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1、TSGD0001-2009压力管道安全技术监察规程-工业管道 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第三章 设计(35-56)o35-39;o设计许可35o设计文件36-39o40-56主要的安全设计准则11/5/20222设计许可o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。oTSG R1001-08压力容器压力管道设计许压力容器压力管道设计许可规则可规则 oGC1oGC2oGC311/5/20223设计标准o管道工程设计应当符合本规程以及GB
2、/T 20801的要求（包括使用单位规定的附加要求）;o管规协调标准(合格评定);(total 61-65)o最低、基本安全要求;(total 21)o与其他标准关系(total 66-75)11/5/20224设计文件36o第三十六条 管道设计文件一般一般包括o图纸目录o管道材料等级表、o管道数据表（参见附件C）o设备布置图、o管道平面布置图、轴测图轴测图、o强度计算书(管管;攴管连接攴管连接)、管道应力分析书，o必要时还应当包括施工安装说明书。11/5/20225设计文件37o第三十七条 管道工程规定至少应当包括以下内容：o(一)管道材料等级表、防腐处理、隔热要求、吹扫与清洗、管道涂色要求
3、；o(二)管道元件技术条件管道元件技术条件；o(三)工程设计选用管道元件设计选用管道元件时，应当考虑工程设计寿命的要求；o(四)管道制作与安装（包括焊接）技术条件管道制作与安装（包括焊接）技术条件；o(五)试验和检验要求试验和检验要求。11/5/20226设计文件的盖章和签署38,39o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。o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。oGC1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审定人签字。1
4、1/5/20227设计压力o第四十条 管道设计压力应当不小于在操作中可能遇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o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11/5/20228管道元件压力设计准则(41)o管道元件的MAWPo1.标准所规定的对应于设计温度的压力温度额定值 o2.应力计算确定o3.由验证试验确定 o4.其他方法 11/5/20229管道元件压力设计准则(41)o(一)法兰、阀门法兰、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
5、；o(二)直管、斜接弯头、弯管直管、斜接弯头、弯管、盲板、非标法兰以及支管连接支管连接管件的适用压力按照GB/T 20801进行计算确定；o(三)承插和螺纹管件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；o(四)对焊管件和支管座对焊管件和支管座(GB19326)的适用压力按照GB/T 20801计算确定，无法进行计算时，可以由验证试验无法进行计算时，可以由验证试验确定。o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。11/5/202210管道压力设计一般规律o
6、1.法兰、阀门MAWP-压力温度额定值o2.直管、斜接弯头、弯管直管、斜接弯头、弯管、支管连接支管连接MAWP-选定厚度后校核选定厚度后校核计算确定o3.标准承插、螺纹管件和支管座标准承插、螺纹管件和支管座MAWP-直管等强度(不低于)o4.对焊管件对焊管件MAWP-直管等强度+验证试验o5.管道设计压力管道设计压力1,2,3,4的最小MAWPo6.支管连接和非金属阀座可例外支管连接和非金属阀座可例外11/5/202211设计温度42o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最苛刻的压力与温度组合中的温度 设计温度不同
7、于最高工作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最低工作温度 设计温度不同于环境温度设计温度不同于环境温度11/5/202212环境低温43,44o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。o第四十四条 当金属管道外壁温度受大气环境条件影响，压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）。o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。11/5/202213管道应力分析 45o凡是与机API618、泵类等动设备相连，(换
8、热器,API661空冷器)o或者在高温(400)、高压下使用，o或者循环当量数大于7000，o以及工程设计中有严格要求的管道(工程公司要求)11/5/20221411/5/20221511/5/20221611/5/202217管道应力分析中荷载和作用力46o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因产生的荷载和作用力的相关作用：o(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）等持久荷载持久荷载；o(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临时荷载时荷载；o(三)温差荷载、固定支吊架或者端点位移对管道的交变或
9、者非交变荷载交变荷载。11/5/202218管道轴向应力的判据47o第四十七条 管道轴向应力应当符合以下要求：o(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最高工作温度下的材料许用应力；下的材料许用应力；o(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倍最高最高工作温度工作温度下的材料许用应力。下的材料许用应力。11/5/202219管道轴向应力的判据47o(三)交变或者非交变或者非交变荷载交变荷载下 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)11/5/202220壁厚裕量 48o第四十
10、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。11/5/202221最小厚度49o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。o1/120 壁厚等级oPN2011/5/202222金属许用应力S的基准 50o抗拉3o屈服1.5o SS中温屈服0.90o持久1.
11、5(平均),1.25(最低)o中温屈服/常温屈服比值曲线11/5/202223金属许用应力S的基准 50o1.CS,AS,SS与ASME B31.3基本一致o 常温不一;o 屈服低时;o2.与GB50316,GB150不同o 中温,高温o 1.5-1.6o3.管、板(管)许用应力S有用o 锻、铸、螺、管件无用11/5/202224许用应力许用应力碳钢和合金钢许用应力示意图碳钢和合金钢许用应力示意图 11/5/202225许用应力许用应力 ASTM 碳钢材料 中温屈服强度(MPa)碳钢材料 屈服强度(MPa)温度 抗拉40200250300350400450A283A31016514213612
12、9122114108A516-55380207177170161152143135A106B415241207198188177167158A105485248213204194183171162A516-70485262225216204199181171A662C485296254244232218205194A299515290248238226213200189A414G51531026625524222821520311/5/202226许用应力许用应力 ASTM 碳钢材料“中温屈服强度/常温屈服强度”比值“中温屈服强度/常温屈服强度”比值 温度 402002503003504004
13、501.00.858 0.8210.780.734 0.693 0.65611/5/202227下列温度的许用应力MPa材料材料标准标准材料标准材料标准牌号牌号强度强度厚度厚度2020100100150150200200250250300300350350400400425425450450475475GB20801GB8163GB81632020410/245410/245161613713713713713212211689766249410/2351613713713713712911911487746148GB9711.1GB9711.1L245L245415/240415/24013
14、813813813813212211689766249CSB31.3A106 A106 Gr.BGr.B414/241414/24113813813813813112211689756248GB50316GB50316GB150GB150GB6479GB647920G20G410/245410/245161371371321231101019286836141410/2351613713212611610495867978614111/5/202228下列温度的许用应力MPa材料材料标准标准材料标准材料标准牌号牌号强度强度厚度厚度20201001001501502002002502503003
15、00350350400400425425450450475475500500525525550550GB20801GB531015CrMoG440/2351471281281241241211211191191161161111111051051041041001009191828263634242B31.3A335P12414/220138128128124124121121119119116116110110104104103103100100919181816262414115CrMoGB50316GB50316GB150GB150GB6479GB647915CrMo15CrMo440/
16、235440/23516161471471321321231231161161101101011019595898987878686848483835837440/225440/22516161411411261261161161101101041049595898986868484838381817979583711/5/202229下列温度的许用应力MPa材料材料标准标准材料标准材料标准牌号牌号强度强度厚度厚度2020100100150150200200250250300300350350400400425425450450475475500500525525550550575575GB2
17、0801GB647912Cr2MoG450/2801615015015015014914814614314013611392654631450/2701615015014714514414314113813513210992654631B31.3A335P22414/20713812712412312312312312312210391796345302.25Cr1MoA234WP22Cl.3517/31017217216916616516416215815515112588624330GB50316GB150GB6479GB647912Cr2MoG12Cr2MoG450/280450/280
18、1616150150150150150150147147144144141141138138134134131131128128119119898961614637450/270450/270161615015015015014714714114113813813413413113112812812612612312311911989896161463711/5/20223011/5/202231许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o2.奥氏体不锈钢中高温强度分组 o按成分(304,316,321,347,309,310),o C高/低,o 锻轧材锻轧材/铸铸件,oGB2080
19、1分成16组11/5/202232许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o304分4组o锻轧材锻轧材304(C0.04%);304H(0.04C0.10%)o锻轧材锻轧材 304L(C0.03%)；304(C0.08%),但常温常温屈服强度不同屈服强度不同 铸铸件 CF8(C0.04%铸件)铸铸件oCF3(C0.03%铸件)；CF8（C0.08%，铸件）11/5/202233许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o316分4组o锻轧材锻轧材316(C0.04%);316H(0.04C0.10%)o锻轧材锻轧材 316L(C0.03%)；316(C0.08%),但常温
20、常温屈服强度不同屈服强度不同 铸铸件 CF8M(C0.04%铸件)铸铸件oCF3M(C0.03%铸件)；CF8M（C0.08%，铸件）11/5/202234第第5章章 许用应力许用应力Cr-Ni不锈钢的许用应力的许用应力o321分2组o锻轧材锻轧材 321H(0.04C0.10%);o锻轧材锻轧材 321(C0.08%);321无铸铸件 11/5/202235下列温度的许用应力MPa牌号牌号强度强度厚度厚度2020100100150150200200250250300300350350400400425425450450475475500500525525550550304/304H520/2
21、051381381381301221151111071051031011009790304/304H517/207138138137129122115111107105103101999790304137137137130122114111107105103101100989111/5/202236纵缝焊缝系数o1.焊管纵缝o2.管件焊缝系数=焊管纵缝系数o3.低温钢,AS,Ni,Ti管件焊缝系数=1.0o4.ERW管不作管件o5.按装环缝及角接焊缝无焊缝系数o6.ASME B31.3-2005 540以上AS,SS,Ni焊缝系数=1.0-0.5011/5/202237序号序号焊焊接型式接型式
22、焊缝类焊缝类型型检查检查W W1 1连续连续炉炉焊焊aa直直缝缝按材料按材料标标准准规规定定0.600.602 2电电阻阻焊焊（ERWERW）aa直直缝缝或螺旋或螺旋缝缝按材料按材料标标准准规规定定0.850.853 3电电熔熔焊焊（EFWEFW）a.a.单单面面对对接接焊焊（带带或不或不带带填充金属）填充金属）直直缝缝或螺旋或螺旋缝缝按材料按材料标标准或本准或本规规范范规规定不作定不作RTRT0.800.80局部（局部（10%10%）RTRT0.900.90100%RT100%RT1.001.00b.b.双面双面对对接接焊焊（带带或不或不带带填充金属）填充金属）直直缝缝或螺旋或螺旋缝缝（除序
23、（除序号号4 4外）外）按材料按材料标标准或本准或本规规范范规规定不作定不作RTRT0.850.85局部（局部（10%10%）RTRT0.900.90100%RT100%RT1.001.004 4GBGB/T/T9711.19711.1埋弧埋弧焊焊、气体、气体保保护护金属弧金属弧焊焊或两者或两者结结合合直直缝缝(一条或二条一条或二条)或螺或螺旋旋缝缝按按GBGB/T/T9711.19711.1规规定定0.950.95a a：不得通：不得通过过附加无附加无损检测损检测来提高来提高纵纵向向焊焊接接接接头头系数。系数。11/5/202238管道组成件的设计和选用51o第五十一条 管道组成件的设计和选
24、用应当符合GB/T 20801.3的规定 o5.1管道组成件的选用 管子和对焊管件;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 11/5/202239法兰连接52o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 o200911/5/202240法兰连接52oHG20592-20635-2009o完整体系(法兰,紧固件,垫片,
25、选用和选配)o压力管道用(选择)o密封性能关注oP/T与材料(ASTM),设计体系(ASME B31.3)配套11/5/202241法兰接头的密封要求 53o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：o(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；o(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；11/5/202242法兰接头的密封要求 53o(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；o(四)扩口翻边接头不得用于剧烈循环工况；11/5/202243法兰接头的密封要求 53o(五)法兰连接的紧固件符合预紧与操作条件下垫片
26、的密封要求，低强度紧固件不得用于剧烈循环工况下的法兰接头；o(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；11/5/202244法兰接头的密封要求 53o(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。11/5/202245支吊架的设计和选用54o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：o(一)确保所有管道支吊架具有足够的强度和刚度；o(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。11/5/202246介质的排放55o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。oH S E11/5/202247管道系统泄漏试验56o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。o敏感泄漏试验-低压(0.25P;P1)o氦;氨;气泡;肥皂泡11/5/202248