点的距离不小于管子外径，且不小于100mm。

管道上两相邻对接焊口的中心间距：对于公称直径小于150mm的管道，不应小于外径，且不小于50nlm:对于公称直径大

于150mm的管道，不应小于150mm

管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙面时，应加套管，套管内的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不

得影响管道的热位移，管道上的焊缝不应在套管内，距离管端部应不小于150mm。套管应高出楼板、房顶面50nm

4）管道与建筑物

管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙面时，应加套管，套管内的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不

得影响管道的热位移，管道上的焊缝不应在套管内，距离管端部应不小于150mm。套管应高出楼板、房顶面50ram

布置腐蚀性介质或有毒介质的管道时，应避免由于法兰、楼板和填料密封等泄漏而造成对人身和设备的危害；全J・性管

道敷设应有坡度并尽量与地面坡度一致。管道的最小坡度宜为2%。。管道弯坡点宜设在转弯处或固定点处；对于跨越、穿越

厂区内铁路和道路的管道，在其跨越段或穿越段上不得装设阀门、波形补偿器和法兰、螺纹接头等管件

固定支座

滑动支座

只限制一个自由度，也可称为托架

柔性分析

对工作温度较高的管道要作柔性分析、有激振力的管道要作动力分析，使管道既有足够的强度和吸收热膨胀位移的能力,

又有良好的抗振性

抗振性分析

管系自身产生的

外力引发的

(2)防火安全设计

GB5001-91《石油化工企业设计规范》

裸露的钢结构耐火极限只有0.25h

发生火灾后的持续时间多数在lh左右

标准规定耐火层的耐火极限不应低于1.5h

(3)防爆安全设计

①存在可燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾

②上述物质与空气混合，其浓度在爆炸极限以内

③存在足以点燃爆炸性混合物的火花或高温

GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

（4）其它安全设计

输送易燃易爆介质的埋地管道需要穿越电缆沟时，管道温度高时必需采取隔热措施以使外表面温度低于60℃。

经过道路的管道必须有一定的架空高度

只有人员通行的净高度不小于2.2m

通行大型车辆的净高度要留4.5m

跨越铁路的净高度则不小于5.5m

得一定的累至高度

只有人员通行桃利股

通行大型车辅的H要留4、

爵越铁路的瞋坏小于5.8

法兰的位置避免处于人行通道和机泵上方。输送腐蚀性介质管道上的法兰要设安全防护罩。

（5）便于检修、运行操作

泵一般布置在管廊的下面，为便于泵安装、操作、检修，至少要有3.5m的净空高度

管廊在道路上空穿越时，净空高.度应为：装置内检修通道不低于4.5m；管廊下的检修通道不低于3m。

3.1.2管道设计的一般程序

初步设计一一根据已批准的项目建议书和可行性研究报告进行

施工设计一一初步设计经上级主管部门组织审查批准后

初步设计：物料和热量衡算及水力计算等

物料的流量及该物料允许的流速确定管径

不同介质的物理化学性质、压力等级、工作温度等因素确定管子的材料和阀门、法兰等管道附件

初估材料数量

绘制流程图（系统图）、布置图、绘制主要管道走向草图

并对主要管道进行应力计算

施工图设计

绘制详细的管道流程图和设备布置图

设计管道的平立面布置图，对温度较高的重要管道进行应力计算绘制单管图、管口方位图、蒸汽伴热管系图等

编制管道安装一览表、综合材料表和油漆一览表等

所有设计文件必须进行校对、审核，部分图纸还要进行审定，最后还要进行各有关专业参加的综合鉴定，确保

3.1.2管道组成件的选用

3.1.2.1管道材料选定的基本原则

管道材料的使用是根据所输送介质的操作条件（如温度、压力）及其在该条件下的特性决定的在选择管子材料时，要求

设计人员首先要了解管子的种类、规格、性能、使用范围，根据管系的设计压力、设计温度和管内介质的性质对经济性和安

全性或寿命等因素作考虑管道材料一般选用与之相联接的设备或机器的材料

3.1.2.2管子、管件和附件

表3.1管子分类表

按用途分类输送用、传热用、结构用、其它用

按材质分类金属管、非金属管

按形状分类套管（双层管）、翅片管、各种衬里管

其它特殊用

表3.2不同用途分类表

输送用及传热用普通配管用、压力配管用、高压用、高温用、高温耐热用、低温用、耐腐蚀用

结构用普通结构用、高强度结构用、机械结构用

特殊用油井用、试锥用、高压瓦斯容器用无缝钢管

表3.3不同材质分类表

大分类中分类小分类名称

铁管铸铁管高级铸铁管、延性铸铁管

碳素钢管普通钢管、高压钢管、高温钢管

钢管低合金钢低温用钢管、高温用钢管

金属管

合金钢奥氏体钢管

铜及铜合金铜管、铝黄铜、铝珅高强度黄铜、铜、镇、蒙乃尔合金、耐蚀耐热银基合金

有色金属管

铅管、铝管、钛管

橡胶管橡胶软管、橡胶衬里管

塑料管聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯

非金属管石棉管石棉管

混凝土管混凝土管

玻璃陶瓷管玻璃管、玻璃衬里管

复合管钢塑复合管钢塑复合管、铝塑复合管

管件

在管系中改变走向、标高或管径以及由主管上引出支管等均需用管件

如三通、四通、异径管、弯头、活接头、丝堵、8字形盲板、管帽等

管件可用钢板焊制、钢管挤压、铸造或锻制等方法制作

管件的连接方法不同，其连接处形状也不同。一般有对焊连接型、螺纹连接型、承插焊连接型以及法兰连接型等四种。

管件的选用

当从主管引出支管时，若管径相同，应尽量采用三通连接

当主管直径小于DN50而支管小于主管时，可用异径三通或三通加焊异径短接管

当主管直径大于或等于DN80而支管直径小于或等于DN50时，用高压管嘴或单头螺纹管接头引出支管

其它情况可以用焊接支管，但必须校核支管引出处是否需要补强

三通

流体分流处或并流处使用三通

当主管直径小于DN50而支管小于主管时，可用异径三通或三通加焊异径短接管

弯头

异径管

异径管用于不同管径的管子连接的管件

8字形盲板

管帽

平封头即为管帽

阻中吗头

管件连接方法的选用

一般DN50及以上的管道采用对接焊管件

DN50以下的管道采用承插焊管件或螺纹连接管件加密封焊

6.2.3管法兰连接件

管法兰主要用于管子与管件、阀门、设备的连接管法兰与垫片和紧固件共同组成管道可拆连接接头选用时要对管法兰的

结构型式、密封面形式、垫片的材料和结构形式，紧固件的材料和结构形式全面地进行考虑，正确选用法兰要根据标准来

选用适用的法兰。我国的现行管法兰标准HG20592〜20635-97

管法兰形式

为使连接接头能安全运行并获得满意的密封效果，选用时要对管法兰的结构型式、密封面形式、垫片的材料和结构形式,

紧固件的材料和结构形式全面地进行考虑，正确选用法兰要根据标准来选用适用的法兰。我国的现行管法兰标准HG20592〜

20635-97

管法兰密封面形式

板式平牌法兰带颈平焊法兰带颈对焊法兰

(PL)(SO)(WN)

承插焊法兰

(SW)

对近环松套法兰平饵环松套法兰

(PJ/SE)(PJ/PR)

法兰盖村里法兰盖

(BL)(BL(S))

垫片系列

采用半塑性材料制成的垫片置于法兰之间，在紧固法兰时使垫片产生弹塑性变形以填补法兰密封面上微观的不平度从而

阻止流体的泄漏

螺栓与螺母

3.1.2.4阀门

阀门用于启闭、节流及保证管系和设备的安全运行等

选用阀门主要从装置无故障操作和经济二方面考虑阀门与管子的联接主要有法兰连接、螺纹连接、对焊连接和承插焊连

阀门运动

阀门的分类

闸阀

截止阀

节流阀

止回阀

球阀

柱塞阀

蝶阀

隔膜阀

减压阀

疏水阀

闸阀

闸阀的密封性能较截止阀好，流体阻力小，具有一定的调节性能

闸阀可按阀杆上螺纹位置分为明杆式和暗杆式两类。从闸板的结构特点又可分为楔式与平行式两类

截止阀

截止阀与闸阀相比，其调节性能好，密封性能差，结构简单，制造维修方便，流体阻力较大，价格便宜。适用于蒸汽等

介质，不宜用于粘度大、含有颗粒易沉淀的介质，也不宜作放空阀及低真空系统的阀门

节流阀

节流阀的外形尺寸小、质量轻、调节性能较盘形截止阀和针形阀好，但调节精度不高，由于流速较大，易冲蚀密封面。

适用于温度较低、压力较高的介质，以及需要调节流量和压力的部位，不适用于粘度大和含有固体颗粒的介质。不宜作隔断

阀

止回阀

止回阀按结构可分为升降式和旋启式两种

升降式止回阀较旋启式止回阀的密封性好，流体阻力大，卧式的宜装在水平管线上，立式的应装在垂直管线上

旋启式止回阀不宜制成小口径阀门。它可装在水平、垂直或倾斜的管线上。如装在垂直管线上，介质流向应由下向上

升降式止回阀

旋启式止回阀

M美

A

m

*

n

式

止

M同

球阀

球阀的结构简单、开关迅速、操作方便、体积小、质量轻、零部件少、流体阻力小、结构比闸阀、截止阀简单，密封面

比旋塞阀易加工且不易擦伤。适用于低温、高压及粘度大的介质，不能作调节流量用

iUi312目E

I体，3理怆

5-MHiiS-«r»*7-WIF

柱塞阀

柱塞与密封圈间采用过盈配合，通过调节阀盖上连接螺栓的压紧力，使密封圈上所产生的径向分力远大于流体的压力，

从而保证了密封性，杜绝了外泄漏。柱塞阀是国际上最近发展的新颖结构阀门，具有结构紧凑、启闭灵活、寿命长、维修方

便等特点

蝶阀

蝶阀与相同公称压力等级的平行式闸阀比较，其尺寸小、质量轻、开闭迅速、具有一定的调节性能，适合制成大口径阀

门，用于温度小于80C、压力小于l.OMPa的原油、油品及水等介质

蝶阀的传动机构

隔膜阀

阀的启闭是一块橡胶隔膜，夹于阀体与阀盖之间。隔膜中间突出部分固定在阀杆上，阀杆内衬有橡胶，由于介质不进入

阀盖内腔，因此无需填料箱。隔膜阀结构简单，密封性能好，便于维修，流体阻力小，适用于温度小于200℃、压力小于l.OMPa

的油品、水、酸性介质和含有悬浮物的介质，不适用于有机溶剂和强氧化剂的介质

图1堪式隔膜阀

1—押悴，2—陶悻村里＞3—陶m*4—爆仃，5-W*.6-W,

7—浜杆,8—桃杆螺用，9一指示1»，1。一手轮

图2直通式隔膜阀

1—网体,2—F体村里.3—RiJU.4—5—MM.«—«»•

7—Wi杆,8—K杆螺母,9一手怆，10一指示“

减压阀

减压阀是通过启闭件的节流，将进口的高压介质降低到某个需要的出口压力，在进口压力及流量变动时，能自动保持出

口压力基本不变的自动阀门

选用减压阀时，要根据工艺确定减压阀流量，阀前、阀后的压力及阀前流体温度等条件确定阀孔面积，并按此选择减压

阀的尺、「及规格

疏水阀

疏水阀（也称阻汽排水阀，疏水器）的作用是自动排泄蒸汽管道和设备中不断产生的凝结水、空气及其他不可凝性气体,

又同时阻止蒸汽的逸出。它是保证各种加热工艺设备所需温度和热量并能正常工作的一种节能产品

疏水阀必须根据进出口的最大压差和最大排水量进行选用。应选择符合国家标准和CVA标准的优质疏水阀。这种疏水阀

在阀门代号S前都冠以“C”字代号，其使用寿命》8000h,漏汽率W3舟

泞筒式舔水阀

疏水阀

安全阀

ffi2-29安全陶

3.1.2.5其他组成件

阻火器是一种防止火焰蔓延的安全装置，通常安装在易燃易爆气体管路上，当某一段管道发生事故时，不至于影响另一

段管道和设备

过滤器

管道过滤器多用于泵、仪表（如流量计）、疏水阀前的液体管道上

一般根据介质的性质和温度、压力来选用适当的过滤器

过滤器承受的压力等级有：LOMPa,L6MPa,2.5MPa,4.0MPa,6.3MPa,lOMPa。一般比管子内介质的压力高一个档次

过滤器

3.1.3装置用管道设计

3.1.3.1管廊（管桥）和管廊上管道的布置

1.管廊的布置

管廊的形状

管廊的形状不能事先确定或固定不变，要根据设备的平面布置而定

一端式和直通式是管廊的基本形状，其它如L型、T型、U型等及形状较复杂的管廊，可视为几个基本形状的组合

管廊的长度

管廊的长度由设备的平面布置决定。沿管廊布置的设备数量和尺寸是决定管廊长度的主要因素

一般过程工业装置的设备（换热设备、冷却器、塔、容器、露天压缩机、泵等）每台可按平均占用3nl长管廊估计。布置

得当，可压缩到2.1〜2.4m

通常设备和车间应在管廊两侧布置，不能布置在一侧

扩建需预留的位置应放在管廊端部

管廊的高度

管廊横穿道路上空时净空高度，次要道路（装置内道路一般为次要道路）4.5m以上；主要道路（主干道）6m以上；铁路

7m以上

管廊下检修通道的净高不小于3.1m

为有效利用空间，多在管廊下布置泵

管廊外的设备管道进入管廊所必需的高度:管廊的最下一层横梁底标高应低于设备管嘴500〜700mm

装置之间的管廊的高度取决于管架经过地区的具体情况

管廊的宽度

管廊的宽度主要由管子根数和管径大小决定，并加一定的余量同时要考虑管廊下设备和通道以及管廊上空冷设备结构的

影响

当热管道运行时，可能有少量的横向位移而与邻管相碰,位移受阻，故管间距不宜过小

管廊宽度一般为6〜10m,超过9m采用部分或全部双层管廊

管架结构

管架的结构有单柱管架、双柱管架之分

管廊的柱距和管架的跨距

管廊的柱距与管架的跨距由敷设在其上的管道因垂直荷重（包括管子自身质量、介质重、保温层重或其它集中荷载）所

产生的弯曲应力和挠度决定

2.管廊上的管道布置

管廊上敷设的管道种类

工艺管道：连接两设备之间的管道，其长度大于6m者和进出装置的原料、成品、中间产品物料管道

公用工程管道：如蒸汽、凝结水等管道

仪表管道和电缆：一般由桥架和槽盒敷设在管廊横梁或柱子侧面

管廊上管道的布置方法

考虑管径大小的因素

考虑设备位置的因素

考虑被输送物料的性质因素

考虑热应力的影响

考虑仪表管道、动力电缆的安全

3.管廊上管道布置设计时的注意事项

管廊上的管道没有坡度

管道经道路和人行道上方时，不得敷设法兰和螺纹连接件

考虑补偿最好是利用管道走向的变化自然补偿，不能满足时才采用补偿器

凡管廊上管道，直径改变时要用偏心异径管；底平，保持管底标高不变

3.1.3.2设备配管

1.设备配管的一般原则

(1)一般设备的管嘴都不考虑承受过大的载荷，所以在管嘴附近设备固定支架，以承受管重和管子的热胀反力

(2)应首先在设备的操作侧设定梯子的位置，然后再进行管道布置

(3)管线一般布置在设备的管线侧，不能布置在操作侧而影响正常操作

(4)先布置直径较大的主管，然后由上向下依次布置管线，否则易引起反复的修改和返工

(5)如果温度有变化，必须考虑热应力对管线的影响

(6)为防止管线中有积液，阀门应布置在横管上，管线不得布置成袋形

(7)如果设备有多台并联或多个进出口，应力求使管线分支的阻力相等，以使流量相等

管嘴不承受过大的载荷

1.一般设备的管嘴都不考虑承受过大的载荷，所以在管嘴附近设备固定支架，以承受管重和管子的热胀反力

应首先在设备的操作侧设定梯子的位置，然后再进行管道布置

管线一般布置在设备的管线侧，不能布置在操作侧而影响正常操作

袋形

为防止管线中有积液，阀门应布置在横管上，管线不得布置成袋形

盲管

目管

油俏头

2.塔设备管道设计的特殊问题

塔顶像出线

进料线

回流管和回流管的液封

塔底抽出线

再沸器的管道

采样用管道

沿塔管道的固定

检修用的水、汽管

塔的安全放空管道

塔的管道布置

3.槽（容器）管道设计的特殊问题

立式槽的管嘴方位一般不受槽内部结构的影响，而是由配管最优化设计所决定的。管道布置方法与塔基本相同

对于设置搅拌器的槽类应考虑设吊柱或单轨吊来取出和安装搅拌器并抽出搅拌轴以及密封部位的检查和更换，并校核吊

装搅拌器所需的高度

在立式槽中，反应槽（反应器）一般都不是单设一个，多为数台集中布置。各反应槽的管道布置、阀门安装位置力求一

致，否则易发生误操作。

平台的注意事项

平台可以统一考虑设置联合平台，但此时要考虑反应槽不同的膨胀量，平台要用销接或脱开槽体

槽设有安全阀时

安全阀要安装在足够的高度，使安全阀后的泄压管能坡向泄压系统干管，并从上方接入泄压干管

若安全阀远远高出槽顶平台，可把安全阀设置在最靠近槽处，而高度又满足要求的平台处

若安全阀距槽有一定的距离，要检查安全阀入口的压力降不可超过定压的3%

4.换热设备管道设计的特殊问题

换热设备的管道设计

管壳式换热设备管道布置应留有足够空间

管嘴相连接的管道标高应一致，以保持美观整齐

便于检修，管道与管嘴相接处应设一段可拆卸短管

换热管道阀门高度和手轮方向应一致

换热设备接往管廊上的管道配管方向

管嘴的方位

换热设备安全阀的设置

管壳式换热设备管道布置应留有足够空间

管嘴相连接的管道标高应一致，以保持美观整齐

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便于检修

便于检修，管道与管嘴相接处应设一段可拆卸短管

换热设备的管道设计

可根据管道布置的要求来确定管嘴的方位。管嘴可以平行、垂直或任意角度，也可在管嘴法兰前用弯头代替直管。虽然

管嘴成角度或用弯头比较费钱，但对叠置的换热设备管道，有时可能是经济的

对换热设备在阀门关闭后可能由于热膨胀或液体蒸发造成压力憋高出事故的地方要设安全阀，出口管接往地面或操作面

架空敷设的换热设备管道，其标高的确定应同管廊或其它邻接换热设备管道互相协调，并及早提条件给土建，以便设计

管架

若换热设备带有吊柱的话，配管时管道要避开吊柱工作区

若阀门手轮中心线高度超出操作面2.1m,就要考虑用链轮操作阀门启动

空冷器的管道布置

特别注意流体的均匀分配

两相流时保证液体和汽体均匀地分布到每个管束。一般需要对称布置管道

联箱的管嘴少于或等于六个时，从联箱中间进料，每侧只供三个管嘴。当管嘴多于六个时，每六个管口一个联箱，以保

证流量分配均匀

推荐空冷器出入口不装阀门，而采用对称布置管道的方法使流量分配均匀，又可省下阀门

作用在管嘴上的管道的热胀应力之和不得超过制造厂家规定的应力范围

•同一类型的几台空冷器并联时应特别注意流体的均匀分配

•去空冷器的管子是两相流时，必须满足两相流对管道的要求，以保证液体和汽体均匀地分布到每个管束。一般需要对

称布置管道

•当一个联箱的管嘴少于或等于六个时，从联箱中间进料，每侧只供三个管嘴。出口管也同样设计。当管嘴多于六个时,

每六个管口一个联箱，以保证流量分配均匀

•作用在管嘴上的管道的热胀应力之和不得超过制造厂家规定的应力范围。常把出口管做成弯管，以补偿这部分膨胀差

值

AQ*

cmxva”

空冷器的管道布置

5.加热炉管道设计的特殊问题

炉管的布置

♦加热炉炉管的排列和进出口的位置与加热炉的管道布置之间有密切的关系

加热炉内炉管的进出口与炉外管道间的关系;

加热炉内炉管的热胀与炉外管道间的关系;

加热炉炉外管道的热胀与炉内炉管间的关系;

加热炉内炉管的抽出与炉外管道间的关系;

加热炉内炉管与炉外管道的连接方法等等。

加热炉内

加热炉内炉管热胀，是炉管在哪•侧固定的问题。据•般常识，在炉管靠配管侧固定，炉管的抽出侧为自由端。炉管热

胀向自由端伸长。对于垂直排列的炉管沿轴向伸长，横向设有导向管卡，只允许有少量位移

一组/

o>

进油

O/

1弃'向组并联

筒式加热炉炉管

一组串连加热管

加热炉炉外

加热炉炉外管道的热胀，一般不受炉管的影响。当加热炉出口管道的热张不能被炉出口支管吸收时，应在其中部冷紧，

即炉出口管嘴与出口管道连接时，预先使炉出口管嘴横向位移，当温度上升至正常操作温度时,，炉管则恢复垂直位置。这种

办法应在管道设计和炉管排列时共同考虑

筒式加热炉

加热炉的工艺管道布置

进出口管道（进料线和出料线）的布置原则，进出口管道应对称布置（尤其汽液两相流动时，仪表不能计量，阀门不能

调节）且不应有大的压力损失，主管必须有足够大的截面

为使流量分配均匀，除对称式布置管道外，在各分、集合管及支管上设控制阀（一股指液相进料管），并为校核加热状

态而设温度计

在加热炉入口管道上安装最小直径为50mm的放气阀，在炉出口管道上设放净阀，且不得妨碍管道的试压

圆筒式加热炉

1W式力口热炉

立式加热炉

箱式加热炉

3.1.3.3机器管道设计

1.机器管道设计的一般原则

在管嘴附近设管道支、吊架，以承受管道的热胀力和管道、阀门等的自身重力

应根据机器的操作温度，选择适宜的管道走向

在机器的出口安装缓冲镰（脉动衰减器）。缓冲罐应尽量靠近机器

为了防止管道的振动，要缩短支架间距提高管道的刚性，并适当地采用固定支架、限位支架和导向支架

在试运转时，机器原吸入口要安装临时过滤器，以免杂物损坏机器

对于输送含有固体颗粒流体的机器，为减小管道压降和沉积物堵塞管道，可在进口管道上设置过滤器

管道走向不能影响设备的操作和检修

2.泵的管道设计

泵的进出口位置

一般应根据泵的入出口位置进行管道布置，但亦可按管道布置的要求选择入出口位置合适的泵

泵的进出口位置根据处理流体的性状（指性质和状态）、流量、扬程等不同分别有

1）顶一顶（即入、出口均在泵体上部）

2）端一顶

3）侧一侧

4）侧一顶

顶一顶（即入、出口均在泵体上部）

端一顶

管道的热应力

要规定泵嘴允许的受力

在进行热应力计算时切不可忘记备用泵一侧的管道温度较低，要考虑相对伸长量最大的不利因素

管道施工时，务使管法兰与泵嘴法兰的中心线一致，且法兰面平行，当确认其间隙仅是垫片的余量后把紧螺栓，以减少

施工的残余应力

泵的吸入管道

采取措施防止泵产生汽蚀现象

为防止汽蚀现象的发生，泵吸入管系统的有效汽蚀余量最少是泵所要求汽蚀余量的1.3倍以上，否则泵就不能正常工作

吸入管系统由于气体积聚，也会发生汽蚀，因此在吸入管的中途不得有气袋

当泵吸入管系统中有U型部分时，应在其高点设排气口，•般情况不得有袋形

塔、槽最低液面与泵入口中心线高差确定后，为提高有效汽蚀余量，应减少入口管系统的阻力

侧面吸入的离心泵，入口处要有一段长度大于三倍管径的直管段，然后才能接弯头。双吸入的离心泵，为使泵轴两侧的

推力相等，叶轮平衡，此时需要7〜10倍于管径的直管段。无论如何也不能设直管段时，应在泵嘴附近安装整流管或加导流

板以防止偏流和涡流

泵的出口管

一般泵出口管比吸入管小1〜2级、流速增大，不易产生气阻为防止流体倒流（如单台泵的停泵及并联泵的启动或停泵

等）在泵出口与第一道切断阀之间设止回阀，其管径与切断阀相同；其型式以旋启式或蝶式止I可阀为好通常把孔板、调节阀

和其他限流设施装在离心泵出口管上离心泵出口切断阀直径可与管道相同，也可比管道直径小，但不得小于泵嘴直径，视具

体情况而定

泵出口不宜直接连接弯头

电动往复泵出口和切断阀之间的管道上要装安全阀；安全阀出口接至泵吸入口和切断阀之间的管道

汽动往复泵视具体情况决定是否需此安全阀。其它形式的泵，只有在阀关闭时，系统的压力可能高到损坏管道或其它设

备时才设安全阀

对于输送含有固体颗粒液体的泵，为减少管道压降和沉积物堵塞管道，泵的入、出口管道均采用45°斜接，阀门尽量靠

近分支处

凡泵出口压力表均应设在泵出口与第一道切断阀之间的管段上

暖泵线

•般输送230℃以上高温液体且有备用泵的情况下，为避免切换泵时高温液体急剧涌入泵内，使泵急热或使泵体、叶轮

受热不均而损坏或变形，致使固定部分和旋转部分出现卡住现象，往往要设暧泵线

暖泵线示例

最小流量线

当泵的工作流量低于泵的额定流量的20%以上时，就会产生垂直于轴方向的径向推力，而且由于泵在低效率下运转，使

入口部位的液温升高，蒸汽压增高，容易出现汽蚀。为了预防发生这种情况，要设置确保泵在最低流量下正常运转的小流量

线。通入此线的流量应依扬程、液体种类等使用条件确定，通常控制温升5〜10℃左右

小流量线不要接至泵的吸入管，而应接至吸入罐或其它系统上

泵的最小流量线

平衡线

在输送在常温下饱和蒸汽压高于大气压的液体或处于泡点状态的液体时.，为防止进泵液体产生蒸汽或有汽泡进入泵内引

起汽蚀而设平衡线。平衡线是由泵入口接至吸入罐的汽相段。汽泡靠比重差向上返回吸入罐。特别是立式泵，由于气体容易

集聚在泵内，所以平衡管被广泛采用。使用这种辅助管道时，汽泡仅仅靠自身密度差而移动，所以要由泵向罐上坡，接到吸

入罐的气相部位

泵吸入口平衡线示例

旁通线

启动高扬程的泵时，出口阀单方向受压过大，不易打开，若强制打开将有损坏阀杆、阀座的危险。在出口阀的前后设带

“

-a

泵的旁通线

防凝线

输送在常温下凝固的高凝固点的液体时，其备用泵和管道应设防凝线，以免备用泵和管道堵塞

一般设两根防凝线，其中一根从泵出口切断阀后接至止回阀前，另一根防凝线是从泵出口切断阀后接至泵入口切断阀前

防凝线的安装，应使泵进出口管道的“死角”最少，必要时可对防凝线加伴热管

泵的防凝管道

泵的辅助管道

泵的轴承一般需要冷却水冷却，或者需要冲洗水把漏出的液体洗掉，以免犷散于大气；有时还需要润滑油或密封液，这

些管道叫泵的辅助管道

一般在带控制点流程图上画出。泵的辅助管道常绘成透视图

在开车前就应把这些辅助管道安装好，并进行检查

冷却水管要设检流器或漏斗，以观察水流情况；冷却水管要注意防冻

放空和放净

离心泵的泵体上部常设有放空口，用丝堵堵死

离心泵的底部设有放净口，亦用丝堵堵塞

其它形式的泵亦要有合适的放空和放净口，用丝堵堵塞

3.压缩机的管道设计

压缩机容量大，压力高。所以，压缩机管道的布置不论从操作、维修或安全方面，都必须充分考虑

1）往复式压缩机的管道设计

2）离心式压缩机的管道设计

3）压缩机的辅助管道设计

往复式压缩机的管道设计

为减少气体压力脉动，可在压缩机管道上安装孔板或装设缓冲罐。最有效的办法是在压缩机的吸入口和排出口都安装缓

冲罐，它的位置越接近压缩机的管嘴越好，最好能直接与压缩机出入口相接

管道设计时必须加大管道支架的刚性，增多支架数量，这对处理气体压力脉动是必要的

其它管道不可与压缩机管道合用一个支架，以免传递振动

压缩机的结构要充分了解，压缩机的管道不得妨碍操作和解体检修

若压缩机和被压缩的气体用水冷却时，先将水接往后冷器，然后接往中间冷却器，最后至冷却汽缸夹套，以充分利用冷

却水

要减少压缩机的机械振动，就要尽量减少管道弯头的个数和采用曲率半径较大的弯头

为避免产生共振，压缩机管道的固有频率与压缩机的工作频率间的比例有一定的要求

要防止凝液进入压缩机气缸，必须在各段吸入口前设吸入罐或凝液分离罐，除去凝液

压缩机的入口管应尽量地短而直。凝液分离罐要尽量靠近压缩机入口

离心式压缩机的管道设计

离心式压缩机是连续排气的，几乎可以不考虑振动。但由于气体密度小，转子转速高，又为多级式，故轴的找正要求非

常高

压缩机的管道在尽可能不妨碍美观的条件下可采用弯管，虽稍微增加管长，但对压降影响不大

根据管道热膨胀所产生的位移量、方向、应力和力矩来考虑约束点的位置和限位支架的形式

使用限位支架时因有制造误差和安装误差，所以，限位支架的节点最好是可调的，以消除误差

吸入管上，为防止凝液进入机内而设分离器，同样在各压缩段也要防凝液进入；停车时要防止出口管中的凝液回流入压

缩机。止回阀要采用阻力小的特殊形式。压缩机吸入管的直管段长度至少为直径的两倍，变径管角度为8〜12°

压缩机的辅助管道设计

压缩机的辅助管道有冷却水、润滑油、密封油、洗涤油、气体平衡管、放空管等

密封油、润滑油，还有油冷却器的冷却水管和冬天贮罐保温用的蒸汽管油管使用前必须进行充分的清洗

当压缩机用蒸汽透平驱动时，需要蒸汽管道，蒸汽温度高，压力高，所以要特别注意热应力

3.1.3.4具有特殊要求的管道设计

1.汽液两相流动的管道设计

对于单相流动的流体管道，它是以截止阀或调节阀等进行调节，并通过孔板进行测量，而汽液两相流体的流动则是完全

不同的问题。管道中同时通过汽液两相的流体，仪表不能计量，也不能靠阀门调节

由于汽液两相流体流动，当汽体和液体以不同流速流动时可能形成各种流动形式，例如分散流；环状流；波状流；塞状

流等等。在工程计算中必须确定流动形式。在不允许有压力波动的操作中，不应形成塞状流

一般对两相流的进出口管道的布置采用对称的管道使流体平均分配到各支管。所谓对称的管道，即不管分为多少支路，

只要按照每一路压降相等的方法设计的管道就是对称管道。这就是用对称布置管道解决两相流动的分配问题

由于两相流通过同一管道时，汽体流动比液体快，在光滑的转弯处液体有沿着管壁流动的趋势，因此弯头和集合管垂直

为“好”；弯头与集合管平行为“劣”；T型管与集合管连接为“可以”

对于加热炉，由于入口全部是液体，而出口是汽液两相流动。被加热介质由入口联箱分为四股，每个支管在炉前都有调

节流量用的截止阀和计量孔板：炉后有测温仪表。运行时，要求保证每支管的流量相同，出口温度达到设计值。有的设计者

一见到两相流动就考虑设置对称管道，但在这里却没有必要，因为入口全部是液体，又考虑了流量控制措施（用截止阀调节

流量，流量计指示流量），能保证液体能均匀地进入各支管，它也必然均匀地从加热炉流出。因此，在测温仪表后可不设置

对称管道。在这种情况下，只有在非常低的压力下才考虑对称管道，如原油加热炉。在较高压力的配管设计时，多根出口管

道应采用最经济的汇流方式。因此，配管设计人员在遇到必须考虑对称管道时要慎重对待；尤其在加热炉出口，更要慎重。

2.平衡液体的管道设计

对平衡液体的管道设计要特别注意。平衡液体在一定的压力和温度下处于泡点。若管道系统内引起很小的压降，平衡液

体就开始闪蒸，产生两相流体流动，增加流体线速度，使流体的控制变得困难，并难于计量。平衡液体和闪蒸液体管道安装

的基本原则是维持压降最小，管道的垂直上升段要设在测量和控制设施之后

3.热油汽旁路

对于分储塔而言，塔顶油汽线连到空冷器（或管壳式换热设备）经冷凝后到塔顶贮罐。为保持贮雄压力，要装一个热油

汽旁路，旁路上要设压力控制阀，使贮罐压力达到所需值。旁路上不允许有袋形管道。压力控制阀装在罐顶上，使凝液能连

续地在旁路管道流动

4.冷凝器的液封

在重力回流冷凝系统中设置液封管可以防止冷凝液出口管道中的汽相倒流。它还可以用来控制冷凝器中的液位。如果重

力回流管的终端为立管，管道设计时应防止液封管因虹吸而抽空的现象

3.1.4管道应力分析

3.1.4.1管道的载荷和应力

L载荷

均布载荷：作用于管道的载荷有管内介质产生的压力，管子质量（包括管内介质、保温材料等）产生的

集中载荷：阀门、三通、法兰等管件质量产生的

热载荷：管道温度变化热胀冷缩受约束产生的

安装残余应力：管道安装施工时各部分尺寸误差产生

与管道连接的设备变位或其它原因的管端位移引起管系变形而产生的载荷

动载荷：管内介质压力脉动引起的管道振动以及液击产生的冲击波等

随机载荷：风载荷，地震载荷等

根据载荷的性质

-静力载荷：指缓慢、毫无振动地加到管道上的载荷，它的大小和位置与时间无关，或者是极为缓慢地变化

自限性载荷：指管道由于结构变形受约束所产生的载荷。只要管材塑性良好，初次施加自限性载荷不会直接导致破坏

非自限性载荷：指外力载荷，例如介质内压非自限性载荷超过一定的限度，就会直接导致破坏

二动力载荷：指随时间有迅速变化的载荷

载荷的分类

♦一般管道静力计算主要考虑的载荷有

压力载荷：介质内压力

机械载荷（持续外载）：管道自身质量、支吊架反力和其它外载

位移载荷（热载荷）：热胀冷缩和端点附加位移

2.应力分类

管道在压力载荷、持续外载及热载荷等作用下，在整个管路或某些局部区域产生不同性质的应力

压力管道的应力

♦一次应力：是由于外载荷作用而在管道内部产生的正应力或剪应力

a.—•次总体薄膜应力

b.一次弯曲应力

c.一次局部薄膜应力

♦二次应力：主要考虑的是由于热胀冷缩以及其它位移受约束而产生的应力

♦峰值应力：是由于载荷、结构形状的局部突变而引起的局部应力集中的最高应力值

3.1.4.2管道应力许用值及安全性的判据

压力管道的静力分析，主要考虑内压，持续外载和热载荷的作用

1.由内压和持续外载在管道中引起的应力属于一次应力，它的基本特征是没有自限性

2.热载荷在管道中引起的应力属于二次应力，它的特征是有自限性

3.管道的局部形状突变等原因会造成峰值应力，峰值应力的特征是结构不产生任何显著的变形

一次应力：极限载荷准则来规定其许用应力值

二次应力：安定性准则来限定其许用范围

一次应力

根据极限载荷准则来规定其许用应力值，这是一个防止结构过度变形的准则

极限载荷法认为，一旦在某结构单元的整个截面上发生屈服，该结构就达到极限状态，不能再承担任何附加载荷。结构

在极限状态下承受的外载荷称之为极限载荷

一次弯曲应力和一次局部薄膜应力可以比一次总体薄膜应力有较高的许用应力值

二次应力

采用安定性准则来限定其许用范围

安定性是指结构在载荷（包括热载荷）反复变化的过程中，不发生塑性变形的连续循环。对管道热胀二次应力的限定,

是控制冷、热态的应变在一定的应力范围和控制一定的交变次数，以保证管道安全运行而不产生疲劳破坏

钢材在20C时的基本许用应力［。］取

［o］=ob/3和［。］=。s/1.5二者中的较小值。

式中。b为材料20℃时的强度极限

os为材料20℃时的屈服极限

钢材在工作温度时的基本许用应力[。1t取

[0]t=。i/3和[。]'=二者中的较小值

式中。、为材料在工作温度下的强度极限

。:为材料在工作温度下的屈服极限

一次应力的验算

内压折算应力验算：内压折算应力是由内压在管壁上产生的三个互相垂直的主应力(内压环向应力，内压轴向应力和内

压径向应力)，按最大剪应力理论和以管壁平均应力为基础导出的当量应力，内压折算应力不得超过钢材在工作温度下的基

本许用应力

。加wor

。如一一内压和持续外载合成的轴向应力

内压和持续外载合成的轴向应力验算：在持续外载作用下，管壁上产生持续外载轴向应力、弯曲应力和扭转应力，其中

外载产生的扭转应力一般很小，可以认为弯扭合成应力的方向基本上是沿轴向的。内压和持续外载合成的轴向应力(包括内

压轴向应力、持续外载轴向应力和弯扭合成应力)也不得大于材料在工作温度下的基本许用应力

。的W[。]'

。山——内压和持续外载合成的轴向应力

二次应力的许用应力范围

对二次应力的限定，并不是一个时期的应力水平，而是采用许用应力范围和控制一定的交变循环次数

管系在内压、持续外载、热载荷等作用下产生的一次应力加二次应力的许用应力范围为

1.25f([a]+[o]l)

单独计算二次热胀应力的许用范围为

f[1.25([0]+[o]')-o,hl]

f为交变次数N对许用应力范围的修正系数,

NV7000次时，f=1.0；Ne7000次时,f=0.9

3.1.4.3承受内压管子的强度计算

1.承受内压管子的强度分析

。产PD../2S

oz=PD„2/4s(Dn+s)

。,=P/2

管壁上的三个主应力服从关系式。

最大剪应力强度理论，强度条件为。e=。

理论壁厚公式S>PD./2［。］小-P

S♦PD./2［。］P+P

D"：内径

A：外径

P：管内介质压力

S:管子壁厚

0：焊缝系数

2.管子壁厚计算

承受内压管子理论壁厚公式

1.通常按管子外径确定时为S=PD,/2［。］<t>+P

2,若按管子内径确定时为S=PD0/2[o]<i>-P

式中S一一管子理论壁厚，mm；<!>一一焊缝系数；P——管子的设计工作压力，MPa；

[«]一一管子材料在设计温度下的基本许用应力，MPa。D.、D“的单位均为mm

管子理论壁厚公式实际上就是圆筒形压力容器的理论壁厚公式

管子理论壁厚，是按照强度条件确定的承受内压所需的最小管子壁厚。工程使用的管道壁厚还需考虑管子由于制造工艺

等方面造成强度削弱的因素。其管子壁厚计算公式为

Si=Si+C

S.——管子计算壁厚，mm；C一一管子壁厚附加值，mm

焊缝系数

无缝钢管，0=1.0

对单面焊接的螺旋焊接钢管，*=0.6

纵缝焊接钢管，参照《钢制压力容器》的有关标准选取

此焊缝系数是指焊接钢管的焊缝（如水管，煤气管等）

此焊缝系数反映焊接钢管的纵焊缝和螺旋焊缝对钢管强度的削弱（如水管，煤气管等）

壁厚附加量C

c=c,+a

Ci-----管子壁厚负偏差、弯管减薄量的附加值，mm

C2——管子腐蚀、磨损减薄量的附加值，mm

壁厚负偏差：管子计算壁厚中必须计入管子壁厚负偏差的附加值

C=aSi/(100-a)

a为管子壁厚负偏差百分数

对于采用钢板或钢带卷制的焊接钢管，其壁厚S负偏差就是钢板、钢带的允许负偏差

腐蚀速度小于0.05mm/a时，单面腐蚀取a=1〜1.5mm,双面腐蚀取&=2〜2.5mm

当管子外面涂防腐油漆时，可认为是单面腐蚀，当管子内外壁均有较严重腐蚀时，则认为是双面腐蚀

负偏差a(%)

钢管种类壁厚mm

普通高级

W201512.5

碳素钢和低合金钢

>2012.510

W101512.5

不锈钢

>10—202015

3.弯管壁厚计算

采用直管弯制成弯管后，壁厚是有变化的

弯管外侧壁的实际环向应力仍比直管大，内侧壁的环向应力则比直管小■且应力值与弯管的弯曲半径R有关。而弯管的

径向应力与直管相同，没有变化

弯制弯管的管子理论壁厚公式

S『Si(1+D./4R)

S„=[PD./2[o]<i>+P](1+D./4R)

SM——弯管理论计算壁厚，mm；R一一弯管弯曲半径，mm

弯制弯管时，管子横截面的外侧受拉，内侧受压而呈扁园。不圆度的表达式为

Tu=(D„«-D„,„)/D„«X100%

，弯管不园度(%)；Da、、以“分别为弯管横截面最大和最小外径，mm

我国的GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》对弯制弯管Tu的规定为高压管道不超过5%,中、低压管道不

超过8%

4.焊制三通壁厚计算

三通处曲率半径发生突然变化以及方向的改变，导致主支管接管处出现相当大的应力集中，这种应力集中现象只发生在

局部区域，离接管处稍远就很快衰减。只要将接管处的主管或支管加厚或主、支管同时加厚，或采用补强的方法，满足强度

要求

三通主管和支管的理论壁厚公式分别

Si,=[PD./2[a]*+P]Sld=Si,d./D.

S„一一三通主管理论计算壁厚，mm；Sid——支管理论壁厚，mm；d.——支管外径，mm；.<|>——强度削弱系数，对于单

筋、蝶式等局部补强的三通，4>=0.9

适用于D.W660mm；支管内径与主管内径之比d„/D„>0.8；主管外径与内径之比S=D./D”的取值范围在1.05WBW1.5的

焊制三通。焊制三通所用管子为无缝钢管(否则应考虑焊缝系数)。焊制三通长度一般取3.5D,,高度一般取1.7D.

3.1.4.4管系的热应力

1.管系的热应力概念

压力管道系统必须考虑由持续外载与热载荷所引起的一次应力和二次应力，以便对管系进行应力验算

管道有热胀冷缩的性质，如果温度变化时，管道不受外界的限制而完全自由地伸缩，这时管道中并不产生热应力。如果

管道受到约束，温度变化时不能自由地膨胀或收缩，这时管道将产生热应力，或称热胀应力

CB5

P=(AL,/L)EA=aAtEA

o=P/A=aAtE

管中的热应力。

管道工作温度大于安装温度时热应力为压应力；工作温度小于安装温度则热应力为拉应力

2.管道热应力的计算

直线管道中热应力很大，并将对管端设备产生很大的推力，造成油罐局部变形甚至破坏

直线管道的热胀应力大小与管道长度和截面积无关，而仅与材料热膨胀系数和温度变化有关

例如，设某油罐进出油管线为6159X4.5钢管，如图6.17。管材为20钢，操作温度100℃,安装温度O'C,求管中热应

力和管子对油罐的推力

查20钢a=12.2X10VC；E=2.0X105MPa

管子截面积A=2.17X10W

温度变化At=(100-0)=100℃

则管中热应力o=aAtE=244Mpa