装置工艺管道设计压力和设计温度的规定.doc

2 设计要求
2.1 管道设计压力
2.1.1 管道设计压力定义
依据 GB 50316 要求, “一条管道及其每个组成件设计压力不应小于运行中碰到由内压或外压与温度（最低或最高）相偶合时最严重条件下压力。最严重条件应为管道强度计算中管道组成件需要最大厚度及最高公称压力（压力除注明者外, 均指表压力）时参数”。
2.1.2 管道设计压力确定标准
2.1.2.1 管道设计压力应大于最高操作压力。
2.1.2.2 按SH3059 要求, 全部与设备或容器相连接管道, 其设计压力不应低于所连接设备或容器设计压力。
2.1.2.3 装有压力泄放装置管道, 其设计压力不应低于安全泄放装置开启压力（或爆破压力）。
2.1.2.4 没有压力泄放装置保护或与压力泄放装置隔离管道, 设计压力不应低于流体可达成最大压力。
2.1.2.5 真空管道设计压力按外压考虑。
2.1.2.6 输送制冷剂﹑液化烃等气化温度低流体管道, 设计压力不应小于阀被关闭或流体不流动时在最高环境温度下气化所能达成最高压力。
2.1.3 管道设计压力选择
2.1.3.1 设有安全阀压力管道, 设计压力应等于或大于安全阀定压加静液柱压力。
2.1.3.2 与未设安全阀设备相连压力管道, 设计压力应等于或大于设备设计压力与静压头之和。
2.1.3.3 泵入口管道设计压力不应低于吸入设备设计压力加上入口管道静压之和。
2.1.3.4 无安全泄压装置离心泵出口与第一个带安全阀设备间管道设计压力应不低于入口设备设计压力加管道静压及泵流量为零时压差之和。当缺乏离心泵特征曲线时, 可按泵所需扬程1.3倍替换泵流量为零时压差。
2.1.3.5 往复泵出口管道设计压力应等于或大于泵出口安全阀开启压力。
2.1.3.6 压缩机排出管道设计压力应等于或大于安全阀开启压力加压缩机出口至安全阀沿程最大流量下压力降。
2.1.3.7 真空管道应按外压设计, 当装有安全控制装置（真空泄放阀）时, 设计压力应取1.25倍最大内外压差或0.1 MPa二者中低值; 无安全控制装置时, 设计压力应取0.1MPa（外压）。
2.1.3.8 常温下输送混合液化烃管道设计压力除考虑操作中压力源压力外还应考虑静止时液化烃饱和蒸气压力。管道设计压力应大于或等于 50 ℃混合液化烃组分实际饱和蒸汽压来确定。若无实际组分数据或不做组分分析, 其管道设计压力应大于或等于表2.1.3.8-1要求压力。
表 2.1.3.8-1 混合液化烃管道设计压力
混合液化烃 50℃
饱和蒸气压力
设计压力, MPa
无保冷设施
有可靠保冷设施
≤异丁烷50℃饱和蒸气压力
≥50℃异丁烷饱和蒸汽压力
可能达成最高工作温度下异丁烷饱和蒸气压力
>异丁烷50℃饱和蒸气压力
≤丙烷50℃饱和蒸气压力
≥50℃丙烷饱和蒸气压力
可能达成最高工作温度下丙烷饱和蒸气压力
>丙烷50℃饱和蒸气压力
≥50℃丙烯饱和蒸气压力
可能达成最高工作温度下丙烯饱和蒸气压力
多个常见烃类介质饱和蒸气压见附录A。

2.1.3.9 除上述情况外管道设计压力也可依据管道中介质最高操作压力按表2.1.3.9-1选择。
表 2.1.3.9-1 管道设计压力
最高操作压力（P）, MPa（G）
设计压力（DP）, MPa（G）
P≤1.77
DP=P+0.18
1.77<P≤3.92
DP=1.1P
3.92<P≤7.85
DP=P+0.4
P>7.85
DP=1.05P
2.2 管道设计温度
2.2.1 管道设计温度定义
依据 GB 50316要求, “管道设计温度应为管道在运行时压力和温度相偶合最严重条件下温度。对于0℃以下管道, 应考虑流体及环境温度影响, 设计温度应取低于或等于管道材料可达成最低温度”。
2.2.2 管道设计温度确定标准
2.2.2.1 以传热计算或实测得出正常工作过程中介质最高（或最低）操作温度下管道壁温作为设计温度。
2.2.2.2 在不易进行传热计算或介质为危险品不便实测管壁温度情况下, 应以正常工作过程中介质最高（或最低）操作温度作为管道设计温度。
2.2.2.3 管道设计温度应是包含开工、 停工等多种操作过程中管道所能达成极限温度（最高或最低温度）。
2.2.3 管道设计温度选择
2.2.3.1 不保温管道
2.2.3.1.1 介质温度为0℃～65℃时, 管道设计温度可取65℃或取介质最高温度。
2.2.3.1.2 介质温度大于65℃时, 管道设计温度不应低于95%介质最高温度。
2.2.3.2 外部保温管道: 除了经过计算、 试验或依据测量所得操作数据能够选择其它温度外, 管道设计温度应取介质最高温度。
2.2.3.3 内部保温管道（用绝热材料衬里）: 管道设计温度应由经传热计算管壁温度或实测管壁温度来确定。
2.2.3.4 安装在环境温度高于介质最高温度环境中管道（已采取防护方法除外）, 管道设计温度应取环境温度。
2.2.3.5 带夹套或伴热管管道: 带夹套管道应取伴热介质温度为设计温度; 带外伴热管道应取伴热介质温度减10℃作为设计温度。
2.2.3.6 安全泄压管道: 应取泄压排放时可能出现最高或最低温度作为设计温度。
2.2.3.7 要求吹扫管道: 管道设计温度按SH3059要求应由设计者依据具体条件确定。管道设计应同时满足操作工况和吹扫工况要求。对于需要吹扫管道, 当吹扫介质操作压力和（或）操作温度比设计条件苛刻时, 在管道表中除标注设计压力和设计温度外, 还应用＊号标注吹扫介质操作压力和操作温度。吹扫介质操作压力和操作温度可按以下情况选择:
2.2.3.7.1 当吹扫介质为惰性气体、 压缩空气、 水等介质时, 可取该吹扫介质操作压力和操作温度。
2.2.3.7.2 当吹扫介质为1.0MPa 蒸气时, 若管道系统无背压, 可依据管道介质最高操作压力, 选择吹扫介质操作压力和操作温度:
a) 管道介质操作压力小于或等于0.5MPa 时, 可取吹扫介质操作压力为0.6 MPa, 操作温度为160℃;
b) 管道介质最高操作压力大于0.5MPa时, 可取吹扫介质操作压力为1.0MPa, 操作温度为 180℃。
2.2.3.7.3 当吹扫介质为1.0MPa蒸汽时, 若管道系统有背压, 可依据管道介质最高操作压力加背压值, 按2.2.3.7.2选择吹扫介质操作压力和操作温度。
2.2.3.7.4 当管道系统进行试压时, 此管道可按管道介质设计压力、 设计温度和吹扫介质操作压力、 操作温度分别计算试验压力, 取二者中较大值为管道试验压力（管道系统试验压力要求见附录 B）。
2.2.3.8 工艺专业如知道管道在正常工作过程中介质最高（或最低）工作温度或最高工作温度下壁温, 就可将其作为管道设计温度。工艺专业如不知道管道在正常工作过程中介质最高（或最低）工作温度, 可将正常工作温度加上（或减去）一定裕量作为设计温度。计算标准见表2.2.3.8-1。
表 2.2.3.8-1 管道设计温度选择
介质温度 t, ℃
设计温度
t<-20 ℃
介质正常工作温度减 0 ℃～10 ℃
-20 ℃≤t<15 ℃
介质正常工作温度减 5 ℃（但最低仍高于-20 ℃）
15 ℃≤t≤350 ℃
介质正常工作温度加 20 ℃
t>350 ℃
介质正常工作温度加 15 ℃～30 ℃

2.2.3.9 当介质温度靠近所选材料许可使用温度极限时, 应结合具体情况慎重选择设计温度, 以免增加投资或降低安全性。若增加温度裕量后会引发更换高一档材料时, 从经济上考虑, 许可按工程设计要求, 可不加或少加温度裕量, 但工艺必需有方法, 使操作中不至于超温。
2.2.3.10 当操作压力和对应操作温度有多种不一样工况或周期性变动时, 工艺设计人员应将多种工况数据具体列出并向配管专业加以书面说明。
2.3 其它
2.3.1 确定管道设计压力、 设计温度时, 除考虑正常操作工况外, 还应考虑开工、 停工工况、 改变进料工况和预期实际操作可能波动工况等。
2.3.2 管道组成件材料许用应力, 应按现行GB150要求选择。
2.3.3 对于非正常操作工况, 压力和温度可能有变动, 在满足下列要求时许可按2.3.4要求有合适波动而不影响设计条件确定:
a) 管道中无铸铁或其它非韧性金属材料制造组成件;
b) 操作压力在管道中产生应力不超出材料在该温度下屈服极限;
c) 考虑临时荷载管道, 其纵向组合应力能满足对临时荷载应力限制;
d) 管道在全部运行期间, 总应力循环次数不超出7000次;
e) 在任何情况下, 提升后压力不得超出管道系统试验压力, 且阀门和管道连接点处密封元件不会因为这种压力、 温度改变而降低或失去其应有密封性能。
2.3.4 能够满足2.3.3各项要求金属管道, 超出设计条件非常常性压力、 温度变动应符合下列要求。
2.3.4.1 当任何一次发生变动连续时间不超出10h, 且整年累计不超出100h时, 许可超出其压力参数值或超出其在提升状态温度下压力设计许用应力, 可在2.3.2要求基础上提升33%。
2.3.4.2 当任何一次发生变动连续时间不超出50h, 且整年累计不超出500h时, 许可超出其压力参数值或超出其在提升状态温度下压力设计许用应力, 可在2.3.2要求基础上提升20%。
2.3.5 最高操作压力、 最高（或最低）操作温度不一样时出现在一个工况时, 不应把全部苛刻条件组合在一起来确定设计条件, 这么做是无须要, 也是不经济。如某一工艺, 其正常工况为高压低温, 而再生工况为低压高温, 应按这两种工况温度和压力, 分别计算管道壁厚和确定材料, 管道壁厚和材料应能满足此两种工况要求。
2.3.6 催化裂化装置反应再生系统压力取决于主风机出口压力, 主风机出口管道压力应以主风机自保压力作为设计压力。
2.3.7 凡介质骤然气化会造成急剧降温管道, 如液化烃、 氨等节流阀或泄压阀后一段管道, 要取可能达成最低温度作为设计温度。假如所以造成材料升级, 可采取局部伴热方法, 并在管道步骤中注明最小伴热长度从而提升设计温度, 避免材料升级。
2.3.8 管道中“盲肠”、 放空、 排凝部分, 当其估计最低温度是冬季最低环境温度时, 应查对根据主管道所选管道等级能否符合最低环境温度要求; 不然应修改管道等级或采取局部伴热方法。
2.3.9 当一根管路中隔断阀两侧管道等级不一样时, 该隔断阀应按较高等级来选择（如图 2.3.9-1）; 假如阀门远离高温集合管（或设备）而在较低温度下操作时, 阀门可按较低等级来选择（如图 2.3.9-2）。但阀门及其配对法兰应能承受阀门两侧管道水压试验。

图 2.3.9-1 隔断阀按较高等级选择

图 2.3.9-2 隔断阀按较低等级选择

附录 A 多个常见烃类介质饱和蒸气压
表 A 多个常见烃类介质饱和蒸气压
介质名称
饱和蒸气压, MPa（A）
40 ℃
50 ℃
60 ℃
顺－2－丁烯
0.335
0.442
0.572
反－2－丁烯
0.372
0.490
0.635
丁烷
0.380
0.498
0.642
1－丁烷
0.459
0.598
0.766
异丁烯
0.469
0.611
0.783
异丁烷
0.532
0.686
0.871
丙烷
1.377
1.723
2.128
丙烯
1.660
2.068
2.545

附录 B 管道系统压力试验
按 SH 3501 要求, 管道压力试验时, 试验时温度、 应力值应符合下列要求:
a) 当设计温度高于试验温度时, 管道试验压力应按式（B）计算:

（B）
式中:
Pt——试验压力, MPa;
K——系数, 液体压力试验取1.5, 气体压力试验取1.15;
P0——设计压力, MPa;
[σ]1——试验温度下材料许用应力, MPa;
[σ]2——设计温度下材料许用应力, MPa。
b） 液体管道压力试验时应力值, 不得超出试验温度下材料屈服点90%;
c） 气体管道压力试验时应力值, 不得超出试验温度下材料屈服点80%;
d） 真空管道压力试验压力为0.2MPa。