常压和减压转油线管道设计技术规定.doc

40B229－1998 第 19 页 共 18 页

1 范围

1.1 本标准规定了常压和减压蒸馏装置加热炉出口转油线管道设计的有关原则。
1.2 本标准适用于常压转油线和减压转油线的管道设计。

2 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为标准的条文。在标准出版时，所
示版本均为有效。所有标准都会修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB150 钢制压力容器
GB6654 压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板
GB8163 输送流体用无缝钢管
GB9948 石油裂化用无缝钢管
GB/T13148 不锈钢复合钢板焊接技术条件
GB/T14976 流体输送用不锈钢无缝钢管
SH3059 石油化工企业管道设计器材选用通则
SH3010 石油化工设备与管道隔热技术规范
SHJ520 石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程
SH3501 石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范
JB4730 压力容器无损检测
JB4733 压力容器用爆炸不锈钢复合钢板
40B118 钢板卷制焊接钢管

3 术语

常压转油线—指输送自常压加热炉（简称常压炉）至常压蒸馏塔（简称常压塔）间工艺物料的管系。常压转油线是由主管段、分支段、过渡段和末端炉管组成。
减压转油线—指输送自减压加热炉(简称减压炉)至减压蒸馏塔(简称减压塔)间工艺物料的管系。减压转油线是由主管段、分支段、过渡段和末端炉管组成。
主管段—指转油线中与蒸馏塔直接相连的管段。
分支段—指转油线中主管段与过渡段间连接的管段。
过渡段—由加热炉炉管至分支段或主管段称为过渡段。
同轴布置—指蒸馏塔、加热炉与转油线主管段中心线在同一轴线上布置。
管系—单独一组设计条件相互联系的管道。

4 相关设备布置要求

4.1 减压塔与减压炉之间的净距以保证主管段15m为宜，常压塔与常压炉之间的净距可不受限制。
4.2 蒸馏塔、加热炉与转油线主管段宜采用同轴布置。
4.3 主管段支架宜设计为独立的支架。

5 转油线结构设计

5.1整体结构设计要求
5.1.1 常用的四种转油线结构设计，见图-1～图-4。常压转油线还可采用图-5、图-6两种结构型式。
5.1.2 各种结构转油线的末端两根炉管都应作为转油线柔性分析中的一部分。
5.2主管段结构设计要求
5.2.1 常压转油线主管段宜设计成水平直通型或水平Z型。
5.2.2 常压转油线主管段与常压塔嘴子应呈切向入口方式。
5.2.3 常压转油线主管段应有0.003的坡度坡向常压塔。
5.2.4 减压转油线主管段应设计成水平直通型，呈沿减压塔中心线入口方式。
5.2.5 减压转油线主管段（从塔壁到主管段交汇处）长度取15m为宜。
5.2.6 减压转油线主管段应有0.003的坡度坡向减压塔。
5.2.7 管径大于等于600的主管段末端，应设置人孔。
5.2.8 主管段上设有人孔、弹簧支座、仪表管嘴等需要操作或检修处应设平台梯子。平台梯子应考虑主管段的水平膨胀和垂直位移。
5.2.9 非对称布置过渡管段时，在主管段内壁介质冲刷处应设防冲档板。
5.2.10 主管段与蒸馏塔嘴子应采用对焊连接。
5.3 分支段、过渡段结构设计要求
5.3.1 加热炉管出口嘴子对称布置时，支管段、过渡段宜按四合二和二合一布置（见图-1）。
加热炉管出口分二路时按二合一对称布置（见图-3）或轴向对称插入主管段末端（见图-4）。
5.3.2 分支段对称布置时，分支段接入主管段处应设计成特殊Y型三通结构型式（见图-1,3,5）。
5.3.3 过渡段宜45°顺介质方向插入分支段或主管段。
5.3.4 分支段、过渡段宜选用3～6DN曲率半径弯管。
5.3.5 加热炉出口嘴子在加热炉一侧平行布置时，过渡段应水平45°或空间45°插入主管段（见图-2，6）。
5.3.6 减压转油线过渡段设计应最短、弯管最少。
5.4 末端炉管结构设计要求
5.4.1 末端炉管的设计应由工业炉专业负责。但管道设计专业与工业炉专业，应互相委托下列资料：
5.4.1.1 工业炉专业向管道设计专业提出参加计算的末端炉管材质、直径、壁厚、介质气液容重，炉管表面温度、炉管介质压力及炉管的结构尺寸和参加计算的炉管承重形式；
5.4.1.2 管道设计专业向工业炉专业提出炉管承重点的荷载，炉顶盖板处炉管的三向位移量，加热炉出口管下部弯管处导向支架的最小水平位移值和导向支架处最大垂直位移值。

6 材料选用

6.1 主管段和分支段材料选用要求：
6.1.1 DN≤500mm的主管段或分支管段应选用无缝钢管，DN>500mm的主管段、分支段应选用钢板卷制焊接钢管，不允许选用螺旋缝焊接钢管。
6.1.2 低硫（总硫<0.5%wt）低酸[酸值<0.5mg（KOH）/g]介质，无缝钢管应选用碳素钢(20#)无缝钢管，应符合GB8163标准要求。钢板卷制焊接钢管宜选用20R钢板，应符合GB6654标准要求。
6.1.3 高硫（总硫≥0.5%wt）、低酸介质，宜选用1Cr5Mo或00Cr19Ni10石油裂化用无缝钢管，应符合GB9948标准要求。钢板卷制焊接钢管宜选用20R+1Cr5Mo,20R+Ocr13A(405)或20R+00Cr19Ni11(304L)复合钢板，应符合JB4733标准要求。
6.1.4 低硫、高酸[酸值≥0.5mg(KOH/g)]介质，宜选用OOCr17Ni14Mo2(316L)或OOCr19Ni13Mo3(317L)流体输送用不锈钢无缝钢管，应符合GB/T14976标准要求。钢板卷制焊接钢管宜选用20R+ OOCr17Ni14Mo2(316L)或20R+OOCr19Ni13Mo3(317L)复合钢板，应符合JB4733标准要求。
6.1.5 高硫、高酸介质，宜选用OOCr17Ni14Mo2(316L)或OOCr19Ni13Mo3(317L)流体输送用不锈钢无缝钢管，应符合GB/T14976标准要求。钢板卷制焊接钢管宜选用20R+ OOCr17Ni14Mo2(316L)或20R+ OOCr19Ni13Mo3(317L)复合钢板，应符合JB4733标准要求。
6.16 人孔、仪表管咀的耐腐蚀要求应不低于主管段材料。
6.2 过渡段材料选用要求
6.2.1 过渡段宜选用无缝钢管
6.2.2 低硫（总硫<0。5%wt）低酸[酸值小于0.5mg(KOH)/g]介质，应选用碳素钢（20#）无
缝钢管，应符合GB8163标准要求。
6.2.3 高硫（总硫≥0.5%wt）低酸介质，宜选用1Cr5Mo或OOCr19Ni10石油裂化用无缝钢管，应符合GB9948标准要求。
6.2.4 低硫、高酸[酸值≥0.5mg(KOH)/g]介质时，宜选用OOCr17Ni14Mo2(316L)或OOCr19Ni13Mo3(317L)流体输送用不锈钢无缝钢管，应符合GB/T14976标准要求。
6.2.5 高硫、高酸介质，宜选用OOCr17Ni14Mo2(316L)或OOCr19Ni13Mo2(317L)流体输送用不锈钢无缝钢管，应符合GB/T14976标准要求。

7 强度设计和应力分析

7.1各管段理论计算壁厚的确定。
7.1.1 直管段的壁厚应按SH3059中第7.2节进行计算。并应符合下列要求：
7.1.1.1 复合管的复层不计算在管子理论计算壁厚内；
7.1.1.2 腐蚀余量根据腐蚀环境情况可取1.6～3.2mm。复合管腐蚀余量取为零；
7.1.1.3 考虑制造偏差和腐蚀余量等因素后，管子的选用壁厚应就近上靠到公称壁厚。
7.1.2 减压转油线主管段和分支段的理论计算壁厚，除应满足7.1.1条的要求外，尚应按GB150第6.2节和GB150第6.3节进行计算。椭园封头按GB150第7.1.2款进行计算。
7.2 管系柔性分析
7.2.1 管系应采用CEASERⅡ进行计算分析。
7.2.2 管系柔性分析过程中，当利用炉管参加补偿计算时，应把炉子内最后两根炉管包括在内，并按5.4.1.2条向有关专业提出委托。
7.2.3 管系柔性分析时，应考虑各个端点的附加位移量。

7.2.4 管系介质荷载计算，应由工艺系统专业提出的汽液混合密度进行计算。
7.2.5 采用复合钢管时，荷载应包括基层和复层的质量，许用应力按基层材料选用。
7.2.6 其它荷载
7.2.6.1 隔热层材料的质量应按材料的实际容重加上保护层的质量进行计算。
7.2.6.2 支承点承受的其它荷载（如鞍式支座，防冲板，大的吊杆、平台梯子、大封头、人孔、加强圈等）均应计算在内。
7.2.7 除考虑正常操作工况下的管系荷载外，还需考虑事故工况和充水工况下的管系荷载。
7.2.8 计算结果处理
7.2.8.1 应力集中点（如设备嘴子、三通和弯管）宜采取加加强圈或加筋板措施，不满足要求时，还可采取局部管件加厚措施。
7.2.8.2 管系作用在塔嘴子处的作用力和力矩，应提交设备专业进行核算。
7.2.8.3 提交土建专业的管架资料应包括操作工况，事故工况和充水工况的作用力和力矩，
管架支承点处的冷、热态位移。
7.2.9 管系冷紧要求
7.2.9.1 为了降低管系在操作状态下对设备嘴子的作用力和力矩，管系应采用冷紧措施。
7.2.9.2 管系冷紧口宜取在塔嘴子附近。
7.2.9.3 冷紧比值宜取0.6。
7.2.9.4 管系冷紧后，炉管出口处位移值宜不大于100mm。
7.3.10 局部强度校核和振动分析
7.3.10.1 转油线主管段支座处局部应力验算见附录A。
7.3.10.2 地震烈度在8度或8度以上设防地区，对转油线应进行地震响应分析，采用《石
油化工架空管道抗震鉴定程序》进行校核。
7.3.10.3 对管系应进行振型分析，要求固有频率在4HZ以上。

8 支吊架设计

8.1 支吊架的设计位置，应最大限度地承受管系的质量，使塔嘴子处和炉管出口嘴子处受力最小。
8.2 支吊架的形式应考虑有利于管系的减震，尽量不采用吊架方式。
8.3 主管段的支吊架设计要求如下：
8.3.1 主管段长度在15m左右，原则上只设一个管架。
8.3.2 管架的结构形式宜选用柔性管架，特殊情况可选用刚性管架；
8.3.3 支承型式：当选用柔性管架结构，在管架顶面应设弹簧支座。当选用刚性管架结构，
在管架顶面除设弹簧支座外还应在弹簧支座下设滚动支座或采用摩擦系数<0.1的垫板。
8.3.4 承重点处设有弹簧的主管段应设承重保险装置。根据管加结构形式，可选用承重定位保险装置（见图-7）或承重吊杆保险装置（见图-8）。
8.4 分支段或过渡段的支吊架设计要求如下：
8.4.1 分支段或过渡段的支吊架一般生根在炉子的构架上；
8.4.2 支架型式：尽量采用弹簧支座，在不会引起振动的情况下，可采用弹簧吊架。在无
垂直位移处可采用滑动支架。

9 其它要求

9.1 管系隔热层应按SH3010进行设计、施工、检查和验收。
9.2 管系应按SH3501进行施工及验收，其中主管段和分支段应按GB150第十章的有关要求
进行施工及验收。
9.3 管系按SH3501划为SHBI级管道。以焊缝要求40%射线探伤，并以Ⅱ级为合格。管道焊接接头无损检测后焊缝缺陷等级的评定，应符合JB4730的规定。
9.4 主管段和分支段不参加系统水压试验时，应在地面上分段进行压力试验。
9.5 整个管系与塔一起进行气压试验，减压转油线还应做24小时的真空度试验，增压率不应大于5%。
9.6 不锈复合钢板焊接技术条件应执行GB/T13148标准。
9.7 铬钼耐热钢管道焊接技术条件应执行SHJ520标准。
9.8 钢板卷制焊接钢管的制造应符合40B118标准要求。

`图-1四合二、二合一同轴对称布置
(炉管吸收转油线热膨胀量)

图-2 四合一侧面布置
（炉管吸收转油线热膨胀量）

图-3 二合一同轴对称布置
（炉管吸收转油线热膨胀量）

图-4 二合一同轴对称布置
（炉管吸收转油线热膨胀量）

图-5 “Z”型主管对称支管盎型式
（炉管吸收部分转油线热量膨胀量）

图-6 “Z”型主管四合一侧面布置
（炉管吸收转油线热膨胀量）

图8 承重吊杆保险装置

附录A
大口径管道支托处局部应力计算
A1、局部应力分析适用范围
管道支座处产生的局部应力，可根据不同情况分以下几种计算：
a、 支托处的点荷载局部应力。
b、 支托处的线荷载局部应力。
c、 鞍座处（鞍枕部）的局部应力。
A2、点、线荷载的局部应力的计算和验算。
A2.1 管托对管道壁施加点或线荷载，当满足0.01≤b/l≤0.05时，用下两式检验局部应力。

（1）

（2）

式中：—管托处的周向局部应力，MPa
—为X的函数，由X查图A2
—为X的函数，由X查图A3
W——线或点荷载，N
T —管壁厚（应扣除负偏差或腐蚀余量，mm）
B —线荷载的长度，mm。点荷载时，取b=t ，见图A1
L —支撑间距，mm
—管道平均半径,mm

注：当时用下式

（3）

图A1 点或线荷载图

A2.2 加衬板或加强板时的局部应力仍用上述公式计算，但式中的管壁厚度用下式修正：

（4）

式中：—修正后的管壁厚度，mm。
tPAD—衬板或加强板的厚度，mm。

2.3 点、线荷载下的局部应力验算如下：
长期荷载作用下

≤1.5.Sh , Mpa

长期+短期荷载作用下：

≤3.0.Sh , Mpa

式中：Sh—工作温度下筒体的许用应力,MPa。

A3 鞍形支座的局部应力
A3.1 鞍形支座的局部应力：

(5)

式中：—发生在管道的鞍座处的最大复合应力，MPa
t—壁厚（扣除负偏差和腐蚀裕量）mm，若加衬板应按A2.2进行修正。
—管道平均半径，mm
b—鞍座宽度，见图A-4
Q—鞍座的支座反力N

图A-4
鞍座荷载图

A3.2 鞍座反力计算如下：

长期荷载时为自重等产生的鞍座反力，N

短期荷载时

垂直方向为自重+地震力

水平方向

式中：FV—风、地震水平力引起的垂直力，N
H—管中心至鞍座底面的距离，mm
B—鞍座的横向宽度，mm
FH—风、地震、热胀的水平力中大者，N

A3.3 鞍座处的局部应力验算
长期荷载下≤1.5.sh Mpa
短期荷载下≤2.25.sh Mpa
当局部应力不满足验算条件时，可增加管壁厚度或加强板厚度。
式中：Sh—工作温度下筒体的许用应力，Mpa