橢圓形封頭在壓力管道中的設(shè)計(jì)條件

　　工程上，工藝操作參數(shù)不宜直接作為橢圓形封頭在壓力管道的設(shè)計(jì)條件，它要考慮工藝操作的波動(dòng)、相連設(shè)備的影響、環(huán)境的影響等因素，而在工藝操作參數(shù)的基礎(chǔ)上給出一定的 裕量。也 是說(shuō)，設(shè)計(jì)條件是在工藝操作條件的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮其它因素的影響而得到的。這里所說(shuō)的設(shè)計(jì)條件主要是指設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度。

　　一、設(shè)計(jì)壓力

　　一般情況下，橢圓形封頭在管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于正常操作時(shí)，由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的 苛刻條件下的壓力。 苛刻條件是指導(dǎo)致管子及管道組成件 壁厚或 公稱(chēng)壓力等級(jí)的條件。考慮介質(zhì)的靜液柱壓力等因素的影響，設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)略高于由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的 苛刻條件下的 工作壓力。為了操作上的方便，在此不妨采用壓力容器的做法，即在相應(yīng)工作壓力的基礎(chǔ)上增加一個(gè)裕度系數(shù)。裕度系數(shù)見(jiàn)表4-1：

　　表4-1 一般情況下橢圓形封頭的設(shè)計(jì)壓力確定

　　工作壓力(Pw) Mpa設(shè)計(jì)壓力(P)MPa

　　Pw≤1.8

　　1. 8

　　4.0

　　Pw>8.0P=Pw+0.18

　　P=1.1Pw

　　P=Pw+0.4

　　P=1.05Pw

　　當(dāng)按該原則確定的設(shè)計(jì)壓力會(huì)引起橢圓形封頭在管道壓力等級(jí)變化時(shí)，應(yīng)判斷該工作壓力是否 是由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的 苛刻條件下的 工作壓力，如果是，在報(bào)請(qǐng)有關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)的情況下，

　　設(shè)計(jì)壓力可取此時(shí)的 工作壓力，而不必再加系數(shù)。

　　除此之外，對(duì)于下列 殊情況應(yīng) 殊考慮其設(shè)計(jì)壓力：

　　a、橢圓形封頭在管道中有 泄壓裝置時(shí)，往往預(yù)示著該管道在運(yùn)行過(guò)程中有出現(xiàn)超出其正常操作壓力的可能。設(shè)置 泄壓裝置(如 閥、爆破片等)的目的， 是在系統(tǒng)中出現(xiàn)超出其正常操作壓力的情況時(shí)，能將壓力自動(dòng)釋放而使設(shè)備、管道等系統(tǒng)等硬件得到保護(hù)。此時(shí)管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于 泄壓裝置的設(shè)定壓力與按表4-1確定的壓力二者中的 值;

　　b、對(duì)于高揚(yáng)程的泵，尤其是往復(fù)泵，在開(kāi)始啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)，往往會(huì)在 道切斷閥之前的管道和泵內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較高的封閉壓力，有時(shí)這個(gè)封閉壓力會(huì)達(dá)到一個(gè)很大的值。此時(shí)泵的出口管道，橢圓形封頭的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取泵的 封閉壓力值。這個(gè)壓力值由工藝和機(jī)械 提供;

　　c、真空系統(tǒng)管道承受的壓力 是其外部的大氣壓力，故其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取0.1MPa外壓;

　　d、與塔或容器等設(shè)備相連的橢圓形封頭時(shí)，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于所連設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)管道內(nèi)有較高的液體液柱時(shí)，還應(yīng)考慮該液體靜壓頭的影響。事實(shí)上，對(duì)于管道來(lái)說(shuō)，其受力要比設(shè)備復(fù)雜，這是因?yàn)樗芙橘|(zhì)載荷之外，還往往遭受到由于管道的熱脹冷縮而產(chǎn)生的管系力等。因此，管道的設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)不低于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。

　　二、設(shè)計(jì)溫度

　　一般情況下，橢圓形封頭在管道的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不低于正常操作時(shí)，由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的 苛刻條件下的溫度， 苛刻條件是指導(dǎo)致管子及管道組成件 壁厚、 公稱(chēng)壓力等級(jí)或 材料等級(jí)的條件?？紤]環(huán)境、隔熱、操作穩(wěn)定性等因素的影響，設(shè)計(jì)溫度應(yīng)略高于由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的 苛刻條件下的 工作溫度。為了操作上的方便，在此不妨也采用壓力容器的做法，即在相應(yīng)工作壓力的基礎(chǔ)上增加一個(gè)裕度系數(shù)。除法蘭和螺栓以外，其它管道元件的設(shè)計(jì)溫度可按表4-2選?。?/p>

　　表4-2 一般情況下管橢圓形封頭的設(shè)計(jì)溫度確定

　　 工作溫度(Tw)℃設(shè)計(jì)溫度(T)℃

　　-20

　　15

　　Tw>350T=Tw-5( 取-20)

　　T=Tw+20

　　T=Tw+(5～15)

　　當(dāng)按該原則確定的設(shè)計(jì)溫度會(huì)引起橢圓形封頭在管道壓力等級(jí)或管道材料變化時(shí)，應(yīng)判斷該工作溫度是否 是由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的 苛刻條件下的 工作溫度，如果是，在報(bào)請(qǐng)有關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)

　　的情況下，設(shè)計(jì)溫度可取此時(shí)的 工作溫度，而不必再加系數(shù)。

　　法蘭、墊片的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不低于 工作溫度的90%。

　　螺栓、螺母的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)不低于 工作溫度的80%。

　　除此之外，對(duì)下列情況還應(yīng) 殊考慮其設(shè)計(jì)溫度：

　　a、對(duì)于夾套或外伴熱的管道及橢圓形封頭，當(dāng)工藝介質(zhì)溫度高于伴熱介質(zhì)溫度時(shí)，其設(shè)計(jì)溫度按表4-2選取。當(dāng)工藝介質(zhì)溫度低于伴熱介質(zhì)溫度時(shí)，對(duì)夾套伴熱取伴熱介質(zhì)溫度為設(shè)計(jì)溫度，而對(duì)外伴熱則取伴熱介質(zhì)溫度減10℃與工藝介質(zhì)溫度二者的較大值作為設(shè)計(jì)溫度;

　　b、 泄壓管道，取排放時(shí)可能出現(xiàn)的 或 溫度為設(shè)計(jì)溫度;

　　c、采用蒸汽吹掃的管道及橢圓形封頭，當(dāng)介質(zhì)溫度高于吹掃蒸汽的溫度時(shí)，則按介質(zhì)溫度根據(jù)表4-2確定其設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)介質(zhì)溫度低于吹掃蒸汽溫度時(shí)，應(yīng)視具體情況而定。例如，按介質(zhì)溫度選取的管道及其元件不能承受吹掃介質(zhì)的條件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高等級(jí)以適應(yīng)吹掃介質(zhì)條件。管道的熱脹補(bǔ)償和對(duì)邊界點(diǎn)的推力在遭受吹掃介質(zhì)短時(shí)間作用時(shí)，也應(yīng)能滿足要求;

　　d、同一根管道，如果在兩種或兩種以上工況條件下工作時(shí)(如加氫裂化裝置的反應(yīng)流出物管道有正常工作工況和高溫再生工況兩種操作工況)，其設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取與內(nèi)壓(或外壓)構(gòu)成的 苛刻條件下的設(shè)計(jì)溫度，并對(duì)其它工況進(jìn)行校核;

　　e、臨氫操作的管道及橢圓形封頭，在查Nelson曲線時(shí)，應(yīng)取設(shè)計(jì)溫度再加30℃~50℃作為查曲線的溫度參數(shù)值。這是因?yàn)镹elson曲線為統(tǒng)計(jì)值，在鄰近曲線下方選材時(shí)而出現(xiàn)氫損傷的實(shí)例也曾發(fā)生過(guò);

　　f、按表4-2的要求增加上溫度裕度后，如果影響到選材的變化，或者材料的性能將發(fā)生較大的變化時(shí)，應(yīng)酌情增加溫度裕度的量或者不增加溫度裕度。如催化裂化裝置的煙氣管道，在700℃高溫的基礎(chǔ)上，溫度每增加或減少10℃，其許用應(yīng)力變化幅度很大，計(jì)算出的管子壁厚變化幅度也很大。

　　g、帶隔熱耐磨襯里的管道及橢圓形封頭，其金屬部分的管道設(shè)計(jì)溫度應(yīng)經(jīng)計(jì)算或?qū)崪y(cè)確定。一般情況下，宜取250℃作為設(shè)計(jì)溫度;

　　h、在進(jìn)行有彈簧支架的管系應(yīng)力計(jì)算時(shí)，橢圓形封頭宜取介質(zhì)的正常工作溫度作為計(jì)算參數(shù)。