1、海上平臺(tái)配管設(shè)計(jì) TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 配管設(shè)計(jì)所包括的內(nèi)容41.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備41.2設(shè)計(jì)工作的展開51.3配管設(shè)計(jì)應(yīng)用的規(guī)范和法規(guī)5 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 配管材料的選擇62.1管子62.2管件規(guī)格和型號(hào)82.3法蘭102.4墊片（圈）122.5螺栓、螺母142.6膨脹節(jié)152.7閥門16 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 配管規(guī)格書的編寫213.1壓力等級(jí)確定213.2管線設(shè)計(jì)中壓力、溫度的確

2、定及須考慮的因素213.3各個(gè)等級(jí)材料及形式的選擇22 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 管線的制作、裝配和安裝244.1焊接244.2預(yù)熱和熱處理254.3彎曲和成形264.4柔性和支承件274.5無損探傷29 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 管線的強(qiáng)度試驗(yàn)和密性試驗(yàn)295.1管線的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的確定305.2壓力試驗(yàn)圖315.3壓力試驗(yàn)步驟315.4密封性試驗(yàn)32 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 管道的絕緣326.1絕緣材料的選擇326.

3、2外包裝要求33 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 管線標(biāo)識(shí)和防靜電337.1管線標(biāo)識(shí)337.2防靜電34 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 配管布置設(shè)計(jì)要求348.1各種設(shè)備的配管布置要求348.2其他要求36 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 附錄1：配管級(jí)別代號(hào)說明-37 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 附錄2：應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)371配管設(shè)計(jì)所包括的內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：分析基礎(chǔ)資料，明確設(shè)計(jì)

4、范圍和要求，編寫設(shè)計(jì)圖紙文件目錄，根據(jù)要求收集所需 要的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。1.1.1配管設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)格書有以下幾本：配管圖例配管設(shè)計(jì)技術(shù)要求配管材料采辦技術(shù)要求（與“配管設(shè)計(jì)技術(shù)要求”可合為一本“配管規(guī)格書”）管線安裝規(guī)格書配管說明書（中文）配管焊接規(guī)格書配管檢驗(yàn)規(guī)格書配管壓力試驗(yàn)規(guī)格書管線吊支架規(guī)格書配管保溫規(guī)格書配管標(biāo)準(zhǔn)圖配管材料規(guī)格書及管線壁厚計(jì)算閥門數(shù)據(jù)表（也可放在配管材料規(guī)格書中）1.1.2基本、詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙、文件有以下內(nèi)容：配管設(shè)計(jì)規(guī)格書（基本設(shè)計(jì)時(shí)“管線吊支架規(guī)格書”“配管保溫規(guī)格書”和“配 管標(biāo)準(zhǔn)圖”可以不編寫）配管平面布置圖和剖面圖、放大圖（基本設(shè)計(jì)可不做）管支架布置圖閥門、管線、支

5、架、保溫等材料表管線氣密試驗(yàn)大綱及氣密試驗(yàn)圖（基本設(shè)計(jì)不做）1.1.3加工設(shè)計(jì)圖紙、文件有以下內(nèi)容：三維圖和單管預(yù)制圖管支架詳圖彎管、管鞋等的制作詳圖和軟管支架制作詳圖等閥門、管線、支架、保溫等材料的采辦料單閥門、管線、支架、保溫等材料的施工料單管線的施工、采辦和試壓程序文件編寫管線的試壓圖管線的試壓用料單1.2設(shè)計(jì)工作的展開1.2.1技術(shù)規(guī)格書的編寫：根據(jù)本項(xiàng)目要求和有關(guān)規(guī)范、法規(guī)的規(guī)定，借薦以往項(xiàng)目所 有的技術(shù)規(guī)格書進(jìn)行編寫本項(xiàng)目的規(guī)格書工作。詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)基本設(shè)計(jì)已做的規(guī)格書 根據(jù)業(yè)主的要求和項(xiàng)目的特點(diǎn)作必要的修改及補(bǔ)充，編寫基本設(shè)計(jì)未寫的規(guī)格書。1.2.2審查設(shè)備橇塊圖中橇塊尺寸、接口位

6、置和操作面是否滿足配管設(shè)計(jì)要求，并寫出 審查意見，審圖時(shí)可對(duì)橇內(nèi)配管在滿足P&I圖要求的前提下，提出修改意見。1.2.3熟悉工藝、安全專業(yè)的P&I圖、消防設(shè)備布置圖；總體專業(yè)的設(shè)備布置圖；結(jié)構(gòu) 專業(yè)的平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖、海底管線立管位置和設(shè)備橇塊圖；（對(duì)設(shè)備布置圖可根據(jù)配管需 要于總體專業(yè)協(xié)商后，在一定范圍內(nèi)作適當(dāng)調(diào)整）。與電器、儀表專業(yè)協(xié)調(diào)電纜托架與 管線之間走向。了解各種儀表的連接方式、尺寸大小和安裝的要求。對(duì)于生活樓的配 管還需要熟悉舾裝專業(yè)的舾裝設(shè)備布置圖。1.2.4用PDMS軟件做管系設(shè)計(jì)時(shí)，須建數(shù)據(jù)庫，對(duì)設(shè)備、結(jié)構(gòu)等建模。1.2.5根據(jù)以上圖紙、資料制訂管網(wǎng)的走向，統(tǒng)一圖紙比例、線條粗細(xì)、

7、字體大小，確 定閥組位置和管網(wǎng)布置，開展配管設(shè)計(jì)工作。1.3配管設(shè)計(jì)應(yīng)用的規(guī)范和法規(guī)-API美國石油協(xié)會(huì)-ANSI 美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)-ASME美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)-AISI美國鐵和鋼鐵協(xié)會(huì)-ASTM美國材料和試驗(yàn)協(xié)會(huì)-MSS制造商協(xié)會(huì)-NFPA美國國家防火協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)2配管材料的選擇常用的規(guī)范是ANSI B31.3 “化工廠和煉油廠管線”和API RF 14E 海上生產(chǎn)平臺(tái)工藝 管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝的推薦作法”2.1管子鋼管的供貨要求按API SPEC 5L “管線鋼管規(guī)范”提出。對(duì)于無腐蝕烴類及其它 介質(zhì)可選擇 ASTM A106 B 級(jí)和 API 5L B 級(jí)，一般 DN500 (20)和 DN5

8、00 (20) 以下管徑用無縫管，DN500 (20”)以上用有縫管。ANSI B31.3中列出了各種管材的 級(jí)別，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。2.1.1鋼管尺寸按ANSI B36.10確定，壁厚用“Sch”來表示。另外MSS 制造商標(biāo)準(zhǔn) 化協(xié)會(huì)”對(duì)壁厚以重量為單位作了常用規(guī)格系列化：STD標(biāo)準(zhǔn)重量管子XS加強(qiáng)型重量管子XXS雙加強(qiáng)型重量管子NPS 10及以下管子壁厚STD和SCH40相同。NPS 8及以下管子壁厚XS和 SCH80相同。2.1.2管線規(guī)格的選擇原則滿足海上使用的要求(強(qiáng)度要求和防腐蝕要求)滿足內(nèi)部流體特性要求滿足種類簡(jiǎn)潔、容易區(qū)分、采辦方便的要求滿足互換性要求加工性能好(容易焊接、施

9、工)性價(jià)比高2.1.3管線壁厚計(jì)算壁厚計(jì)算公式：t = P D / 2 (S E+P y) + C式中：t管子計(jì)算壁厚(mm)P流體的設(shè)計(jì)壓力(kPag)D管線的外徑(mm)S管線所用材質(zhì)在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力(kPa)E焊縫系數(shù)(無縫管=1其它查ANSI B31.3)yy因子系數(shù)(在482 0C TD/6時(shí)為0.4)C腐蝕欲量(mm)所選用管子壁厚的87.5%要大于計(jì)算壁厚。注意：對(duì)易燃易爆介質(zhì)管線有一個(gè)最小壁厚的要求，小于或等于2管線最小壁厚為Sch.80, 3一8 為 STD, 10一24 為 Sch.20。2.1.4管線的防腐及材質(zhì)選擇一般情況下對(duì)碳鋼腐蝕較小的低腐蝕介質(zhì)的管線都選用碳

10、鋼管，對(duì)于腐蝕較嚴(yán)重 的介質(zhì)，或介質(zhì)有純凈度要求的管線，就需要用以下三種方法進(jìn)行防腐。第一種是選用普通碳鋼管增加壁厚來抵御介質(zhì)對(duì)鋼管的腐蝕，最大腐蝕裕量可達(dá) 6啞。這一般都在壓力等級(jí)為150級(jí)，管徑較大的鋼管上使用。第二是選用碳鋼管內(nèi)涂防腐材料，如涂塑、涂環(huán)氧樹脂、襯橡膠和鍍鋅等。這類 管線在以前項(xiàng)目的海水管線上用過，但由于這類涂層都不耐高溫，防火性能也較差， 鋼管又必需全部預(yù)制好，且每根單管兩端都焊上法蘭，再去涂塑、襯橡膠或鍍鋅。安 裝時(shí)就不能有一點(diǎn)改動(dòng)之處，給施工帶來很大的不方便。但由于它防腐性能好，造價(jià) 較低，在維修更換比較困難的場(chǎng)所，還是經(jīng)常選用。對(duì)于DN50 (2)及以下的小管 可用

11、螺紋連接，鍍鋅管施工也較方便，設(shè)計(jì)中采用得較多。第三種方法是直接選用耐腐蝕材料管線，如PVC管、FRP管、銅竦合金管、雙向 不銹鋼或不銹鋼管等。對(duì)于PVC管線由于強(qiáng)度較低、容易老化、一般只用在室內(nèi)或甲 板底下的排水管線上。另外在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪和平臺(tái)上的海水管線、消防管線也有使 用防火型玻璃鋼(FRP)管的。防火型玻璃鋼管耐壓、耐溫、防火等性能都能滿足消 防管線的要求，施工比較方便，但造價(jià)較高，且強(qiáng)度不如金屬管。詳細(xì)請(qǐng)參見廠家樣 本。國內(nèi)生產(chǎn)的FRP管的造價(jià)可以降低一些。但與碳鋼加涂層管相比，F(xiàn)RP管、銅竦 合金管和不銹鋼管的造價(jià)還是比較高。對(duì)于奧氏體、雙向、超雙向不銹鋼和含竦合金材料來說，施工

12、和使用時(shí)必須注意， 不能用含S、Zn、Pb (鉛)、Al或硫化物的粉筆、油漆進(jìn)行標(biāo)注。2.2管件規(guī)格和型號(hào)管件包括彎頭(Elbow)、三通(Tee)、縮徑管(Reduce)、管座(Outlet)、活接頭 (Union)、管帽(Cap)、管接頭(Coupling內(nèi)螺紋和Nipple外螺紋)、絲堵(Plug)和絲 套(Bushing)等。管件的連接方式有對(duì)焊、承插焊和螺紋連接等三種，技術(shù)要求和制造 尺寸必須滿足以下規(guī)范：ANSI B16.9鍛鋼對(duì)焊管件ANSI B16.11承插焊和螺紋連接鍛造管件對(duì)焊管件(Butt Weld)一般在DN50 (2)和DN50以上管線的連接采用，端部必須打好焊接坡口

13、。材料 一般選用A234 B級(jí)或20號(hào)無縫鋼管，但對(duì)于DN500 (20)以上的也可以選用有縫 管件。DN100 (4)的管座使用前根據(jù)ANSI B31.3上規(guī)定必須計(jì)算主管開孔補(bǔ)強(qiáng)面積。 等面積法計(jì)算方法如下：補(bǔ)強(qiáng)范圍的確定補(bǔ)強(qiáng)范圍是經(jīng)過主管和支管中心軸的一個(gè)平面，范圍在2D2 X L4之間。其中D2是主管上開孔的最大直徑(除非去掉腐蝕裕量、加工負(fù)偏差后主、支管實(shí)際 壁厚之和大于支管半徑)；L4是主管壁厚去掉加工負(fù)偏差后數(shù)值的2.5倍。計(jì)算所需的補(bǔ)強(qiáng)面積是主管上開孔時(shí)除去的主材最大截面積內(nèi)壓時(shí)：A內(nèi)=D2.T支(2-Sin)外壓時(shí)：外壓時(shí)所需的補(bǔ)強(qiáng)面積是內(nèi)壓時(shí)所需的補(bǔ)強(qiáng)面積的一半。管子壁厚圓

14、整后的數(shù)據(jù)比計(jì)算壁厚多出的厚度在補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的面積要等于或大 于需補(bǔ)強(qiáng)的面積。如不夠，則加補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)足。其中計(jì)算壁厚是強(qiáng)度計(jì)算值、腐 蝕裕量、加工負(fù)偏差的總和。承插焊(Socet Weld)承插焊連接一般是在DN40 (1 1/2)和DN40以下管線的連接采用，(API 14E 第2.7條中有規(guī)定)，材料一般選用A105 B級(jí)或16Mn。承插焊管件在ANSI B16.11中 分為三個(gè)壓力等級(jí)：-3000Lb對(duì)應(yīng)ANSI 150Lb600Lb級(jí)，150 0C時(shí)允許最大工作壓力為10MPa, 選用管子壁厚至少為Sch80。-6000Lb對(duì)應(yīng)ANSI 900Lb1500Lb級(jí)，150 0C時(shí)允許最大工作

15、壓力為25MPa, 選用管子壁厚至少為Sch160。-9000Lb對(duì)應(yīng)ANSI 2500Lb級(jí)，150 0C時(shí)允許最大工作壓力為42 MPa，選用管 子壁厚必須在XXS以上。對(duì)于不銹鋼承插焊管件(F316L/F304L)允許最大工作壓力要低一些：-3000Lb級(jí)100 0C時(shí)允許最大工作壓力為7mPa-6000Lb級(jí)100 0C時(shí)允許最大工作壓力為18mPa插焊形式的活接頭密封面采用硬密封，不加橡膠墊。2.2.3螺紋連接一般在下列場(chǎng)所不采用螺紋連接的方式：-ANSI 600Lb以上的烴類介質(zhì)管線-93.3 0C (200 0F)以上的烴類介質(zhì)管線有震動(dòng)的烴類介質(zhì)管線乙二醇介質(zhì)管線當(dāng)與螺紋接口的

16、設(shè)備連接時(shí)，上述管線的個(gè)別處也可以用螺紋連接。螺紋形式選 用英制錐管螺紋(NPT)，符合API STD 5B或ANSI B2.1的要求。設(shè)計(jì)中一般螺紋連接 都用在壓力等級(jí)較低(在300 Lb級(jí)以內(nèi))，需要防腐的和DN50 (2)及以下的鍍鋅 管線上。螺紋連接管件在ANSI16.11中也分為三個(gè)等級(jí)：2000Lb對(duì)應(yīng)ANSI 150Lb級(jí)，選用管子壁厚至少為Sch80。3000Lb對(duì)應(yīng)ANSI 300Lb600Lb級(jí)，選用管子壁厚至少為Sch160。6000Lb對(duì)應(yīng)ANSI 900Lb1500Lb級(jí)選用管子壁厚至少為XXS。2.3法蘭和盲法蘭海洋工程中所用法蘭使用的規(guī)范是ANSI B16.5管法

17、蘭及管件法蘭。管徑范圍 在1/2 -24，大于24的管子選用ANSI B16.47所規(guī)定的法蘭。規(guī)范中列出的壓力 等級(jí)僅僅是一個(gè)等級(jí)代號(hào)，同一等級(jí)、相同管徑的法蘭尺寸都相同，所以同一級(jí)別的 法蘭、不同材料、不同溫度下能承受的壓力是不同的，ANSI B16.5中提供了對(duì)適用材 料和額定級(jí)別在不同溫度下允許的無沖擊工作壓力(表壓)。目的是使法蘭形成系列化， 有利于設(shè)計(jì)人員的選用，更便于加工制造、安裝和更換。在系統(tǒng)作靜壓試驗(yàn)時(shí)，法蘭 能承受的壓力為38時(shí)額定最大壓力的1.5倍。2.3.1法蘭強(qiáng)度計(jì)算包括螺栓、墊片和法蘭三個(gè)部分，具體見國標(biāo)GB 150鋼制壓力 容器設(shè)計(jì)規(guī)范中窄面法蘭的計(jì)算方法。2.3

18、.2對(duì)于法蘭的描述必須有以下四方面的內(nèi)容：壓力等級(jí)、所用材質(zhì)、端部形式和 與管線連接形式。2.3.2.1壓力等級(jí)壓力等級(jí)共有七種，即 150Lb(PN20) 300Lb(PN50) 400Lb(PN68) 600Lb(PN100) 900Lb(PN150) 1500Lb(PN250) 2500Lb(PN420)。其中 400Lb (PN68)由于前后級(jí)差較 小，且3 1/2以下的法蘭規(guī)格都用600Lb級(jí)的尺寸。為了簡(jiǎn)化規(guī)格，在設(shè)計(jì)中一般 不選用。材質(zhì)法蘭的材質(zhì)一般與管線相同，對(duì)于鋼管選用對(duì)應(yīng)鋼材的鑄件、鍛件、或(僅對(duì)盲 板法蘭和某些異徑法蘭)板材制造。非金屬管線則選用各自的非金屬材料的法蘭。這

19、 有利于焊接或粘接。對(duì)于貴重材料管線也可以采用普通碳鋼的活套法蘭，但要考慮防 止對(duì)管線的電化學(xué)腐蝕。2.3.2.3法蘭端部形式法蘭端部形式分為五種，即平面(FF)突面(RF)鋼圈槽面(RTJ)凹凸面榫 槽面。海上平臺(tái)的管線上一般非金屬、鑄鐵法蘭用平面(FF)型式，300Lb(PN50)以下 金屬管線用突面(RF)形式法蘭，600Lb(PN100)以上用鋼圈槽面(RTJ)形式。法蘭 端部形式也可以由設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體項(xiàng)目要求自行確定，如600Lb的法蘭也可以用突 第10頁共38頁面（RF）形式，但在同一個(gè)項(xiàng)目中必須統(tǒng)一。對(duì)于150Lb（PN20） 300Lb級(jí)法蘭的厚度，即ANSI B16.5中表

20、9、12所列“C”的 尺寸是包括法蘭凸臺(tái)面在內(nèi)的整個(gè)法蘭的最小厚度，所以平面法蘭的最小厚度是尺寸 “C”減去1.5啞的凸臺(tái)厚度。對(duì)于400Lb級(jí)以上法蘭的厚度，即ANSI B16.5中表15、18、21、24、27所列“C” 的尺寸是不包括法蘭凸臺(tái)面在內(nèi)的整個(gè)法蘭的最小厚度。所以突面、凹凸面和榫槽面 法蘭的總高度是“Y”加上6.35啞的凸臺(tái)厚度。鋼圈槽面法蘭的厚度是“Y”加上墊 環(huán)槽的深度“E”。2.3.2.4與管線連接形式法蘭與管線連接形式有五種，即螺紋連接、承插焊對(duì)焊、松套和平焊法蘭。對(duì)焊法蘭的破口形式分無背環(huán)和有背環(huán)兩種。無背環(huán)對(duì)焊法蘭的破口形式在壁厚 22啞以上和以下也有所不同。有背環(huán)

21、對(duì)焊法蘭的破口形式由于背環(huán)的形式不同也有區(qū) 別。詳見ANSIB16.5中圖8、9、10、11。法蘭的壁厚要與所焊管子的壁厚一致。螺紋連接法蘭的螺紋應(yīng)符合ANSI/ASME B1.20.1錐管螺紋的標(biāo)準(zhǔn)。螺紋與法蘭中 心線的不同軸度應(yīng)不超過0.5%。150Lb級(jí)螺紋法蘭加工后無沉孔，在法蘭背面的螺紋 靠近大徑端應(yīng)有與螺紋軸線成45的倒角，倒角應(yīng)與螺紋同心，且計(jì)入螺紋測(cè)量長(zhǎng)度 內(nèi)，倒角深度為螺距的一半。300Lb級(jí)以上的法蘭加工后背面有沉孔，沉孔與螺紋之 間有與軸線成45的倒角，沉孔和螺紋倒角應(yīng)與螺紋同心。沉孔的最大深度是法蘭的 總厚度減去螺紋長(zhǎng)度（必需保證螺紋長(zhǎng)度“T”）。同樣，異徑法蘭螺紋的最

22、小有效長(zhǎng)度 也應(yīng)等于相應(yīng)壓力級(jí)別螺紋法蘭的螺紋長(zhǎng)度“T”。螺紋不需要延伸全法蘭面。搭接法蘭的凸臺(tái)面加工后的高度應(yīng)不小于管子公稱壁厚。墊環(huán)面機(jī)加工后，墊環(huán) 的厚度也應(yīng)不小于管子的公稱壁厚。2.3.3 ANSI法蘭的任何尺寸都不能隨意改動(dòng)，否則就不能標(biāo)注ANSI B16.5的標(biāo)記。 異徑法蘭要按尺寸制作，不允許用在盲法蘭上開小孔的方法來代替。但如果在以下情 況變徑較大時(shí)可使用。如1 -1 1/2變1/2時(shí)；2 -3變?yōu)樾∮?時(shí)；4變 成小于1 1/2時(shí)；6變作小于2時(shí)；8 -14縮小到4以下時(shí)。2.3.4額定值的計(jì)算在某一華氏溫度下的額定壓力，對(duì)所有材料和300Lb級(jí)以上的條件下，都能按以下公式算

23、出：PT二PrSi/8750式中：T=在溫度T時(shí)規(guī)定材料的工作壓力，（psig）Pr=壓力額定級(jí)標(biāo)志值（psi）（例：300磅級(jí)：Pr =300 psi）S1=在溫度T時(shí)，所用材料屈服強(qiáng)度的60%（psi）2.3.5盲板的厚度計(jì)算永久性盲板所需的最小厚度應(yīng)按下例公式進(jìn)行：Tm=dg3P/16SE +C式中dg 墊片內(nèi)徑，或環(huán)槽式連接和墊片完全卡住的法蘭的墊片平均直徑E -質(zhì)量系數(shù)（取值為1）P -設(shè)計(jì)壓力s -材料許用應(yīng)力C -腐蝕裕量、材料加工負(fù)偏差總和2.4墊片（圈）墊圈的作用是使法蘭接觸面處達(dá)到密封的要求，墊圈應(yīng)由對(duì)管線系統(tǒng)中流體有害 影響具有抵抗力的材料制成，硬度要小于法蘭的材質(zhì)硬度，

24、并能承受使用中遇到的壓 力和溫度，還必需滿足在預(yù)緊螺栓載荷時(shí)不被壓碎，并適用于作業(yè)條件的要求。使用 低強(qiáng)度螺栓時(shí)墊片應(yīng)選用Ia組墊片材料。墊片從材料方面分類可分為非金屬軟密封墊 圈（用于-20100C，2MPa以下）、金屬密封墊圈（用于-2701000C，超真空或超 高壓狀況）和非金屬和金屬材料組合的密封墊片（用于-200600C，10mPa以下）等 三種。2.4.1非金屬墊片：材質(zhì)較軟，與法蘭接觸嚴(yán)密，螺栓擰緊力小，密封性好，但受高 溫高壓環(huán)境的限制。具體材質(zhì)有以下五種：密封橡膠墊片，硬度在Hs50Hs90之間，耐壓在1mPa以下。O形墊圈，鑲嵌在槽內(nèi)使用，耐壓在1mPa以下。膨脹石墨密封墊

25、片（GRAPHOILE SHEET GASKET）,使用溫度在-2401650C之 間（非氧化環(huán)境中），酸性介質(zhì)中最高為400C, 2mPa以下。石棉密封墊片使用溫度在-200350C之間，由于石棉易老化，且是致癌物， 現(xiàn)在已不用。非石棉混合密封墊片有玻璃纖維、礦物纖維等添加了橡膠而組成。由于強(qiáng)度較 差，不如膨脹石墨密封墊圈好。2.4.2半金屬填充密封墊片：此類墊圈有金屬套型和螺旋纏繞型兩種。由于填充石墨 的螺旋纏繞型密封墊片使用溫度在-200600C之間，耐壓可達(dá)20mPa以下，價(jià)格也適 中，所以在設(shè)計(jì)中常被選用。為了防止墊圈變形和在法蘭中好固定，對(duì)于4.8mm厚的 墊圈應(yīng)要求安裝3.2mm

26、厚的外圈和內(nèi)圈。2.4.3金屬類墊片：此類墊圈安API STD 6A制作，一般都用比較軟的環(huán)形鋼圈（RING JOIN GASKET）制作，墊圈的剖面有八角形（OCTAGONAL）和橢圓形（OVAL）兩種，由 于八角形墊圈加工方便，所以常被選用。2.4.3.1鋼圈硬度和材料見下表：材質(zhì)最高硬度材質(zhì)代號(hào)HB （布氏）HRB （洛氏B）純鐵或低碳鋼9052D （含碳0.5%。以下）極軟鐵12070S5Cr-05Mo鋼13074F513Cr 鋼1708741018Cr-8Ni 鋼1608430418Cr-8Ni低碳鋼15081304L16Cr-12Ni-2Mo 鋼1608431616Cr-12Ni-

27、2Mo 低碳鋼15081316L18Cr-10Ni-Ti 鋼1608432118Cr-10Ni-Tb 鋼160843472.4.3.2墊環(huán)槽和鋼圈截面尺寸是根據(jù)管徑和壓力等級(jí)來確定的，它用“墊環(huán)槽號(hào)” 來表示，不同墊環(huán)槽號(hào)的尺寸是不一樣的，ANSIB16.5的表5中可查到所有尺寸。其 中對(duì)于400Lb級(jí)規(guī)格1/2 -3 1/2由于法蘭用600Lb級(jí)的尺寸，所以墊環(huán)也用600Lb 的；900Lb級(jí)規(guī)格1/2 -2 1/2的，由于同樣理由，墊環(huán)用1500Lb級(jí)的；300Lb級(jí)、 600Lb級(jí)，墊環(huán)連接的搭接法蘭，墊環(huán)號(hào)用R30，而不是R31。以上這些設(shè)計(jì)人員在選 型時(shí)都必須注意。2.5螺栓、螺母對(duì)

28、法蘭連接的管道系統(tǒng)采用兩端帶螺紋或全長(zhǎng)帶螺紋的雙頭螺栓，螺母用重形六 角形半精制型的。螺紋采取ANSI B1.1.2級(jí)的粗牙螺紋系列。2.5.1螺栓、螺母的材質(zhì)螺栓的材質(zhì)分為低強(qiáng)度、中強(qiáng)度、高強(qiáng)度、竦和特殊合金四種。2.5.1. 1低強(qiáng)度螺栓一般是用經(jīng)碳化固溶處理，但未經(jīng)形變硬化的奧氏體不銹鋼或合 金鋼材料制成，屈服強(qiáng)度在345MPa左右。可用于300Lb級(jí)以下的法蘭連接，墊片選用 ANSIB16.5的圖5中Ia組材料。2.5.1.2中強(qiáng)度螺栓一般是用經(jīng)碳化固溶處理，且經(jīng)形變硬化的奧氏體不銹鋼材料制 成，也可用A193B5、A193 B6等材料。可用于所有法蘭和墊片的連接，但必須提供在 額定工

29、作壓力和溫度下維持密封能力的證明。2.5.1.3高強(qiáng)度螺栓一般用高強(qiáng)度合金鋼制成，它的抗拉強(qiáng)度高達(dá)792MPa以上，屈服 強(qiáng)度達(dá)654MPa以上。ASTM A193 B7材料屬于高強(qiáng)度螺栓，它可以用于所有全部材料 的法蘭和墊片的連接，所以海上采油平臺(tái)的項(xiàng)目中常被采用。螺母為ASTMB194 2H（螺 母硬度比螺栓的低一些），使用溫度一般在-29C400C之間。國產(chǎn)材質(zhì)一般用 35Cr-MoA / 35#鋼。螺母應(yīng)該是重形六角形半精制型的。螺栓和螺母應(yīng)該考慮防腐蝕， 目前使用的是鍍鎘（CAD）。A320 L7系列的鐵素體合金鋼材料是用于低溫場(chǎng)合的螺栓， 使用溫度最低可達(dá)-100C。2.5.1.4

30、竦和特殊合金螺栓只用在特殊的場(chǎng)合，如防腐等要求。除材料已經(jīng)退火、固 溶退火或熱修整者外，最大操作溫度不得超過260C。2.5.2雙頭螺栓長(zhǎng)度計(jì)算方法螺栓長(zhǎng)度計(jì)算公式：L=A+nA=2 （C+t+d） +G+F+aC法蘭最小厚度F法蘭面間總高度，或兩個(gè)法蘭墊環(huán)溝槽的深度總和d一螺母厚度（等于螺栓公稱直徑）G一墊片厚度，或表5中墊環(huán)法蘭間近似距離a一般為零，除小凹面是在管端部時(shí)a=5啞法蘭厚度正公差t：管徑小于等于18 -3啞管徑大于等于20 -5啞螺栓長(zhǎng)度負(fù)公差n：螺栓長(zhǎng)度M300啞時(shí)公差為3啞螺栓長(zhǎng)度300 mw；M450啞時(shí)公差為4.5啞螺栓長(zhǎng)度450啞時(shí)公差為10啞2.5.3溫度對(duì)法蘭密封

31、的影響在蠕變溫度范圍內(nèi)高溫作業(yè)時(shí)，由于高溫下螺栓長(zhǎng)度增加，法蘭、螺栓和墊片逐 漸松弛，使螺栓載荷逐漸降低，因此需要周期性地?cái)Q緊螺栓以防止泄漏。承受很熱梯 度的連接也需要同樣考慮。150Lb級(jí)法蘭用于200C以上時(shí)就可能產(chǎn)生泄漏。對(duì)于其他 級(jí)別的法蘭在400C以上時(shí)也會(huì)有同樣情況。所以管線溫度變化較大，且溫度較高時(shí) 注意螺栓松緊程度的調(diào)節(jié)。2.6膨脹節(jié)為了吸收熱應(yīng)力所產(chǎn)生的管線長(zhǎng)度伸縮，在直管段較長(zhǎng)的部位必須布置膨脹節(jié)。 膨脹節(jié)有波紋管型膨脹節(jié)和滑動(dòng)型膨脹節(jié)（伸縮接頭）兩種。2.6.1波紋管型膨脹節(jié)一般都用不銹鋼制造。由于壁厚的增加容易產(chǎn)生疲勞影響使用 壽命，所以厚度都很小,使用壽命較短。對(duì)于管

32、道設(shè)計(jì)者來講，對(duì)波紋管型膨脹節(jié)的設(shè) 計(jì)提出條件要求。要使膨脹節(jié)在管道中正常運(yùn)行，對(duì)管道設(shè)計(jì)也有一定要求。2.6.1.1膨脹節(jié)設(shè)計(jì)的條件靜態(tài)設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、或兩者同時(shí)變化到超過正常操作水平的 可能性。循環(huán)的設(shè)計(jì)條件：操作時(shí)最大的壓力、溫度、位移和變化周期，膨脹節(jié)自身的 熱膨脹。其它載荷：動(dòng)載影響（風(fēng)、熱沖擊；振動(dòng)；地震和液力波動(dòng)）和靜態(tài)載荷（保 溫層、冰、雪的重量）流體性質(zhì)：流體特性、類別、速率和方向；內(nèi)部襯里等其它設(shè)計(jì)條件：護(hù)罩的使用；膨脹限位器；其它約束和主體上的接口（如排液 或泄放口）2.6.1.2波紋管型膨脹節(jié)不能吸收扭轉(zhuǎn)力。布有波紋管型膨脹節(jié)的管線在施工時(shí)必須 采取消除扭

33、矩的措施。膨脹節(jié)上管子的導(dǎo)向件、約束件和制動(dòng)器應(yīng)符合EJMA標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng) 自身的約束如拉桿、鉸鏈、銷軸等不能抵抗外部的推力時(shí)，應(yīng)設(shè)置固定件和導(dǎo)向件支 持膨脹節(jié)。2.6.2滑動(dòng)型膨脹節(jié)（伸縮接頭）可用管線所選的任何材料制作，使用壽命與管線可 相同，只是密封墊在每年檢修時(shí)要維護(hù)更換一次。訂貨時(shí)同樣要給制造商提供上述設(shè) 計(jì)基礎(chǔ)條件。滑動(dòng)型膨脹節(jié)外部的管道負(fù)荷不應(yīng)對(duì)膨脹節(jié)施加過分的彎曲力。有效的軸向壓力 面積應(yīng)按管子的外徑計(jì)算。無約束滑動(dòng)型膨脹節(jié)應(yīng)在原位進(jìn)行壓力試驗(yàn)，且應(yīng)無臨時(shí) 約束。所有管子的固定支撐一定要考慮試驗(yàn)壓力對(duì)支撐的推力。壓力試驗(yàn)后膨脹節(jié)不 因有明顯的變形。滑動(dòng)型膨脹節(jié)也可以設(shè)膨脹限位器進(jìn)行自

34、約束。自約束滑動(dòng)型膨脹 節(jié)可以設(shè)臨時(shí)約束在原位或在別處試驗(yàn)。2.7閥門閥門的費(fèi)用占整個(gè)配管材料費(fèi)用的一半左右，在配管中它占有極重要的位置，是 使整個(gè)流程能夠正常運(yùn)行和進(jìn)行故障處理不可缺少的設(shè)備。海上油田開發(fā)工程中所用 的閥門一般有球閥、閘閥、蝶閥、截止閥、針閥和止回閥六種。鑄鐵閥門因抗沖擊性 能低，不能用于烴類的輸送。非鐵閥門也不適用于處理烴類介質(zhì)。鑄鐵和青銅閥門可 用來輸送水。具體可查閱API RP 14E中3.5節(jié)。另外本節(jié)還要講一下PIC閥和多路 閥的原理和作用。2.7.1應(yīng)用規(guī)范：應(yīng)用規(guī)范主要有以下幾個(gè)ANSI B16.10鋼制閥門的面到面尺寸，端部到端部的尺寸ANSI B16.34法

35、蘭和對(duì)焊端閥門API 594對(duì)夾式止回閥API 598閥門的檢驗(yàn)和測(cè)試API 600鋼制閘閥（法蘭或?qū)付耍〢PI 602煉油廠用緊湊型碳鋼閘閥API 603150LB級(jí)抗腐蝕閘閥API 608法蘭連接和對(duì)焊端的金屬球閥API 609凸耳型（突緣）和對(duì)夾式蝶閥API 6D管道閥門規(guī)范API Spec 6FA閥門耐火試驗(yàn)規(guī)范規(guī)范對(duì)閥門的安裝長(zhǎng)度尺寸作了規(guī)定，但閥門的手柄長(zhǎng)度各生產(chǎn)廠家都有所不同， 特別是高壓閥門手柄高度很大；大尺寸和高壓閥，還需要有機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它所占的 體積各生產(chǎn)廠家也不一樣，配管時(shí)一定要考慮布置位置和操作空間。2.7.2閥門代號(hào)說明為了簡(jiǎn)化對(duì)閥門的描述，用簡(jiǎn)短的幾個(gè)字母和數(shù)字

36、來說明所需閥門的種類、壓力 等級(jí)、閥體材質(zhì)、連接形式和其它特點(diǎn)，編寫了五項(xiàng)閥門代號(hào)，分別說明如下：第一項(xiàng)是閥門的種類，它用字母來表示，B一球閥、C一單向閥、F一蝶閥、G一閘 閥、L一截止閥、N針閥。第二項(xiàng)是閥門壓力等級(jí)，也用字母來表示，A150Lb、B300Lb、C600Lb、D800Lb、E900Lb、F1500Lb、G2500Lb。第三項(xiàng)是閥體的材質(zhì)，它用數(shù)字來表示，1碳鋼、2不銹鋼、3銅竦合 金、4碳鋼內(nèi)加襯、5鑄鐵。第四項(xiàng)是閥門端部的連接形式，用字母來表示，R一突面法蘭、F平面法蘭、J 一鋼圈法蘭、X一承插焊、S一螺紋連接、W一對(duì)焊、M端螺紋連接，另一端為承插 焊（適用于管線高底點(diǎn)排放

37、處用的小閥）、L可直接焊在大管線上的加長(zhǎng)型閥門。第五項(xiàng)是閥門的其它特點(diǎn)，也用字母來表示，A一角型、C一加內(nèi)襯、E一偏心蝶 閥、F一通徑球閥、H一耐高溫、L一提升式止回閥、N一無沖擊型、P活塞式止回 閥、S一短型、T-頂裝式球閥、W-薄片型、YY型截止閥或突耳型。以上代號(hào)僅供參考，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)業(yè)主的要求或不同項(xiàng)目特點(diǎn)、要求作適當(dāng) 調(diào)整或另行編寫。2.7.3采用機(jī)械傳動(dòng)操作的閥門為了減輕開關(guān)閥門所需的力，廠家可把閥門上的手柄換成一套機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一 般閥門操作扭矩達(dá)到407牛頓米以上時(shí)，就可以考慮采用機(jī)械傳動(dòng)操作。這一數(shù)據(jù) 與閥門結(jié)構(gòu)、壓力等級(jí)和制造精度等有關(guān)，要根據(jù)所選閥門和生產(chǎn)廠家來確定，

38、所以 各個(gè)項(xiàng)目不盡相同。機(jī)械傳動(dòng)方式大都選用蝸輪蝸桿形式。當(dāng)力矩再增大時(shí)，還可以 考慮采用氣動(dòng)或電動(dòng)方式開關(guān)閥門。2.7.4閥門材料選擇的一般標(biāo)準(zhǔn)見下表:材質(zhì)閥體內(nèi)件密封碳鋼A216 GR WCB316 S S增強(qiáng)PTFE或金屬碳鋼小閥A10513Gr HF增強(qiáng)PTFE或金屬不繡鋼A182 F316 A351-CF8316 S S 或 13Cr HF增強(qiáng)PTFE或金屬青銅青銅316 S S增強(qiáng)PTFE或金屬碳鋼（內(nèi)襯涂塑）A216 GR WCB 涂塑316 S S增強(qiáng)PTFE或金屬碳鋼小閥（涂塑）A105涂塑13Gr HF增強(qiáng)PTFE或金屬碳鋼（高溫）A216 GR WCB316 S S纏繞柔

39、性石墨碳鋼小閥（高溫）A10513Gr HF廠商標(biāo)準(zhǔn)具體閥門內(nèi)件材質(zhì)選擇可參見各項(xiàng)目的閥門數(shù)據(jù)表。增強(qiáng)PTFE最高耐溫在200 以下，高溫用閥門的密封要用纏繞柔性石墨。閘閥、截止閥、止回閥和蝶閥等的密封 一般都用金屬密封。高壓閥門一般也采用金屬密封。2.7.5閥門特性a閘閥因介質(zhì)流動(dòng)方向在閥體內(nèi)無變化，所以阻力小關(guān)閉所需要的緊固力比截止閥小只能全開啟或全關(guān)閉狀態(tài)使用，不能用于節(jié)流作業(yè)中，尤其對(duì)于含固體雜質(zhì) 的介質(zhì)，節(jié)流會(huì)損壞密封面無保護(hù)的明桿閘閥不推薦使用b球閥介質(zhì)壓頭損失小密封分硬密封和軟密封兩種，軟密封性能好，能達(dá)到零泄漏，但不耐高溫 高壓。硬密封能耐高溫高壓，但要達(dá)到零泄漏則較難不能作流

40、量調(diào)節(jié)使用造價(jià)高，體積大，特別是大尺寸的閥門一般來說600Lb及以下壓力選用普通浮動(dòng)球的閥，突面法蘭連接，600Lb以 上選用凸耳型固定球型式、鋼圈法蘭連接一般情況下都選用縮徑球閥，在要求有較小壓力降的場(chǎng)所和需要通清管球 的地方才選用通徑球閥頂裝式球閥的優(yōu)點(diǎn)是維修和更換密封等零部件時(shí)不需要將整個(gè)閥門從管線上 拆下，維修方便。一般在管匯上用的較多油氣介質(zhì)用的球閥都要求選用防火型的c截止閥密封有硬密封和軟密封兩種，軟密封性能好，但不耐高溫高壓。硬密封能 耐高溫高壓，但要達(dá)到零泄漏則較難 可作手動(dòng)的流量調(diào)節(jié)閥使用安裝時(shí)必須注意進(jìn)出口方向，不能裝反管道阻力降較大d止回閥一般1 1/2及以下的小閥選用提

41、升式（L）或活塞式（P）的止回閥，當(dāng) 尺寸在2及以上的閥就選用旋啟式（S）或薄片型（W）。具體適用范圍請(qǐng) 參閱API 14E中的3.2 h條。薄片型止回閥體積較小；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；安裝方便，海上平臺(tái)上比較喜歡用 在立管上安裝止回閥要注意，一般要避免。否則要與閥門廠商協(xié)商，修改 彈簧的強(qiáng)度。且不允許布置在介質(zhì)流向?yàn)橛缮舷蛳铝鲃?dòng)的場(chǎng)所。由于密封性較差，特別是背壓小的時(shí)候密封性更差，所以不能起逆向關(guān)斷 作用。也不可以操作。e蝶閥普通蝶閥僅在水系統(tǒng)中使用，因閥體簡(jiǎn)單，容易采取防腐措施。由于蝶板設(shè)置在管道中間，減小了通經(jīng)，所以沒有2以下小閥。密封性能差、啟閉力矩大。蝶板與密封的摩擦易造成密封面的磨損而泄漏。大

42、尺寸閥門其體積小、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)可大大發(fā)揚(yáng)。三偏心金屬密封蝶閥，達(dá)到了零泄漏；零摩擦；耐高溫、高壓的要求，部分 油田已將這類閥門用于油氣管線上，代替球閥。f針閥它的密封性比較好，但容易堵塞，所以在有固體雜質(zhì)或粘度較大的介質(zhì)不 推薦使用。作取樣口的密封閥，選用1/2螺紋連接，以便更換。在液位計(jì)的排放口和取壓口上也可用針閥作密封閥。2.7.6 PIC （PIPE INTERNAL CARTRIDGE）閥PIC閥也稱清管閥，它是為清管球發(fā)射和接收所設(shè)，閥體形狀類似于一個(gè)頂裝式 的三通球閥，垂直于主管的旁通是清管球放入和取出的通道，平時(shí)有一個(gè)壓蓋封閉。 而球體則和普通兩通的通徑球閥一樣。需要清管操作時(shí)先

43、將PIC閥關(guān)閉，把閥體內(nèi)的 介質(zhì)泄壓并排凈，然后打開壓蓋將清管球推入或取出，合上壓蓋，打開閥門，就完成 了收發(fā)球的操作。為了不使清管球誤入不需清管的一側(cè)，在閥門的一端裝有柵條阻擋。 另外對(duì)PIC閥，要設(shè)置旁通，以便收發(fā)球操作時(shí)，生產(chǎn)能正常進(jìn)行。用PIC閥收發(fā)的清管球長(zhǎng)度必須不大于管徑尺寸的1.4倍，應(yīng)為PIC閥無法容納 更長(zhǎng)的清管球。PIC閥也可以作為管道更換輸送介質(zhì)時(shí)收發(fā)隔離球，隔離兩種介質(zhì)用。2.7.7多路閥多路閥是一種可以代替油田上所用計(jì)量、生產(chǎn)管匯的閥門。它的進(jìn)口有多個(gè)（一 般在28個(gè)），作為井口物流的輸入。出口為兩路，一路與某一進(jìn)口單獨(dú)相連（這出 口的通徑較小），另一路可與所有其它進(jìn)

44、口的匯總通道相連（通經(jīng)較大）。當(dāng)操作閥桿， 旋轉(zhuǎn)閥盤時(shí)與出口單獨(dú)相連的通道可以選擇不同的進(jìn)口，將需要計(jì)量的油氣井的進(jìn)口 單獨(dú)與小通經(jīng)出口相連，再把它與計(jì)量系統(tǒng)設(shè)備相連接，就能對(duì)該井所產(chǎn)的油、氣、 水進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量。其它井口物流則通過較大通經(jīng)出口進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，完成計(jì)量、生產(chǎn) 管匯的作用。多路閥的最大優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，所以在無人操作的平臺(tái)上經(jīng)常 被選用。3配管規(guī)格書的編寫3.1壓力等級(jí)確定編寫前首先要與工藝設(shè)計(jì)人員討論決定壓力等級(jí)的規(guī)定。為了減少繁雜的等級(jí)代 號(hào)出現(xiàn)，首先要用字母來表示各壓力等級(jí)的代號(hào)，第二位表示所用材質(zhì)情況，即選用 耐介質(zhì)腐蝕的材料。有這兩位代號(hào)就已清楚地表達(dá)了這個(gè)等級(jí)的主要

45、信息。查看APIRP 14E中對(duì)壓力等級(jí)代號(hào)有一個(gè)推薦表可作參考，但以謀介質(zhì)為代號(hào)就不理想。如在API RP 14E中“L”級(jí)別表示水系統(tǒng)，但設(shè)計(jì)中淡水、熱水、海水、注入水、消防水等都 是水，而壓力等級(jí)和對(duì)管線防腐要求都不一樣，用一個(gè)“L”就無法區(qū)別。現(xiàn)用第一項(xiàng) “A”表示150Lb級(jí)，“B”表示300Lb級(jí)，第二項(xiàng)7”表示鍍鋅管、2表示3mm 腐蝕裕量的碳鋼管、F表示玻璃鋼管等（詳見附表）。則淡水和熱水用“A7”，海水 和消防水用“ AF”，注入水的壓力等級(jí)較多，但腐蝕較小，可用一般碳鋼管，則就用 A2” B2” C2” D2” 來表示就可以避免重復(fù)。3.2管線設(shè)計(jì)中壓力、溫度的確定及須考慮

46、的因素所謂設(shè)計(jì)壓力及設(shè)計(jì)溫度是指流體在本工藝流程中有可能達(dá)到的假設(shè)的最高內(nèi)壓 與最大外壓和最高溫度。3.2.1確定設(shè)計(jì)壓力的方法以所連設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力為管道設(shè)計(jì)壓力；以保護(hù)設(shè)備管線所設(shè)安全閥的泄放壓力為管道設(shè)計(jì)壓力；泵的出口管線設(shè)計(jì)壓力是泵的最大吸入壓力加上泵壓差（揚(yáng)程）的1.2倍；大氣壓以下工作的管線設(shè)計(jì)壓力為完全真空狀態(tài)；常壓的管線設(shè)計(jì)壓力取103kPag計(jì)算管壁厚時(shí)須選用這一等級(jí)中最大的設(shè)計(jì)壓力。材料表中的“壓力范圍”是法 蘭的“壓力一溫度額定值”和管線壁厚能承受的壓力，兩項(xiàng)中的較小值。3.2.2管線設(shè)計(jì)溫度的確定與管線相連設(shè)備的設(shè)計(jì)溫度為管道設(shè)計(jì)溫度;以介質(zhì)的設(shè)計(jì)溫度為管道設(shè)計(jì)溫度；管線

47、操作溫度的1.1倍；在高溫情況下，當(dāng)影響到材質(zhì)的選擇時(shí)，可取最高操作溫度為管線的設(shè)計(jì)溫度， 以便降低工程費(fèi)用。材料表中的“溫度范圍”必須將這一等級(jí)中的所有設(shè)計(jì)溫度都包括在內(nèi)。3.2.3設(shè)計(jì)中要考慮的幾個(gè)影響因素環(huán)境影響：冷卻對(duì)壓力的影響；流體膨脹的影響；大氣下的結(jié)冰現(xiàn)象動(dòng)載的影響：沖擊；風(fēng)；地震；振動(dòng)和排放的反作用重載影響：活動(dòng)載荷；固定載荷熱膨脹和收縮的影響：由于約束而產(chǎn)生的熱載荷；由于溫度梯度形成的載荷； 由于膨脹特性不同而產(chǎn)生的載荷支架、固定架和管端位移的影響韌性降低的影響：焊接、熱處理、成形、彎曲或低溫操作，包括流體的突然減 壓揮發(fā)而產(chǎn)生的致冷都會(huì)造成韌性降低循環(huán)載荷的影響：管道設(shè)計(jì)中

48、應(yīng)考慮由于應(yīng)力循環(huán)、熱循環(huán)和其它循環(huán)而產(chǎn)生 的疲勞空氣冷凝的影響：當(dāng)操作溫度低于-191C時(shí)會(huì)發(fā)生冷凝和氧的富集，因而選擇 材料包括保溫材料時(shí)應(yīng)考慮，并采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和處理的措施。3.3各個(gè)等級(jí)材料及形式的選擇3.3.1管線、管件的材質(zhì)是通過介質(zhì)的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力和腐蝕性來確定的。對(duì)于 含硫很少的原油，可以作為非腐蝕性介質(zhì)來處理（對(duì)于含硫、含二氧化碳較高的原油 必須考慮硫化氫和二氧化碳的防腐問題），油氣系統(tǒng)管線、管件可選碳鋼管（A106）， 一般腐蝕裕量選用3mm即可。其它介質(zhì)如柴油、污油、污水、排放、惰性氣體、注水 用水和蒸汽等都可用A106 （國產(chǎn)鋼號(hào)為20號(hào)）材質(zhì)的碳鋼管，腐蝕裕量也選

49、3mm。對(duì)于淡水、熱水（由于生活所用要求無鐵銹）、儀表氣、公用氣（管徑較小，易 被鐵銹堵塞）系統(tǒng)，一般都選用熱浸鋅的管線，熱浸鋅的鍍層均勻，而且附著力強(qiáng)。 連接方法采用NPT螺紋連接以不破壞鍍鋅層。對(duì)于化學(xué)藥劑管線一般選用不銹鋼（A312 TP316L）。對(duì)于海水介質(zhì)，由于氯離子對(duì)碳鋼管的腐蝕很強(qiáng)，選用了玻璃鋼管(FRP)。但目 前2以下小管廠家不生產(chǎn)，采購和安裝都有困難，所以采用不銹鋼、銅竦合金或鍍 鋅這三種材料來解決小管的防腐問題。它們的適應(yīng)性比較如下：銅竦合金鋼(90Cu10Ni)耐氯離子腐蝕最好，但施焊難度較大，采辦也較困 難，目前國內(nèi)僅有少數(shù)合資廠家生產(chǎn)，價(jià)格比不銹鋼貴。含碳量很低的

50、不銹鋼(A182 F316L)耐氯離子腐蝕較好，施焊、采辦和安裝相對(duì) 較容易，價(jià)格比鍍鋅管貴。鍍鋅管如選擇鍍層質(zhì)量較好的熱浸鋅管，也能耐氯離子腐蝕，而它的連接和采辦 很容易，價(jià)格也便宜。3.3.2管件形式選擇注意事項(xiàng)碳鋼管線的管件選擇時(shí)要注意對(duì)焊和承插焊形式的劃分，確定三通與管座(OLET) 的使用范圍。一般情況下支管直徑小于主管直徑的一半時(shí)用管座，其他都用三通。對(duì) 于2 X1 1/2、2 X1和3 X1 1/2等變徑時(shí)，材料中能買到對(duì)焊的變徑三通， 但規(guī)格書中規(guī)定了 1 1/2以及以下的小管用插焊，2和2以上大管用對(duì)焊，而主 管為對(duì)焊支管為插焊的三通在ANSI標(biāo)準(zhǔn)中無這類規(guī)格，所以在材料規(guī)格

51、書中規(guī)定了選 用插焊的管座(SOLTE)。對(duì)于金度鋅管，要求2和2以下管線全部用螺紋連接的三 通，3以上的則用對(duì)焊，預(yù)制完畢后再金度鋅，用法蘭連接。對(duì)于以上變徑的異徑管， 須要在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初就做好統(tǒng)一規(guī)定，并得到業(yè)主認(rèn)可。而FRP管則需選用馬鞍形管座 (SADDLE)，詳見廠家說明書。3.3.3閥門碳鋼管線上所用閥門的閥體材質(zhì)都選用碳鋼，對(duì)于1 1/2 及以下的小閥，要求 鍛造，600Lb級(jí)及以下全部采用800Lb的閥、9001500Lb采用1500Lb，以減少閥門 種類，提高使用壽命；2以上的閥門至少為鑄鋼閥體。對(duì)于不銹鋼管線上的閥門，整 體全部采用不銹鋼材料。而用在海水上的閥門一般閥體用鑄鋼

52、或銅，在壓力等級(jí)較低 時(shí)也可用球墨鑄鐵，閥門的內(nèi)件可用銅質(zhì)、不銹鋼或襯里防腐。在油氣管線上使用的 球閥，要求是防火型的。閥門數(shù)據(jù)表中要求對(duì)每一種型號(hào)的閥門都要寫明壓力等級(jí)、端部連接形式、閥體內(nèi)部主要購件的形式和材質(zhì)及其它特殊要求。3.3.4墊圈墊圈形式要與法蘭匹配，一般碳鋼、不銹鋼管線在600LB及以內(nèi)（法蘭是RF型） 選用4.5mm厚的不銹鋼纏繞填充石墨型密封墊圈，要求帶內(nèi)外圈以便固定；900Lb 級(jí)以上（法蘭是RTJ型）選用軟鐵的鋼圈；對(duì)于玻璃鋼管，則選用硬度較低的丁晴橡 膠墊圈；飲用水管線采用無毒性的橡膠墊圈。4管線的制作、裝配和安裝金屬管線的制作和安裝主要就是焊接、成形、探傷和管支架的

53、設(shè)計(jì)問題。下面就 這些工作對(duì)于配管設(shè)計(jì)人員須要了解和遵循的事項(xiàng)作一些介紹。4.1焊接焊接是金屬管線制作和安裝不可缺少的一步工作。不同的材料有不同的焊接工藝， 這是屬于冶金方面的一門學(xué)科，獨(dú)立的一個(gè)專業(yè)。在此只對(duì)整個(gè)焊接過程提出一些技 術(shù)管理上的規(guī)定。4.1.1焊接評(píng)定電焊方法有手工焊、自動(dòng)焊、電弧焊、氣體保護(hù)焊等多種，不同材質(zhì)需要采用不 同的焊接工藝，如焊條焊絲、電流強(qiáng)度、破口要求，熱處理等的規(guī)定，所以必須要有 一份焊接工藝，并經(jīng)過施焊確認(rèn)。所有的焊接工藝評(píng)定和焊接操作人員技能評(píng)定均應(yīng) 符合BPV規(guī)范，第IX卷規(guī)定的要求。未經(jīng)評(píng)定或未達(dá)標(biāo)的焊接工藝不得在施工中應(yīng) 用。未獲得焊接評(píng)定合格證書的人

54、員不得參與管道的施焊。為避免重復(fù)勞動(dòng)，經(jīng)檢驗(yàn)師批準(zhǔn)，其他項(xiàng)目的焊接工藝評(píng)定書可以重復(fù)使用。但 獲得的焊接工藝評(píng)定書中還必須標(biāo)明原業(yè)主名稱、焊接操作工姓名、工藝編號(hào)、評(píng)定 通過日期以及焊工按該評(píng)定書進(jìn)行焊接的最后日期。4.1.2焊接準(zhǔn)備焊接前須對(duì)焊件進(jìn)行表面清潔，去除油漆、油污、銹斑、氧化皮以及在加工時(shí)對(duì) 焊縫或母材都有害的其它物質(zhì)。只有當(dāng)表面合理光滑并為真實(shí)金屬面，切割所產(chǎn)生的熔渣從切割表面上清除干凈才算合格，流存在熱割面的變色可不認(rèn)作為有害的氧化物。焊口端部的坡口形式必須滿足已評(píng)定通過的焊接工藝要求。4.1.3焊接要求不得在雨、雪、大風(fēng)天氣，在室外施焊，潮濕或霜凍的部位也不允許焊接。焊縫不得

55、有未熔合、未完全填充、未焊透、咬邊、夾渣、外補(bǔ)強(qiáng)過大等缺陷。每條焊縫都必須打有標(biāo)記，以識(shí)別由某焊工所操作，并記錄存檔，以備查閱。4.2預(yù)熱和熱處理預(yù)熱和熱處理是用來將焊接中固有的急劇熱梯度的有害影響減少到最小程度。4.2.1預(yù)熱的必要性和使用的溫度應(yīng)在工程設(shè)計(jì)中予以規(guī)定，并經(jīng)工藝評(píng)定驗(yàn)證。但對(duì) 于所有焊接均有以下要求和推薦。下表為各種材料的預(yù)熱溫度，如環(huán)境溫度在0C以下時(shí)，表中的推薦溫度就是必 要的。材料焊接時(shí)必須預(yù)熱到表中所列的溫度。預(yù)熱區(qū)域應(yīng)伸出焊縫每側(cè)至少25啞。不同材料焊接時(shí)，建議預(yù)熱溫度使用要求較高者數(shù)據(jù)。中斷焊接時(shí)冷卻速率應(yīng)控制，防止管道產(chǎn)生有害影響。常用材料預(yù)熱溫度表母材組別公稱

56、壁厚規(guī)定的母材最小抗拉強(qiáng)度最低溫度mmMpa要求C推薦C碳鋼49079合金鋼銘0.5%49079合金鋼銘0.5-2%全部全部149合金鋼銘2.2-10%全部全部1774.2.2熱處理是用來防止或清除高溫和焊接中固有的劇烈溫度梯度的有害影響，以及清 除彎曲和成形過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。產(chǎn)品焊后熱處理的要求一般都在焊接工藝規(guī)程中規(guī)定，在評(píng)定焊接工藝中使用。 工程設(shè)計(jì)中規(guī)定要求熱處理者，都必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。常用材料熱處理要求見下表。 說明：表中的厚度應(yīng)是接口處較厚組件的厚度，但下列情況除外：在支管連接時(shí)作為補(bǔ)強(qiáng)板，可以考慮不需要熱處理。對(duì)于碳鋼材料的角焊縫，當(dāng)焊縫厚度小于等于16啞，不管母材的厚度多

57、少，都 不需要進(jìn)行熱處理。對(duì)于合金鋼材料的角焊縫，當(dāng)焊縫厚度小于等于13啞，如果采用了不低于推薦 的最低預(yù)熱溫度，且母材的最小抗拉強(qiáng)度不小于490MPa時(shí)，不管母材的厚度多 少，都不需要進(jìn)行熱處理。常用材料熱處理表母材金屬公稱壁厚母材最小抗拉強(qiáng)度Mpa熱處理溫度保溫時(shí)間HB硬度mmChrMax碳鋼19全部不需要19全部593-6491合金鋼銘 0.5%19490不需要19全部593-7181225490593-7181225合金鋼銘 0.5-2%12.7490不需要12.7全部704-7462225490704-7462225合金鋼銘2.25-3 %Cr3%或 00.15%12.7全部不需要或

58、 12.7全部704-76022414.3彎曲和成形管子可進(jìn)行熱彎，或冷彎成形。完成后的表面應(yīng)無裂紋，基本上無折皺。彎曲和 成形后的厚度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)所要求的厚度。管子彎曲的壓扁度用徑向任何一個(gè)截面上最小和最大直徑之差來量度。對(duì)內(nèi)壓管 而言，不應(yīng)超過管子公稱外徑的8%；外壓管不超過3%。不應(yīng)用去掉管子金屬的方法 來達(dá)到此要求。產(chǎn)品焊縫和熱彎，以及熱成形管道的硬度試驗(yàn)的目的是校核所進(jìn)行的熱處理是否 十分令人滿意。硬度范圍適用于焊縫及熱影響區(qū)，熱影響區(qū)的硬度試驗(yàn)應(yīng)盡可能接近 焊縫的邊緣。4.4柔性和支架管道系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的柔性，以防止由于熱膨脹、冷收縮或管道支撐件和管端的 位移而產(chǎn)生下列情況：因過度

59、的應(yīng)力或疲勞而引起管道或支架的是損壞接頭處的泄漏由于管道的推力和力矩過大，使管道和閥門內(nèi)或與之相連的設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生有害的 應(yīng)力或變形。4.4.1不要求柔性分析的管道系統(tǒng)有以下幾條：與有成功使用記錄的管道系統(tǒng)完全相同或未作重大改變的管道。與以前分析的系統(tǒng)相比較，能容易判斷其有適當(dāng)?shù)娜嵝浴Ｏ到y(tǒng)具有統(tǒng)一的尺寸；不多于兩個(gè)固定點(diǎn)，無中間約束的L型布管；并且符合經(jīng)驗(yàn)公式的限制范圍者：D y/ （L-U） 忍KD一管子外徑（啞）y一有管道系統(tǒng)吸收的全部位移應(yīng)變的總和（啞）L一管道固定點(diǎn)間的展開長(zhǎng)度（M）U一管道固定點(diǎn)間的直線長(zhǎng)度（M）K系數(shù)（米制單位取208.3）4.4.2當(dāng)位移較大時(shí)，可用以下措施來增加其柔

60、性：增設(shè)彎管、環(huán)形管或偏心管在合適位置布置旋轉(zhuǎn)接頭、波紋管、波形的或滑動(dòng)的膨脹節(jié)安裝其他允許有角向；旋轉(zhuǎn)或軸線移動(dòng)的裝置采用合適的錨固件、拉桿等，以承受由于流體的壓力；移動(dòng)時(shí)的摩擦阻力或端 部的作用力。4.4.3管道的支撐件管道的支撐件設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮所有重量影響和由于操作壓力和溫度造成的載荷、振 動(dòng)、風(fēng)力、地震、沖擊和位移應(yīng)變的情況。4.4.3.1管支架的布置要注意以下幾點(diǎn)管支架的布置要注意根據(jù)管線的撓度和平臺(tái)結(jié)構(gòu)來確定間距；大口徑管線盡可能布置在管架立柱的附近，以利支架的設(shè)計(jì)；與泵或設(shè)備連接的管線最近的支架應(yīng)選用固定支架，不要讓管線產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中到設(shè)備上；要防止機(jī)械設(shè)備或流體引起的震動(dòng)對(duì)管道