环境工程设计-第五章 管道设计
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一、管路设计与布置的内容和依据
管路设计包括两大部分:管路计算与管道布 置设计。 管路设计计算包括管径计算、管道阻力(压 降)计算、管道保温工程、管路应力分析、热补偿 计算、管子,管件和阀门的选择、管道支吊架计算 等内容; 管道布置设计不仅要满足工艺流程的要求, 还必须满足施工安装及安全生产、方便人员操作等 的要求
上述设计内容要在设计文件中体现出来,有 1.管路布置图 包括管路布置平面图和剖视图 (或向视图); 2.管段图 表示一段管段在空间的位置,也叫空 视图或单线图,它是一段管道的立体图样; 3.管架和非标准管件图; 4.管段表 管段表按管段列出管子的材料、规格 尺寸和长度,管件、阀门的名称、型号、规格和数 量,以及管道的试压、涂色和保温要求; 5.管架表 列出标准和非标准管架的编号、标注 号、名称和数量; 6.综合材料表 包括管道安装材料和管架材料; 设备支架材料、保温防腐材料; 7.设备管口方位图。
二、管路设计基础
(c)铅管 常用作硫酸管道或酸性物料管道,但由于强 度低、重度大、抗热性差等缺点,已逐步为耐酸合 金钢,尤其是塑料管所代替。 (d)有衬里的钢管 主要用于输送腐蚀性介质。由于有色金属较稀贵, 价格高,可用作钢管的衬里或用代用材料衬里。 衬里的金属材料有铝、铅等 (6)非金属管 (a)陶瓷管 管子内径为25~400mm。陶 瓷管耐腐蚀性能很好,耐酸陶瓷管可以输送 0.1MPa或真空度26.7kPa及温度不大于90℃的腐 蚀性介质,氢氟酸除外。它的缺点是性脆,机械强 度低和不能耐温度剧变
二、管路设计基础
1. 管道的分类与等级 (4)SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介质 管道工程施工及验收规范》,按管道输送介质的性 质及设计条件对管道进行分级
适 用 范 围 管道级别 SHA 1. 毒性程度为极度危害介质管道(苯管道除外) 2. 毒性程度为高度危害介质的丙稀腈、光气、二硫化碳和氟化氢 管道 3. 设计压力≥10MPa的介质管道 SHB 1. 毒性程度为极度危害介质的苯管道 2. 毒性程度为高度危害介质管道(丙稀腈、光气、二硫化碳和氟 化氢管道除外) 3. 甲类、乙类可燃气体和甲A类液化烃,甲B类、乙A类可燃液体 介质管道 SHC 1. 毒性程度为中度、轻度危害介质管道 2. 乙B类、丙类可燃液体介质管道 SHD 设计温度低于-29℃的低温管道
二、管路设计基础
(6)非金属管 (b)塑料管 塑料管均具有良好的耐腐蚀性能,有硬聚氯 乙稀管、聚乙烯管和聚丙烯管等多种。硬聚氯乙稀 管对于任何浓度的各种酸类、碱类和盐类都是稳定 的,但对强氧化剂不稳定。可用来输送60℃以下 的介质,亦可用于输送0℃以下的液体。缺点是耐 热性差,易老化,使用寿命不长。 (c)玻璃钢管 主要有环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢、呋喃玻璃钢、不 饱和树脂玻璃钢和乙烯基树脂玻璃钢。玻璃钢管耐 腐蚀性良好,使用温度小于120℃,使用压力小于 0.6MPa。
二、管路设计基础
1. 管道的分类与等级 (3)HG20225-1995《化工金属管道工程施工及 验收规范》将管道所输送的介质分为四类:
A类为输送剧毒介质的管道;
B类为输送可燃介质或有毒介质的管道; C、D类为输送非可燃介质、无毒介质的管道,其 中设计压力p≤1.0MPa且设计温度为-29~186℃ 的管道为D级管道。
二、管路设计基础
1. 管道的分类与等级 (1)按照设计压力,可将工业管道分为四级
级别名称 真空管道 低压管道 中压管道 高压管道
设计压力/MPa P<0 0≤p≤1.6 1.6≤p≤10 p>10
注:工作压力≥9.0MPa, 且工作温度≥500℃的蒸管道可升级为高压管道
二、管路设计基础
1. 管道的分类与等级 (2)GB50316《工业金属管道设计规范》将管内 输送流体分为五类 A1类流体-剧毒流体,在输送过程中如有少量流 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 国标《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044中 Ⅰ级(极度危害)的毒物。 A2类流体-有毒流体,接触此类流体后,会有不 同程度中毒,脱离接触后可以治愈。相当于现行国 标GB5044中Ⅱ级及以下(高度、中度、轻度危害) 的毒物。
二、管路百度文库计基础
2.管道及附件的公称压力及公称直径 公称压力和公称直径是管子、阀门和管件的 两个特性参数。 采用公称压力及公称直径的目的是使管子、 阀门和管件的连接参数统一,利于装管工程的标准 化。装管工程标准化,可给阀门、管件的生产、设 计单位的设计,施工单位的安装带来极大的方便。
二、管路设计基础
第五章 管道设计与布置
管道布置与设计是环境工程设计中一个重要的组成部 分。管道布置与设计是在完成设备平、立面布置之后进行 的一项工作。 如一城市的建筑物之间用道路连接一样,环保处理设 备、构筑物之间的物料输送都是通过管道进行的。 管道布置与设计的主要内容包括: ①管道材质、管径的选择与计算; ②管道支架的设计; ③管道布置图(配管图); ④管道投资概算; ⑤施工说明。
一、管路设计与布置的内容和依据
上述设计内容要在设计文件中体现出来,有 1.管路布置图 包括管路布置平面图和剖视图 (或向视图)
一、管路设计与布置的内容和依据
上述设计内容要在设计文件中体现出来,有 2.管段图 表示一段管段在空间的位置,也叫空 视图或单线图,它是一段管道的立体图样;
一、管路设计与布置的内容和依据
工程上,管材习惯上采用管子外径×壁厚,单位mm。
φ108mm×4mm 和φ108mm×6 mm
公称直径的单位一般以“mm”计,如Dg100,是指公称直径为 100 mm的管子
二、管路设计基础
3.管道系统试验 (1)液压强度试验 承受内压的地上钢管及有色金属管道试验压 力应为设计压力的1.5倍,埋地钢管的试验压力应 为设计压力的1.5倍,且不得低于0.4MPa。 对承受外压的管道,其试验压力应为设计内、 外压力之差的1.5倍,且不得低于0.2MPa。 (2)气压试验 气压严密性试验应在液压强度试验合格后进 行,一般使用空气或惰性气体。 对承受内压、设计压力不大于0.6MPa的钢管 及有色金属管道,其气压试验压力为设计压力的 1.15倍;真空管道的试验压力应为0.2MPa。
4. 管道等级
设计中,根据管道材质、压力和直径三个参数分级。 序号:同一材质、压力等级 按序编排,A、B… 管道压力等级代号 管道材质代号 管道材质代号: A—铸铁及硅铸铁 B—碳素钢 C—普通低合金钢 D—合金钢 E—不锈耐酸钢 F—有色金属 G—非金属 H—衬里管 管道压力等级代号: 0—0.6MPa 1—1.0MPa 2—1.6MPa 3—2.5MPa 4—4.0MPa 6—6.4MPa 7—10.0MPa
管道等级号: B 2 A
二、管路设计基础
5.常用管材 (1)铸铁管 常用作埋于地下的给水总管及污水管 (2)硅铁管 高硅铁管与抗氯硅铁管适用于输送公称压力 0.25MPa以下的腐蚀性介质
二、管路设计基础
4.常用管材 (3)水煤气管 水煤气管用软钢焊成,分镀锌与不镀锌两种, 前者称为白铁管,后者称为黑铁管。 水煤气管常用作给水、煤气、暖气、压缩空 气、真空、低压蒸汽和凝液以及无侵蚀性管道。 水煤气管的极限工作温度为175℃,且不得 用于输送爆炸性及有毒害性的介质。 水煤气管分为普通(公称压力1MPa)与加 强(公称压力1.6 MPa)两级,公称直径用英寸表 示,常采用罗纹联接。
二、管路设计基础
4.常用管材 (4)无缝钢管 可用来输送有压力的物料、水蒸气、高压水、 过热水以及输送可燃性、有爆炸危险、有毒性的物 料,极限工作温度为435℃。 (5)有色金属管 (a)铜管与黄铜管 : 多用作低温管道(冷冻系统)、仪表的测压 管或传送有压力的流体(如油压系统、润滑系统), 当温度大于250℃时,不宜在压力下使用。 (b)铝管 系拉制而成的无缝管,常用来输 送浓硝酸、醋酸、蚁酸、硫化氢及二氧化碳等物料, 或用作换热管,但铝管不抗碱。在温度大于160℃ 时不宜在压力下操作
二、管路设计基础
(6)非金属管 (d)橡胶管
能耐酸碱,抗腐蚀性好,且有弹性可任意弯 曲。橡胶管一般用作临时管道及某些管道的挠性件, 不作为永久管道。
2. 金属管材的选用
(1) 高温用钢管(>350℃)——在高温下具有较高强度的钢材。 高温、伴有腐蚀的管道必须使用耐腐蚀材料; 高温、不伴有腐蚀的管道则应使用高温、高压钢管。 碳素钢使用上限为450℃,超过时用沸腾钢和 A1镇静钢。 不锈钢的高温强度高,特别是18-12Mo,18-8-Ti和18-8-Nb等合金 钢的强度更为优越。 (2) 耐热用钢管材料——具有耐氧化性、耐气体腐蚀性,具高温强度、 不发生高温脆化和热冲击强度高的材料。 常用耐热钢一般有:1Cr5Mo,12Cr2Mo,Cr13SiAl,Cr17Al4Si, Cr22Ni4N,Cr22Ni20,Cr20M n9Ni2Si2N(101),ZGCrl5Ni35 和 4Cr14Ni14W2Mo等。
2.管道及附件的公称压力及公称直径 (1)公称压力和公称压力系列
公称压力用符号Pg或PN表示,通常大于或等于实 际工作压力。一般来说,管路工作温度在0~ 120℃范围内时,工作压力和公称压力是一致的, 但当温度高于120℃时,工作压力将低于公称压力。
级 别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 工作温度 /℃ 1~120 121~300 301~400 公称压力 工作压力 /MPa /MPa 10.0×100% 10.0 10.0×80% 10.0 10.0×64% 10.0 级 别 Ⅳ Ⅴ Ⅵ 工作温度 /℃ 401~425 426~450 451~475 公称压力 /MPa 10.0 10.0 10.0 工作压力 /MPa 10.0×51% 10.0×43% 10.0×34%
二、管路设计基础
1. 管道的分类与等级 (2)GB50316《工业金属管道设计规范》将管内 输送流体分为五类
B类流体-此类流体在环境或操作条件下是一种气 体或可闪蒸产生气体的液体,这些液体能点燃并在 空气中连续燃烧。
C类流体-设计压力大于1.0MPa和设计温度低于 -20℃、高于186℃的不可燃、无毒流体。 D类流体-设计压力≤1.0MPa和设计温度为- 20℃~186℃的不可燃、无毒流体。
一、管路设计与布置的内容和依据
设计依据 1.施工阶段的工艺流程图及仪表流程图;公用工 程系统流程图; 2.设备平面布置图及立面布置图;建(构)筑物 平、立面布置图 3.设备施工图,包括非标设备施工图及定型设备 的样本或详细安装图; 4.工程设计规范、管道等级表; 5.设备一览表; 6.地区气候条件、工场地质情况(包括地下水位 高度、冻结层深度等); 7.其他技术参数(如水源、锅炉房蒸汽压力和压 缩空气站空气压力等)。
公称压力从0.25MPa至32 MPa共分为12级,它们是(以下用 kgf/cm2作压力单位)2.5,6,10,16,25,40,64,100,160, 200,250,320等。
二、管路设计基础
2.管道及附件的公称压力及公称直径 (2)公称直径和公称直径系列 公称直径用Dg或DN表示,它与管子的直径 相近,但不一定相等。 凡是同一公称直径的管子,外径必定相同, 但内径则因壁厚不同而异。 例如φ57×3.5mm和φ57×4.5mm的无缝钢 管,都称作公称直径为50mm的钢管,但它们的内 径却分别为50mm和48mm。
二、管路设计基础
2.管道及附件的公称压力及公称直径 (1)公称压力和公称压力系列 公称压力用符号Pg或PN表示,通常大于或等于实 际工作压力。一般来说,管路工作温度在0~ 120℃范围内时,工作压力和公称压力是一致的, 但当温度高于120℃时,工作压力将低于公称压力。
级 别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 工作温度 /℃ 1~120 121~300 301~400 公称压力 工作压力 /MPa /MPa 10.0×100% 10.0 10.0×80% 10.0 10.0×64% 10.0 级 别 Ⅳ Ⅴ Ⅵ 工作温度 /℃ 401~425 426~450 451~475 公称压力 /MPa 10.0 10.0 10.0 工作压力 /MPa 10.0×51% 10.0×43% 10.0×34%