24179化工装置管道材料设计技术规定标准HG T 20646.5-1999.pdf
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1、化工装置管道材料设计技术规定 H G/ T 2 0 6 4 6 . 5 一1 9 9 9 1 总则 1 . I 目的 本规定是化工工程设计中 编制管道材料控制专业文件的指导性技术文件。 1 . 2 范围 1 . 2 . 1 本规定仅适用于工艺管道仪表流程图( P I D ) 上所示出的管道, 不包括仪表管 线和 自动控制阀门和通风、 给排水、 消防等管线。 1 . 2 . 2 本规定不适用于下列范围: 1 当管道与设备相连接 1 ) 与设备管口相接时, 要求设备制造厂提供与其管道相配对的法兰。 2 ) 由 设备制造厂作为设备一部分提供的管道与本设计的管道相连接时, 制造厂应 提供与其相配对的法
2、兰、 垫片和紧固件。 3 ) 设 备管口 上特殊甩途的配对法兰、 垫片、 紧固 件。 2 本规定不包括系统专业所提出的特殊管件, 如疏水器、 安全阀、 限流孔板、 爆破 板、 过滤器、 视镜、 事故洗眼器、 阻火器及液压阀、 电动阀、 减压阀、 补偿器、 挠性软管、 消 音器等。 3 隔热设计、 涂漆设计规定。 1 . 3 标准 管道材料的设计按照 A S ME B 3 1 . 3 ( 工艺管道 和 H G 2 0 6 3 5 化工管道设计规范 标准。 制造、 公差、 测试和检验, 应按照所采用的标准规范执行。 1 07 2 设计条件 2 . 1 设计温度 2 . 1 . 1 管道材料的设计温
3、度是指在可能 遇到的工作压力与工作温度的藕合时最严 重 情况下管道材料可能达到的最高温度。 2 . 1 . 2 设计温 度的确定 1 在选用材料时, 管道材料的温度不得超过金属或非金属材料允许的最高使用 温度, 对于。 以 下的管 道材料温度, 不得低于管道材料可能 达到的 最低温度。 2 非金属材料设计温度一般应取流体温度。如果安装地区的环境温度超过设计 温度, 应采用环境温度为设计温度, 以防止环境温度超过设计温度时管道过热或过冷。 3 不保温管道 1 ) 当流体工作温度小 于 6 5 时, 取流体的工作温度为管道设计温度。 2 ) 当流体工作温度大于等于6 5 时, 除非按传热计算或试验
4、确定有较低的平均 壁温, 管道组成件的设计温度不低于以下的值: a 阀门、 管子、 对焊管件以及其它壁厚与管子相似的管道组成件, 可取管内流体 温度的 950o. b 对法兰连接的阀门和法兰管件, 不包括松套法兰, 取管内流体温度的9 0 0 0 0 c 松套法兰( 活套法兰) 取管内流体温度的 8 5 %. d 紧固件取管内流体温度的 8 0 %. 4 外部保温的 管道 1 ) 一般情况下, 取流体温度作为设计温度, 除非经传热计算或试验、 测定, 才允许 取设计温度低于管内 流体温度。 2 ) 当管道有伴管或夹套加热等间接加热及蒸汽吹扫时, 要考虑这种加热对它们的 影响, 应以外加热和管内
5、 流体温度中的较高温度作为金属管道的 设计温 度。 5 内保温管道 通过传热计算或试验来确定其设计温度。 6 非金属材料衬里管道 设计温度应取流体的最高工作温度, 当无外隔热层时, 外层金属的设计温度可通 过传热计算、 试验决定, 或按 2 . 1 . 2 条第 3 款中“ 不保温管道” 确定。 1 0 8 2 . 2 设计压力 2 . 2 . 1 一条管道及其每个组成件的设计压力, 不应小于运行中遇到的内压或外压与 温度相藕合时最严重条件下的压力。 最严重条件应为强度计算中管道组成件需要最大 厚度及最高公称压力时的参数。 2 . 2 . 2 设计压力的确定 1 没有压力泄放装置保护或与压力泄
6、放装置隔离的管道, 设计压力不应低于流 体可达到的最大压力。 2 装有泄放装置的管道的设计压力不应小于泄压装置的开启压力。 3 离心泵出口管道的设计压力不应小于吸入压力与扬程相应压力之和。 4 往复式泵出口管道的设计压力为往复泵的安全阀整定值。 5 压缩机出口管道的设计压力为压缩机全扬程。 6 负压管道应按受外压设计 ll当装有安全控制装置时( 破真空阀、 爆破片等) , 设计压力应取 1 2 5 倍最大内外 压力差或 。 . 1 MP a 两者中的低值; 无安全控制装置时, 设计压力应取 0 . 1 MP a , 2 ) 夹套内为内压的带夹套真空管 按外压设计取无夹套真空管道规定的压力再加夹
7、套内设计压力, 但必须校核在夹 套试验压力下( 外压) 的稳定性。 夹套的设计内压力按内压管道规定选取。 3 ) 夹套内为真空的带夹套内压管道 以内压管道的设计压力加 。 . 1 MP a 作为设计压力, 但必须校核在夹套试验压力下 ( 外压) 的稳定性。 夹 套: 设计压力按无夹 套真空 状态 规定 选取。 另外还将考虑环境和各种荷载的影响, 如: 风荷载、 地震、 共振、 脉冲、 反作用力等 等。 7 流体为制冷剂、 液化烃等气化温度低的流体管道, 设计压力应不小于阀被关闭 或流体不流动时在最高环境温度下气化所能达到的最高压力。 8 非金属管道的压力和温度变化或两者同时变化超过设计条件均不
8、许可, 应以 压力和温度藕合时的最严重的状态来确定设计条件。 1 0 9 3 管道材料等级制定与划分要点 3 . 1 管道材料等级制定 根据系统专业提供的条件, 按输送流体种类、 温度、 压力、 腐蚀特性等进行装置区 的管道材料等级编制, 使其划分成不同类别等级。 然后根据划分好的等级, 确定它们的 材料标准, 并明确规定每一等级内所用的管子、 阀门、 法兰、 管件、 紧固件、 垫片等的规 格、 范围、 特性 、 材料及标准。 管道材料等级代号, 以数码和英语字母分别表示管道的压力等级和主要用材类 别。 管道材料等级表所规定的内容是有关专业都应遵循的准则。 管道材料等级表参考格式和编制规定见H
9、 G / T 2 0 6 4 6 . 2 ( 化工装置管道材料设计 工程 规定 第3 章, 管道材料等 级代号规定见H G / T 2 0 6 4 6 . 2 ( 化工装置管道材料设计 工程规定 第 1 章。 3 . 2 温度一压力范围 一般金属、 管件等都可使用法兰的温度一压力额定值表, 它是指在不同工作温度 下所能承受的最大无冲击工作压力, 特别是对高温下使用的管件, 温度一压力额定值 表是设计中极重要的参数。 在设计温度下许用的设计压力可按下式计算: 。_。;( a ) 一 工 A 1 二甲 X, _ 、 l a). P A 在设 计温度下许用的设计压力, M P a ; P N 公称压
10、力, MP a ; ( a ) 在设计温度下材料的许用应力, MP a ; ( o ) . 决定组成件厚度时采用的计算温度下材料的许用应力, MP a . 由于各国标准对不同材料的基准温度不同, 所以相同公称压力值的法兰, 在相同 温度下允许的工作压力就有不同。同样使用温度与基准温度不同时, 允许的工作压力 1 1 0 也与公称压力不同。 在编制管道材料等级表时, 这点必须引起注意。 非金属和衬里管道的温度一压力额定值, 必须通过试验和有使用经验才能使用。 3 . 3 管道材料等级分界点和范围 3 . 3 . 1 工艺管道等级划分 工艺管道等级划分必须遵循 P I D上所标志的不同等级分界线。
11、 1 高低压系统连接的管道压力等级 1 ) 当一根管子与另一根材质或压力不同的管子相连接时, 连接两根管道的阀门或 法兰按其中较高等级规格的管子材质或压力等级选用。 叫 冈 牛 2 ) 当输送两种不同 压力一 温度参数的 流体连接在一起时, 分割两种流 体的阀门的 选择, 应以严重一端的条件决定。阀门 任何一侧的管道, 应按它所连接的输送条件 选 择。 3 ) 当多根压力、 温度不同的管道连接到同一组成件时。该组成件应按压力一温度 两者组合最严重条件下的一组温度一 压力划分。 4 ) 当采用对焊阀门时, 应选用高等级侧的材质焊条进行施焊。 5 ) 使用调节阀或减压阀后, 介质的压力、 温度发生
12、变化时, 调节阀后的切断阀和旁 路阀应按调节阀前或减压阀前的压力等级考虑。 叫I 卜 H : 6 ) 当采用节流阀或限流孔板产生低温效应时, 节流阀应按低温阀材质考虑, 而压 力等级按节流前的压力选用。 刊犷- 0 4 HIL111 也与公称压力不同。 在编制管道材料等级表时, 这点必须引起注意。 非金属和衬里管道的温度一压力额定值, 必须通过试验和有使用经验才能使用。 3 . 3 管道材料等级分界点和范围 3 . 3 . 1 工艺管道等级划分 工艺管道等级划分必须遵循 P I D 上 所标志的不同等级分界线。 1 高低压系统连接的管道压力等级 D当一根管子与另一根材质或压力不同的管子相连接时
13、, 连接两根管道的阀门或 法兰按其中较高等级规格的管子材质或压力等级选用。 叫 冈 布 2 ) 当输 送两种不同压力一 温度参数的流体连接在一起时, 分割两种流体的阀门的 选择, 应以 严重一端的条件决定。阀门 任何一 侧的管道, 应按它所连接的输送条件选 择。 3 ) 当多根压力、 温度不同的管道连接到同 一组成件时。 该组成件应按压力一温度 两者组合最严重条件下的一组温度一压力划分。 4 ) 当采用对焊阀门时, 应选用高等级侧的材质焊条进行施焊。 5 ) 使用调节阀或减压阀后, 介质的压力、 温度发生变化时, 调节阀后的切断阀和旁 路阀应按调节阀前或减压阀前的压力等级考虑。 叫卜 H I
14、L 6 ) 当采用节流阀或限流孔板产生低温效应时, 节流阀应按低温阀材质考虑, 而压 力等级按节流前的压力选用。 叫1r L” 禺 HI L111 7)当通过止回阀后材质发生变化时, 止回阀材质应选用高级端材料。 一 补 日卜门卜一 L 1.t. H s ) 当设备排放管线至水沟或排放至大气时, 应以阀门为界, 阀前为高等级。 a 在高温下不同金属的焊接连接和奥氏体钢与碳钢的法兰连接 1 ) 在奥氏 体不锈钢和碳钢之间用法兰连接时, 在碳钢管一端用奥氏 体不锈钢法 兰, 由不锈钢法兰与碳钢管焊接。 一 日)4 卜 - S . S 】 c . s . 2 ) 当设备为反应器使用不锈钢或高合金钢,
15、 而管道为另一种合金或碳钢时, 应设 计一段过渡短管, 该过渡短管含有的合金分别出现在短管两端或介于两种材质之间。 在焊接过渡短管时, 选用高端的焊条/o 3 ) 焊接在管子、 管件上的组对卡具和管架垫板 , 其材质应与母材相同。 4 ) 铝管道中法兰用钢螺栓、 螺母紧固时, 应设有垫圈隔离。 避免不同材料引起的电 化学作用而产生腐蚀。 1 1 2 4 腐蚀裕量 4 . 0 . 1 工程中管道的腐蚀裕量, 应按“ 材料备忘录” 中 所列出的 数值 为依据。 4 . 0 . 2 腐蚀裕量的值是按工艺装置生产厂的经验和实验室的试验数据确定。工程设 计中一般是按材料在流体中的年腐蚀速度( m m/
16、a ) 乘以装置使用年限而定( 一般为 8 一1 5 年) 。 腐蚀速度与材料选用的关系见表4 - 0 - 2 e 表4 . 0 . 2 腐蚀速度与材料选用的关系 选用可充分使用 可以使用尽量不用不用 年腐蚀速度 mm/ a G 0 . 0 0 50 . 0 5 - 0 . 0 0 5 0 . 5 - 0 - 0 5 0 . 5 腐蚀程度 不腐蚀轻腐蚀腐蚀重腐蚀 腐蚀裕量 m m 0 1 . 5 3 5 , 8 4 . 0 . 3 通常材料在非腐蚀性流体中的腐蚀裕量选取如下: 碳钢1 . 0 m m 低合金钢1 . 0 m m 不锈钢0 高合金钢0 有色金属0 流体为压缩空气、 水蒸汽和冷却水
17、的碳钢和低合金钢管道, 取腐蚀裕量最小为 1 . 2 7 mme 4 . 0 . 4 当流体腐蚀性较强时, 相应在计算管壁厚度时增大管壁厚度。 有时尽管只有 2 - 5 年的寿命, 但由于比不锈钢价廉, 采用定期更换也是允许的。 这就要进行技术经济 比较并在技术文件中清楚地说明, 定期测量壁厚和更换管子。 4 . 0 . 5 当使用不锈钢材料时, 可在温度不高的 部分用非金属材料或衬里材料替代不 锈钢。 4 . 0 . 6 当采用腐蚀裕量较大的碳钢管时, D N 5 0以下的管道可以采用不锈钢材料。 1 1 3 5 管径使用限制 5 . 0 . 1 管径的确定是由 系统专业根据生产规模、 流量
18、、 压力、 流 速等条件而定。 通常所 取的管道最小通径如下: 工艺管道( 中低压)D N 1 5 ( 高压)D N 6 公用物料管道D N 1 5 管廊上管道D N 5 0 地下管道D N 5 0 地下排水管道D N 1 0 0 粘度大易 堵流 体的管 道 D N 2 5 排液管D N 2 0 ( 当主管为 D N 1 5 时可用 D N 1 5的排液管) 高点放空管D N 1 5 5 . 0 . 2 蒸汽伴管和仪表管、 高压设备检漏管根据需要选择。 5 . 0 . 3 工艺装置管道避免使用 D N 3 2 , D N 6 5 , D N 1 2 5 , D N 1 7 5 , D N 2
19、2 5 , D N 5 5 0 , D N 6 5 0 , D N 7 5 0 , D N 8 5 0 , D N 9 5 0 等规格的管子和管件。 5 . 0 . 4 引 进装置如采用英制标准时, 应避免使用1 城 “ , 2 翅 , 3 翅“ , 5 “ , 9 等规格的管子 和管件。 5 . 0 . 5 当设备连接口 的尺寸为 上述规格时, 应在设备口 处使用异径管立即调整为标 准规格( 除工艺管道有特定的流速等原因外) 。 1 1 4 6 端部连接的要求 金属管道的端部连接可分为法兰、 对焊、 承插、 螺纹、 卡套、 卡箍等连接型式。法兰 的 连接又 分为平 焊、 对焊、 承插、 螺纹
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