工艺管线设计相关知识.docx

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工艺管线设计相关知识

1.

工艺装置之间及设备之间的防火间距的定义:

指工艺装置最外侧的设备外缘或建筑物、构筑物的最外轴线间的距离；设备之间的防火间距是指设备外缘之间的距离.

2.

混凝土管架,横梁顶宜埋放一根Φ20圆钢或钢板,以减少管道与横梁的摩檫力。

3.

塔与管廊之间不布置泵时,塔外壁与管架立柱中心线之间的距离不宜小于3m。

4.

两塔之间的净距不宜小于2.5m。

5.

塔的基础面高出地面不应小于200m。

6.

换热设备布置：

浮头和管箱两侧应有不小于0.6m的空地，浮头前方宜有宽度不小于1.2m的空地；换热器之间换热器与其他设备之间的净距不宜小于0.7m。

7.

围堰设计：

（1）在操作或检修过程中有可能被油品腐蚀介质或有毒物料污染的区域应设围堰，处理腐蚀介质的设备区铺设腐蚀性地面（一般采用花岗岩防腐，泵基础露出地面部分应采用花岗岩贴面）；

（2）围堰应比堰区地面高出150～200mm；围堰内应有排水设施；围堰内地面应坡向排水设施，坡度不宜小于3‰。

8.

液化石油气罐的布置应符合下列规定：

1）地上罐应集中单排布置，罐与罐之间的净距不应小于相邻最大罐的直径；2）地上罐组四周应设置高度为1m的防火堤，防火堤内堤脚至罐壁净距不应小于2m；3）埋地罐之间距离不应小于2m，罐与罐之间应采用防滲混凝土强隔开。

如需设罐池，其池内壁与罐壁之间的净距不应小于1m；4）油罐的顶部覆土厚度不应小于0.5m。

油罐的周围，应回填干净的沙子或细土，其厚度不应小于0.3m；5）油罐的进油管，应向下伸至罐内距罐底0.2m处。

9.

管托设置：

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。

当隔热层厚度≤80mm时，选用100mm的管托；隔热层厚度＞80mm时，选用高150mm的管托；隔热层厚度＞130mm时，选用高200mm的管托；保冷管道应选用保冷管托。

10.管道上两相邻对接焊口的中心间距：

（1）DN＜150mm的管道，不应小于外径，且不得小于50mm；

（2）DN≥150mm的管道，不应小于150mm。

11.管沟内管道布置的一般要求：

（1）

管沟基本尺寸要求；

1）不通行管沟：

净高一般采用0.5～0.8m，宽度一般为1.2m，不宜超过1.5m，当超过1.5m时采用双槽管沟。

2）通行管沟：

净高按实际需要确定，但不应小于通行高度要求的净高1.9m,管沟内通道宽度一般采用0.6～0.8m。

（2）

管沟中管道布置：

1）管道中管道排列应便于安装维修；

2）不通行管沟中管道宜单层横排布置，便于安装及维修；

3）通行管沟宜采用靠墙竖排布置，管子少采用单排，管子多采用双排，通道在中间；

4）保温层距沟壁净距不应小于100mm，距每层悬壁横梁净距80mm，距沟底净距120mm。

（3）

管沟中管道穿出沟盖板与地上管道相接，需加垂直向套管或捣制竖井至地面上0.5m,盖板处需密封，顶部需加防雨帽；

（4）

合理设置阀门，便于操作和检修；

12.埋地敷设管道的埋设深度：

埋地敷设管道的埋设深度应以管道不受损坏为原则，并应考虑最大冻土深度和地下水位等影响。

管顶距地面不宜小于0.5m；在室内或室外有混凝土地面的区域，管顶距地面不宜小于0.3m。

通过机械车辆的通道不宜小于0.7m或采用套管保护。

13.塔上人孔的布置：

操作方便且宜设在同一方位上；设置人孔的部位必须注意塔的内部构件，一般应设置在塔板上方的鼓泡区，不得设在塔的降液管或受液槽区域内；塔体上的人孔（或手孔），一般3～8层塔板布置一个；人孔中心距平台面的高度一般为600mm～1000mm，最适宜高度为750mm；一座塔上的人孔宜布置在同一垂直线上，使其整齐美观。

14.卧式容器支座的固定侧：

从该容器所需连接的管道中找出对柔性计算最重要（难度或要求最高的）一根管道，例如补偿量大，管径大的管道，作为决定支座形式的依据。

固定测支座位置应有利于该管道的柔性计算。

15.卧式容器的管口方位：

（1）在设备壳体上的液体入口和出口间距应尽量远。

液体入口管应尽量远离容器液位计口；

（2）液位计口应布置在操作人便于观察和方便维修的位置。

有时为了减少设备上的接管口，可将就地液位计、液位控制器、液位报警等测量装置安装在联箱上。

液位计管口的方位，应与液位调节阀组布置在同一侧；（3）安全阀接管口应设在容器顶部。

16.加热炉区的工作蒸汽用途；其蒸汽分配管及灭火蒸汽管道设计特点：

加热炉需要的工作蒸汽，主要是供给喷嘴雾化，炉体灭火吹灰器吹灰消防吹扫和管道伴热。

其管道设计特点如下；

（1）

蒸汽分配管：

一般水平布置在地面上，其管中心标高距地面月500mm，两端设有支架，用管卡卡住，蒸汽分配管底部应设疏水阀；蒸汽分配管距加热炉炉体不宜小于7.5m，以便安全操作。

（2）

灭火蒸汽管道：

由装置的主蒸汽管上引出的一根专用管道，其总阀应为常开；至炉膛及回弯头箱内的灭火蒸汽管均应从蒸汽分配管上引出；灭火蒸汽管道上的阀门下游管上，紧靠阀门处宜设泄放孔。

泄放孔的方位应布置在阀门手轮反方向180°的位置上。

17.泵的保护线及作用：

（1）

暖泵线：

在输送介质温度大于200°的高温油品时，有备用泵的情况下应设置DN20～25暖泵线；

（2）

小流量线：

当泵的工作流量低于泵的额定流量30％时，应设置泵在最低流量下正常运转的小流量线；

（3）

平衡线：

对于输送常温下饱和蒸汽压高于大气压的液体或处于泡点状态的液体，为防止进泵液体产生蒸汽或有气泡进入泵内引起气蚀应加平衡线；

（4）

旁通线：

用于泵的试运转或非正常操作状态下出口主阀关闭时，仍能使泵处于运转。

一般在阀前后压差非常高的场合设置带有限流孔板的旁通阀；

（5）

防凝线：

输送常温下凝固的高倾点或高凝凝固点的液体时，其备用泵和管道应设防凝线，以免备用泵和管道堵塞；

（6）

安全阀线：

对于电动往复泵齿轮泵和螺杆泵等容积泵，在出口侧设安全阀线，当出口压力超过定压值时，安全阀起跳，流体返回泵入口管。

18.液化烃：

指在15℃时蒸气压大于0.1Mpa的C3、C4的烃类混合物，但是通常也包括通过加压或降温，使在标准状态下呈气态的碳氢化合物变成液态的烃类，例如乙烯、丙烯等。

19.止回阀：

升降式止回阀应安装在水平管道上，立式升降式止回阀应安装在管内介质自下而上流动的垂直管道上。

旋启式止回阀应优先安装在水平管，也可以安装在介质自下而上流动的垂直管道上；底阀应安装在离心泵吸入管的立管端；为降低泵出口切断阀的安装高度，可选用碟形止回阀；泵出口与所连接管道直径不一致时，可选用异径止回阀。

20.调节阀组的切断阀应选用闸阀，旁路阀应选用截止阀，但旁路阀公称直径大于150mm时，可选用闸阀两个切断阀与调节阀不宜布置成直线。

21.安全阀进出口管道上设有切断阀时，应选用单闸板闸阀，并铅封开，阀杆应水平安装，以免阀杆和阀板连接的销钉腐蚀或松动时，阀板下滑。

当安全阀设有旁路阀时，该阀应铅封关。

22.大小头：

管廊上水平管道连接，如无特殊要求，应选用底平偏心大小头，垂直管上宜选用同心大小头；对于水平吸入的离心泵，当入口管变径时，应在靠近泵入口处设置偏心大小头，当管道从下向上进泵时，应采用顶平，当管道从上向下进泵时，宜采用底平安装。

23.压力管道设计常用管件标准及区别

标准种类

标准代号

标准名称

系列范围

端部外径

国家标准

GB/T12459-2005

钢制对焊

无缝

管件

DN=10～500mm壁厚按表号

A、B系列

GB/T13401-92

钢板制对焊管件

DN=350～1200mm壁厚按表号

A、B系列

GB/T14383-93

锻钢制

承插焊

管件

DN=15～80mmSch80、Sch160

承口分A、B系列

GB/T14626-93

锻钢制

螺纹管件

DN=8～100mm

1/4″～4″Sch80、Sch160、XXS

GB/T17185-1997

钢制法兰

管件

PN=2.0、5.0、11.0、15.0、26.0

DN=25～600mm

标准种类

标准代号

标准名称

系列范围

端部外径

中国石化

标准

SH/T3408－1996

钢制

对焊

无缝

管件

DN=15～500mm

壁厚按表号

端部外径

与壁厚按

SH/T3405－1996

SH/T3409－1996

钢板制

对焊

管件

DN=200～1200mm

壁厚按表号

端部外径

与壁厚按

SH/T3405－1996

SH/T3410－1996

锻钢制

承插焊

管件

DN=10～80mm

Sch80、Sch160、

XXS

承口尺寸根据

SH/T3405－1996

化工部

标准

HG/T21634-1990

锻钢制

承插焊

管件

1／2″～3／2″

300及6000磅

HG/T21635-1990

碳钢、低合金钢

无缝

对焊

管件

DN=50～600mm

PN=25、40、

64、100Kg/cm2

壁厚按表号

公制、英制

HG/T21631-1990

钢制

有缝

对焊

管件

DN=300～1000mm

壁厚按表号

Ⅰ、Ⅱ系列

中国石油标准

SY/T0510－1998

钢制

对焊

管件

DN=15～600mm

Sch40、Sch40S、Sch80、Sch160

24.压力管道设计常用管法兰标准有下列四类：

（1）

国家标准

1）《钢制管法兰》GB/T9112～9124国家标准是参照《钢法兰》ISO/DIS7005-Ⅰ编制而成。

其公称直径范围、法兰结构及密封面形式等与ISO标准基本相同。

标准的构成形式为一种法兰型式、一种密封面型式和一种连接型式构成一个标准。

标准中有两个公称压力系列：

0.25，0.6，1.0，1.6，2.5，4.0，6.3，10.0，16.0Mpa；

2.0，5.0，11.0，15.0，26.0，42.0Mpa。

公称直径范围因公称压力不同而异：

PN=0.25Mpa,DNmax=3000mm；

PN=42.0Mpa,DNmax=3000mm。

法兰结构型式：

有整体、螺纹、对焊、带颈平焊、带颈承插焊、板式、对焊环松套板式、对焊环松套带颈、平焊环松套板式、板式翻边松套、法兰盖等。

2）《大直径碳钢管法兰》GB/T13402-92

基本上是等效采用《大直径碳钢管法兰》API605。

公称压力PN为2.0、5.0、6.3、15Mpa。

公称直径范围为DN650～1500mm。

法兰结构有对焊式和整体式两种，密封面为凸面。

（2）

中国石油化工集团公司标准《石油化工钢制管法兰》SH/T3406-96

SH/T3406-1996是根据石油化工生产的特点，参照美国国家标准《钢制管法兰及法兰管件》ASMEB16.5及美国石油协会标准《大直径碳钢法兰》API605编制而成。

标准属于美洲体系。

公称压力范围PN=1.0、2.0、5.0、6.8、10.0、15.0、25.0、42.0Mpa。

公称直径范围为DN15～1500mm。

DN≤600mm的法兰型式有对焊平焊承插焊松套螺纹等五种。

DN≥650mm的法兰仅有对焊法兰。

密封面型式，DN≤600mm时有凸台面、榫槽面、环槽面、凹凸面和全平面等五种。

DN≥650mm仅有凸台面。

（3）

化工部标准《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG20592～20635－97。

1）

其中HG20592～20605属于欧洲体系

公称压力范围PN=0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0Mpa等10个压力等级。

公称直径范围为DN10～2000mm。

法兰型式有板式平焊、带颈平焊、带颈对焊、整体、承插焊、螺纹、对焊环松套、平焊环松套、法兰盖、衬里法兰等10种。

密封面型式有凸台面、榫槽面、环连接面、凹凸面和全平面等五种。

2）

其中HG20615～20626属于美洲体系

对于DN≤600mm的法兰等效采用了ASMEB16.5，对DN≥650mm的法兰等效采用了ASMEB16.47中的B系列（API605）。

公称压力范围为2.0，5.0，11.0，15.0，26.0，42.0Mpa。

公称直径范围为DN15～1500mm。

法兰型式有带颈平焊、带颈对焊、整体、承插焊、螺纹、松套等6种。

密封面型式有凸台面、榫槽面、环连接面、凹凸面和全平面等5种。

（4）

机械行业标准《管路法兰及垫片》JB/T74～90－94

此标准属于欧洲标准体系，公称压力范围为0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、20.0等10个压力等级。

公称直径范围为DN15～1500mm。

法兰结构型式：

有整体、板式平焊、对焊、对焊环板式松套、平焊环板式松套、板式翻边松套、法兰盖等7种法兰。

密封面型式有凸台面、榫槽面、环连接面、凹凸面等4种。

25.设计中常用的法兰代号

（1）

法兰连接代号：

对焊连接－WN；承插焊连接－SW；螺纹连接－PT；松套连接－LJ；平焊连接－SO。

（2）

法兰密封面代号：

全平面－FF；凸台面－RF；环连接面－RJ/RTJ；凹凸面－MF；榫槽面－TG。

26.金属直管的壁厚计算

对于内压直管，根据《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059－2001确定其壁厚：

（1）

当SO＜DO／6时，管子的壁厚按下式计算：

SO＝

式中SO－管子的计算厚度，mm；

P－设计压力，Mpa；

DO－管子外径，mm；

［σ］t-设计温度下管子材料的许用应力，Mpa；

φ－焊缝系数，无缝钢管取1；

Y－温度对计算管子壁厚公式的修正系数，按下表取值。

温度对计算管子壁厚公式的修正系数

材料

温度／℃

≤482

510

538

566

593

≥621

铁素体钢

0.4

0.5

0.7

0.7

0.7

0.7

奥氏体钢

0.4

0.4

0.4

0.4

0.5

0.7

管子的选用壁厚应按下式计算：

S=SO＋C

式中S－包括附加雨量在内的管子壁壁厚，mm；

C－管子的壁厚的附加裕量（包括腐蚀裕量、壁厚负偏差和螺纹深度等），mm；

（2）

当SO≥DO／6或P／σ］t＞0.385的管子，其计算壁厚，应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。

（3）

焊接钢管的焊缝系数

序号

焊接方法

接头型式

焊缝形式

检验要求

φ

1

锻焊（炉焊）

对焊

直焊缝

按标准要求

0.6

2

电阻焊

对焊

直焊缝或螺旋焊缝

按标准要求

0.85

3

电阻焊

单面对焊

直焊缝或螺旋焊缝

无X射线探伤

10％X射线探伤

100％X射线探伤

0.8

0.9

1.0

双面对焊

直焊缝或螺旋焊缝

无X射线探伤

10％X射线探伤

100％X射线探伤

0.8

0.9

1.0

（4）

无缝钢管壁厚负偏差，按《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T17395S2级取为－12.5％。

27.沸腾钢及镇静钢：

（1）

脱氧不完全的钢称为沸腾钢。

由于脱氧不完全，钢液中含氧量高，浇注及凝固时会产生大量的CO气泡，造成剧烈的沸腾现象，沸腾钢也因此得名；沸腾钢冷凝后没有集中缩孔，因而成材率高、成本低表面质量及深冲性能好，但因含氧量高、成本偏析大、内部杂质多、抗腐蚀性和机械性能差，且容易发生时效硬化和钢板的分层，故不宜作重要用途。

（2）镇静钢是脱氧完全的钢。

浇注时钢液平衡，没有沸腾现象，此类钢冷凝后易产生集中缩孔，所以成材率低、成本高，但镇静钢气体含量低，时效倾向小，钢锭中气泡、疏松较少，质量较高。

脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢称为半镇静钢，其性能也介于二者之间。

28．关于Q235-A.F，20，0Cr18Ni9：

（1）

Q235-A.F为碳素结构钢牌号，Q235表示钢材屈服点为235N/mm2；A表示质量等级为A；F表示为沸腾钢。

（2）

20为优质碳素结构钢牌号，，牌号意义表示钢材的平均含碳量为0.2％。

（3）

0Cr18Ni9为不锈钢牌号，牌号表示钢材主要合金元素的百分含量，0表示C≤0.08％，Cr＝17.00％～19.00％，Ni＝8.00％～11.00％。

29.碳素钢沸腾钢Q235-A.F和镇静钢Q235-A、B、C的适用范围：

（1）在《钢制压力容器》GB150，2002年4月16日发布的第一号修改单中，因

Q235-A.F和Q235-A钢板型号存在问题，已不推荐使用。

（2）Q235-B钢板的适用范围：

设计压力P≤1.6Mpa；设计温度0～350℃；钢板厚度不大于20mm；不得用于液化烃，毒性程度为高度和极度危害介质的管道。

（3）Q235-C钢板的适用范围：

设计压力P≤2.5Mpa；设计温度0～400℃；钢板厚度不大于40mm；不得用于液化烃，毒性程度为高度和极度危害介质的管道。

30.钢管公称壁厚的表示方法及意义；

（1）

以管子表号表示公称壁厚：

此种表示方法以《焊接和无缝钢管》ASMEB36.10为代表并为其他许多标准所采用，常以“Sch”标示。

管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应力的比值乘以1000，并经圆整后的值。

即

Sch＝

ASMEB36.10和JIS标准中，管子表号有：

Sch10、20、30、40、60、80、100、120、140、160；

ASMEB36.19中不锈钢管子的表号为5s、10s、40s、80s；

中国石化标准SH3405中，无缝钢管采用了Sch20、30、40、60、80、100、120、140、160等9个表号；不锈钢管子采用了Sch5s、Sch10s、Sch20s、Sch40s、Sch80s等5个表号。

（2）

以管子重量表示公称壁厚

美国MSS和ASME也规定了以管子重量表示壁厚的方法，将管子壁厚分为三种：

1）标准重量管，以STD表示；

2）加厚管，以XS表示；

3）特厚管，以XXS表示。

对于DN≤250mm的管子，Sch40相当于STD，DN＜200mm的管子，Sch80相当于XS。

（3）以钢管壁厚值表示公称壁厚

中国、ISO和日本部分钢管标准采用壁厚值表示公称壁厚。

31.常用的管道分支结构及特点

常见的分支结构有整体型、加强管接头型、焊接支管型三大类。

加强管嘴（有时叫半管接头）常用于DN40及以下的分支，并采用承插焊或螺纹连接；加强管接头（有时也叫支管台）常用于DN50～DN200，并采用对焊连接。

32.一次应力与二次应力

一次应力是由于压力重力与其他外力荷载的作用产生的应力。

它是平衡外力荷载所需的应力，随外力荷载的增加而增加。

一次应力的特点是没有自限性，即当管道内的塑性区扩展达到极限状态，使之变成可变的机构时，即使外力荷载不再增加，管道仍将产生不可限制的塑性流动，直至破坏。

二次应力是由于管道变形受到约束而产生的应力，它由管道热胀冷缩端点位移等位移荷载的作用而引起。

它不直接与外力平衡，而是为了满足位移约束条件或管道自身变形的连续要求所必需的应力。

二次应力的特点是具有自限性，即局部屈服或小量变形就可以使位移约束或自身变形连续要求得到满足，从而变形不再继续增大。

二次应力引起的是疲劳破坏。

在管道中，二次应力一般由热胀冷缩和端点位移引起。

33.支吊架：

固定架限制了三个方向的线位移和三个方向的角位移；导向架限制了两个方向的线位移；支托架（或单向止推架）限制了一个方向的线位移。

34.管道进出装置应设置切断阀。

对可燃、易爆、有腐蚀性或有毒介质的管道，还应在切断阀的装置侧加设8字盲板。

35.固定连接在工艺管道或设备上且正常操作时不使用的公用工程管道（如惰性气体空气蒸汽水等介质的管道），应设切断阀加检查阀（简称管道三阀组），或设置双切断阀加盲板。

工艺过程不允许串料的管道，也应采取这种措施。

36钢管国外标准：

（1）

日本工业标准（JIS－JAPANINDUSTRYSTANDARD）

（2）

日本石油协会标准（JPI－JAPANPETROCHEMICALINSTITUTE）

（3）

美国国家标准（ANSI－AMERICANNANTIONALSTANDARDINSTITUTE）

（4）

美国材料与试验协会标准（ASTM－AMERICANTESTINGANDMATERIALSTANDAARD）

（5）

美国石油协会（API－AMERICANPETROCHEMICALINSTITUTE）

（6）

美国水道协会标准（AWWA）

（7）

德国国家标准（DIN）

（8）

英国标准（BS－BRITISHSTANDARD）

37.《ASME压力管道规范》（ANSI/ASMEB31）包括若干部分，每一部分都是一个美国国家标准：

B31.1－动力管道

B31.3－化工厂和石油炼制厂管道（得到全世界公认，成为石油化工厂压力管道设计普遍遵循的规范）

B31.4－液化石油输送管道系统

B31.5－冷冻管道

B31.8－气体传送和分配管道系统

38.钢管尺寸系列标准：

美国的ANSIB36.10；德国的DIN2448；英国的BS3600和国际标准化组织ISO4200等标准。

在日本虽然有JIS标准，但是为了进入国际市场也按美国、英国、德国的标准生产钢管。

39.管壳式换热器管内液体介质的流速不宜大于3m/s；冷却水在管内的流速不宜小于0.8m/s。

温差校正系数不宜小于0.8。

40.泵应根据被输送介质的物性和工艺参数来选型。

在一般情况下，对流量较大、扬程相对较低、粘度小于650mm2/s、溶解或夹带的气体小于5％（体）的液体介质，宜选用离心泵。

对小流量、高扬程的液体介质宜选高速离心泵。

对流量较小扬程相对较高拈度小于35mm2/s温度小于110℃的液体介质，宜选用旋涡泵。

对流量小扬程高粘度大的液体介质，宜选用容积式泵。

41.碳钢的吸收量：

△x=（t操作-t安装）×L×13×10-4cm

L为π型间距m

42.系统伴热每60米1个回水点，1个给水点。

43.埋地管线加强级防腐：

环氧煤沥青1㎏／m3；粗格玻璃布1.2㎏／m3（一层用量）。

44.梯凳：

92表设-01。

55.设备平台高度：

基础＋设备＋保温层＋100（净距）。

56.土建委托中提绝对标高，安装图中一般标相对标高。

57.立式罐除顶平台（根据安全阀等综合考虑，一般取0.4米），其余平台宽度为1.2米。

58.罐最高液位的确定：

取罐高的0.9被；最低液位应与出口罐嘴同高。

59.高低位报警：

高－15分钟之内到最高液位点的位置；低－15分钟下降到最低液位点的位置。

流量一般取正常值的1±20％。

60.常用标准：

（1）国内

SH/T3401-1996《管法兰用石棉橡胶板垫片》；

SH/T3402－1996《管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片》

SH/T3403－1996《管法兰用金属垫片》

SH/T3404－1996《管法兰用紧固件》

SH/T3405－1996《石油化工企业钢管尺寸系列》

SH/T3406－1996《石油化工钢制管法兰》

SH/T3407－1996《管法兰用缠绕式垫片》

SH/T3408－1996《钢制对焊无缝管件》

SH/T3409-1996《钢板制对焊管件》

SH/T3410-1996《钢板制承插焊管件》

HG/T21547-1993《管道用钢制插板、垫环、8字盲板》

HG/T20613－97《钢制管法兰用紧固件（欧洲体系）》

HG/T20610－97《钢制管法兰用缠绕式垫片（