工业金属管道设计管道组成件的选用.docx

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工业金属管道设计管道组成件的选用

工业金属管道设计管道组成件的选用

5管道组成件的选用

5．1一般规定

5．1．1管道组成件应符合本规范耐压设计规定，并应符合国家现行标准的规定。

5．1．2管道组成件成型及焊后热处理的要求应符合本规范附录G的规定。

5．1．3管道组成件的检验应符合本规范附录J的规定。

5．1．4管道组成件用材料应符合本规范第4章及附录A中材料标准的规定。

5．2管子

5．2．1采用直缝焊接钢管时，应符合本规范附录J及本规范表3．2．5的规定。

5．2．2剧烈循环操作条件下的管道，宜采用国家现行标准中所列的无缝钢管和铜、铝、钛、镍无缝管，采用直缝电焊钢管时应符合本章第5．2．1条的规定。

5．2．3（本条删除）

5．2．4当无缝钢管用于设计压力大于或等于10MPa时，碳钢、合金钢管的出厂检验项目不应低于现行国家标准《高压化肥设备用无缝钢管》GB6479的规定，不锈钢管的出厂检验项目不应低于现行国家标准《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976的规定。

5．2．5钢管厚度应符合本规范附录D的规定。

5．2．6夹套管的内管宜采用无缝管。

5．2．7输送氧气用管子应符合本规范有关安全的规定。

5．3弯管及斜接弯管

5．3．1采用圆弧弯管应符合下列规定：

5．3．1．1按照国家现行标准制造、弯曲后的弯管，其外侧减薄处厚度不应小于直管的计算厚度加上腐蚀附加量之和。

5．3．1．2管道中不应使用折皱弯管。

5．3．1．3钢管弯曲后截面不圆度应符合下列规定：

（1）受内压时，任一横截面上最大外径与最小外径之差不应超过名义外径的8％；

（2）受外压时，任一横截面上最大外径与最小外径之差不应超过名义外径的3％。

5．3．2采用斜接弯管应符合下列规定：

5．3．2．1按本规范规定进行耐压计算、制造、焊接的斜接弯管，可与制造弯管的直管一样用于相同的工作条件。

但斜接弯管的设计压力不宜超过2．5MPa。

5．3．2．2斜接弯管，其一条焊缝方向改变的角度α大于45°者，仅可用于输送D类流体，不得用于输送其他类流体。

5．3．2．3剧烈循环条件下的管道中采用斜接弯管时，其一条焊缝方向改变的角度不应大于22．5°。

5．3．2．4夹套管道的内管应采用圆弧弯头或弯管，不应采用斜接弯管。

5．4管件及支管连接

5．4．1

剧烈循环操作条件下采用的管件应符合下列规定：

5．4．1．1采用锻造件及轧制无缝管件；

5．4．1．2轧制焊接件，焊接接头系数应大于或等于0．9；

5．4．1．3铸钢件，铸件质量系数Ec不应小于0．90，并应符合本规范第3．2．4条的规定。

5．4．1．4不锈钢对焊管件的厚度应符合附录D第D．0．1条的规定。

5．4．2普通管件及非标准异径管的选用应符合下列规定：

5．4．2．1普通管件包括弯头、三通、四通、异径管及管帽等工厂制造的标准管件。

5．4．2．2选用对焊端的圆弧弯头时应采用长半径（弯曲半径为公称直径的1．5倍）的弯头。

短半径弯头仅可在布置特殊需要时使用。

5．4．2．3采用钢板热压成型及组焊（两半焊接合成）的管件时，应符合本规范附录J第J．1．1条的规定。

5．4．2．4无特殊要求时，宜优先选用钢制管件。

螺纹连接的可锻铸铁定型管件，宜用于D类流体的地上管道中。

5．4．2．5对焊端的标准管件的外径系列及端部名义厚度应在工程设计中指定。

管件内部厚度应根据设计压力、设计温度及腐蚀附加量条件由制造厂决定。

管件内部可局部加厚，但各部位均不应小于其端部厚度。

5．4．2．6钢板卷焊的非标准异径管设计压力不宜超过2．5MPa。

并应按本规范进行计算。

5．4．3预制的突缘短节的选用应符合下列规定：

5．4．3．1在本条中的要求仅用于单独制造的突缘短节，不适用于特殊管件，也不适用于管端整体锻制的突缘。

5．4．3．2焊接加工的突缘短节，符合下列条件时，则可与其相接的管子一样，适用于相同的工作条件。

（1）突缘的外径必须符合法兰标准或设计指定法兰标准的突缘短节的尺寸要求。

（2）突缘的厚度不应小于与其相连管子的名义厚度。

（3）突缘短节的材料宜与管子材料相同。

（4）应按焊接加工的突缘短节（图5．4．3）的要求加工。

图5．4．3焊接加工的突缘短节

注：

焊接后应对突缘部进行机械加工，密封面的粗糙度应符合法兰标准要求。

焊缝的检测应符合附录J第J．1节的规定。

5．4．3．3整体扩口翻边的突缘短节，当符合下列条件时，则可与其相接的管子一样，适用于相同的工作条件。

（1）突缘的外径必须符合法兰标准或设计指定法兰标准的突缘短节的尺寸要求。

（2）翻边的圆角半径应与相应的法兰相配。

（3）在任意一点上所测得的突缘厚度，不应小于最小管壁厚度的95％乘以管子的外半径与翻边厚度测量点处半径之比。

5．4．3．4剧烈循环操作条件下的突缘短节。

（1）焊接加工的突缘短节（图5．4．3），用于剧烈循环操作条件时，应选用该图中（d）或（e）的形式加工，还应满足本条第5．4．3．2款的要求。

（2）整体扩口翻边的突缘短节，不得用于剧烈循环条件下。

5．4．4焊接支管及预制的支管连接件的选用应符合下列规定：

5．4．4．1除采用本章第5．4．2条的三通及四通外，可根据本节要求选用下列的支管连接结构：

（1）焊接支管，见图5．4．4-1（a）、（b）、（c）、（d）；

（2）半管接头，见图5．4．4-2；

（3）支管台，见图5．4．4-3；

（4）嵌入式支管，见图5．4．4-1（e）。

图5．4．4-1支管连接焊缝的形式

注：

①Ttn——主管名义厚度（mm）；ttn——支管名义厚度（mm）；tc——角焊缝计算的有效厚度，可取0．7ttn或6．5mm两者中的较小值；tr——补强板名义厚度（mm）。

②所示尺寸为最小的合格焊缝尺寸。

③采用图5．4．4-1（c）及（d）连接方式时，应在补强板的高位开有

5的排气孔；补强板应与主管和支管很好地贴合。

采用图5．4．4-1（a）和（c）时，支管内径和主管开孔直径之间偏差不应大于3mm。

图5．4．4-2半管接头

图5．4．4-3支管台

5．4．4．2支管连接应符合支管连接焊缝的形式（图5．4．4-1）的结构要求。

补强应符合本规范的规定。

当用于剧烈循环操作条件时，不应采用图5．4．4-1中（a）、（c）的结构。

5．4．4．3公称压力大于或等于10MPa的管道，主支管为异径时，不宜采用焊接支管，宜采用三通，或在主管上开孔并焊接支管台。

当主支管为等径时宜采用三通。

5．4．4．4选用半管接头作为支管连接时，其公称直径不宜大于50mm。

5．4．4．5有振动的管道可采用三通或支管台或嵌入式支管。

不应采用焊接支管。

5．4．4．6主管外径与厚度之比

大于或等于100时，支管外径应小于主管外径的1/2。

5．5阀门

5．5．1用于各类流体的阀门类型、结构及其各部件材料，应根据流体的特性、设计温度、设计压力及本规范第3．2．1条的规定选用。

5．5．2选用手动阀门，当开启力大于400N时，宜采用齿轮操纵结构。

5．5．3阀盖与阀体连接的螺栓少于4个的阀门，应仅用于输送D类流体的管道。

公称压力超过1．6MPa的蒸汽管道不应使用螺纹连接的阀盖。

5．5．4用于高温或低温流体的阀门，宜采用改善填料使用条件的阀盖伸长的结构形式。

5．5．5输送B类流体的管道上使用软密封球阀时，应选用防（耐）火型结构的球阀。

5．5．6阀门的材料应符合本规范第4章的规定。

对于磨蚀性大的流体，阀座及阀芯应选用耐磨损的材料。

对于有磨蚀的流体，选用闸阀时，宜为明杆结构形式。

5．5．7除耐腐蚀的要求外，输送B类流体的管道上宜用钢制阀体的阀门。

5．5．8端部焊接的小阀，当焊接及热处理过程中阀座会变形时，应选用长阀体型或端部带短管的阀门。

5．5．9对于氧气管道不应使用快开、快闭型的阀门。

阀内垫片及填料不应采用易脱落碎屑、纤维的材料或可燃的材料制成。

5．6法兰

5．6．1标准法兰的公称压力的确定，应符合本规范第3．2．1条第3．2．1．1款的规定。

5．6．2当采用非标准法兰时，必须按本规范的规定进行耐压强度计算。

5．6．3下列任一种情况的管道，应采用对焊法兰。

不应采用平焊（滑套）法兰。

5．6．3．1预计有频繁的大幅度温度循环条件下的管道；

5．6．3．2剧烈循环条件下的管道。

5．6．4在刚性大，不便于拆装或公称直径大于或等于400mm的管道上设盲板时，宜在法兰上设顶开螺栓（顶丝）。

5．6．5配用非金属垫片的法兰，法兰密封面的粗糙度宜为3．2～6．4μm。

对于配用缠绕式垫片的法兰，应为光滑的密封面，粗糙度宜为1．6～3．2μm，并应采用公称压力大于或等于2．0MPa的法兰。

5．6．6当金属法兰与非金属法兰连接或采用脆性材料的法兰时，两者宜为全平面（FF）型法兰。

当必须采用突面（RF）型法兰时，应有防止螺栓过载而损坏法兰的措施。

5．6．7有频繁大幅度温度循环的情况下，承插焊法兰和螺纹法兰不宜用于高于260℃及低于－45℃。

5．7垫片

5．7．1选用的垫片应使所需的密封负荷与法兰的设计压力、密封面、法兰强度及其螺栓连接相适应，垫片的材料应适应流体性质及工作条件。

5．7．2缠绕式垫片用在凸凹面法兰上时宜带内环，用在突面（RF）型法兰上时宜带外定位环。

5．7．3用于全平面（FF）型法兰的垫片，应为全平面非金属垫片。

5．7．4非金属垫片的外径可超过突面（RF）型法兰密封面的外径，制成“自对中”式的垫片。

5．7．5用于不锈钢法兰的非金属垫片，其氯离子的含量不得超过50×10-6。

5．8紧固件

5．8．1管道用紧固件，包括六角头螺栓、双头螺柱、螺母和垫圈等零件。

5．8．2应选用国家现行标准中的标准紧固件，并在本规范附录A所规定材料的范围内选用。

5．8．3用于法兰连接的紧固件材料，应符合国家现行的法兰标准的规定，并与垫片类型相适应。

5．8．4法兰连接用紧固件螺纹的螺距不宜大于3mm。

直径M30以上的紧固件可采用细牙螺纹。

5．8．5碳钢紧固件应符合国家现行法兰标准中规定的使用温度。

5．8．6用于各种不同法兰的紧固件应符合下列规定：

5．8．6．1在一对法兰中有一个是铸铁、青铜或其他铸造法兰，则紧固件要使用较低强度的法兰所配的紧固件材料。

但符合下列条件时，可按所述任一个法兰配选紧固件材料。

（1）两个法兰均为全平面，并采用全平面的垫片；

（2）考虑到持续载荷、位移应变、临时荷载以及法兰强度各方面的因素，对拧紧螺栓的顺序和扭矩已作了规定。

5．8．6．2当不同等级的法兰以螺栓紧固在一起时，拧紧螺栓的扭矩应符合低等级法兰的要求。

5．8．7在剧烈循环条件下，法兰连接用的螺栓或双头螺柱，应采用合金钢的材料。

5．8．8金属管道组成件上采用直接拧入螺柱的螺纹孔时，应有足够的螺孔深度，对于钢制件其深度至少应等于公称螺纹直径，对于铸铁件不应小于1．5倍的公称螺纹直径。

5．9管道组成件连接结构选用要求

5．9．1焊接接头的选用，应符合下列规定：

5．9．1．1焊缝坡口应符合现行国家标准《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB/T985及《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB/T986的规定。

5．9．1．2承插焊连接接头的选用：

（1）公称直径不宜大于50mm，连接结构应符合本规范附录H第H．1节的规定。

（2）不得用于有缝隙腐蚀的流体工况中。

（3）大于DN40的管径不应用于剧烈循环条件下。

5．9．1．3对焊接头的选用：

（1）在钢管道中除有维修拆卸要求外，应采用对焊接头。

（2）当材料强度相同而不同厚度的管道组成件组对对接，而厚度较厚一端内壁或外壁形成错边量大于2mm或超过设计规定的数值时，应符合本规范附录H第H．2节的规定。

5．9．1．4平焊（滑套）法兰的焊接应符合本规范附录H第H．1．4条的规定。

5．9．2螺纹连接（螺纹密封）接头的选用，应符合下列规定：

5．9．2．1不得用于有缝隙腐蚀的流体工况中。

5．9．2．2需密封焊的螺纹连接的接头，不得使用密封材料。

5．9．2．3不应使用于扭矩大的或有振动的管道上。

在热膨胀可能使螺纹松开时，应采取预防措施。

5．9．2．4在剧烈循环条件下，螺纹连接仅限用于温度计套管上（与测温元件的连接）。

5．9．2．5直螺纹管接头与锥管螺纹相接的结构仅用于D类流体管道。

5．9．2．6除了《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091标准中按普通和加厚两种厚度的钢管可用于外螺纹连接外，其他外螺纹的钢管及管件的厚度（最小值）应符合本规范附录D表D．0．2的规定。

5．9．2．7B类流体的管道用锥管螺纹连接时，公称直径不宜大于20mm，当有严格防泄漏的要求时，应采用密封焊。

5．9．2．8锥管螺纹密封的接头，设计温度不宜大于200℃，对于C类流体管道，当公称直径为32～50mm时，设计压力不应大于4MPa；公称直径为25mm时，设计压力不应大于8MPa；公称直径小于或等于20mm时，设计压力不应大于10MPa。

高于上述压力应采用密封焊。

5．9．3其他型式连接接头的使用，应符合下列规定：

5．9．3．1用水泥填充的铸铁管承插接头仅限用于D类流体。

这种管道应有防止接头松开的合理支承的措施。

5．9．3．2在剧烈循环条件下及B类流体管道中不应使用钎焊接头。

5．9．3．3粘接接头不应使用于金属的压力管道中。

5．9．3．4除管端用透镜垫密封外，管端作为密封面伸出螺纹法兰面以压紧垫片的结构（图5．9．3-1）仅限用于D类流体的管道。

5．9．3．5用端面的垫片密封而不是用螺纹密封的直螺纹接头（图5．9．3-2）与主管焊接时，应防止密封面发生变形。

图5．9．3-2（a）的结构不得用于B类流体。

图5．9．3-1管端作为密封面伸出螺纹法兰面的结构

图5．9．3-2典型的直螺纹接头

5．10管道特殊件

5．10．1在输送B类流体的管道中，不应使用带填料密封的补偿器。

5．10．2波纹膨胀节和金属软管不得用于受扭转的场合。

5．10．3使用波纹膨胀节时，应按其各种形式的性能合理选用。

设计中应计算其使用寿命及反力。

有冷拉时，应在设计文件中指明。

还应考虑环境温度降低时流体可能冷凝及结冰的影响。

5．10．4仅在开车期间对转动设备进行安全防护时，可在其入口管道内设置临时过滤器。

5．10．5疏水阀入口、喷头或喷射器入口及制备溶液系统有关的泵入口等管道上应设置永久过滤器。

5．10．6应根据工艺要求决定过滤器筛网的网目。

5．11非金属衬里的管道组成件

5．11．1非金属衬里的管道组成件的材料选用，应符合本规范第4．4．4条的规定。

5．11．2非金属衬里的管道组成件的端部连接结构，宜采用金属法兰连接，除耐火材料衬里以外，应使衬里延伸覆盖整个法兰密封面上，且应牢固结合、平整。

5．11．3所有组成件的基层金属部分的选用要求，应符合本章第5．2节至第5．6节及第5．9节的规定。

5．11．4非耐火材料衬里的管道用于火灾危险区时，应有防护措施。

5．11．5特制的垫环，可用于非金属衬里管道作为安装长度的调整。