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压力管道设计 工业管道、公用管道的设计 压力管道 中华人民共与国劳动部《压力管道安全管理与监察规定》 按压力管道管理 1.输送 GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道。
2.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、乙类介质的管道 3.最高工作压力大于等于 0.1MPa（表压，下同），输送介质为气（汽）体、液化气体的管道 4.最高工作压力大于等于 0.1MPa 输送介质为可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的或者最高工作温度高于等于标准沸点的液体的管道 5.前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置等 不按压力管道管理 1.设备本体所属管道 2.军事装备、交通工具上与装置中的管道 3.入户（居民楼、庭院）前的最后一道阀门之后的生活用燃气管道及热力点（不含热力点）之后的热力管道 压力管道按用途分为四类 ◆ 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、公用工程管道与其他辅助管道。GC1，GC2，GC3 ◆ 公用管道 城镇范围内用于公用事业或者民用的燃气管道与热力管道。GB1，GB2。
◆ 长输管道 产地、存储库、使用单位间的用于输送商品介质的管道。GA1，GA2。
◆ 动力管道 火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道，GD1、GD2。
3.1 工业管道的设计 工业管道的定义：
1）定义 GC 类（工业管道）指企业、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管道。包含延伸出工厂边界线，但归属企业、事业单位所管辖的管道。
2）分级 详见《压力容器压力管道设计许可规则》（简称设计规则）（ TSG R1001-2008 附录 B） 划分为 GC1 级、GC2 级、GC3 级。
符合下列条件之一的工业管道为 GC1 级：
（1）输送国标 GB5044-85 《职业接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质与工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质的管道；
（2）输送国标 GB50160-1999 《石油化工企业设计防火规范》及 GB50016-2006 《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或者甲类可燃液体（包含液化烃），同时设计压力大于或者者等于 4.0MPa 的管道；
（3）输送流体介质同时设计压力大于或者者等于 10.0MPa，或者者设计压力大于或者者等于 4.0MPa，同时设计温度大于或者者等于 400℃的管道。
符合下列条件的工业管道为 GC2 级：
除 GC3 级管道外，介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力与设计温度小于 GC1 级的管道。
符合下列条件的工业管道为 GC3 级：
输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或者等于 1.0MPa，同时设计温度大于-20℃但是小于 185℃的管道。
《压力管道安全技术监察规程》（TSG D0001-2009）（简称管规）第二条中强调了工业管道的三要素。
本规程适用于同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置与界区内公用工程所属的工业管道（下列简称管道）：
1）最高工作压力大于或者者等于 0.1MPa（表压，下同）的管道；
2）公称直径（即公称通径、公称尺寸，代号通常用 DN 表示）大于 25mm 的管道；
3）输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或者者等于其标准沸点的液体或者者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体的管道。
注意管规监管的范围不包含下列管道：
公称压力为 42MPa 以上的管道与非金属管道。
工业管道的特点：
1）工业管道广泛应用于各工矿企业、事业单位等各行各业中，分布于城、乡各个地域。
2）工业管道是压力管道中工艺流程种类最多、生产制作状态变化最为复杂、输送的介质品种较多、条件较为苛刻。
3）工业管道输送压力高（最高可达 300MPa 以上）、温度高（最高可达 1000℃以上）。
4）工业管道也是 4 种压力管道中分类品种级别最多的一种。
5）工业管道通常置于工厂与各类站、场等工业基地中，尽管操作条件复杂，环境条件苛刻，但管道比较集中易于操纵管理。
压力管道设计基本要求 压力管道设计基本要求是安全性好与经济合理。
1）安全性首先表现在其操作运行风险小、安全系数大、不至于因失效而产生重大事故。
2）其次是运行平稳、尽量避免跑、冒、滴、漏现象，不至于因其故障造成整个装置的不正常停车。
3）经济性好使压力管道的一次投资费用与操作保护费用的综合指数低。
4）务必满足工艺要求。
5）应进行标准化、系列化设计。
6）布局美观、合理，便于操作。
7）便以制造与施工。
工业管道要紧标准规范 行政法规 国务院令第 549 号《特种设备安全监察条例》（简称条例） 压力管道的定义、法则。
技术法规 1）TSG R1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》（简称设计规则） 压力管道分级、质量管理。
2）TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程—工业管道》（简称管规） 压力管道安全性能的基本要求、规范压力管道监管工作。
标准规范 1）GB 5044-1985 《职业性接触性毒物危害程度分级》 2）GB/T 20801-2006 《压力管道规范 工业管道》 3）GB 50316-2000 《工业金属管道设计规范》（2008 年版） 4）GB 50160-2008 石油化工企业设计防火规范 5）GB 50016-2006 建筑设计防火规范 3.1 工业管道设计 3.1.1 管道设计的基本要求与通常程序 3.1.1.1 管道设计的基本要求 （1）通常要求 （2）防火安全设计 （3）防爆安全设计 （4）其它安全设计 （5）便于检修、运行操作 （1）通常要求 ■ 满足生产 ■ 足够的强度 ■ 足够的刚度 ，适当的支撑 ■ 柔性分析 ■ 动力分析 ■ 抵御风载与地震载荷的能力 1）管道的总体布置 管道布置设计应做到安全可靠、经济合理，并满足施工、操作、维修等方面的要求。
关于需长期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划，力求做到施工、生产、维修互不影响永久性的工艺、热力管道不得穿越工厂的进展用地在确定进出装置（单元）的管道方位与敷设方式时，应做到内外协调厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区内的装置（单元）、道路、建筑物等协调，避免管道包围装置（单元），减少管道与铁路、道路的交叉 2）管道布置与敷设 管道应尽可能地上敷设，如确有需要，可埋地或者敷设在管沟内；在有条件的地方，管道应集中成排布置地上的管道应敷设在管架或者管墩上；在管架、管墩上布置管道时，宜使管架或者管墩所受的垂直载荷、水平载荷均衡；全厂性管架或者管墩上（包含穿越涵洞）应留有 10～30%的空位，并考虑其荷重装置主管带管架应留有 10%的空位，并考虑其荷重输送介质的工艺条件对距离、角度、高差等有特殊要求的管道与大直径管道的布置，应在设备布置设计或者总图布置设计时统筹规划管道布置不能妨碍设备、机泵与其它设施的安装、检修与消防车辆的通行管道布置设计应使管道系统具有必要的柔性，对设备、机泵的推力（力矩）不得大于同意值 管托：管道系统应有正确与可靠的支承，避免发生管道同它的支承件脱离、扭曲、下垂或者立管不垂直的现象，有隔热层的管道，在管墩、管架处应设管托。无隔热层的管道，如无要求，可不设管托 管道布置应力求避免出现袋形管或者“盲肠” 为防止管线中有积液，阀门应布置在横管上，管线不得布置成袋形 气液两相流的管道由一路分为两路或者多路时，管道布置应考虑对称性 3）管道连接与弯管 管道除与阀门、仪表、设备等需要用法兰或者螺栓连接的以外，应尽可能使用焊接连接；
管道布置时对管道焊缝的设置，应使管道对接焊口的中心与弯管起弯点的距离不小于管子外径，且不小于 100mm。
管道上两相邻对接焊口的中心间距：关于公称直径小于 150mm 的管道，不应小于外径，且不小于 50mm；关于公称直径大于 150mm 的管道，不应小于 150mm 管道穿过建筑物的楼板、房顶或者墙面时，应加套管，套管内的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不得影响管道的热位移，管道上的焊缝不应在套管内，距离管端部应不小于 150mm。套管应高出楼板、房顶面 50mm 4）管道与建筑物 管道穿过建筑物的楼板、房顶或者墙面时，应加套管，套管内的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不得影响管道的热位移，管道上的焊缝不应在套管内，距离管端部应不小于 150mm。套管应高出楼板、房顶面 50mm 布置腐蚀性介质或者有毒介质的管道时，应避免由于法兰、楼板与填料密封等泄漏而造成对人身与设备的危害；全厂性管道敷设应有坡度并尽量与地面坡度一致。管道的最小坡度宜为 2‰。管道弯坡点宜设在转弯处或者固定点处；关于跨越、穿越厂区内铁路与道路的管道，在其跨越段或者穿越段上不得装设阀门、波形补偿器与法兰、螺纹接头等管件 固定支座 滑动支座 只限制一个自由度，也可称之托架 柔性分析 对工作温度较高的管道要作柔性分析、有激振力的管道要作动力分析，使管道既有足够的强度与汲取热膨胀位移的能力，又有良好的抗振性 抗振性分析 管系自身产生的 外力引发的 （2）防火安全设计 GB5001—91《石油化工企业设计规范》 裸露的钢结构耐火极限只有 0.25h 发生火灾后的持续时间多数在 1h 左右 标准规定耐火层的耐火极限不应低于 1.5h （3）防爆安全设计 ①存在可燃气体、易燃液体的蒸汽或者薄雾 ②上述物质与空气混合，其浓度在爆炸极限以内 ③存在足以点燃爆炸性混合物的火花或者高温 GB50058—92《爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范》 （4）其它安全设计 输送易燃易爆介质的埋地管道需要穿越电缆沟时，管道温度高时必需采取隔热措施以使外表面温度低于 60℃。
通过道路的管道务必有一定的架空高度 只有人员通行的净高度不小于 2.2m 通行大型车辆的净高度要留 4.5m 跨越铁路的净高度则不小于 5.5m 法兰的位置避免处于人行通道与机泵上方。输送腐蚀性介质管道上的法兰要设安全防护罩。
（5）便于检修、运行操作 泵通常布置在管廊的下面 ，为便于泵安装、操作、检修，至少要有 3.5m 的净空高度 管廊在道路上空穿越时，净空高度应为：装置内检修通道不低于 4.5m；管廊下的检修通道不低于 3m。
3.1.2 管道设计的通常程序 初步设计——根据已批准的项目建议书与可行性研究报告进行 施工设计——初步设计经上级主管部门组织审查批准后 初步设计：物料与热量衡算及水力计算等 物料的流量及该物料同意的流速确定管径 不一致介质的物理化学性质、压力等级、工作温度等因素确定管子的材料与阀门、法兰等管道附件 初估材料数量 绘制流程图（系统图）、布置图、绘制要紧管道走向草图 并对要紧管道进行应力计算 施工图设计 绘制全面的管道流程图与设备布置图 设计管道的平立面布置图 ，对温度较高的重要管道进行应力计算绘制单管图、管口方位图、蒸汽伴热管系图等 编制管道安装一览表、综合材料表与油漆一览表等 所有设计文件务必进行校对、审核，部分图纸还要进行审定，最后还要进行各有关专业参加的综合鉴定，确保 3.1.2 管道构成件的选用 3.1.2.1 管道材料选定的基本原则 管道材料的使用是根据所输送介质的操作条件（如温度、压力）及其在该条件下的特性决定的在选择管子材料时，要求设计人员首先要熟悉管子的种类、规格、性能、使用范围，根据管系的设计压力、设计温度与管内介质的性质对经济性与安全性或者寿命等因素作考虑管道材料通常选用与之相联接的设备或者机器的材料 3.1.2.2 管子、管件与附件 表 3.1 管子分类表 按用途分类 输送用、传热用、结构用、其它用 按材质分类 金属管、非金属管 按形状分类 套管（双层管）、翅片管、各类衬里管 其它 特殊用 表 3.2 不一致用途分类表 输送用及传热用 普通配管用、压力配管用、高压用、高温用、高温耐热用、低温用、耐腐蚀用 结构用 普通结构用、高强度结构用、机械结构用 特殊用 油井用、试锥用、高压瓦斯容器用无缝钢管 表 3.3 不一致材质分类表 大分类 中分类 小分类 名称 金 属 管 铁管 铸铁管 高级铸铁管、延性铸铁管 钢管 碳素钢管 普通钢管、高压钢管、高温钢管 低合金钢 低温用钢管、高温用钢管 合金钢 奥氏体钢管 有色金属管 铜及铜合金 铜管、铝黄铜、铝砷高强度黄铜、铜、镍、蒙乃尔合金、耐蚀耐热镍基合金 铅管、铝管、钛管 非金属管 橡胶管 橡胶软管、橡胶衬里管 塑料管 聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯 石棉管 石棉管 混凝土管 混凝土管 玻璃陶瓷管 玻璃管、玻璃衬里管 复合管 钢塑复合管 钢塑复合管、铝塑复合管 管件 在管系中改变走向、标高或者管径与由主管上引出支管等均需用管件 如三通、四通、异径管、弯头、活接头、丝堵、 8 字形盲板、管帽等 管件可用钢板焊制、钢管挤压、铸造或者锻制等方法制作 管件的连接方法不一致，其连接处形状也不一致。通常有对焊连接型、螺纹连接型、承插焊连接型与法兰连接型等四种。
管件的选用 当从主管引出支管时，若管径相同，应尽量使用三通连接 当主管直径小于 DN50 而支管小于主管时，可用异径三通或者三通加焊异径短接管 当主管直径大于或者等于 DN80 而支管直径小于或者...