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SEST 0303-2002 装置外部管道设计规定

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SEST 0303 2002 装置 外部 管道 设计 规定
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设计标准3031 页共 14 页目   次1 引用标准2 管架结构形式、材料和墩架负荷计算1 目的为规范装置外部管道设计,提高设计水平,确保设计质量,特编制本标准。本标准规定了装置外部管道的布置、安装、热补偿、支架及管托、吹扫、高点放气和低点排空、应力分析和墩架负荷计算等要求。本标准适用于装置或单元外部的工艺热力管道安装设计。 303 页 共 14 引用标准使用本标准时,应使用下列标准最新版本。012 《石油化工管道布置设计通则》073 《石油化工企业管道支吊架设计规范》304 《厂外(或厂际)输油管道设计规定)》2 装置外部管道的设计应满足012的要求。装置外部工艺热力管道设计应本着满足工艺,集中布置,少占场地,方便生产、施工、维修,整齐美观和经济合理的原则进行。规划装置外部管道时,应把它与装置内部管道作为一个整体统一考虑。在确定装置或单元的进出口管道方位和敷设型式时,应由装置内外协商解决。全厂性工艺热力管带的平面布置,应在总图专业统一管理下与其他专业的全厂性线路同时规划,协商确定。地上管带不宜三面包围工艺装置或单元;不应四面包围工艺装置或单元。管带的位置、应尽量靠近进出口管道较多的一个或一排装置(或单元)一侧。与装置(或单元)无关的工艺及热力管道,不宜穿过该装置(或单元)。管带的走向,应与道路平行。分期施工的管道,前期设计时应予留后期管道的位置,企业全部投产后,管架或管墩一般应予留30 %左右的空位(处于非发展区厂区边缘的管带,可适当减少),在共架敷设的情况下,还应考虑电气、仪表、电信等各类电缆槽架宽度及辅件安装所需占用的宽度。管道宜采用地上敷设方式,装置区管道宜采用管架敷设;储罐区及非发展区的厂区边缘地带,应尽量采用管墩敷设。管道应尽量避免埋地和管沟敷设。同一线路上的管道应集中成排布置,管道宜多层布置,但一般不多于三层。多层布置的管道按下列原则分层:a) 去装置的分支管道较多的热力管道,全厂自用燃料油、燃料气、油气放空、303 页 共 14 页氮气等系统干管,宜敷设在上层;b) 自一个装置至另一个装置的工艺管道宜布置在上层或与装置内部一致;c) 大口径的气体管道宜布置在上层;d) 液化石油气及腐蚀性介质的管道应布置在下层;e) 自罐区至装置或系统泵房的泵吸入管道应满足泵的抽吸要求,一般布置在最下层;f) 需要用管架或管墩中间支撑的小直径管道可布置在下层;g) 当需要由大直径管道支吊小直径管道时,可根据支撑要求决定有关管道的分层位置;h) 装置至罐区,系统泵房至装置或装卸台区的工艺管道可根据管架上的其他管道的布置情况,布置在任意一层。i) 氧气管道应集中布置在一侧,不宜与可燃气体、易燃或可燃液体管道正上正下敷设。j) 电气、仪表、电信的电缆槽板与管道共架敷设时,其电缆槽板应分别布置在上层管架的两侧,电气与仪表、电信的电缆槽板在无屏蔽时的净距最小为1 m。管道在同一层管架上布置时,应考虑下列要求:a) 管道宜布置在靠近所连接的装置(或单元)或支管较多的一侧;b) 温度较高,直径较大的管道宜布置在管带的最外侧;c) 温度较高的管道宜与冷冻管道,挥发性介质的管道分开布置;d) 重量大的管道宜靠近管架柱子布置;e) 需要中间支撑的小口径管道宜集中布置;f) 管道布置在管架上时,宜使管架受力均衡,对g) 氧气管道与可燃气体、易燃或可燃液体管道之间宜有不燃物料管道隔开或其净距不小于500 走向相交叉的管带,考虑管带标高时应满足管道通过或连接的要求,两管带宜有适当的标高差,一般为600 00 管带中大部分管道在交叉处按顺序90°角拐弯且不影响管带中其他交叉口的敷设时,可以不考虑标高差。管道敷设应有坡度并应尽量与地形一致,管道敷设的坡度宜为千分之二。管道变坡点宜在转弯处或固定点附近,不宜在管段的两固定点之间的任一点进行变坡。泵的吸入管道宜自罐区坡向泵房。进泵支管道允许自干管向上抬起,但其管中303 页 共 14 页心标高不应高于储罐出口支管中心标高。去火炬的放空油气管道应自装置连续坡向火炬分液罐;否则,应在管道的低点处增设分液罐。当火炬干管与管带共架敷设时,可在管带上层架顶设可调整架顶标高,以满足火炬干管不同坡度要求。管架、管墩的设计高度应符合下列要求:a) 墩顶与地面的距离宜不小于0.4 m,特殊情况下应不小于0.3 m;b) 管架敷设的管道考虑下面过人时,下层架顶距地面不得小于2.1 m;不过人时,下层架顶至地面不宜大于1.6 m;c) 多层管架的层间距宜为1.2 m~1.6 m;d) 装置区多层管架的下层架顶至地面的距离宜不小于4.5 m。管道跨越道路或铁路时,管子或其支承结构的最突出部分与铁路或道路的距离应满足下列要求:a) 距铁路轨顶的净空,不应小于5.5 m;b) 距主要道路路面的净空,不应小于5 m;c) 距一般通车路路面的净空,不应小于4.5 m;d) 铁路或道路两侧最近管架的立柱边缘距铁路中心不宜小于3.0 m;距道路路面边缘不宜小于1.0 m;e) 任何管带在跨越有大件运输要求的厂区主干道时,应根据最大件的高度、运输车辆装载面距地面高度和不小于1 2 管带与铁路平行布置时,其最突出部分距铁路中心线宜大于3.5 m(一个装卸油台两股道之间敷设的管道除外)。管道与道路或铁路交叉时,交叉角宜为90°不应小于60°。埋地管道的敷设深度,应根据不同地区和不同操作条件来决定,但必须以管道不受到破坏为原则。管顶至地面的距离不宜小于0.5 m。管道穿越铁路应采用用涵洞或套管。套管顶距轨顶不应小于1.2 m,否则应进行核算。埋地管道套管两端伸出道路边坡的长度不应小于0.5 m,并保证管道检修时,不破坏道路及边沟。当管带跨越铁路、道路及其它中间不能树立管架的地区时,可采用桁架,特303 页 共 14 页殊情况下也可采用悬索吊架或拱管跨越等措施。桁架跨距应为三的模数,常用的跨度有9 m,12 m,15 m,18 7 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、波纹管补偿器和法兰、螺纹接头等管件。系统管带的的管架或管墩间距应小于管带上大部分管道的允许跨距。当管道的允许跨距小于支架间距时,可以在经济比较的基础上选用下列方法的一种:a) 利用管带上的大直径管道进行中间支吊;b) 增大管子直径或用其它增加管子断面系数的办法;c) 采用中间管架(或管墩)。管道穿越铁路、道路及建、构筑物时,套管直径选用表穿越管直径0 80 100 150 200 250 300 350 400蒸汽或带伴热管的套管00 250 300 350 400 450 500 600不带伴热管的套管50 200 250 300 350 400 450 500注:① 穿越套管00用无缝钢管,50用螺旋焊缝钢管。② 介质温度不大于70 ℃时套管两端用沥青麻刀塞紧,再用防水水泥砂浆封口;介质温度大于70 ℃时用石棉绳塞紧,再用防水水泥封口。③ 套管内管道的支撑点个数应根据管道的跨距决定。④ 蒸汽管道在套管内的保温厚度:0,保温厚度30 温厚度40 温厚度50 1 管道的连接方法应尽量采用焊接。法兰连接只用于需要清扫、排空、切断(加盲板或法兰盖)、予留、安装仪表及连接阀门和设备的场合。公用系统管道(热力管道、全厂性燃料油、燃料气、氮气、化学药剂及油气放空系统等)中气体管道的支管应从主管顶部引出,液体管道的支管可从顶部或底部引出;在支管靠近主管的水平管段上装阀门。当装置或单元内已装有阀门并靠近主管303 页 共 14 页的,可不另设。分期施工、分期投产的工艺及热力管道,宜在予留头处加切断阀,并在阀门的开放端加法兰盖,但后期施工不影响前期生产的工艺及热力管道可只加法兰和法兰盖。水平敷设的系统管道改变直径时,宜采用偏心大小头,管底齐平;垂直管段可根据安装要求采用同心大小头或偏心大小头。大小头宜安装在管架附近,并使大头朝向邻近管架。支管宜自干线的固定点附近引出,不宜在干管的补偿器附近引出。进入火炬干管的支管应从干管顶顶部顺介质流向45°斜接。管带上的阀门应尽量集中布置,并应便于操作和维修。阀门手轮的安装高度(阀门手轮中心与操作面的距离)宜为1.2 宜超过1.8 m,对于公称直径大于200 轮水平安装时,其安装高度不应大于1.2 m。当在地面上无法操作阀门时,可采用下列措施:a) 公称直径小于50 以用固定梯子或活动梯子进行操作;b) 公称直径大于或等于50 伸杆进行操作,在技术经济合理的情况下,也可选用电动阀或气动阀; c) 经常操作的阀门或集中布置的成组阀门(低点放水阀除外),应设操作平台。布置在操作平台周围的阀门,其手轮距操作平台边缘的最大距离,不宜大于303 页 共 14 页450 轮最低标高不宜低于平台面。当阀杆和手轮伸入平台上方空间且标高小于2 不影响操作人员在平台上的操作和通行。阀门相邻布置时,手轮间净距不宜小于100 2 为防止静电积聚,产生火花引起爆炸和火灾危险,凡输送油品、可燃气体的管道,在其始端、末端、分支处以及直线段每隔200 m~300 应进行静电接地。管道静电接地,应全厂统一考虑,均衡布置。管道的热补偿和温度应力计算,应取安装温度和管道在整个使用期间所能出现的最高(或最低)温度的温度差作为计算基础。管道的温度应力按二次应力考虑,其最高许用应力范围按式(算。στ=)冷+)热( 考虑管道的热补偿时,应尽量利用弯曲管段的自然补偿能力。为便于控制管道的热膨胀和温度应力,管道宜以固定点分段,考虑管道的膨胀,管道的固定点设置应符合下列要求:a) 固定点两侧的管道推力应尽量平衡以减少管架所受到的推力;b) 固定点应尽量靠近接出支管处布置,以减少支管处的位移量;c) 在利用管道的自然弯曲补偿时,应控制任何方向的位移量不大于相邻管道的净距;d) 控制两固定点间管段的总热伸长量不超过250 两固定端间管段长度管子公称直径40 50 80 100 150 200 250 300 350 400 450 500固定点距离,0 60 65 75 90 100 115 125 140 150 确定管带中两固定点的距离时, 在补偿器两侧自由臂的外端至固定点之间增设导向支座。管道的补偿器宜采用п型补偿器。当п型补偿器的安装在平面或空间受到限制303 页 共 14 页且采用波纹管补偿器比п型补偿器经济时,宜采用波纹管补偿器。п型补偿器的布置应符合下列要求:a) п型补偿器宜布置在管道的两固定点之间的中间位置,如必须偏离中间位置时,则距较近固定点的距离应不小于两固定点距离的三分之一;b) 在不受场地限制时,п型补偿器宜水平布置;在受场地限制时,п型补偿器宜立式布置;过铁路和道路的架空管道,应尽量兼作立式п补偿器;c) 对立式п型补偿器,在使用补偿器计算图表时,应根据两侧自由臂的实际长度修正其补偿能力。波纹管补偿器应符合下列要求:a) 波纹管补偿器应装有防止过度弯曲和变位的加强拉杆和限位设施;b) 在补偿器两侧的直管段上应按073的规定设置导向支座。埋地管道的热补偿按304的规定执行。管道的热补偿计算应采用经公司审定的有关计算机程序和公司工程标准中有关规定的计算图表。当图表中所采用的基础数据(如管道的规格、钢材的温度许用应力值,补偿器尺寸等)与实际情况不一致时,计算的结果(补偿器的弹力,温度应力、补偿能力等)应按规定进行修正。架空敷设的保温(或保冷)管道,在管墩或管架处应设管托,不保温管道及防烫管道可不设管托。管托可采用焊接管托,对操作温度大于400 ℃的保温度管道、保冷管道、碱液管道以及保温的不锈钢管道应采用卡箍式管托。在管道的某些支撑点,为了保证管道有一定的垂直位移而又要求管道在位移前后始终得到支撑应采用弹簧支吊架;当垂直位移量超过50 应采用恒力式弹簧支吊架。当要求管道在轴向允许自由移动,而对横向的位移需要加以控制时,应采用导向支座,它一般用在下列场合:a) 管道的膨胀长度过大容易引起管道的纵向弯曲;b) 在管道方向改变处或支管附近又要求对管道的横向位移加以控制;c) 波纹补偿器或套筒补偿器两侧规定的范围内。303 页 共 14 管道跨越铁路、道路及直立п型补偿器的高低架处,管托的形式按下列原则选用:a) 在不超过管道允许跨距的情况下,临近垂直管段的第一个低管架或管墩处可不设管托;b) 自垂直管段至第一个支撑的低管架的管道长度,不足以补偿垂直管段的热膨胀或膨胀时会使管道脱离高架时,应在高管架(或低管架)处设弹簧支座。不宜用蒸汽管道、高温或冷冻管道来支撑小直径管道。全厂性工艺管道应设有停工检修或停输后防凝的吹扫措施。间歇输送的易凝油品及化学药剂管道应设置固定式吹扫接头。轻油油品、液化石油气、燃料气等管道宜采用半固定式吹扫接头。固定式吹扫接头在靠近被扫介质管道和扫线介质管道的两端,均应设切断阀门,且两切断阀之间应有公称直径为15 扫线方向应以不影响管道的正常操作及便于接受和处理自管道中扫出的油品为原则,一般按下列规定执行。连接两个单元,中间没有分支管道的工艺管道如装置原料、产品管道等,一般由装置扫向系统罐区;两个装置之间的直接进料管道扫线接头设在装置内部。扫线方向由两装置协商解决。连接几个单元的有分支的工艺管道的扫线方向规定如下:a) 当干线为连续操作时,如工厂自用燃料油、燃料气等管道,其支管应由装置外扫向装置,其干线由端部扫向供油罐或火炬;b) 当干管为间歇操作时,如全厂不合格油,开工用油管道,可由分支管道多少及操作频繁程度来决定其支管扫线方向;c) 酸、碱、液氨等化学药剂管道应从化学药剂设施扫向各接收装置。装车管道一般可由装车栈台通过泵出口连通管道扫向罐区。码头装卸油管道应由扫线介质供应条件和线路情况决定。扫线管直径选用表不同扫线介质下的扫线管直径气油、水3030 页 共 14 页≤50 20 20 2580~100 25 25 40150~250 40 40 80300~350 50 80 100400~500 80 100 100注:氮气、 对输送距离较长的管道(如泵房至码头),宜分段设扫线接头。每段扫线长度,当用蒸汽扫线时,工艺管道直径在大于1000 m,大于2000 m。用空气(氮气)扫线时,当工艺管道直径在大于1000 m,大于2000 m。采用的扫线介质应符合下列要求:a) 原油、渣油、重油、润滑油的原料及重脱沥青油管道,应用蒸汽和压缩空气扫线;b) 成品润滑油、添加剂、轻柴油管道,应用脱水后的压缩空气或氮气扫线;c) 汽油、溶剂油、灯油、喷气燃料油和轻污油等管道,应用水和压缩空气或用氮气扫线;d) 燃料气、低压放空油气、液化石油气等管道,放压后宜用氮气或蒸汽扫线;e) 酸、碱管道应用脱水后的压缩空气扫线;f) 输送温度大于120 ℃的热沥青,热渣油管道,应用轻柴油、蒸汽和压缩空气扫线;g) 在b)、c)及d)中,当氮气供应充分时,应尽量用氮气扫线。注:扫线介质凡用“和”字,表示同时都要使用;用“或”字表示两者任取一种。为了清扫和安全,油品管道宜在进出装置或单元处加一对法兰。此处若已装有法兰阀或带法兰的设备时,则可不另设这对法兰。为水压试验的需要,在管道的高点和低点宜由施工单位作临时性放空设施,在设计中不设永久性的放空设施。蒸汽管道、冷凝水管道及其它不含有毒物质的水管道的低点均应有排空设施,蒸汽管道当流向和坡度相反时,在翻越处的低侧,还应设排空设施。蒸汽管道、冷凝3031 页 共 14 页水管道和水管道以及用水扫线的管道的低点,宜设法兰和法兰盖。在历年一月份月平均气温的平均值高于0 ℃的地区,工艺管道应尽量少设排空设施,等于或低于0 ℃的地区,工艺管道的低点宜设排空设施。工艺管道的低点排放设施可在主管下部接出100 这个长度小于管道保温厚度时,可适当加长。在输送腐蚀性液体、有毒气体及不产生凝结液的气体管道上,不得设放空和排空设施。可能产生凝液的油气管道的低点,应有密闭的凝液回收系统。高压燃料气和液化石油气管道应有泄压放空设施,油气宜放入油气放空系统,不宜直接排入大气。采暖热水管道的高点应设放气设施。所有低点需设排空设施的液体管道,以切断阀分段,每段的最高点应设放空措施。排空设施应便于操作和观察排放情况,在有条件的地方,油品管道、化学药剂管道的排空口应备用漏斗并连接至相应的排水系统。蒸汽管道的排空口不宜正对下层管道。蒸汽管道的分液包、分液包、排空阀和疏水阀选用表蒸汽管道直径00同管道直径20 20≥150管道直径的一半但不小于100 管道放空口直径选用表管道直径,)空口直径,00 20≥250 符合下列范围的管道系统可不进行热应力分析:3032 页 共 14 页a) 操作温度低于60 ℃且管径小于b) 操作温度低于200 ℃且管径小于或等于c) 在一条管带上存在管径、形状完全相同的多条管道时,当条件苛刻的管道应力分析合格后,其它管道可不重复进行计算;d) 与实践证明运行可靠的管系完全相同的管道;e) 与以前进行过应力分析的管道相比较,认为与其相似而可靠的管系。管系应力分析计算区域划分表序号操作温度,℃管道直径0 250 50、80、100近似计算法或电算法≥250≥1503≥350≥管系应力分析时管道操作温度取生产过程中可能出现的最高温度。管道安装温度取当地最冷月平均温度。扫线蒸汽或伴热蒸汽的温度高于管内介质操作温度时,对保温管道或夹套伴热的管道取蒸汽的饱和温度。对不保温管道取120 ℃。外伴热管道取伴热蒸汽饱和温度减30 ℃。既不保温又不扫线的常温管道,停输时日晒温度取65 ℃。管架结构形式、管带管架的结构形式可分单层、双层和三层,3033 页 共 14 管架材料结构的选择,应与业主方面的有关部门协商讨论,充分尊重对方意见和习惯作法。常用管架材料结构有:a) 全钢结构:钢立柱、钢梁;b) 混合结构:钢筋混凝土立柱、全部钢梁;c) 全混凝土结构:钢筋混凝土立柱及横梁,横梁上要埋设一根φ20圆钢,以3034 页 共 14 页减少管道与横梁间的摩擦力。活动墩、架垂直荷载应包括予留管道的荷载,对主管带还应另外附加20 %~30 %的荷载。固定墩、架垂直荷载应包括予留管道的荷载,对主管带还应另外附加20 %~30 %的荷载。固定墩、架推力包括管道补偿器弹力和管道在活动墩、架上的摩擦力。当采用波纹补偿器或套筒式补偿器时,尚应注意是否存在因管道内压力造成的推力。补偿器弹力应取冷态和热态中较大者,冷态弹力为墩架上所有予拉伸管道拉伸后弹力的总和或冷态松驰力的总和。热态弹力为除了最大管径的扫线管道以外的所有管道工作状态下补偿器弹力与最大管径的扫线管道的扫线温度下补偿器弹力的总和。(该扫线温度大于操作温度)。单根管道摩擦力等于单位长度管道垂直荷载乘以管道同一位移方向的总长度再乘以摩擦系数。室外布置的滑动支座和无特殊防锈防尘措施的滚珠支座,用特殊防锈、防尘措施的滚动支座,多根管道摩擦反力应为各单根管道摩擦反力的总和乘以牵制系数K。单层墩、层墩、上敷设四根及四根以上管道时,层管架应分层计算。3035 页 共 14 牵制系数
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