低温管道设计规范

低温管道设计规范篇一：低温管道的保冷设计低温管道的保冷设计 XX-07-03 李 珏(南京扬子石油化工设计工程有限责任公司 南京 2lO048) 摘 要：结合工程实例，介绍了双层异材保冷结构的设计、安装及施工过程中的注意事项。指出保冷材料的性能及保冷层的厚度关系到低温管道的保冷效果，选择保冷材料时应着重考虑材料导热系数及材料密度。 关键词：低温管道 双层异材保冷结构 低温贮运装置 在化工生产中，对低温管道进行保冷设计的主要目的是减少管道及其组成件在输送过程中的冷量损失，以降低能耗；减少输送过程中介质温升，以利于系统的良好运行；改善劳动条件，防止操作人员冻伤。目前，国内的石化装置低温管道通常使用泡沫玻璃和硬质聚氨酯泡沫塑料(简称聚氨酯)双层异材保冷结构。泡沫玻璃机械强度高，易于加工，有良好的耐低温性(可用于-196的低温环境)；聚氨酯导热系数小，有较好的防潮性和阻燃性并且价格低于泡沫玻璃。内层采用泡沫玻璃、外层采用聚氨酯的双层异材保冷结构综合了两种材料的优势，具有保证低温贮运装置安全运行及节约投资的特点。 本工作介绍了双层异材保冷结构的设计及在低温乙烯贮存装置及配套工程中的应用情况。 1 低温管道的保冷结构 低温管道的保冷结构由内至外依次为防锈层、保冷层、防潮层和保护层。 防锈层 采用碳钢、铸铁、铁素体合金钢等材质的管道，清除其表面的铁锈、油脂及污垢后，需涂刷两道冷底子油。低温乙烯贮存装置中，输送乙烯的管道材质为奥氏体不锈钢，因此不需涂刷防锈漆，但要求与管道接触的耐磨材料和泡沫玻璃中 Cl 含量不能超过国家相关标准规范的要求，以免不锈钢管道腐蚀。 保冷层 根据保冷层结构形式和安装方法的不同，常用的保冷层结构有以下几种： (1)胶泥涂抹结构 一般用于小型设备、外形复杂的构件或临时性保冷，现已较少使用。 (2)包扎结构 利用毡、席、带等的半成品绝热材料，在现场剪成所需要的尺寸，然后包扎在管道上。 - 常用的材料包括矿渣棉毡、玻璃棉毡、超细玻璃棉以及石棉布。(3)复合结构 里层材料耐较低低温，外层材料耐较高低温，既满足保冷要求，又可以减轻保冷层的重量，适用于较低温度(-50以下)的管道保冷。 (4)浇灌式结构 将发泡材料灌入现场预制的模壳中，发泡后成为保冷层。低温乙烯贮存装置低温阀门、法兰的保冷采用了聚氨酯现场发泡技术。 (5)预制管壳结构 按照设计要求，将保冷材料预制成硬质的定型制品，施工时直接将定型制品用不锈钢带捆扎在管道上。该方法便于施工，同时可以保证施工质量。低温乙烯贮存装置低温管道采用的是复合结构与预制管壳结构相结合的保冷设计方案。 由于该装置的保冷层采用了预制管壳结构，因此当单层保冷层厚度超过 100mm 时，必须分为两层或多层捆扎，分层后的保冷材料的厚度要基本一致。计算内、外保冷层厚度时，既要满足保冷要求，又要使泡沫玻璃和聚氨酯界面处的温度不超过聚氨酯安全使用温度的倍。保冷层的捆扎均为分层捆扎，内层采用不锈钢带捆扎，最外层采用镀锌钢带，捆扎带间距为 300mm 左右。 为了避免雨水沿拼缝进入保冷层影响保冷效果，安装保冷材料时上块和下块的接缝，内层和外层的接缝都必须错开。其中内、外层的按缝应错开 100150mm，拼缝间距不得超过 2mm(超过时需填塞保冷材料并用胶密封)，而且水平管的最外层拼缝不能垂直向上。 由于管道和保冷材料的线涨系数不同，为避免在低温运行时两者摩擦而破坏保冷结构，要求每层保冷材料每隔4m 左右设置伸缩缝，各层的伸缩缝需错开，错缝间距不大于 100mm，而且最外层的伸缩缝外需再做一层保冷层。 防潮层 防潮层的主要作用是防止雨水、空气中的水气进入保冷层。雨水、空气中的水气会导致保冷层的导热系数急剧增加，使保冷材料变软、腐烂，破坏绝热结构的完整性，增加冷量损失。因此，防潮层不得采用铁丝、钢带等硬质捆扎件。 低温乙烯贮存装置的防潮层采用石油沥青玛碲脂加玻璃布的结构，在聚氨酯外表面涂抹一层 3mm 厚的玛碲脂，玻璃布搭接缠绕，玻璃布外层再涂抹 3mm 厚的玛碲脂。 保护层 保护层是保冷结构的最外一层，它起到保护保冷层及防潮层的作用，以阻挡环境和外力对保冷层的影响，延长隔热材料的寿命。因为该装置的保冷层采用厂预制管壳结构，所以用的铝板做保护层。软质的绝热结构，一般宜采用镀锌钢板做保护层。为了避免破坏防潮层，现场施工时保护 层的接缝采用了咬合结构，而不是常见的自攻螺丝固定形式。2 低温管道保冷层厚度的计算 计算方法 保冷层的厚度直接影响管道的保冷效果乃至装置的平稳运行，需根据保冷目的和限制条件选择合适的计算方法。保冷层厚度的计算方法有表面温度法、最大允许冷损法和经济厚度法。经济厚度计算法受多方面因素的影响，因此使用有一定的局限性。 管道直径小于或等于 1000mm 时，保冷层的厚度按圆筒面计算；大于 1000mm 时，保冷层的 厚度按平面计算。在石油化工装置中，管道保冷层厚度最常用的计算方法是圆筒面表面温度法。 保冷材料的选择 为达到保冷目的，必须选择合适的保冷厚度及保冷材料。选择保冷材料有 2 个重要的技术指标：一是导热系数，因为导热系数与管道的热损失成正比，当有多种保冷材料可以选择时，材料的导热系数与其单位体积价格的乘积越小则越经济；二是密度，通常材料密度越小，其导热系数越小。此外，材料的机械强度、适用温度、阻燃性等也是正确选择保冷材料需要考虑的因素。 采用泡沫玻璃和聚氨酯双层异材保冷结构时，需注意以下问题： (l)保冷材料的最小厚度。对泡沫玻璃而言，最小厚度一般为 60mm，否则机械强度难以保证。 (2)双层异材隔热层界面处的温度应高于外层隔热材料安全使用温度的倍，否则需重新调整内外层厚度。当外层为聚氨酯时，界面处温度应不低于-。 (3)冷损量不超过标准允许的最大值。当环境温度与当地气象条件下最热月露点温度之差小于或等于时，保冷层外表面单位面积最大的允许冷损量为/m。 2 (4)保冷层的外表面温度应超过当地露点温度至少13。 计算示例 以管道外表面温度为-104的低温乙烯管道(DN250)为例，计算复合隔热层总厚度()及内隔热层厚度(1)，保冷层厚度以 10mm 为单位进行圆整 计算公式如下： 式中，D2 为聚氨酯管壳外径，m；D0 为管道外径,； 为表面放热系数，/(m)；2 1 为泡沬玻璃导热系数，/(m)；2 为聚氨酯导热系数，/(m)；tl 为隔热层夹层温度，需大于-；t0为管道外表面温度，取介质操作温度-104；td 为当地气象条件下最热月露点温度，浙江嘉兴为；ta 为环境温度(夏季空调室外计算干球温度)，；ts 为隔热层的外表面温度，需大于；D1 为泡沫玻璃的管壳外径，m；、1的单位均为 mm。 已知 D0 等于，根据上述公式求出 D2 为，D1 为。将D1、D2 代入公式(2)和(4)，求出 等于(圆整至 210mm)，1 等于(圆整至 80mm)。 将上述结果分别带入管道外表面冷损失量(Q)，ts 及t1 计算公式： 2 求出|Q |等于/m，ts 等于，t1 等于-。依此类推，计算出不同直径的 低温乙烯管道的保冷层厚度(见表 1)。 表 1 低溫乙烯管道的保冷层厚度 计算结果分析由表 1 可知： (1)序号 15 的计算结果，虽然理论上可以通过减少内层泡沫玻璃厚度、增加外层聚氨酯厚度的方法达到保冷效果并降低投资额，但是当泡沫玻璃的厚度小于 60mm 时，其脆性较大，不利于材料的制作及施工。所以，在计算保冷层厚度时，首先应取内层泡沫玻璃的最小厚度为 60mm，然后再计算外层聚氨酯的厚度。 (2)分析序号 6，7 的计算结果，发现随着管道外径的增加，泡沫玻璃与聚氨酯之间的温度不断降低，当该夹层的温度低于-时，就要通过增加内层泡沫玻璃的厚度来提高两种保冷材料间的温度，否则在长时间低温下，外层聚氨酯易发生冷脆现象，破坏保冷层，影响保冷效果。 (3)采用双层异材保冷结构的低温乙烯管道(DN250)的保冷层总厚度为 210mm，而单独采用泡沫玻璃作为保冷材料时，管道的保冷厚度需 270mm 才能满足设计要求，不仅增加了投资，也使管道间距和装置占地受到影响。 3 结语 采用双层异材保冷结构设计时，应根据管径及保冷层厚度的不同，分类统计出泡沫玻璃及聚氨酯的长度，这样便于采购管壳形式的泡沫玻璃及聚氨酯，以缩短施工时间、降低造价并便于检查、维修。施工过程中，各保冷层的连接、伸缩缝及管托的设置应严格执行设计文件的规定。低温乙烯贮罐及配套工程投入运行后，保冷管道运行正常，各项指标均满足设计要求。 篇二：压力管道规范工业管道 GB压力管道规范工业管道 GB/T20801XX 目前管道工程设计、施工验收主要执行现行的国家和行业标准。具体适用范围见表 1 和表 2。 表 1 工业管道设计规范及其适用范围 除了表 1 所列设计规范外，还有专用设计规范，如器材选用规范、管道布置设计规范、静电接地设计规范、伴热管和夹套管设计规范、绝热工程设计规范等。 第二部分：材料 1 范围规定了压力管道建造材料的基本要求，包括材料选用、使用限制、检验要求和标记方面的规定。 2 规范性引用文件（略） 3 术语和定义 低温低应力工况 系指同时满足下列各项条件的工况：a) 低温下的最大工作压力不大于常温下最大允许工作压力的 30%； 注：直管和对焊管件类元件的最大允许工作压力按计算确定；法兰、阀门类元件的最大允许工作压力按相应标准规定的常温压力额定值选取。 b) 管道由压力、重量及位移产生的轴向（拉）应力总和不大于 10%材料标准规定最小抗拉强度值（计算位移应力时，不计入应力增大系数） ； c) 仅限于 GC2 级管道，且最低设计温度不低于-101。 GB50316 规定低温低应力工况为：设计温度低于等于-20的受压管道组成件，其环向应力小于或等于钢材标准中屈服点的 1/6，且不大于 50MPa 的工况。 电阻焊焊管 电熔焊焊管 板焊管 质量证明书 材料质量证明（检验文件）的一种形式。由制造厂生产部门以外的独立授权部门或人员，按照标准及合同的规定，按批在交货产品上（或取样）进行检验和试验，并注明结果的检验文件。 制造厂质量证明书由独立于生产部门的制造厂检验部门签署并批准生效。法律法规有规定的，由法定检验检测机构出具监督检验证明。 4 .一般规定 材料选用 业主或设计者应根据具体使用条件（包括制造、制作安装、介质、操作情况、工作环境和试验等）以及本部分规定的材料使用要求和限制，选用合适的管道组成件材料。本部分没有包括焊接、非金属和管道支承件等的材料要求。材料牌号和许用应力a) 本部分附录 A 中的表 A-1 和表 A-2 规定了管道组成件材料的牌号、许用应力和使用范围等要求; b) 按 GB/T GB/中表 14 选择的管道组成件材料的性能不得低于按表 A-1 和表 A-2 所选相应材料的性能； c) 其他材料的选用应经过具有相应资质的机构技术鉴定及评审认可。 5材料选用的基本原则 51 受压元件（螺栓除外）用材料应有足够的强度、塑性和韧性，在最低使用温度下应具备足够的抗脆断能力。当采用延伸率低于 14%的脆性材料时，应采取必要的安全防护措施。 52 选用的材料应具有足够的稳定性。 稳定性包括化学性能、物理性能、耐腐蚀和耐磨性能、抗疲劳性能和组织稳定性。 53 选用材料时，应考虑材料在可能发生的明火、火灾和灭火条件下的适用性以及由此而带来材料性能变化和次生危害。 54 选用的材料应适合相应的制造、制作和安装，包括焊接、冷热加工及热处理等方面的要求。 55 当几种不同的材料组合使用时，应考虑可能产生的不利影响。 56 材料应具备可获得性和经济性。 6 材料的使用限制 球墨铸铁、灰铸铁和可锻铸铁 除了温度和压力条件限制外，球墨铸铁、灰铸铁和可锻铸铁不得用于 GC1 级管道，且灰铸铁和可锻铸铁不得用于剧 烈循环工况管道。结构钢 除了温度、压力和厚度条件限制外，结构钢不得用于GC1 级管道组成件，A 级镇静钢限用于非可燃和非有毒介质管道，用于焊接件时含碳量不得超过%。 管子和管件 碳钢和奥氏体不锈钢焊接钢管及其对焊管件不得用于剧烈循环工况和 GC1 级管道（除 GB/电熔焊管及其对焊管件外） ； 注：管子依据钢管验收、包装、标志及质量证明书GB210288；（合金钢钢管应在钢的牌号后印有炉号、批号） 。阀门依据通用阀门供货要求GB/T1225289 和通用阀门标识GB1222089；管件依据钢制对焊无缝管件GB1245990，小规格管件的实物标识允许适当省略；标准中规定以外的检验项目须经供需双方协议并在合同中注明。篇三：常用压力管道材料标准规范压力管道材料 一 常用压力管道材料标准规范 GB150-1998钢制压力容器 （第 1、第 2 号修改单） GB50316-XX工业金属管道设计规范 GB50251-XX输气管道工程设计规范 GB50253-XX输油管道工程设计规范 GB50028-93城镇燃气设计规范 （XX 版 或 XX 局部修改条文） GB50030-1991氧气站设计规范 GB50030-XX氢气站设计规范 GB50160-92石油化工企业防火设计规范 (1999 年版) GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规范 GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及 验收规范 SH3059-XX石油化工管道设计器材选用通则 SH/T3064-XX石油化工钢制通用阀门选用、检验 及验收 SH/T3064-XX石油化工钢制通用阀门选用、检验及 验收 SY/T0599-1997天然气地面设施抗硫化物应力开裂金 属材料要求 SH/T3501-XX石油化工有毒、可燃介质管道工程施 工及验收规范ASME 工艺管道 二 管道的分级和流体的分类 目前国内对工业管道有按管道设计压力及输送介质划分的管道级别和按输送流体介质划分的流体类别两种分级、分类方式。ASME 压力管道规范 工艺管道按流体划分工况。 (一) 按管道设计压力及输送介质物性划分的管道级别石油化工管道设计器材选用通则SH3059 管道分级 注:混合物料应以其主导物料作为分级依据 (二) 按管道输送介质划分的流体类别工业金属管道设计规范 GB50316，将工业金属管道中输送流体分为 A1 类、A2类、B 类、D 类、C 类五类流体： 1. A1 流体 在该规范内系指剧毒流体,在输送过程中如有极少量的流体泄漏到环境中,被人吸入或与人体接触时,能造成严重中毒,脱离接触后,不能治愈.相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级GB5044 中级(极度危害)的毒物。 2. A2 流体 在该规范内系指有毒流体,接触此类流体后,会有不同程度的中毒,脱离接触后可治愈.相当于职业性接触毒物危害程度分级GB5044 中级及以下(高度、中度、轻度危害)的毒物。3. B 类流体 在该规范内系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体