管道試壓封頭的選用及設(shè)計(jì)

　　隨著中高壓大口徑管道增多，以往憑經(jīng)驗(yàn)、查手冊(cè)確定試壓封頭的方法難以滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，尤其是采用壓縮空氣試壓時(shí)，甚至因封頭選用不當(dāng)發(fā)生試壓事故。本文以現(xiàn)行壓力容器、金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范及管件標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，討論現(xiàn)場(chǎng)常用試壓封頭計(jì)算公式的選用，并對(duì)帶加強(qiáng)肋平蓋封頭設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，在長(zhǎng)慶氣田施工中多次應(yīng)用驗(yàn)證，這些方法 、 、經(jīng)濟(jì)。

　　1 管道試壓封頭的結(jié)構(gòu)形式常用管道試壓封頭有橢圓形封頭(管帽)、平蓋封頭(平管底、承插焊平蓋封頭、帶加強(qiáng)肋平蓋封頭)、盲板法蘭和法蘭蓋。按其與管道的連接形式有：與筒體成一體或與筒體對(duì)接、與筒體角焊或其它焊接、螺栓連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖詳見(jiàn)GB150-1998 《鋼制壓力容器》中表7-7、GB12459-90s|{J408—90)《鋼制對(duì)焊無(wú)縫管件》、SHJ409-90《鋼板制對(duì)焊無(wú)縫管件》、GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.6。

　　2 常用試壓封頭的設(shè)計(jì)選用

　　2.1 橢圓形封頭一般用于大口徑、中高壓管道，通常按公式 (1)計(jì)算管子表號(hào)(Sch)或按公式(2)計(jì)算封頭壁厚，然后查GB12459 (SHJ408，SHJ409)選用管帽材質(zhì)、型號(hào)，確定代號(hào)(一般DN300mm、PN6.4 a以上應(yīng)采用橢圓形管帽)。Sch= ×1000 (1)I I 油面正常、儲(chǔ)氣罐正常工作的情況下，聲波除灰器定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，使對(duì)流段翅片管上的積灰隨煙氣一起排出，從而提高鍋爐熱效率，降低排煙溫度。振片式大功率高強(qiáng)聲波除灰器在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，高壓鍋爐排煙溫度可降低30℃，鍋爐熱效率可提高1.2%。

　　3 應(yīng)用效果

　　(1)節(jié)油效果好。技改前后對(duì)比注汽鍋爐熱效率平均提高2.4%，一年累計(jì)節(jié)約燃油576t，每噸原油價(jià)格為1000元，則年節(jié)約燃料費(fèi)57.6萬(wàn)元。

　　(2)清灰周期延長(zhǎng)。技改后，清灰周期由平均20d延長(zhǎng)到60d，節(jié)約了大量的人工清灰用水，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效改善了職工的工作環(huán)境

　　(3)有利于改善環(huán)境。由于鍋爐排煙溫度大幅度降低，使周邊空氣質(zhì)量改善。

　　(4)清灰實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、連續(xù)作業(yè)，減少了工人的勞動(dòng)量。 = 面+c (2) 式中 P一管道設(shè)計(jì)壓力/MPa，試壓時(shí)可取試驗(yàn)壓力; [盯] 一設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力/MPa;一封頭壁厚/ram;一焊縫系數(shù)，整體沖壓 =1;C一封頭壁厚附加量，C=1-3ram;D;一管道內(nèi)徑/mm。

　　2.2 平蓋封頭平蓋封頭可用于小口徑低壓管道試壓(DN200ram、PN 4.0 SPa以上宜采用橢圓封頭或帶加強(qiáng)肋平蓋)，

　　計(jì)算方法有三種：

　　一是按GB50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》中第6.6條計(jì)算，見(jiàn)公式(3)，適用于DN400mm、PN2.5 MPa以下管道試壓;

　　二是按GB150-1998第7.4條計(jì)算，見(jiàn)公式(4);

　　三是按GB12459管子表號(hào)Seh確定封頭壁厚，適用于DN15～DN80mm鍛鋼制承插焊管件Seh80、Schl60兩級(jí)平焊管帽。 =Kl(Di+2C)√ +C (3) 8=De√ +c (4)

　　式中 Kl、 一結(jié)構(gòu) 征系數(shù)，見(jiàn)GB50316規(guī)范中表6.6.1;

　　D —管道計(jì)算直徑/mm，一般可取D =Di;

　　K一結(jié)構(gòu) 征系數(shù)，見(jiàn)GB150表7.7。

　　一般情況下公式(4)較(3)計(jì)算值偏大，用 (4)式計(jì)算平蓋封頭時(shí)，因K=0.44 ti/t ，ti為管道計(jì)算壁厚，可近似取為管道名義壁厚t減2～3mm，t 為管道的有效壁厚，可近似取管道名義壁厚t，故計(jì)算時(shí)可近似取K=0.44(t一2)/￡，以簡(jiǎn)化計(jì)算。

　　2.3 帶加強(qiáng)肋平蓋封頭計(jì)算帶加強(qiáng)肋平蓋封頭厚度時(shí)可用當(dāng)量直徑D 代入公式(4)計(jì)算，僅用于試壓時(shí)也可用公式 (5)計(jì)算，當(dāng)量直徑D 為根據(jù)支撐節(jié)距按圖1確定的 內(nèi)切圓直徑。 0·51 Dc √南+c (5) 帶加強(qiáng)肋平蓋封頭應(yīng)符合構(gòu)造要求：底板厚度不小于8mm，支撐加強(qiáng)肋應(yīng)等間隔對(duì)稱布置，肋板厚度不小于10mm，肋板高度H 應(yīng)滿足公式 (6)的要求。 H≥ +10 (6) 式中[r]h 一貼角焊縫許用應(yīng)力/MPa; 一焊縫高度/mm。圖1 幣加強(qiáng)肋平蓋封頭

　　2.4 盲板法蘭、法蘭蓋盲板法蘭按式(7)計(jì)算厚度，法蘭蓋按設(shè)計(jì)壓力直接選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭。廠-ij 一 =0.44 D / +c (7) Y L J

　　2.5 其它注意事項(xiàng)一般可選試壓介質(zhì)為清水或壓縮空氣，設(shè)計(jì)溫度≤150"(2，封頭壁厚附加量取1-3rnm，許用應(yīng)力為：20R材質(zhì)時(shí)， [盯] =130MPa;16Mn材質(zhì)時(shí)，[ ] =170MPa;(/235材質(zhì)時(shí)，[盯] =120MPa。試壓封頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)按管道公稱直徑、試驗(yàn)壓力合理選用，封頭壁厚應(yīng)按管子表號(hào)或計(jì)算確定，所有封頭焊縫需采用全焊透結(jié)構(gòu)，對(duì)接焊縫壁厚偏差大于3mm時(shí)應(yīng)按1：3斜度過(guò)渡，中高壓封頭應(yīng)經(jīng)無(wú)損檢測(cè)合格方可應(yīng)用，帶加強(qiáng)肋平蓋封頭宜以一直管段成對(duì)焊接經(jīng)水壓試驗(yàn)后使用。