管道应力分析设计规定.docx
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1、质量管理体系文件设计规定管道应力分析设计规定版号:0受控号:2003年 月 日发布2003 年 月 日实施|管道应力分析设计规定版号编制校核审核批准批准日期0参编部室:会签部室签署会签部室签署会签部室签署说明:1文件版号为A、B、C。2每版号中局部修改版次为1/A、2/A,1/B、2/B,1/C、2/C主编部室:管道室参编人员:参校人员:本规定()自2003年 月实施。1. 总则12. 应力分析管线的分类及应力分析方法23. 管道应力分析设计输入和设计输出64. 管道应力分析条件的确定95. 管道应力分析评定准则11附件1管线应力分析分类表14附件2设备管口承载能力表15附件3柔性系数k和应力
2、增强系数i 16附件4 API 610一般炼厂用离心泵(摘录)17附件 5 NEMA SM23 (摘录)22附件6 API 661一般厂用空冷器(摘录)231 总则适用范围1.1.1本规定适用于石油化工生产装置及辅助设施中的碳钢、合金钢及不锈钢管道 的应力分析设计工 作。本规定所列内容为管道应力分析设计工作的最低要求。1.1.2管道应力分析设计应保证管道在设计和工作条件下,具有足够的强度和合适 的刚度,防止管道 因热胀冷缩、支承或端点的附加位移及其它的荷载(如压力、自重、风、地震、雪等)造成下列问 题:1) 管道的应力过大或金属疲劳引起管道或支架破坏。2) 管道连接处泄漏。3) 管道作用在与其
3、相联的设备上的载荷过大,或在设备上产生大的变形或应力,而影响了设 备的正常运行。4) 管架因强度或刚度不够而造成管架破坏。5) 管道的位移量过大而引起的管道自身或其它管道的非正常运行或破坏。6) 机械振动、声频振动、流体锤、压力脉动、安全阀泄放等动荷载造成的管 道振动及破坏。应力分析设计工作相关的标准、规范:1) GB150-1999钢制压力容器2) GB50316-2000工业金属管道设计规范3) HG/T20645-1998化工装置管道机械设计规定4) JB/ - 95可变弹簧支吊架5) JB/- 95恒力弹簧支吊架6) 简化柔性计算的规定7) ASME/ANSI8) ASME/ANSIP
4、rocess PipingPower Piping9) ASME/ANSILiquid Transmission and Distribution pipingsystems10) ASME/ANSI Gas Transmission and Distribution piping systems11) API 610 Centrifugal Pumps for General Refinery Services12)API 617 Liquid Transportation System for Hydrocarbone, Liquid ,Petroleum Gve, Anhydrone A
5、mmonis , and Alcohols13)NEMA SM-23 Steam Turbine14)API 661 Air-Cooled Heat Exchangers for General RefineryService15)管道配管设计规定16)管架设计工程规定17)石油化工企业管道柔性设计规范18) GB 50316-2000工业金属管道设计规范2. 应力分析管线的分类及应力分析方法应力分析管线的分类原则上,所有的管线均应做应力分析,并根据管线的类别(温度、压力、口径、壁厚、所连接 的设备的荷载要求等)确定应力分析的方法和详细程度。如果项目中没有具体规定,可按以下方法对应 力分析管线
6、进行分类。2.1.1 I类管线(见附录1)此类管线釆用目测检验或简化分析方法。2.1.2 U类管线(见附录1)此类管线要求进行分析,并可釆用公认的简化计算方法(或图表)进行分析计算。(详见附录1)此种分析计算应有分析计算报告,分析报告适用于:1)高压管线2)锅炉水管线3)工艺管线4)天然气及液化天然气管线2.1.3川类管线(见附录1)此类管线应严格进行计算机辅助计算分析,下列管线均属于此类管线范畴:1) 与泵相连的管线,由于泵口载荷校核依据操作工况下的载荷进行,故当管线操作条件为以下条件时,应做详细应力分析。a) 温度150 C (或W-140 C),公称直径大于或等于DN1 00(4”)的管
7、线;b) 温度120 C (或W-90 C),公称直径大于或等于DN300(12n )的管线;c) 温度150 C (或w-140 C),且管线公称直径大于管口公称直径的管线。2) 与往复式、离心式压缩机、透平相连接的管线,由于设备管口载荷校核依据操作工况下的载荷进行,故当管线操作温度高于120C,公称直径大于或等于DN80(3”)的管 线,应做详细应力分析。3) 与空冷器相连的管线,当其管径大于或等于DN150Q)或设计温度大于或等 于120。C时, 应做详细应力分析。2.1.3.2 与对应力敏感的设备相连的管道,应进行应力分析。它包含以下几类:1) 与按照ASM第毗卷第二章部分设计的设备相
8、连的管道;2) 与加热器相连的管道;3) 与铝制设备相连的管道;4) 进出加热炉及蒸汽发生器的工艺管道,以及再生及除焦管道;5) 进出汽轮机的蒸汽管道;6) 与衬里设备相连的管道。2.1.3.3 夹套管道。2.134 附录1中所有的川类管道。2.1.3.5其它的用图表法或公式法分析后,属于应力、柔性不能满足要求的管道。2.1.4 W类管线(见附件1)应力分析工程师对此类管线应特别注意,应采用特别的应力分析方法,因为在得到设备和结构的布置之前去做这些管线的分析是没用的。这类管线有下列几类:1)管线的设计温度和压力高于ASME/ANSI中的定义的2500磅等级;2)在下列温度值下长期工作的管道国内
9、材料国外材料碳钢380 C375 C合金钢450 C482 C不锈钢520 C538 C3)大直径管线(DN120即卩48”及以上);4)薄壁管线(t/D 600 (24);2) 设计温度超出-20 C350。C范围;3) 薄壁管(t/D t:壁厚D :管径);4) 需准确知道约束(端点)反力的管线;5) 夹套管;6) 非金属管。2.222第二种简单计算方法依据ASME/ANSI标准,它包含一个标准的计算过程;它要求管线具有同一直径,两端固定,无中间约束D?Y2208.3(LU)式中:D管子外径,mm丫一管子吸收的总位移,mmL两固定点间管子总长度,mU两固定点间的直线距离,m需注意的是,此种
10、分析方法不适用于下列管线1) 管线的约束多于两个;2) 需准确知道约束反力的管线;3) 夹套管;4) 管线的工作循环次数大于7000次;5) 两固定点间的管径或壁厚有改变;6) 非金属管道;7) 大直径薄壁管(t/D 的不等腿U型管道或近似直线的锯齿状管道。2.2.3计算机辅助应力分析使用专门的管道应力分析软件(CAESAR)对管道进行详细的应力计算和结果分析。计算并分析评定管道各分支点的应力、约束点和端点(设备管口)的力和力矩等。管道应力分析分为静力分析和动力分析。对一般管道,通常只做静力分析即可。但对一些特殊工况的管线则应做动力分析(如往复泵、往复式压缩机的进出口管线)。223.1 静力分
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