GB50316-2000工业金属管道设计规范.pdf
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1、 中华人民共和国国家标准 工业金属管道设计规范 发布实施 国家质量技术监督局 中华人民共和国建设部 联合发布 中华人民共和国国家标准 工业金属管道设计规范 主编部门 中华人民共和国原化学工业部 批准部门 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 施行日期年月日 北京 关于发布国家标准 工业金属 管道设计规范 的通知 建标号 根据国家计委 一九九一年工程建设国家标准制订 修订计 划计综合号 的要求 由原化学工业部会同有关部门 共同制订的 工业金属管道设计规范经有关部门会审 批准为强 制性国家标准 编号为自年月日起施 行 本规范由国家石油和化学工业局负责管理 中国寰球化学工 程公司负责具体解释工作
2、建设部标准定额研究所组织中国计划 出版社出版发行 中华人民共和国建设部 二年九月二十六日 目次 总则 术语和符号 术语 符号 设计条件和设计基准 设计条件 设计基准 材料 一般规定 金属材料的使用温度 金属材料的低温韧性试验要求 材料的使用要求 管道组成件的选用 一般规定 管子 弯管及斜接弯管 管件及支管连接 阀门 法兰 垫片 紧固件 管道组成件连接结构选用要求 管道特殊件 非金属衬里的管道组成件 金属管道组成件耐压强度计算 一般规定 直管 斜接弯管 支管连接的补强 非标准异径管 平盖 特殊法兰和盲板 管径确定及压力损失计算 管径的确定 单相流管道压力损失 气液两相流管道压力损失 管道的布置
3、地上管道 一般规定 管道的净空高度及净距 一般布置要求 类流体管道布置要求 阀门的布置 高点排气及低点排液的设置 放空口的位置 沟内管道 埋地管道 金属管道的膨胀和柔性 一般规定 管道柔性计算的范围及方法 管道柔性计算的基本要求 管道的位移应力 管道对设备或端点的作用力 改善管道柔性的措施 管道支吊架 一般规定 支吊架的设置及最大间距 支吊架荷载 材料和许用应力 支吊架结构设计及选用 设计对组成件制造 管道施工及检验的要求 一般规定 金属的焊接 金属的热处理 检验 试压 其他要求 隔热 隔声 消声及防腐 隔热 隔声和消声 防腐及涂漆 输送类和类流体管道的补充规定 类流体管道的补充规定 类流体管
4、道的补充规定 管道系统的安全规定 一般规定 超压保护 阀门 盲板 排放 其他要求 附录金属管道材料的许用应力 附录金属材料物理性质 附录非金属衬里材料的使用温度范围 附录钢管及钢制管件厚度的规定 附录柔性系数和应力增大系数 附录室外地下管道与铁路 道路及建筑物间的距离 附录管道热处理的规定 附录管道的焊接结构 附录管道的无损检测 附录本规范用词说明 附加说明 总则 为了提高工业金属管道工程的设计水平 保证设计质量 制订本规范 本规范适用于公称压力小于或等于的工业金属管 道及非金属衬里的工业金属管道的设计 本规范不适用于下列管道的设计 制造厂成套设计的设备或机器所属的管道 核能装置的专用管道 长
5、输管道 矿井的管道 采暖通风与空气调节的管道及非圆形截面的管道 地下或室内给排水及消防给水管道 泡沫 二氧化碳及其他灭火系统的管道 除另有注明外 本规范所述的压力均应为表压 工业金属管道设计 除应执行本规范外 尚应符合国家现 行有关标准的规定 术语和符号 术语 类流体 在本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 度分级中级 极度危害 的毒物 类流体 在本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 级中级及
6、以下 高度 中度 轻度危害 的毒物 类流体 在本规范内系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或 可闪蒸产生气体的液体 这些流体能点燃并在空气中连续燃烧 类流体 指不可燃 无毒 设计压力小于或等于和设计温度高 于之间的流体 类流体 系指不包括类流体的不可燃 无毒的流体 管道 由管道组成件 管道支吊架等组成 用以输送 分配 混合 分 离 排放 计量或控制流体流动 管道系统 简称管系 按流体与设计条件划分的多根管道连接成的一组 管道 管道组成件 用于连接或装配成管道的元件 包括管子 管件 法兰 垫片 紧固件 阀门以及管道特殊件等 管道特殊件 指非普通标准组成件 系按工程设计条件特殊制造的管道组 成
7、件 包括 膨胀节 补偿器 特殊阀门 爆破片 阻火器 过滤器 挠 性接头及软管等等 斜接弯管 弯头 采用管子或钢板制成的焊接弯管 弯头具有与管子纵轴线 不相垂直的斜接焊缝的管段拼接而成 支管连接 从主管引出支管的结构 包括整体加强的管件及带加强或不 带加强的焊接结构的支管连接 突面 为法兰密封面的一种形式 突起的平密封面在螺栓孔的内侧 代号为 满平面 也称全平面 为法兰密封面的一种形式 在法兰外径以内均为 平密封面 代号为 集液包 在气体或蒸汽管道的低点设置收集冷凝液的袋形装置 管道支吊架 用于支承管道或约束管道位移的各种结构的总称 但不包括 土建的结构 固定支架 可使管系在支承点处不产生任何线
8、位移和角位移 并可承受 管道各方向的各种荷载的支架 滑动支架 有滑动支承面的支架 可约束管道垂直向下方向的位移 不限 制管道热胀或冷缩时的水平位移 承受包括自重在内的垂直方向 的荷载 刚性吊架 带有铰接吊杆的管架结构 可约束管道垂直向下方向的位移 不限制管道热胀或冷缩时的水平位移 承受包括自重在内的垂直 方向的荷载 导向架 可阻止因力矩和扭矩所产生旋转的支架 可对一个或一个以 上方向进行导向 但管道可沿给定轴向位移当用在水平管道时 支架还承受包括自重力在内的垂直方向荷载通常导向架的结构 兼有对某轴向或二个轴向限位的作用 限位架 可限制管道在某点处指定方向的位移 可以是一个或一个以 上方向线位移
9、或角位移 的支架规定位移值的限位架 称为定值 限位架 减振装置 可控制管系高频低幅振动或低频高幅晃动的装置 不限制管 系热胀冷缩 阻尼装置 可控制管道瞬时冲击荷载或管系高速振动位移的装置 不限 制管系热胀冷缩 剧烈循环条件 指管道计算的最大位移应力范围超过倍许用的位移 应力范围 即和当量循环数大于或由设计确定 的产生相等效果的条件 应力增大系数 受弯矩的作用 在非直管的组成件中 产生疲劳损坏的最大弯 曲应力与承受相同弯矩 相同直径及厚度的直管产生疲劳损坏的 最大弯曲应力的比值 称为应力增大系数因弯矩与管道组成件 所在平面不同 有平面内及平面外的应力增大系数 位移应力范围 由管道热膨胀产生的位移
10、所计算的应力称为位移应力范围 从最低温度到最高温度的全补偿值进行计算的应力 称为计算的 最大位移应力范围 附加位移 指所计算管系的端点处因设备或其他连接管的热膨胀或其他 位移附加给计算管系的位移量 冷拉 在安装管道时预先施加于管道的弹性变形 以产生预期的初 始位移和应力 达到降低初始热态下管端的作用力和力矩 柔性系数 表示管道元件在承受力矩时 相对于直管而言其柔性增加的 程度即 在管道元件中由给定的力矩产生的每单位长度元件的 角变形与相同直径及厚度的直管受同样力矩产生的角变形的比 值 公用工程管道 相对于工艺管道而言 公用工程管道系指工厂 装置 的各工 序中公用流体的管道 管道和仪表流程图 简
11、称或此图上除表示设备外 主要表示连接的 管道系统 仪表的符号及管道识别代号等 符号 主管开孔削弱所需的补强面积 补强范围内主管承受内 外压所需计算厚度和厚度 附加量两者之外的多余金属面积 补强范围内支管承受内 外压所需计算厚度和厚度 附加量两者之外的多余金属面积 补强范围内的角焊缝面积 补强范围内另加补强件的面积 补强范围内 挤压引出支管上承受内 外压 所需厚度和厚度附加量两者之外的多余金 属面积 材料的冲击功 补强区有效宽度 支管厚度减薄 负偏差 的附加量 主管厚度减薄 负偏差 的附加量 补强板厚度减薄 负偏差 的附加量 厚度附加量之和 厚度减薄附加量 包括加工 开槽和螺纹深 度及材料厚度负
12、偏差 腐蚀或磨蚀附加量 修正系数 管道压力损失的裕度系数 定压热容 冷拉比 定容热容 关闭状态下锁住 未经批准不得开启 开启状态下锁住 未经批准不得关闭 扣除厚度附加量后支管内径 支管名义外径 扣除厚度附加量后主管上斜开孔的长径 凹面或平面法兰垫片的内径或环槽式垫片 平均直径 除去厚度附加量后挤压引出支管的内径 管子或管件的公称直径 管子或管件内径 异径管大端内径 异径管小端内径 管子或管件外径 异径管大端外径 异径管小端外径 补强板的外径 铸件的质量系数 焊接接头系数 在最高或最低温度下管道材料的弹性模量 在安装温度下的管道材料的弹性模量 工作荷载 补强板材料与主管材料许用应力比 荷载变化系
13、数 管道位移应力范围减小系数 重力加速度 尺寸系数 主管外侧法向补强的有效高度 支管有效补强高度 平盖内凹的深度 挤压引出支管的高度 应力增大系数 平面内应力增大系数 平面外应力增大系数 管道坡度 气体的绝热指数 柔性系数 与平盖结构有关的系数 用于斜接弯管的经验值 挤压引出支管补强系数 阻力系数 弹簧刚度 许用应力系数 管道长度 阀门和管件的当量长度 斜接弯管端节短边的长度 支吊架间距 与异径管大端连接的直管加强段长度 与异径管小端连接的直管加强段长度 气体分子量 由于自重和其他持续外载作用在管道横截面上的 合成力矩 安全阀或释放阀的反座推力 管道内流量和压力的 瞬时变化 风力或地震等产生的
14、偶然荷载作用于管 道横截面上的合成力矩 热胀当量合成力矩 未计入应力增大系数的合成力矩 平面内热胀弯曲力矩 平面外热胀弯曲力矩 热胀扭转力矩 沿坐标轴方向的力矩 沿坐标轴方向的力矩 沿坐标轴方向的力矩 序数 管系预计使用寿命下全位移循环当量数 与计算的最大位移应力范围相关的循环数 与按小于全位移计算的位移应力范围相关的循 环数 设计压力 在设计温度下的许用压力 斜接弯管的最大许用内压力 公称压力 试验压力 异径管大端与直管连接的应力增值系数 异径管小端与直管连接的应力增值系数 圆弧弯管的弯曲半径 斜接弯管的弯曲半径 管道运行初期在安装温度下对设备或端点的作用 力和力矩 管道应变自均衡后在安装温
15、度下对设备或端点的 作用力和力矩 以和全补偿值计算的管道对端点的作用力和力 矩 管道运行初期在最高或最低温度下对设备或端点 的作用力和力矩 主管平均半径 平盖内圆角半径 管子或管件的平均半径 支管补强部位过渡半径 按小于全位移计算的位移应力范围与计算的最 大位移应力范围之比 支管平均半径 支管补强部分外半径 在主管和支管轴线的平面内 外轮廓转角处的曲率 半径 斜接弯管斜接段中心线处的间距 气体温度 对焊件较薄一侧的厚度 对焊件较厚一侧的厚度 三通圆角部 主支管相交处 厚度 主管计算厚度 主管名义厚度 半管接头的端部厚度 支管补强部位有效厚度 角焊缝计算的有效厚度 三通支管的有效厚度 管件的名义
16、厚度 异径管名义厚度 异径管大端名义厚度 异径管小端名义厚度 异径管锥部计算厚度 异径管大端计算厚度 异径管小端计算厚度 盲板计算厚度 平盖计算厚度 平盖或盲板的设计厚度 补强板名义厚度 直管计算厚度 直管设计厚度 直管有效厚度 直管名义厚度 支管计算厚度 支管名义厚度 除去厚度附加量后在主管外表面处挤压引出支管 的有效厚度 插入式支管台的尺寸 平均流速 气体的声速或临界流速 截面系数 异径三通支管的有效截面系数 质量流量 法兰内侧角焊缝焊脚尺寸 角焊缝最小焊脚尺寸 系数 管道自重弯曲挠度 斜接弯管一条焊缝方向改变的角度 相邻斜接线夹 角 支管轴线与主管轴线的夹角 金属材料的平均线膨胀系数 异
17、径管斜边与轴线的夹角 斜接弯管一条焊缝方向改变的角度的相邻斜 接线夹角的一半 支管补强部位过渡角度 最大计算纤维伸长率 对接焊口错边量的平均值 对接焊口错边量的最大值 基层金属的名义厚度 复层金属扣除附加量后的有效厚度 管道垂直热位移 直管的摩擦压力损失 局部的摩擦压力损失 管道总压力损失 与平盖结构有关的系数 流体密度 流体摩擦系数 材料标准抗拉强度下限值 材料在设计温度下的抗拉强度 材料在设计温度下经万断裂的持久强度的平 均值 计算的最大位移应力范围 按小于全位移计算的位移应力范围 管道中由于压力 重力和其他持续荷载所产生的纵 向应力之和 材料在设计温度下经万蠕变率为的蠕变 极限 材料标准
18、常温屈服点 或屈服强度 材料在设计温度下的屈服点 或屈服强度 在试验条件下组成件的周向应力 在试验温度下材料的许用应力 在设计温度下材料的许用应力 在设计温度下整体复合金属材料的许用应力 在设计温度下基层金属的许用应力 在设计温度下复层金属的许用应力 许用的位移应力范围 在分析中的位移循环内 金属材料在冷态 预计最 低温度 下的许用应力 在分析中的位移循环内 金属材料在热态 预计最 高温度 下的许用应力 决定组成件厚度时采用的计算温度下材料的许用 应力 在设计温度下补强板材料的许用应力 在设计温度下主管材料的许用应力 设计条件和设计基准 设 计 条 件 管道设计应根据压力 温度 流体特性等工艺
19、条件 并结合 环境和各种荷载等条件进行 设计压力的确定应符合下列规定 一条管道及其每个组成件的设计压力 不应小于运行 中遇到的内压或外压与温度相偶合时最严重条件下的压力最严 重条件应为强度计算中管道组成件需要最大厚度及最高公称压力 时的参数但上述设计压力不应包括本章中允许的非经常性压力 变动值 下列特殊条件的管道 其设计压力应与第款 比较 并应取两者的较大值 输送制冷剂 液化烃类等气化温度低的流体的管道 设计 压力不应小于阀被关闭或流体不流动时在最高环境温度下气化所 能达到的最高压力 离心泵出口管道的设计压力不应小于吸入压力与扬程相 应压力之和 没有压力泄放装置保护或与压力泄放装置隔离的管道
20、设 计压力不应低于流体可达到的最大压力 真空管道应按受外压设计 当装有安全控制装置时 设计压力应取倍最大内外压力差或两者中的低值 无安全控制装置时 设计压力应取 装有泄压装置的管道的设计压力不应小于泄压装置 开启的压力 设计温度的确定应符合下列规定 管道的设计温度应为管道在运行时 压力和温度相偶 合的最严重条件下的温度对于以下的管道 应考虑流体及 环境温度影响设计温度应取低于或等于管道材料可达到的最低 温度 管道采用伴管或夹套加热时 应以外加热和管内流体 温度中较高的温度为设计温度 无隔热层的管道中 不同的管道组成件可具有不同的 设计温度 管道组成件的设计温度应符合以下规定 流体温度低于时 管
21、道组成件的设计温度可与流体 温度相同 流体温度等于或大于时 除非按传热计算或试验确 定有较低的平均壁温 管道组成件的设计温度不应低于以下的值 阀门 管子 突缘短节 焊接管件和厚度与管子相似的其他管 道组成件 为流体温度的 法兰 除松套法兰外包括在管件和阀门上的法兰 为流体温 度的 松套法兰 为流体温度的 法兰的紧固件 为流体温度的 外保温管道的设计温度应按第款和第 款确定当另有计算 试验或测定的结果时 可取其他温 度 内保温管道的设计温度 应根据传热计算或试验确 定 对于非金属材料衬里的管道 设计温度应取流体的最 高工作温度当无外隔热层时 外层金属的设计温度可通过传热 计算 试验决定 或按第款
22、确定 设计中应对以下环境影响采取有效措施 管道中的气体或蒸气被冷却时 应确定压力降低值 当管内产生真空时 管道应能承受在低温下的外部压力 或采取破 坏真空的预防措施 管道组成件应能承受或消除因静态流体受热膨胀而 增加的压力 或采取预防措施 当管道温度低于时 应防止切断阀 控制阀 泄压 装置和其他管道组成件的活动部件外表面结冰 管道应能承受以下的动力荷载 管道应能承受外部或内部条件引起的水力冲击 液体 或固体的撞击等的冲击荷载 位于室外的地上管道应能承受风荷载 在地震区的管道应能承受地震引起的水平力 并应符 合有关国家现行抗震标准的规定 管道的布置和支承设计应消除由于冲击 压力脉动 机器共振 风
23、荷载等引起有害的管道振动的影响 在管道布置和支架设计时 应能承受由于流体的减压 或排放时所产生的反作用力 管道承受的静荷载应包括固定荷载及活荷载活荷载应 包括输送流体重力或试验用的流体重力 寒冷地区的冰 雪重力及 其他活动的临时荷载等固定荷载应包括管道组成件 隔热材料 以及由管道支承的其他永久性荷载 设计中应分析以下热膨胀或收缩的影响 管道被约束或固定 因热膨胀或收缩而产生的作用力 和力矩 管壁上温度发生急剧的变化 或由于温度分布不均匀 而产生的管壁应力及荷载 两种不同材料所组成的复合或衬里管道 因基层或复 层热膨胀性能不同而产生的荷载及夹套管因内外管温度差而产生 的荷载 设计中应避免管道受压
24、力循环荷载 温度循环荷载以及 其他循环交变荷载所引起的疲劳破坏 管道支架和连接设备的位移应作为计算的条件 包括设备 或支架的热膨胀 地基下沉 潮水流动 风荷载等产生的位移 对于焊接 热处理 加工成形 弯曲 低温操作以及易挥发 性流体突然减压而产生的急冷作用等情况应保证材料韧性降低在 允许的范围内 当流体工作温度低于时 在选择管道材料包括隔 热材料时应按环境空气会出现冷凝和氧气浓缩的因素 确定管外 覆盖层 或采取相应的措施 设 计 基 准 管道组成件的压力温度参数值应符合下列规定 除本规范另有规定外 在国家现行标准中 对管道组成 件的公称压力及对应的工作压力温度参数值 等级 已作出规定 者 均可
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