压力管道设计技术规定上海化工设计院有限公司

压力管道设计技术规定上海化工设计院有限公司一、总则1.目的与适用范围本技术规定旨在规范上海化工设计院有限公司压力管道的设计流程、方法和要求，确保压力管道设计的安全性、可靠性和经济性。本规定适用于公司承接的各类新建、改建、扩建项目中压力管道的设计工作，包括但不限于石油化工、煤化工、电力、冶金等行业。2.设计依据压力管道设计应依据国家和行业相关标准规范，如《压力管道规范工业管道》（GB/T20801）系列标准、《石油化工金属管道布置设计规范》（SH/T3012）、《化工管道设计规范》（HG/T20695）等。同时，还应满足项目的工艺要求、安全要求以及相关法律法规的规定。二、设计条件1.工艺条件详细了解工艺过程中介质的性质、流量、温度、压力、操作工况等参数，明确管道的输送任务和要求。例如，对于输送易燃易爆介质的管道，需重点考虑防火、防爆措施；对于输送腐蚀性介质的管道，要选择合适的耐腐蚀材料。2.工程条件掌握项目的建设场地条件，包括地形、地质、气象等情况。考虑管道的敷设方式，如架空敷设、埋地敷设或管沟敷设等，并根据场地条件确定合理的走向和支撑方式。同时，了解周边环境对管道设计的影响，如与建筑物、道路、其他管道等的间距要求。3.材料条件根据工艺介质的特性和操作条件，选择合适的管道材料。材料的选用应符合相关标准规范的要求，并考虑材料的可焊性、耐腐蚀性、强度等性能。提供详细的材料规格书，明确材料的牌号、规格、质量要求等信息，确保采购的材料符合设计要求。三、管道系统设计1.管道布置管道应尽量集中布置，减少占地面积和空间高度。按照工艺流程的顺序，合理安排管道的走向，使管道连接短捷、顺畅，避免出现"气袋"、"液袋"等不利于介质流动的情况。对于有温度变化的管道，应设置合适的补偿装置，如自然补偿器、方形补偿器、波纹管补偿器等，以吸收管道的热胀冷缩变形，减少管道应力。管道与设备、阀门、仪表等的连接应合理，便于操作、检修和维护。连接部位应保证密封可靠，防止介质泄漏。2.管道支吊架设计根据管道的布置和受力情况，合理设计支吊架的形式和位置。支吊架应具有足够的承载能力，能够有效地支撑管道及其附属设备的重量，并承受管道的内压力、外荷载等作用力。支吊架的间距应根据管道的材质、管径、壁厚等因素确定，一般不宜过大，以避免管道产生过大的弯曲变形。对于大口径、薄壁管道，应适当加密支吊架的间距。支吊架应便于安装和调整，能够适应管道的热胀冷缩和位移变化。在管道系统中，应设置必要的导向支架和限位支架，以保证管道在规定的方向上自由伸缩。3.管道补偿设计对于高温、高压或长距离输送的管道，应进行详细的热应力计算，确定是否需要设置补偿装置以及补偿装置的类型和规格。补偿装置的设计应满足管道的热膨胀要求，同时要考虑其对管道系统的影响，如增加管道的阻力、降低系统的稳定性等。在选择补偿装置时，应综合考虑多种因素，如补偿能力、工作压力、温度范围、使用寿命、维护成本等。对于一些重要的管道系统，可采用多种补偿方式相结合的方法，以提高补偿效果和系统的可靠性。四、管道强度设计1.壁厚计算根据管道的设计压力、设计温度、管径、材质等参数，按照相关标准规范的公式进行壁厚计算。壁厚计算应考虑管道的强度、刚度和稳定性要求，确保管道在规定的工况下能够安全运行。对于承受内压的管道，壁厚计算公式一般为：\[t=\frac{PD}{2[\sigma]^t\varphiP}\]其中，\(t\)为管道壁厚，\(P\)为设计压力，\(D\)为管道外径，\([\sigma]^t\)为管材在设计温度下的许用应力，\(\varphi\)为焊缝系数。2.压力试验压力管道安装完毕后，应进行压力试验，以检验管道的强度和严密性。压力试验分为液压试验和气压试验两种方式，应根据管道的材质、介质特性、设计压力等因素合理选择。液压试验：一般采用洁净水作为试验介质，试验压力应符合设计文件的规定。对于奥氏体不锈钢管道，水中的氯离子含量不得超过25ppm。液压试验时，应缓慢升压，达到试验压力后，稳压一段时间，检查有无泄漏、变形等情况。气压试验：适用于不适用于液压试验的管道，如输送易燃易爆介质的管道。气压试验应采用空气或氮气作为试验介质，试验压力应比液压试验压力低。气压试验时，应采取有效的安全措施，防止发生爆炸事故。试验过程中，应密切观察压力变化情况，如有异常应立即停止试验。五、管道材料选择1.材料选型原则满足工艺要求：根据工艺介质的特性和操作条件，选择能够耐受介质腐蚀、磨损、高温、高压等要求的材料。例如，对于输送强腐蚀性介质的管道，应选用耐腐蚀性能良好的不锈钢、合金钢等材料。符合标准规范：管道材料应符合国家和行业相关标准规范的要求，如《石油化工管材选用设计规范》（SH/T3059）等。材料的质量证明文件应齐全，包括化学成分分析报告、力学性能试验报告、无损检测报告等。经济合理性：在满足工艺和安全要求的前提下，应尽量选择价格合理、易于采购和加工的材料。同时，要考虑材料的使用寿命和维护成本，综合评估材料的经济性。2.常用材料介绍碳钢：具有较高的强度和韧性，价格相对较低，广泛应用于一般工业管道。常见的碳钢有Q235、20、16Mn等。不锈钢：具有良好的耐腐蚀性能，常用于输送腐蚀性介质的管道。常用的不锈钢有304、316、316L等，其中316L不锈钢在氯离子环境中具有更好的耐腐蚀性能。合金钢：具有特殊的性能，如高强度、耐高温、耐低温等，适用于一些特殊工况的管道。例如，铬钼合金钢常用于高温、高压管道。有色金属：如铜、铝及其合金，具有良好的导热性、导电性和耐腐蚀性，常用于一些特殊工艺要求的管道，如换热管道、仪表管道等。六、管道连接设计1.连接方式选择根据管道的材质、管径、压力、温度、介质特性等因素，合理选择管道连接方式。常见的管道连接方式有焊接连接、法兰连接、螺纹连接、承插连接等。焊接连接：具有连接强度高、密封性好、不易泄漏等优点，适用于大多数压力管道的连接。焊接连接应保证焊接质量，焊工应具备相应的资质证书，焊接工艺应符合相关标准规范的要求。法兰连接：具有安装方便、拆卸容易、便于检修等优点，常用于管道与设备、阀门、仪表等的连接。法兰连接应根据管道的压力、温度等参数选择合适的法兰类型和密封面形式，如平面法兰、突面法兰、凹凸面法兰等。螺纹连接：适用于管径较小、压力较低的管道连接。螺纹连接应保证螺纹的精度和密封性，连接时应使用合适的密封材料，如聚四氟乙烯生料带等。承插连接：常用于铸铁管、陶瓷管等的连接。承插连接应保证承口和插口的配合精度，连接时应使用密封材料，如橡胶圈等，以确保连接的密封性。2.密封设计管道连接的密封性能直接影响到管道系统的安全性和可靠性。密封设计应根据连接方式和介质特性选择合适的密封材料和密封结构。密封材料：常用的密封材料有橡胶、聚四氟乙烯、石墨等。橡胶密封材料具有良好的弹性和密封性，适用于一般介质的密封；聚四氟乙烯密封材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优点，适用于一些特殊介质的密封；石墨密封材料具有良好的耐高温性能，常用于高温管道的密封。密封结构：常见的密封结构有平面密封、榫槽密封、凹凸密封等。不同的密封结构适用于不同的压力、温度和介质条件，应根据实际情况选择合适的密封结构，以确保密封性能。七、管道支吊架设计1.支吊架类型及应用固定支架：用于限制管道的位移，承受管道的推力和拉力。固定支架应设置在管道系统的合适位置，如管道的转弯处、分支处、与设备连接的部位等。滑动支架：允许管道在轴向方向上自由滑动，同时承受管道的垂直荷载。滑动支架应安装在平整的基础上，保证管道能够顺畅滑动。导向支架：引导管道在规定的方向上移动，防止管道发生横向位移。导向支架应设置在管道的直线段上，间距不宜过大。弹簧支吊架：用于承受管道的垂直荷载，并能在管道热胀冷缩时自动调整高度。弹簧支吊架应根据管道的荷载和位移要求选择合适的弹簧规格和型号。2.支吊架设计计算支吊架的设计计算应包括管道荷载计算、支吊架选型计算、弹簧支吊架的弹簧刚度和变形计算等。管道荷载计算应考虑管道及其附属设备的自重、介质重量、内压力、外荷载等因素；支吊架选型计算应根据管道荷载和支吊架的类型确定支吊架的规格和型号；弹簧支吊架的弹簧刚度和变形计算应根据管道的热胀冷缩位移和弹簧支吊架的工作荷载确定弹簧的参数。八、管道补偿设计1.补偿方式及特点自然补偿：利用管道自身的几何形状变化来吸收热胀冷缩变形，如L形、Z形补偿器。自然补偿具有结构简单、成本低、维护方便等优点，但补偿能力有限，适用于管道变形量较小的情况。方形补偿器：由四个90°弯头组成，通过弯头的变形来吸收管道的热胀冷缩。方形补偿器具有补偿能力较大、工作可靠等优点，但占地面积较大，适用于管径较大、压力较低的管道。波纹管补偿器：利用波纹管的弹性变形来吸收管道的热胀冷缩。波纹管补偿器具有补偿能力大、安装方便、外形尺寸小等优点，但价格较高，适用于对补偿要求较高的管道系统。2.补偿设计计算补偿设计计算应根据管道的热胀冷缩量、补偿方式的补偿能力等因素确定补偿装置的规格和型号。对于自然补偿和方形补偿器，应通过计算管道的变形量和补偿器的变形能力来确定补偿器的尺寸；对于波纹管补偿器，应根据管道的热胀冷缩量和波纹管的补偿能力选择合适的波纹管规格和型号。同时，还应考虑补偿装置对管道系统的影响，如增加管道的阻力、降低系统的稳定性等。九、管道标识与涂色1.标识要求管道应设置明显的标识，标识内容应包括管道编号、介质名称、流向箭头、起点和终点等信息。管道编号应按照一定的规则进行编制，便于识别和管理。标识应采用耐久性好的材料制作，如不锈钢标识牌、塑料标识牌等，并应安装在管道的醒目位置。2.涂色规定根据管道内介质的性质和类别，按照相关标准规范的要求进行涂色。例如，氧气管道应涂蓝色，氢气管道应涂深绿色，蒸汽管道应涂红色等。涂色应均匀、清晰，不得有漏涂、流挂等现象。同时，在管道的两端和分支处应标明介质的名称和流向。十、管道设计文件编制1.设计文件内容管道设计文件应包括管道布置图、管道轴测图、管道材料表、管道支吊架图、管道补偿图、管道强度计算书、管道压力试验方案等。管道布置图应详细表示管道的走向、位置、管径、壁厚、支吊架位置等信息；管道轴测图应直观地反映管道的三维空间走向和连接关系；管道材料表应列出管道的材料规格、型号、数量等信息；管道支吊架图应表示支吊架的形式、位置、尺寸等信息；管道补偿图应表示补偿装置的类型、规格、安装位置等信息；管道强度计算书应包括壁厚计算、压力试验计算等内容；管道压力试验方案应明确压力试验的方法、步骤、安全措施等。2.设计文件审核与批准设计文件编制完成后，应进行严格的审核和批准。审核人员应具备丰富的设计经验和专业知识，对设计文件的完整性、准确性、合理性等进行全面审查。审核通过后的设计文件应由项目负责人、专业负责人、审核人、审定人等签字批准，并加盖设计单位的公章。设计文件应及时归档保存，以便于日后的查阅和使用。十一、设计变更管理1.变更原因及分类设计变更的原因主要包括工艺要求变更、工程条件变更、材料变更、设计错误等。设计变更可分为重大变更和一般变更。重大变更涉及到管道系统的结构、参数、材料等方面的改变，可能对管道系统的安全性和可靠性产生较大影响；一般变更则是对管道设计的一些minor修改，如管道位置的微调、支吊架形式的改变等。2.变更流程设计变更应按照规定的流程进行管理。首先，由提出变更的部门或人员填写设计变更申请表，详细说明变更的原因、内容和影响。然后，设计人员对变更申请进行评估和分析，提出变更方案。变更方案应包括变更后的管道布置图、轴测图、材料表、支吊架图等设计文件，并进行相应的强度计算和压力试验计算。变更方案经审核、批准后，由设计人员负责修改设计文件，并及时通知相关部门和人员。同时，应对设计变更的实施情况进行跟踪和检查，确保变更后的管道系统符合设计要求。十二、与其他专业的配合1.与工艺专业的配合与工艺专业密切配合，深入了解工艺过程和要求，确保管道设计满足工艺生产的需要。在管道布置设计时，应根据工艺流程的顺序和设备的位置，合理安排管道的走向和连接方式，避免管道与设备、阀门等发生冲突。同时，应与工艺专业共同确定管道的操作条件，如压力、温度、流量等，为管道强度设计和材料选择提供依据。2.与设备专业的配合与设备专业协调管道与设备的连接方式和接口尺寸。在设备设计阶段，应参与设备接口的设计，确保设备接口与管道连接的合理性和密封性。在管道安装过程中，应与设备专业密切配合，做好设备与管道的对接工作，避免因连接不当而导致泄漏等问题。3.与电气仪表专业的配合与电气仪表专业配合，合理布置电气线路和仪表管线。管道设计应考虑为电气线路和仪表管线提供足够的空间和通道，避免相互干扰。同时，应与电气仪表专业共同确定管道上的仪表安装位置和接口形式，确保仪表的正常运行和测量准确。十三、设计质量控制1.质量控制措施建立健全设计质量管理制度，加强对设计过程的质量控制。设计人员应严格按照设计规范和标准进行设计，确保设计文件的质量。在设计过程中，应进行多次校对和审核，及时发现和纠正设计错误。同时，应加强对设计文件的