壓力管道設計技術規定上海化工設計院有限公司?一、總則1.目的與適用范圍本技術規定旨在規范上海化工設計院有限公司壓力管道的設計流程、方法和要求，確保壓力管道設計的安全性、可靠性和經濟性。本規定適用于公司承接的各類新建、改建、擴建項目中壓力管道的設計工作，包括但不限于石油化工、煤化工、電力、冶金等行業。2.設計依據壓力管道設計應依據國家和行業相關標準規范，如《壓力管道規范工業管道》（GB/T20801）系列標準、《石油化工金屬管道布置設計規范》（SH/T3012）、《化工管道設計規范》（HG/T20695）等。同時，還應滿足項目的工藝要求、安全要求以及相關法律法規的規定。二、設計條件1.工藝條件詳細了解工藝過程中介質的性質、流量、溫度、壓力、操作工況等參數，明確管道的輸送任務和要求。例如，對于輸送易燃易爆介質的管道，需重點考慮防火、防爆措施；對于輸送腐蝕性介質的管道，要選擇合適的耐腐蝕材料。2.工程條件掌握項目的建設場地條件，包括地形、地質、氣象等情況。考慮管道的敷設方式，如架空敷設、埋地敷設或管溝敷設等，并根據場地條件確定合理的走向和支撐方式。同時，了解周邊環境對管道設計的影響，如與建筑物、道路、其他管道等的間距要求。3.材料條件根據工藝介質的特性和操作條件，選擇合適的管道材料。材料的選用應符合相關標準規范的要求，并考慮材料的可焊性、耐腐蝕性、強度等性能。提供詳細的材料規格書，明確材料的牌號、規格、質量要求等信息，確保采購的材料符合設計要求。三、管道系統設計1.管道布置管道應盡量集中布置，減少占地面積和空間高度。按照工藝流程的順序，合理安排管道的走向，使管道連接短捷、順暢，避免出現"氣袋"、"液袋"等不利于介質流動的情況。對于有溫度變化的管道，應設置合適的補償裝置，如自然補償器、方形補償器、波紋管補償器等，以吸收管道的熱脹冷縮變形，減少管道應力。管道與設備、閥門、儀表等的連接應合理，便于操作、檢修和維護。連接部位應保證密封可靠，防止介質泄漏。2.管道支吊架設計根據管道的布置和受力情況，合理設計支吊架的形式和位置。支吊架應具有足夠的承載能力，能夠有效地支撐管道及其附屬設備的重量，并承受管道的內壓力、外荷載等作用力。支吊架的間距應根據管道的材質、管徑、壁厚等因素確定，一般不宜過大，以避免管道產生過大的彎曲變形。對于大口徑、薄壁管道，應適當加密支吊架的間距。支吊架應便于安裝和調整，能夠適應管道的熱脹冷縮和位移變化。在管道系統中，應設置必要的導向支架和限位支架，以保證管道在規定的方向上自由伸縮。3.管道補償設計對于高溫、高壓或長距離輸送的管道，應進行詳細的熱應力計算，確定是否需要設置補償裝置以及補償裝置的類型和規格。補償裝置的設計應滿足管道的熱膨脹要求，同時要考慮其對管道系統的影響，如增加管道的阻力、降低系統的穩定性等。在選擇補償裝置時，應綜合考慮多種因素，如補償能力、工作壓力、溫度范圍、使用壽命、維護成本等。對于一些重要的管道系統，可采用多種補償方式相結合的方法，以提高補償效果和系統的可靠性。四、管道強度設計1.壁厚計算根據管道的設計壓力、設計溫度、管徑、材質等參數，按照相關標準規范的公式進行壁厚計算。壁厚計算應考慮管道的強度、剛度和穩定性要求，確保管道在規定的工況下能夠安全運行。對于承受內壓的管道，壁厚計算公式一般為：\[t=\frac{PD}{2[\sigma]^t\varphiP}\]其中，\(t\)為管道壁厚，\(P\)為設計壓力，\(D\)為管道外徑，\([\sigma]^t\)為管材在設計溫度下的許用應力，\(\varphi\)為焊縫系數。2.壓力試驗壓力管道安裝完畢后，應進行壓力試驗，以檢驗管道的強度和嚴密性。壓力試驗分為液壓試驗和氣壓試驗兩種方式，應根據管道的材質、介質特性、設計壓力等因素合理選擇。液壓試驗：一般采用潔凈水作為試驗介質，試驗壓力應符合設計文件的規定。對于奧氏體不銹鋼管道，水中的氯離子含量不得超過25ppm。液壓試驗時，應緩慢升壓，達到試驗壓力后，穩壓一段時間，檢查有無泄漏、變形等情況。氣壓試驗：適用于不適用于液壓試驗的管道，如輸送易燃易爆介質的管道。氣壓試驗應采用空氣或氮氣作為試驗介質，試驗壓力應比液壓試驗壓力低。氣壓試驗時，應采取有效的安全措施，防止發生爆炸事故。試驗過程中，應密切觀察壓力變化情況，如有異常應立即停止試驗。五、管道材料選擇1.材料選型原則滿足工藝要求：根據工藝介質的特性和操作條件，選擇能夠耐受介質腐蝕、磨損、高溫、高壓等要求的材料。例如，對于輸送強腐蝕性介質的管道，應選用耐腐蝕性能良好的不銹鋼、合金鋼等材料。符合標準規范：管道材料應符合國家和行業相關標準規范的要求，如《石油化工管材選用設計規范》（SH/T3059）等。材料的質量證明文件應齊全，包括化學成分分析報告、力學性能試驗報告、無損檢測報告等。經濟合理性：在滿足工藝和安全要求的前提下，應盡量選擇價格合理、易于采購和加工的材料。同時，要考慮材料的使用壽命和維護成本，綜合評估材料的經濟性。2.常用材料介紹碳鋼：具有較高的強度和韌性，價格相對較低，廣泛應用于一般工業管道。常見的碳鋼有Q235、20、16Mn等。不銹鋼：具有良好的耐腐蝕性能，常用于輸送腐蝕性介質的管道。常用的不銹鋼有304、316、316L等，其中316L不銹鋼在氯離子環境中具有更好的耐腐蝕性能。合金鋼：具有特殊的性能，如高強度、耐高溫、耐低溫等，適用于一些特殊工況的管道。例如，鉻鉬合金鋼常用于高溫、高壓管道。有色金屬：如銅、鋁及其合金，具有良好的導熱性、導電性和耐腐蝕性，常用于一些特殊工藝要求的管道，如換熱管道、儀表管道等。六、管道連接設計1.連接方式選擇根據管道的材質、管徑、壓力、溫度、介質特性等因素，合理選擇管道連接方式。常見的管道連接方式有焊接連接、法蘭連接、螺紋連接、承插連接等。焊接連接：具有連接強度高、密封性好、不易泄漏等優點，適用于大多數壓力管道的連接。焊接連接應保證焊接質量，焊工應具備相應的資質證書，焊接工藝應符合相關標準規范的要求。法蘭連接：具有安裝方便、拆卸容易、便于檢修等優點，常用于管道與設備、閥門、儀表等的連接。法蘭連接應根據管道的壓力、溫度等參數選擇合適的法蘭類型和密封面形式，如平面法蘭、突面法蘭、凹凸面法蘭等。螺紋連接：適用于管徑較小、壓力較低的管道連接。螺紋連接應保證螺紋的精度和密封性，連接時應使用合適的密封材料，如聚四氟乙烯生料帶等。承插連接：常用于鑄鐵管、陶瓷管等的連接。承插連接應保證承口和插口的配合精度，連接時應使用密封材料，如橡膠圈等，以確保連接的密封性。2.密封設計管道連接的密封性能直接影響到管道系統的安全性和可靠性。密封設計應根據連接方式和介質特性選擇合適的密封材料和密封結構。密封材料：常用的密封材料有橡膠、聚四氟乙烯、石墨等。橡膠密封材料具有良好的彈性和密封性，適用于一般介質的密封；聚四氟乙烯密封材料具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優點，適用于一些特殊介質的密封；石墨密封材料具有良好的耐高溫性能，常用于高溫管道的密封。密封結構：常見的密封結構有平面密封、榫槽密封、凹凸密封等。不同的密封結構適用于不同的壓力、溫度和介質條件，應根據實際情況選擇合適的密封結構，以確保密封性能。七、管道支吊架設計1.支吊架類型及應用固定支架：用于限制管道的位移，承受管道的推力和拉力。固定支架應設置在管道系統的合適位置，如管道的轉彎處、分支處、與設備連接的部位等。滑動支架：允許管道在軸向方向上自由滑動，同時承受管道的垂直荷載。滑動支架應安裝在平整的基礎上，保證管道能夠順暢滑動。導向支架：引導管道在規定的方向上移動，防止管道發生橫向位移。導向支架應設置在管道的直線段上，間距不宜過大。彈簧支吊架：用于承受管道的垂直荷載，并能在管道熱脹冷縮時自動調整高度。彈簧支吊架應根據管道的荷載和位移要求選擇合適的彈簧規格和型號。2.支吊架設計計算支吊架的設計計算應包括管道荷載計算、支吊架選型計算、彈簧支吊架的彈簧剛度和變形計算等。管道荷載計算應考慮管道及其附屬設備的自重、介質重量、內壓力、外荷載等因素；支吊架選型計算應根據管道荷載和支吊架的類型確定支吊架的規格和型號；彈簧支吊架的彈簧剛度和變形計算應根據管道的熱脹冷縮位移和彈簧支吊架的工作荷載確定彈簧的參數。八、管道補償設計1.補償方式及特點自然補償：利用管道自身的幾何形狀變化來吸收熱脹冷縮變形，如L形、Z形補償器。自然補償具有結構簡單、成本低、維護方便等優點，但補償能力有限，適用于管道變形量較小的情況。方形補償器：由四個90°彎頭組成，通過彎頭的變形來吸收管道的熱脹冷縮。方形補償器具有補償能力較大、工作可靠等優點，但占地面積較大，適用于管徑較大、壓力較低的管道。波紋管補償器：利用波紋管的彈性變形來吸收管道的熱脹冷縮。波紋管補償器具有補償能力大、安裝方便、外形尺寸小等優點，但價格較高，適用于對補償要求較高的管道系統。2.補償設計計算補償設計計算應根據管道的熱脹冷縮量、補償方式的補償能力等因素確定補償裝置的規格和型號。對于自然補償和方形補償器，應通過計算管道的變形量和補償器的變形能力來確定補償器的尺寸；對于波紋管補償器，應根據管道的熱脹冷縮量和波紋管的補償能力選擇合適的波紋管規格和型號。同時，還應考慮補償裝置對管道系統的影響，如增加管道的阻力、降低系統的穩定性等。九、管道標識與涂色1.標識要求管道應設置明顯的標識，標識內容應包括管道編號、介質名稱、流向箭頭、起點和終點等信息。管道編號應按照一定的規則進行編制，便于識別和管理。標識應采用耐久性好的材料制作，如不銹鋼標識牌、塑料標識牌等，并應安裝在管道的醒目位置。2.涂色規定根據管道內介質的性質和類別，按照相關標準規范的要求進行涂色。例如，氧氣管道應涂藍色，氫氣管道應涂深綠色，蒸汽管道應涂紅色等。涂色應均勻、清晰，不得有漏涂、流掛等現象。同時，在管道的兩端和分支處應標明介質的名稱和流向。十、管道設計文件編制1.設計文件內容管道設計文件應包括管道布置圖、管道軸測圖、管道材料表、管道支吊架圖、管道補償圖、管道強度計算書、管道壓力試驗方案等。管道布置圖應詳細表示管道的走向、位置、管徑、壁厚、支吊架位置等信息；管道軸測圖應直觀地反映管道的三維空間走向和連接關系；管道材料表應列出管道的材料規格、型號、數量等信息；管道支吊架圖應表示支吊架的形式、位置、尺寸等信息；管道補償圖應表示補償裝置的類型、規格、安裝位置等信息；管道強度計算書應包括壁厚計算、壓力試驗計算等內容；管道壓力試驗方案應明確壓力試驗的方法、步驟、安全措施等。2.設計文件審核與批準設計文件編制完成后，應進行嚴格的審核和批準。審核人員應具備豐富的設計經驗和專業知識，對設計文件的完整性、準確性、合理性等進行全面審查。審核通過后的設計文件應由項目負責人、專業負責人、審核人、審定人等簽字批準，并加蓋設計單位的公章。設計文件應及時歸檔保存，以便于日后的查閱和使用。十一、設計變更管理1.變更原因及分類設計變更的原因主要包括工藝要求變更、工程條件變更、材料變更、設計錯誤等。設計變更可分為重大變更和一般變更。重大變更涉及到管道系統的結構、參數、材料等方面的改變，可能對管道系統的安全性和可靠性產生較大影響；一般變更則是對管道設計的一些minor修改，如管道位置的微調、支吊架形式的改變等。2.變更流程設計變更應按照規定的流程進行管理。首先，由提出變更的部門或人員填寫設計變更申請表，詳細說明變更的原因、內容和影響。然后，設計人員對變更申請進行評估和分析，提出變更方案。變更方案應包括變更后的管道布置圖、軸測圖、材料表、支吊架圖等設計文件，并進行相應的強度計算和壓力試驗計算。變更方案經審核、批準后，由設計人員負責修改設計文件，并及時通知相關部門和人員。同時，應對設計變更的實施情況進行跟蹤和檢查，確保變更后的管道系統符合設計要求。十二、與其他專業的配合1.與工藝專業的配合與工藝專業密切配合，深入了解工藝過程和要求，確保管道設計滿足工藝生產的需要。在管道布置設計時，應根據工藝流程的順序和設備的位置，合理安排管道的走向和連接方式，避免管道與設備、閥門等發生沖突。同時，應與工藝專業共同確定管道的操作條件，如壓力、溫度、流量等，為管道強度設計和材料選擇提供依據。2.與設備專業的配合與設備專業協調管道與設備的連接方式和接口尺寸。在設備設計階段，應參與設備接口的設計，確保設備接口與管道連接的合理性和密封性。在管道安裝過程中，應與設備專業密切配合，做好設備與管道的對接工作，避免因連接不當而導致泄漏等問題。3.與電氣儀表專業的配合與電氣儀表專業配合，合理布置電氣線路和儀表管線。管道設計應考慮為電氣線路和儀表管線提供足夠的空間和通道，避免相互干擾。同時，應與電氣儀表專業共同確定管道上的儀表安裝位置和接口形式，確保儀表的正常運行和測量準確。十三、設計質量控制1.質量控制措施建立健全設計質量管理制度，加強對設計過程的質量控制。設計人員應嚴格按照設計規范和標準進行設計，確保設計文件的質量。在設計過程中，應進行多次校對和審核，及時發現和糾正設計錯誤。同時，應加強對設計文件的