管道應力分析設計規定

2021-03-04 09:43:19 字數 4563 閱讀 1481

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本規定(hqb-b06-05.306pp-2003)自2023年月實施。

目錄1. 總則 1

2. 應力分析管線的分類及應力分析方法 2

3. 管道應力分析設計輸入和設計輸出 6

4. 管道應力分析條件的確定 9

5. 管道應力分析評定準則 11

附件1 管線應力分析分類表 14

附件2 裝置管口承載能力表 15

附件3 柔性係數和應力增強係數 16

附件4 api 610《一般煉廠用離心幫浦》(摘錄) 17

附件5 nema **23 (摘錄) 22

附件6 api 661 《一般廠用空冷器》(摘錄) 23

1. 總則

1.1 適用範圍

1.1.1 本規定適用於石油化工生產裝置及輔助設施中的碳鋼、合金鋼及不銹鋼管道的應力分析設計工作。

本規定所列內容為管道應力分析設計工作的最低要求。

1.1.2 管道應力分析設計應保證管道在設計和工作條件下,具有足夠的強度和合適的剛度,防止管道因熱脹冷縮、支承或端點的附加位移及其它的荷載(如壓力、自重、風、**、雪等)造成下列問題:

1) 管道的應力過大或金屬疲勞引起管道或支架破壞。

2) 管道連線處洩漏。

3) 管道作用在與其相聯的裝置上的載荷過大,或在裝置上產生大的變形或應力,而影響了裝置的正常執行。

4) 管架因強度或剛度不夠而造成管架破壞。

5) 管道的位移量過大而引起的管道自身或其它管道的非正常執行或破壞。

6) 機械振動、聲頻振動、流體錘、壓力脈動、安全閥洩放等動荷載造成的管道振動及破壞。

1.2 應力分析設計工作相關的標準、規範:

1) gb150-1999鋼製壓力容器》

2) gb50316-2000工業金屬管道設計規範》

3) hg/t20645-1998 《化工裝置管道機械設計規定》

4) jb/t8130.2-95 《可變彈簧支吊架》

5) jb/t8130.1-95 《恒力彈簧支吊架》

6) hqb-b06-05.20**p-2003《簡化柔性計算的規定》

7) a**e/ansi b31.3 process piping

8) a**e/ansi b31.1 power piping

9) a**e/ansi b31.4 liquid tran**ission and distribution piping

systems

10) a**e/ansi b31.8 gas tran**ission and distribution piping systems

11) api 610 centrifugal pumps for general refinery services

12) api 617 liquid transportation system for hydrocarbone, liquid ,petroleum gve, anhydrone ammonis , and alcohols

13) nema **-23 steam turbine

14) api 661 air-cooled heat exchangers for general refinery service

15) hqb-b06-05.105pp-2003 《管道配管設計規定》

16) hqb-b06-04.301pp- 《管架設計工程規定》

17) shj.41-91石油化工企業管道柔性設計規範》

18) gb 50316-2000工業金屬管道設計規範》

2. 應力分析管線的分類及應力分析方法

2.1 應力分析管線的分類

原則上,所有的管線均應做應力分析,並根據管線的類別(溫度、壓力、口徑、壁厚、所連線的裝置的荷載要求等)確定應力分析的方法和詳細程度。如果專案中沒有具體規定,可按以下方法對應力分析管線進行分類。

2.1.1 ⅰ類管線(見附錄1)

此類管線採用目測檢驗或簡化分析方法。

2.1.2 ⅱ類管線(見附錄1)

此類管線要求進行分析,並可採用公認的簡化計算方法(或圖表)進行分析計算。(詳見附錄1)

此種分析計算應有分析計算報告,分析報告適用於:

1) 高壓管線

2) 鍋爐水管線

3) 工藝管線

4) 天然氣及液化天然氣管線

2.1.3 ⅲ類管線(見附錄1)

此類管線應嚴格進行計算機輔助計算分析,下列管線均屬於此類管線範疇:

2.1.3.1 與具有對載荷敏感的轉動機械相連的管線,它包括以下幾類:

1) 與幫浦相連的管線,由於幫浦口載荷校核依據操作工況下的載荷進行,故當管線操作條件為以下條件時,應做詳細應力分析。

a) 溫度≥150°c (或≤-140°c), 公稱直徑大於或等於 dn100(4」)的管線;

b) 溫度≥120°c (或≤-90°c), 公稱直徑大於或等於dn300(12」) 的管線;

c) 溫度≥150°c(或≤-140°c),且管線公稱直徑大於管口公稱直徑的管線。

2) 與往復式、離心式壓縮機、透平相連線的管線,由於裝置管口載荷校核依據操作工況下的載荷進行,故當管線操作溫度高於120°c,公稱直徑大於或等於dn80(3」)的管線,應做詳細應力分析。

3) 與空冷器相連的管線,當其管徑大於或等於dn150(6」)或設計溫度大於或等於120°c時,應做詳細應力分析。

2.1.3.2 與對應力敏感的裝置相連的管道,應進行應力分析。它包含以下幾類:

1) 與按照a**e第ⅷ卷第二章部分設計的裝置相連的管道;

2) 與加熱器相連的管道;

3) 與鋁製裝置相連的管道;

4) 進出加熱爐及蒸汽發生器的工藝管道,以及再生及除焦管道;

5) 進出汽輪機的蒸汽管道;

6) 與襯裡裝置相連的管道。

2.1.3.3 夾套管道。

2.1.3.4 附錄1中所有的ⅲ類管道。

2.1.3.5 其它的用圖表法或公式法分析後,屬於應力、柔性不能滿足要求

的管道。

2.1.4 ⅳ類管線(見附件1)

應力分析工程師對此類管線應特別注意,應採用特別的應力分析方法,因為在得到裝置和結構的布置之前去做這些管線的分析是沒用的。這類管線有下列幾類:

1) 管線的設計溫度和壓力高於a**e/ansi b16.5中的定義的2500磅等級;

2) 在下列溫度值下長期工作的管道

3) 大直徑管線(dn1200即48」及以上);

4) 薄壁管線(t/d≤0.02 t:壁厚 d:管徑);

5) 管線的設計迴圈次數高於22000次;

6) 根據應力分析工程師的意見,上述第ⅲ類管線中要求做其它附加的應力分析的管線。

2.2 應力分析的方法

通常在設計中根據以下條件確定應力分析方法:

1) 介質的危險性(有毒、易燃、易爆等);

2) 管線操作工況(溫度、壓力、脈動、工作迴圈強度等);

3) **烈度;

4) 工廠型別(化工、石油、電力、核工業等)。

2.2.1 目測方法

根據以往的經驗或與已分析過的管線的比較相類似,則採用目測的方

法已經足夠,不需要進行更詳細的應力分析。此時,需目測者具有相當

的工程經驗。

2.2.2 簡單分析(圖表法、公式法)

簡單分析將確保管線有足夠的柔性,以吸收位移(熱膨脹)。儘管簡單分析不能提供準確的載荷和應力,但這種分析簡單而快速,甚至可以由非專職應力分析工程師來完成。

下面給出兩種簡單分析方法:

2.2.2.1 第一種方法是採用公司標準《簡化柔性計算的規定》(hqb-b06-05.20**p-2002)的快速管道應力分析方法。

它基於一種簡單的(可靠的)計算方法,更多的是考慮管線的位移在允許的範圍內——即管線有足夠的柔性,能夠吸收管線由於受熱荷載等產生的位移。

需要注意的是,此種方法不適合於下列管線:

1) dn>600 (24」);

2) 設計溫度超出-20°c~350°c範圍;

3) 薄壁管(t/d≤0.02 t:壁厚 d:管徑);

4) 需準確知道約束(端點)反力的管線;

5) 夾套管;

6) 非金屬管 。

2.2.2.2 第二種簡單計算方法依據a**e/ansi b31.3標準,它包含乙個標準的計算過程;它要求管線具有同一直徑,兩端固定,無中間約束。

式中:d—管子外徑,mm

y—管子吸收的總位移, mm

l—兩固定點間管子總長度,m

u—兩固定點間的直線距離,m

需注意的是,此種分析方法不適用於下列管線

1) 管線的約束多於兩個;

2) 需準確知道約束反力的管線;

3) 夾套管;

4) 管線的工作迴圈次數大於7000次;

5) 兩固定點間的管徑或壁厚有改變;

6) 非金屬管道;

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