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1、目 录第一章 管道工程设计基础- 1第一节 管道的分类、分级- 1一 工艺管道规范ANSI/ASME B31.3的管道流体分类- 1二 国内工业管道的分类、分级- 2三 压力管道类别和压力管道设计资格类别、级别的划分- 3第二节 管道组成件的设计压力、设计温度- 5一 设计压力- 5二 设计温度 - 5三 管道组成件的压力温度参数的确定- 6第三节 管道的公称直径、外径系列- 6一 管道的公称直径- 6二 管道的外径系列- 8第四节 管道的壁厚系列- 11第五节 管子、管件的公称压力-12一 以ANSI B16.5代表的美洲系列-12二 以DIN 2401代表的欧洲系列-13三 ISO公称压力
2、等级标准-14四 GB1048-90 管道元件公称压力的压力等级-14第六节 管道材料的许用压力-15第二章 管道器材及其选择- 22第一节 管道材料及器材常用标准规定- 22第二节 管道材料相关名词、术语及定义- 23 一 钢材标准常用术语- 23二 金属材料使用性能- 24三 金属材料组织- 29四 金属热处理- 30五 其他- 32第三节 管道材料、器材选用 - 33一 一般规定- 33二 管道连接- 43第四节 管道组成件的选用- 45一 管子- 45二 阀门 - 52三 管件的选用- 57四 法兰的选用- 57五 垫片- 58六 法兰连接用紧固件- 62七 法兰、垫片和紧固件的选配-
3、 63第五节 压力管道无损检验- 65一 压力管道设计中常用无损检验标准和检验方法- 65第一章 管道工程设计基础第一节 管道的分类、分级在石油天然气和石油化工装置中安装有大量各种用途管道，不同用途管道的操作参数和输送介质的性质差别很大，因此其重要程度和危险性也是不同的。为了保证各种管道在设计条件下均能安全可靠地运行，对重要程度不同的管道应当提出不同的设计、制造和施工要求。目前在工程上主要采用对管道分类、分级的办法来解决这一问题。一、工艺管道规范ANSI/ASME B31.3的管道流体分类 美国国家标准工艺管道规范ANSI/ASME B31.3中根据被输送流体的性质和泄漏时造成的后果，将化工厂
4、和炼油厂工艺管道输送的流体分为D类、M类和性质介于前二者之间的第三类流体。 D类流体不易燃、无毒、并且在规定操作条件下对人类肌体无害；设计压力不超过150lb/in2(1.05MPa);设计温度在-20oF(-29)至366oF(186)之间。 M类流体有剧毒，在输送过程中如有较少量泄漏到环境中，被人吸入或人体接触时能造成严重的和难以治疗的伤害，即使迅速采取措施也无法挽救。 流体类别的确定程序如图1-1-1所示。 流体类别确定后即可按照ANSI/ASME B31.3的有关章节的具体要求对输送该液体的管道进行设计、加工和检验。流体是否可燃？流体是否有毒？ 否 否 人吸入或接触微量后，即使迅速采取
5、医疗措施会不会造成不可恢复的严重后果？ 是 是否 设计压力是否为150lb/in2或更小和设计温度是否从-20F(-29)至366F(186) 是 否否 从经验操作条件和所处的地点方面考虑，接第至章所作的设计是否能够保护人员不与被环境中的微量流体接触？ 是 否 是 适用第至章的要求可以使用D类流体输送的特殊条款 此类流体输送应符合第至第的要求 否 此流体输送管道类别属M类，必须遵守第至章和第章的附加要求 图1-1-1流体类别的确定程序二、国内工业管道的分类、分级 目前国内对工业管道有二种分类、分级 (一) 按管道设计压力及输送介质分类、分级石油化工管道输送的介质一般为易燃、可燃介质，部分物料按
6、职业性接触毒物危害程度分级GB5044的规定，其毒性程度为极度或高度危害介质。此类管道即使压力很低，但是一旦发生泄漏和损坏，造成的后果是很严重的。因此对此类管道不但要考虑管道设计温度和设计压力的影响，而且更重要的是考虑被输送介质的影响，为此中国石化集团公司工程建设部组织修订的石油化工管道设计器材选用通则SH3059中根据被输送介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性程度以及管道的设计压力将石油化工管道分为SHA、SHB、SHC、SHD、SHE五个级别，如表1-1-1所示。表1-1-1 管道分级管 道 级 别适 用 范 围SHA1毒性程度为极度危害介质管道(苯管道除外)2. 毒性程度为高度危害介质的丙稀
7、腈、光气、二硫化碳和氟化氢管道3.设计压力大于或等于10.0Mpa的介质管道SHB1毒性程度为极度危害介质的苯管道2. 毒性程度为高度危害介质管道(丙稀腈、光气、二硫化碳和氟化氢管道除外)3.甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃、甲B类、乙A类可燃液体介质管道SHC1. 毒性程度为中度、轻度危害介质管道2. 乙B类、丙类可燃液体介质管道SHD设计温度低于-29的低温管道SHE设计压力小于10.0Mpa,且设计温度高于或等于-29的无毒、非可燃介质管道 注:混合物料应以其主导物料作为分级依据.1. 管道级别,应在管道表和单管图或相关的技术文件上逐根加以注明,作为设计、施工和检验的依据.2. 除设计另
8、有规定外，石油化工管道应按现行石油化工金属管道工程施工验收规范SH3501的要求进行施工和验收。 (二) 工业金属管道设计规范GB50316，将工业金属管道中输送流体分为五类.1. A1流体在该规范内系指剧毒流体,在输送过程中如有极少量的流体泄漏到环境中,被人吸入或与人体接触时,能造成严重中毒,脱离接触后,不能治愈.相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级GB5044中级(极度危害)的毒物。2. A2流体在该规范内系指有毒流体,接触此类流体后,会有不同程度的中毒,脱离接触后可治愈.相当于职业性接触毒物危害程度分级GB5044中级及以下(高度、中度、轻度危害)的毒物。3. B类流体在该规范内
9、系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体的液体,这些流体能点燃并在空气中连续燃烧。4. D类流体指不可燃、无毒、设计压力小于或等于1.0Mpa和设计温度高于-20186之间的流体。5. C类流体系指不包括D类流体的不可燃、无毒的流体。 6. 在该规范中,流体划分为五类.其中有三类与美国工艺管道规范ANSI/ASME B31.3中的M类、D类流体和可燃流体相同。流体类别用代号是为了条文叙述的方便,并不是危险程度的排序。因未全面计入设计压力、温度的影响。这里,流体分类不同于管道分类.有的流体既是B类流体同时又是有毒流体,在设计上均应遵循两类流体的有关条文的规定。三、压力管道类别和压
10、力管道设计资格类别级别的划分 (一) 压力管道类别 按照压力管道安全管理与监察规定劳部发1996140号文和压力管道设计单位资格认证与管理办法质技监局锅发1999272号文的规定，压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道和长输管道三类。 1、工业管道：企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助的管道。 2、公用管道：城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。 3、长输管道：产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的长距离管道。 (二) 压力管道设计资格类别、级别的划分 1、长输管道为GA类，级别划分为： (1) 符合下列条件之一的长输管道为GA1级：
11、 a 输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P1.6MPa的管道； b 输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离200Km且管道公称直径DN300mm的管道； c 输送浆体介质，输送距离50Km且管道公称直径DN150mm的管道。 (2) 符合以下条件之一的长输管道为GA2级； a 输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P1.6MPa的管道； b GA1(b)范围以外的长输管道； c GA1(c)范围以外的长输管道。 2、公用管道为GB类，级别划分为： (1) GB1燃气管道； (2) GB2热力管道。 3、工业管道为GC类；级别划分为： (1) 符合下列条件之一的工业管道为GC1级： a 输送
12、GB5044职业性接触毒物危害程度分级中，毒性程度为极度危害介质的管道； b 输送GB50160石油化工企业设计防火规范及GBJ16建筑设计防火规范中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4.0Mpa的管道； c 输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P4.0MPa且设计温度大于等于400的管道； d 输送流体介质且设计压力P10.0Mpa的管道。 (2) 符合以下条件之一的工业管道为GC2级： a 输送GB50160石油化工企业设计防火规范及GBJ16建筑设计防火规范中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4.0Mpa的管道； b 输送可
13、燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P4.0Mpa，且设计温度400的管道； c 输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P10.0 MPa且设计温度400的管道； d 输送流体介质，设计压力P10.0 MPa且设计温度1000mm时(一般是大于DN600)多为焊接管。因此，SH标准等效采用了“ISO系列”。 (二) 常用的管子标准及其外径尺寸 常用的管子标准及其外径尺寸见表1-3-5表1-3-5 常用的管子标准及其外径尺寸 mm公称直径ISO4200系列1ANSIB36.10BS3600DIN2448/DIN2458JISGB法兰接管GB8163SH3405HG20553JB法兰接管大外径系
14、列小外径系列A系列B系列610.210.310.210.210.510813.513.713.513.513.8141017.217.117.217.217.317.218141717.214141521.321.321.321.321.721.322182221.318182026.926.726.926.927.226.927252726.925252533.733.433.733.734.033.734323433.73232(32)42.442.242.442.442.742.442384242.438384048.248.348.348.348.648.348454848.34545
15、5060.360.360.360.360.560.360576060.35757续表1-3-5 公称直径ISO4200系列1ANSIB36.10BS3600DIN2448/DIN2458JISGB法兰接管GB8163SH3405HG20553JB法兰接管大外径系列小外径系列A系列B系列(65)76.173.076.176.176.376.176767676.176738088.988.988.988.989.188.989898988.98989100114.3114.3114.3114.3114.3114.3114108114114.3108108(125)139.7141.3139.713
16、9.7139.8139.7140133140139.7133133150168.2168.3163.3168.3165.2168.3168159168168.3159159(175)193.7193.7190.7194194200219.1219.1219.1219.1216.3219.1219219219219.1219219250273.0273.0273.0273.0267.4273.0273.0273273273.0273273300323.9323.9323.9323.9318.5323.9325/323.9325325323.9325325350355.6355.6355.6355
17、.6355.6355.6351/355.6377356355.6377377400406.4406.4406.4406.4406.4406.4402/406.4426406406.4426426450457457.2457457.2457.0457450/457480457457480480500508508.0508508508.0508500/508530508508530530(550)558.0559558.8558.8550/559559600610609.6610609.6609.6610600/610630610610630630(650)660.4660660.4660.466
18、0700711711.2711711.2711.2711711(720)711711720720(750)762.0762762762762800813812.6813812.3812.8813813(820)813813820820(850)863.6864863.6863.6864900914914.4914914.4914.4914914(920)914914920920100010161016.0101610161016.010161016(1020)1016101610201020续表1-3-5 公称直径ISO4200系列1ANSIB36.10BS3600DIN2448/DIN245
19、8JISGB法兰接管GB8163SH3405HG20553JB法兰接管大外径系列小外径系列A系列B系列11001117.61117.61118120012201219.212201219.2122012201220122012191220122013001320.81320.81321140014201422.414201422.4142014201420142014221420142015001524.01524.01524160016201625.616201625.6162016201620162016261620162017001727.21727.21727180018201828.818201828.818201820182018201829182019001930.41930.41930200020202032.020202032.0202020202020202020322020第四节 管道的壁厚系列 钢管壁厚的表示方法，不同标准中各不相同，但主要有三种： (一) 以管子表号表示壁厚 这是 1938年美国国家标准协会的标准ANSI B36.10焊接和无缝钢管规定的以管子表号“SCh”表示管子壁厚。管