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GB50316 工业金属管道设计规范3

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GB50316 工业 金属 管道 设计规范
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工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统式中 直管计算厚度设计压力管子外径管子内径在设计温度下材料的许用应力焊接接头系数直管设计厚度厚度附加量之和厚度减薄附加量 包括加工 开槽和螺纹深度及材料厚度负偏差腐蚀或磨蚀附加量系数系数值表材料温度铁素体钢奥氏体钢其他韧性金属注 介于表列的中间温度的 值可用内插法计算对于铸铁材料当直管计算厚度 大于或等于管子外径 的时 或设计压力 与在设计温度下材料的许用应力 和焊接接头系数 乘积之比 大于 时 直管厚度的计算 需按断裂理论 疲劳和热应力的因素予以特别考虑承受外压的直管厚度和加强要求 应符合现行国家标准钢制压力容器 的规定斜接弯管承受内压的斜接弯管 图 的耐压强度计算 a)与直管厚度相同的斜接弯管直管端部焊接结构应按本规范附录 图 规定斜接弯管(b)厚度大于直管的斜接弯管两端的焊接结构工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统下列规定本节适用于由 一条焊缝方向改变的角度 大于 的管段构成的斜 接弯管的强度计算 当斜接弯管 角小于或等于时 可免做强度计算图 斜接弯管多接缝斜接弯管的最大许用内压力 应取式和式 中计算的较小值式中 斜接弯管一条焊缝方向改变的角度 的管子的平均半径斜接弯管的弯曲半径斜接弯管的最大许用内压力直管有效厚度直管名义厚度工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统单接缝斜接弯管的最大许用内压力的计算 应符合下列规定角度 小于或等于 的单接缝斜接弯管的最大许用内压力 应按式 计算角度 大于 的单接缝斜接弯管的最大许用内压力应按式 计算斜接弯管的弯曲半径 值应符合式 的规定式中经验值 根据直管有效厚度确定 并应符合表 的规定用于斜接弯管的经验值表常用的弯曲半径 值宜在 至 倍公称直径 之间公称直径 不宜小于图 中斜接弯管的端部焊缝 仅在其厚度大于与其连接的直管厚度时 或采用制造厂的预制件时需要 斜接弯管端节短边的长度 取式 和式 中计算的较大值支管增强区界限主管接弯管端节短边的长度斜接弯管的最大许用内压力 的计算结果 必须大于或等于设计压力 如不符时 应增加焊缝数 重新计算 当有特殊要求时 可按增加斜接弯管厚度处理承受外压的斜接弯管 其厚度可按本规范第 条中对直管所规定的方法确定支管连接的补强焊接支管的补强计算应符合下列规定支管轴线与主管轴线斜交的结构型式 图 图中支管轴线与主管 轴线的夹角 用于 主管为焊接管时 焊缝应位于主管的斜下方图 支管连接的补强主管开孔的补强计算主管开孔需补强的面积 应按式 确定开孔补强有效范围的计算工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统取以上两者中之大者取以上两者中之小者式中 主管计算厚度主管开孔削弱所需的补强面积支管轴线与主管轴线的夹角支管名义外径扣除厚度附加量后主管上斜开孔的长径扣除厚度附加量后支管内径支管厚度减薄 负偏差 的附加量主管厚度减薄 负偏差 的附加量腐蚀或磨蚀附加量补强板名义厚度补强区有效宽度主管名义厚度支管名义厚度主管外侧法向补强的有效高度各补强面积按下列公式计算 如有加筋板时 不应计入补强面积内应按实际角焊缝截面计算面积当 时补强面积计算结果应符合下式规定开孔补强范围(a)补强范围开孔(b)工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统式中 补强范围内主管承受内 外压所需计算厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积补强范围内支管承受内 外压所需计算厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积补强范围内的角焊缝面积补强范围内另加补强件的面积支管计算厚度补强板厚度减薄 负偏差 的附加量补强板的外径补强板材料与主管材料的许用应力比在设计温度下补强板材料的许用应力在设计温度下主管材料的许用应力主管上多支管的补强应符合下列规定当主管上任意两个或两个以上相邻开孔的中心距小于相邻两孔平均直径的 倍 其补强范围重叠时 图 此两个或两个以上的 开孔必须按本规范第 条规定进行补强计算 并采用联合补强方式进行补强图 多个开孔的补强工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统采用联合补强时 总补强面积不应小于各孔单独补强所需补强面积之和 置于两相邻孔之间的补强面积至少应等于各孔所需补强面积之和的 且此两相邻孔中心距至少应等于两开孔平均直径的 倍在计算补强面积时 任何部分截面不得重复计入挤压引出支管的补强应符合下列规定挤压引出支管包括曲率半径在内应采用一个或多个压模直接在主管上挤压形成支管的轴线必须与主管轴线正交 且在主管表面以上的挤压引出支管高度 应等于或大于在主管和支管轴线的平面内 外轮廓转角处的曲率半径在主管和支管轴线的平面内 外轮廓转角处曲率半径与支管名义外径 有关 并应符合下列规定最小值 取 或 的较小值最大值 当 时 不应大于当 时 不应大于当外轮廓由多个半径组成时 上述 和 的要求适用以一个与 圆弧过渡连接的最佳配合半径为最大半径本条不适用于用补强圈 垫板或鞍形板等各种另加补强零件的管口补强计算应符合图 及以下规定补强有效范围式中 补强区有效宽度支管有效补强高度支管名义外径除去厚度 附加量后 在主管外表面处挤压引出支管补强区需补强面积(c)挤压斜度(本图中 0°)d) 所示 ,最大斜度为 1:3最大30°(a)(b)工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统的有效厚度除去厚度附加量后挤压引出支管的内径需补强面积d)工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统图 挤压引出支管型式注 本图对第 条中采用的符号作了图示 但不表示完整的详图或可取的结构方案需要的补强面积式中 挤压引出支管补强系数当当 时当 时可利用的补强面积式中 补强范围内 主管承受内 外压所需计算厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积补强范围内 支管承受内 外压所需计算厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积补强范围内 挤压引出支管上承受内 外压所需的厚度和厚度附加量两者之外的多余金属面积工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统在主管和支管轴线的平面内 外轮廓转角处的曲率半径补强面积计算结果应符合下式的规定当多个挤压 引出支管中任意两相邻孔的中心距小于该相邻两孔平均直径的 倍时 其补强规定与本规范第 条规定相同 但补强计算应符合本规范第 条的规定其他支管连接件补强的要求应符合下列规定半管接头小于或等于公称直径 和主管公称直径的 且设计压力小于或等于 时 在接头端部处最小厚度大于或等于表 的厚度 并符合图 的形式时 可免做补强计算半管接头端部厚度表厚度 最小值选用对焊支管台 螺纹支管台及承插焊支管台 图应按设计压力 温度参数条件整体补强 对焊支管台的端部厚度 应等于支管的厚度设计温度低于或等于 及设计压力小于或等于角焊盖面最小5内螺纹或承插焊端部以使用插入式支管台 图 当其公称直径小于或等于 及尺寸 符合表 时 可免做补强计算图 插入式支管台插入式支管台的尺寸表公称直径 尺寸 最小值非标准异径管无折边的非标 准异径管 图 的设计 应符合下列规定β(a)同心β焊缝(b)偏心β(c)两端带直加强段的异径管工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统无折边的异径管可采用钢板卷焊 对偏心异径管的焊缝宜位于图 所示的位置图 无折边的异径管无折边异径管的设计压力 应符合本规范第 条第 款的规定同心异径管 斜边与轴线的夹角 不宜大于 偏心异径管斜边与端部轴线的夹角 不宜大于受内压无折边异径管的厚度 应按下列规定确定应按设定的斜边与轴线的夹角 以下列三个公式计算异径管各部的厚度 选其厚度最大值或或式中 异径管锥部计算厚度工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统异径管大端计算厚度异径管小端计算厚度设计压力异径管大端外径异径管小端外径异径管斜边与轴线的夹角异径管大端内径异径管小端内径异径管大端与直管连接的应力增值系数 图异径管小端与直管连接的应力增值系数 图图 异径管大端与圆筒连接处 值图注 曲线系按最大应力强度 主要力轴向弯曲应力 绘制 控制值为βp/ [σ ] 径管小端与圆筒连接处的 值图注 曲线系按连接处每侧 范围内的薄膜应力强度 由平均环向拉应力和平均径向压应力计算所得 绘制 控制值为异径管厚度的选取当计算的厚度最大值小于或等于大端连接的直管有效厚度 时 异径管的名义厚度可取与直管相同的名义厚度当计算的厚度最大值大于大端连接的直管有效厚度时 应按下述要求处理管道布置允许减小斜边与轴线的夹角 时 可重新计算不能改小斜边与轴线的夹角 时 可采用本条第 款计算的厚度最大值 并采用本规范第 条图 的结构该异径管应在两端增加直管的加强段异径管名义厚度 应为计算厚度 厚度附加量 及材料厚度圆整值之和直管加强段的长度 应按下列计算确定工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统式中 与异径管大端连接的直管加强段的长度与异径管小端连接的直管加强段的长度承受外压的异径管厚度及加强要求 应按现行国家标准钢制压力容器 的规定平盖无拼接焊缝平盖厚度应按式 及式 计算式中 平盖的设计厚度平盖计算厚度管子内径与平盖结构有关的系数 按表 选用设计压力设计温度下材料的许用应力厚度附加量之和平盖结构型式系数表平盖型式 结构要求 系数系数注型焊口工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统续表平盖型式 结构要求 系数系数注型焊口加角焊型焊口加角焊注 坡口尺寸应符合本规范第 条第 款的规定用于公称压力小于或等于 和公称直径小于或等于 的管道只用于水压试验 公称直径小于或等于 的管道用于公称压力小于 和公称直径小于 的管道在平盖中心开孔时 应按现行国家标准 钢制压力容器规定进行补强计算特殊法兰和盲板特殊要求的非标准法兰可按现行国家标准 钢制压力容器 进行设计夹在两法兰之间的盲板 图 其计算厚度可按式确定 用整体钢板制造时 式中焊接接头系数 等于对于永久性盲板应按式 增加厚度附加量式中 盲板计算厚度凹面或平面法兰垫片的内径或环槽式垫片平均直径工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统设计压力在设计温度下材料的许用应力焊接接头系数盲板的设计厚度腐蚀或磨蚀附加量厚度减薄附加量图 夹在法兰间的盲板工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统管径确定及压力损失计算管径的确定管径应根据流体的流量 性质 流速及管道允许的压力损失等确定对大直径厚壁合金钢等管道管径的确定 应进行建设费用和运行费用方面的经济比较除另有规定或采取有效措施外 容易堵塞的液体不宜采用公称直径小于 的管道除有特殊要求外 可按下述方法确定管径设定平均流速并按下式初算内径 再根据工程设计规定的管子系列调整为实际内径 最后复核实际平均流速式中 管子内径质量流量平均流速流体密度以实际的管子内径 与平均流速 核算管道压力损失 确认选用管径为可行 如压力损失不满足要求时 应重新计算管道平均流速的选择 应符合下列规定平均流速应根据流体的性质 状态和管道允许的压力损失选用放空管道的阀后管道流速 不应大于下式计算的气体声速工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统式中 气体的声速或临界流速气体的绝热指数定压热容 定容热容气体温度气体分子量单相流管道压力损失本节内容仅 适用于输送牛顿型流体的管道压力损失的计算 包括直管的摩擦压力损失和局部 阀门和管件 的摩擦压力损失计算 不包括加速度损失及静压差等的计算液体管道摩擦压力损失的计算 应符合下列规定圆形直管的摩擦压力损失 应按式 计算式中 直管的摩擦压力损失管道长度重力加速度管子内径平均流速流体密度流体摩擦系数局部的摩擦压力损失的计算 可采用当量长度法或阻力系数法当量长度法阻力系数法工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统式中 局部的摩擦压力损失阀门和管件的当量长度阻力系数液体管道总压力损失为直管的摩擦压力损失与局部的摩擦压力损失之和 并应计入适当的裕度 其裕度系数 宜取式中 管道总压力损失管道压力损失的裕度系数气体管道摩擦压力损失的计算 应符合下列规定当总压力损失小于起点压力的 时 可采用本规范第 条的公式 计算摩擦压力损失当总压力损失为起点压力的 时 仍采用本规范第 条的公式 但应以平均密度计算摩擦压力损失对于某些系统总压力损失大于起点压力的 时 应把管道分成足够多的段数 逐段进行计算 最后得到各段压力损失之和 各段管道仍应采用本规范第 条的公式计算气液两相流管道压力损失气液混合物中 气相体积 体积含气率 在 范围内时 宜采用两相流方法计算管道压力损失计算气液两相流管道压力损失时 首先应设定管径进行流型的判断 如流型为柱状流或活塞流时 应缩小管径 使流型成为环状流或分散流气液两相流管道压力损失的计算 应采用经过验证认为实用的计算方法 总压力损失宜按计算值乘以 的裕度系数工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统气液两相流为闪蒸型时 应分析沿管道流动时质量含气率变化对压力损失计算的误差 当管道进出口质量含气率的变化大于 时 可分段进行计算 计算方法与非闪蒸型两相流管道的压力损失计算方法相同工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统管道的布置地上管道一般规定管道布置应满足工艺及管道和仪表流程图的要求管道布置应满足便于生产操作 安装及维修的要求 宜采用架空敷设 规划布局应整齐有序 在车间内或装置内不便维修的区域 不宜将输送强腐蚀性及 类流体的管道敷设在地下具有热胀和冷缩的管道 布置中配合进行柔性计算的范围不应小于本规范和工程设计的规定管道布置中应按本规范第 条的要求控制管道的振动管道的净空高度及净距架空管道穿过道路 铁路及人行道等的净空高度系指管道隔热层或支承构件最低点的高度 净空高度应符合下列规定电力机车的铁路 轨顶以上铁路轨顶以上道路 推荐值 最小值装置内管廊横梁的底面装置内管廊下面的管道 在通道上方人行过道 在道路旁人行过道 在装置小区内管道与高压电力线路间交叉净距应符合架空电力线路现行国家标准的规定在外管架 廊 上敷设管道时 管架边缘至建筑物或其他设施的水平距离除按以下要求外 还应符合现行国家标准 石油化工工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统企业设计防火规范 工业企业总平面设计规范及 建筑设计防火规范 的规定管架边缘与以下设施的水平距离至铁路轨外侧至道路边缘至人行道边缘至厂区围墙中心至有门窗的建筑物外墙至无门窗的建筑物外墙布置管道 时应合理规划操作人行通道及维修通道 操作人行通道的宽度不宜小于两根平行布置的管道 任何突出部位至另一管子或突出部或隔热层外壁的净距 不宜小于 裸管的管壁与管壁间净距不宜小于 在热 冷 位移后隔热层外壁不应相碰一般布置要求多层管廊 的层间距离应满足管道安装要求 腐蚀性的液体管道应布置在管廊下层 高温管道不应布置在对电缆有热影响的下方位置沿地面敷设的管道 不可避免穿越人行通道时 应备有跨越桥在道路 铁路上方的管道不应安装阀门 法兰 螺纹接头及带有填料的补偿器等可能泄漏的组成件沿墙布置的管道 不应影响门窗的开闭腐蚀性液体的管道 不宜布置在转动设备的上方泵的管道应符合下列要求泵的入口管布置应满足净正吸入压头 气蚀余量 的要求双吸离心泵的入口管应避免配管不当造成偏流离心泵入口处水平的偏心异径管一般采用顶平布工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统置 但在异径管与向上弯的弯头直接连接的情况下 可采用底平布置 异径管应靠近泵入口与容器连接的管道布置应符合下列规定对非定型设备的管口方位 应结合设备内部结构及工艺要求进行布置对大型贮罐至泵的管道 确定罐的管口标高及第一个支架位置时 该管道应能适应贮罐基础的沉降卧式容器及换热器的固定侧支座及活动侧支座 应按管道布置要求明确规定 固定支座位置应有利于主要管道的柔性计算布置管道应留有转动设备维修 操作和设备内填充物装卸及消防车道等所需空间吊装孔范围内不应布置管道 在设备内件抽出区域及设备法兰拆卸区内不应布置管道仪表接口的设置应符合下列规定就地指示仪表接口的位置应设在操作人员看得清的高度管道上的仪表接口应按仪表专业的要求设置 并应满足元件装卸所需的空间设计压力不大于 或设计温度不大于 的蒸汽管道 仪表接口公称直径不应小于 大于上述条件及有振动的管道 仪表接口公称直径不应小于 当主管公称直径小于 时 仪表接口不应小于主管径管道的结构应符合下列规定两条对接焊缝间的距离 不应小于 倍焊件的厚度需焊后热处理时 不宜小于 倍焊件的厚度 且应符合下列要求公称直径小于 的管道 焊缝间距不宜小于公称直径大于或等于 的管道 焊缝间距不宜小于工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统管道的环焊缝不宜在管托的范围内 需热处理的焊缝从外侧距支架边缘的净距宜大于焊缝宽度的 倍 且不应小于不宜在管道焊缝及边缘上开孔与接管 当不可避免时 应经强度校核管道在现场弯管的弯曲半径不宜小于 倍管外径 焊缝距弯管的起弯点不宜小于 且不应小于管外径螺纹连接的管道 每个分支应在阀门等维修件附近设置一个活接头 但阀门采用法兰连接时 可不设活接头除端部带直管的对焊管件外 不应将标准的对焊管件与滑套法兰直连蒸汽管道或可凝性气体管道的支管宜从主管的上方相接 蒸汽冷凝液支管应从收回总管的上方接入管道布置时应留出试生产 施工 吹扫等所需的临时接口管道穿过安全隔离墙时应加套管 在套管内的管段不应有焊缝 管子与套管间的间隙应以不燃烧的软质材料填满类流体管道布置要求类流体的管道不得安装在通风不良的厂房内室内的吊顶内及建构筑物封闭的夹层内密度比环境空气大的室外 类气体管道 当有法兰 螺纹连接或有填料结构的管道组成件时 不应紧靠有门窗的建筑物敷设 可按本规范第 条处理类流体的管道不得穿过与其无关的建筑物类流体的管道不应在高温管道两侧相邻布置也不应布置在高温管道上方有热影响的位置类流体管道与仪表及电气的电缆相邻敷设时 平行净距不宜小于 电缆在下方敷设时 交叉净距不应小于当管道采用焊接连接结构并无阀门时 其平行净距可取上述净距
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