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1、2019/2/14,1,TSG D0001-2009 压力管道安全技术监察规程 工业管道 设计,应道宴 全国压力管道标准化分技术委员会 021-62498849(o)62489867(Fax) 13701915592 e-mail:ying-,2019/2/14,2,第三章 设计(35-56),35-39; 设计许可35 设计文件36-39 40-56主要的安全设计准则,2019/2/14,3,设计许可,第三十五条 管道的设计单位应当取得相应的设计许可证书。 TSG R1001-08压力容器压力管道设计许可规则 GC1 GC2 GC3,2019/2/14,4,设计标准,管道工程设计应当符合本规
2、程以及GB/T 20801的要求（包括使用单位规定的附加要求）; 管规协调标准(合格评定);(total 61-65) 最低、基本安全要求;(total 21) 与其他标准关系(total 66-75),2019/2/14,5,设计文件36,第三十六条 管道设计文件一般包括 图纸目录 管道材料等级表、 管道数据表（参见附件C） 设备布置图、 管道平面布置图、轴测图、 强度计算书(管;攴管连接)、管道应力分析书， 必要时还应当包括施工安装说明书。,2019/2/14,6,设计文件37,第三十七条 管道工程规定至少应当包括以下内容： (一)管道材料等级表、防腐处理、隔热要求、吹扫与清洗、管道涂色要
3、求； (二)管道元件技术条件； (三)工程设计选用管道元件时，应当考虑工程设计寿命的要求； (四)管道制作与安装（包括焊接）技术条件； (五)试验和检验要求。,2019/2/14,7,设计文件的盖章和签署38,39,第三十八条 管道图纸目录和管道平面布置图上应当加盖设计单位设计许可印章。 第三十九条 管道数据表、管道材料等级表、设备布置图、管道平面布置图、强度计算书和管道应力分析计算书等主要设计图样和文件，应当有设计、校核、审核三级签字 。 GC1级管道的管道材料等级表和管道应力分析计算书还应当有设计审定人签字。,2019/2/14,8,设计压力,第四十条 管道设计压力应当不小于在操作中可能遇
4、到的最苛刻的压力与温度组合工况的压力。 1.最苛刻的压力与温度组合=壁厚或PN最高 2.压力与温度组合 管道操作工况超过设计条件时，应当符合GB/T 20801关于允许超压的规定。 超压或超温幅度-时间,2019/2/14,9,管道元件压力设计准则(41),管道元件的MAWP 1.标准所规定的对应于设计温度的压力温度额定值 2. 应力计算确定 3.由验证试验确定 4.其他方法,2019/2/14,10,管道元件压力设计准则(41),(一)法兰、阀门等管道元件的适用压力，符合相关标准所规定的对应于设计温度的压力温度额定值的规定； (二)直管、斜接弯头、弯管、盲板、非标法兰以及支管连接管件的适用压
5、力按照GB/T 20801进行计算确定； (三)承插和螺纹管件的适用压力按照相关标准规定的直管壁厚确定； (四)对焊管件和支管座(GB19326)的适用压力按照GB/T 20801计算确定，无法进行计算时，可以由验证试验确定。 不能按照本条(一)(四)项确定适用压力的管道组成件，也可以根据使用经验、应力分析、型式试验等方法确定其适用压力，但需通过国家质检总局委托的技术组织或者技术机构的技术评审。,2019/2/14,11,管道压力设计一般规律,1.法兰、阀门MAWP -压力温度额定值 2.直管、斜接弯头、弯管、支管连接MAWP -选定厚度后校核计算确定 3.标准承插、螺纹管件和支管座MAWP
6、-直管等强度(不低于) 4.对焊管件MAWP -直管等强度+验证试验 5.管道设计压力1,2,3,4的最小MAWP 6.支管连接和非金属阀座可例外,2019/2/14,12,设计温度42,第四十二条 管道设计温度应当按照操作中可能遇到的最苛刻的压力与温度组合工况的温度确定。 最苛刻的压力与温度组合中的温度 设计温度不同于最高工作温度 设计温度不同于最低工作温度 设计温度不同于环境温度,2019/2/14,13,环境低温43,44,第四十三条 环境温度低于0时，应当有防止切断阀、控制阀、安全保护装置和其他管道组成件的活动部件外表面结冰的措施。 第四十四条 当金属管道外壁温度受大气环境条件影响，压
7、力管道设计时所考虑的最低环境温度，可以按照该地区气象资料，取历年来月平均最低气温的最低值（注9）。 注9：月平均最低气温是指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数。,2019/2/14,14,管道应力分析 45,凡是与机API618、泵类等动设备相连，(换热器,API661空冷器) 或者在高温(400)、高压下使用， 或者循环当量数大于7000， 以及工程设计中有严格要求的管道 (工程公司要求),2019/2/14,15,2019/2/14,16,2019/2/14,17,2019/2/14,18,管道应力分析中荷载和作用力46,第四十六条 管道应力分析中应当考虑以下各类荷载的影响以及其他原
8、因产生的荷载和作用力的相关作用： (一)介质压力、管道自重（包括隔热层、管道组成件以及介质重量）等持久荷载； (二)风荷载、地震荷载以及由于阀门关闭引起的压力短时升高、泄放阀打开时对管道的冲击反力等临时荷载； (三)温差荷载、固定支吊架或者端点位移对管道的交变或者非交变荷载。,2019/2/14,19,管道轴向应力的判据47,第四十七条 管道轴向应力应当符合以下要求： (一)持久荷载组合工况下的 管道轴向应力小于或等于最高工作温度下的材料许用应力； (二)持久荷载和必须考虑的临时荷载组合工况下的 管道轴向应力小于或者等于1.33倍最高工作温度下的材料许用应力。,2019/2/14,20,管道轴
9、向应力的判据47,(三)交变或者非交变荷载下 由位移引起的应力范围小于或者等于柔性分析的许用应力范围 (GB20801.3-06 7.3.3.2),2019/2/14,21,壁厚裕量 48,第四十八条 管道设计应当有足够的腐蚀裕量。腐蚀裕量应当根据预期的管道使用寿命和介质对材料的腐蚀速率确定，并且还应当考虑介质流动时对管道或者受压元件的冲蚀量和局部腐蚀以及应力腐蚀对管道的影响，以满足管道安全运行的要求。,2019/2/14,22,最小厚度49,第四十九条 管道组成件的最小厚度应当考虑包括腐蚀、冲蚀、螺纹深度或者沟槽深度所需的裕量。为了防止由于支承、结冰、回填、运输、装卸或者其他原因引起的附加荷
10、载而产生超载应力，造成损坏、跨塌或者失稳，必要时，应当增加管壁厚度。 1/120 壁厚等级 PN20,2019/2/14,23,金属许用应力S的基准 50,抗拉3 屈服1.5 SS中温屈服0.90 持久1.5(平均),1.25(最低) 中温屈服/常温屈服比值曲线,2019/2/14,24,金属许用应力S的基准 50,1.CS,AS,SS与ASME B31.3基本一致 常温不一; 屈服低时; 2.与GB50316,GB150不同 中温,高温 1.5-1.6 3. 管、板(管)许用应力S有用 锻、铸、螺、管件无用,2019/2/14,25,许用应力 碳钢和合金钢许用应力示意图,2019/2/14,
11、26,许用应力 ASTM 碳钢材料 中温屈服强度(MPa),2019/2/14,27,许用应力 ASTM 碳钢材料 “中温屈服强度/常温屈服强度”比值,2019/2/14,28,2019/2/14,29,2019/2/14,30,2019/2/14,31,2019/2/14,32,许用应力 Cr-Ni不锈钢的许用应力,2.奥氏体不锈钢中高温强度分组 按成分(304,316,321,347,309,310), C高/低, 锻轧材/铸件, GB20801分成16组,2019/2/14,33,许用应力 Cr-Ni不锈钢的许用应力,304分4组 锻轧材304(C0.04%);304H(0.04C0.1
12、0%) 锻轧材 304L(C0.03%)；304(C0.08%), 但常温屈服强度不同 铸件 CF8(C0.04% 铸件) 铸件 CF3(C0.03%铸件)；CF8（C0.08%，铸件）,2019/2/14,34,许用应力 Cr-Ni不锈钢的许用应力,316分4组 锻轧材316(C0.04%);316H(0.04C0.10%) 锻轧材 316L(C0.03%)；316(C0.08%),但常温屈服强度不同 铸件 CF8M(C0.04% 铸件) 铸件 CF3M(C0.03%铸件)；CF8M（C0.08%，铸件）,2019/2/14,35,第5章 许用应力 Cr-Ni不锈钢的许用应力,321分2组
13、锻轧材 321H(0.04C0.10%) ; 锻轧材 321(C0.08%) ; 321无铸件,2019/2/14,36,2019/2/14,37,纵缝焊缝系数,1.焊管纵缝 2.管件焊缝系数=焊管纵缝系数 3.低温钢,AS,Ni,Ti管件焊缝系数=1.0 4.ERW管不作管件 5.按装环缝及角接焊缝无焊缝系数 6.ASME B31.3-2005 540以上AS,SS,Ni焊缝系数=1.0-0.50,2019/2/14,38,2019/2/14,39,管道组成件的设计和选用51,第五十一条 管道组成件的设计和选用应当符合GB/T 20801.3的规定 5.1管道组成件的选用 管子和对焊管件 ;
14、弯管 ;斜接弯头（虾米弯） ;短半径弯头 ;翻边接头 ;支管连接及其管件 ;法兰 ;紧固件和垫片 ;阀门 ; 5.2管道组成件的连接形式 焊接连接;法兰连接;胀接接头 ;螺纹密封的管螺纹连接 ;直螺纹连接 ;扩口、非扩口压合型管件的连接 ;填缝接头 ;特殊管接头,2019/2/14,40,法兰连接52,第五十二条 压力管道的法兰、垫片、紧固件的设计应当遵照HG 20592206351997钢制管法兰、垫片、紧固件等相关标准的规定 2009,2019/2/14,41,法兰连接52,HG20592-20635-2009 完整体系(法兰 ,紧固件,垫片 ,选用和选配) 压力管道用(选择) 密封性能关
15、注 P/T与材料(ASTM),设计体系(ASME B31.3)配套,2019/2/14,42,法兰接头的密封要求 53,第五十三条 为了保证法兰接头的密封要求，设计时应当遵循以下原则： (一)平焊法兰不得用于温度频繁变化的管道，特别是法兰未做隔热的场合； (二)剧烈循环工况的管道采用法兰连接时选用带颈对焊法兰；,2019/2/14,43,法兰接头的密封要求 53,(三)胀接法兰、螺纹法兰不得用于GC1级管道和腐蚀性极强的环境中； (四)扩口翻边接头不得用于剧烈循环工况；,2019/2/14,44,法兰接头的密封要求 53,(五)法兰连接的紧固件符合预紧与操作条件下垫片的密封要求，低强度紧固件不
16、得用于剧烈循环工况下的法兰接头； (六)垫片根据流体性质、使用温度、压力以及法兰密封面等因素选用, 垫片的密封荷载与法兰的压力等级、密封面型式和表面粗糙度以及紧固件相匹配；,2019/2/14,45,法兰接头的密封要求 53,(七)GC1级管道以及有毒、可燃介质管道，规定其法兰接头的紧固载荷和紧固程序，确保法兰接头的密封性能。,2019/2/14,46,支吊架的设计和选用54,第五十四条 管道支吊架的设计和选用应当符合GB/T 20801的规定。设计时应当遵循以下原则： (一)确保所有管道支吊架具有足够的强度和刚度； (二)管道支吊架与管道连接构件的设计，保证连接处不会产生过大的局部弯曲应力，并且不会使管子变形，循环荷载的场合，能够减小连接处的应力集中。,2019/2/14,47,介质的排放55,第五十五条 可燃、有毒或者有腐蚀性的有害介质的排放处理，应当符合国家有关规定。 H S E,2019/2/14,48,管道系统泄漏试验56,第五十六条 对介质毒性为极度危害或者高度危害以及可燃流体的管道系统，在安装施工完成后应当进行泄漏试验。泄漏试验的具体要求应当在设计文件上做出规定。 敏感泄漏试验-低压 ( 0.25P;P1) 氦;氨;气泡;肥皂泡,