壓力管道標(biāo)準(zhǔn)體系之間的配伍以及設(shè)計基準(zhǔn)

本文節(jié)選自 《壓力管道設(shè)計及工程實例(二版) 第4章》

　　壓力管道應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系是比較多的，而且各標(biāo)準(zhǔn)體系之間有些是不能配套使用的，工程中經(jīng)常遇到在一個裝置上同時采用兩套或多套應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的情況，或者是由于某套標(biāo)準(zhǔn)體系的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不完善，需要其它體系的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持。材料工程師除了了解有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系之外，還應(yīng)知道各體系之間的標(biāo)準(zhǔn)配合問題。

　　壓力管道設(shè)計的第一步就是選擇應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，并作為裝置的設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定，通過項目經(jīng)理分發(fā)至各相關(guān)專業(yè)，以避免各相關(guān)專業(yè)因采用不能互換的其它應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系而導(dǎo)致錯誤。

　　世界各國應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系雖多，但大體上可以分為兩大類。

　　一、  大外徑管子和小外徑管子標(biāo)準(zhǔn)體系

　　就管子系列標(biāo)準(zhǔn)而言，一類是以表4.3.1為對應(yīng)外徑尺寸的所謂“大外徑”系列；

　　表4.3.1

　　另一類則是以表4.2.2為對應(yīng)外徑尺寸的所謂“小外徑”系列。

　　表4.3.2

　　注：在英制單位轉(zhuǎn)化為公制單位時約去了小數(shù)點。

　　注：這個定義不確切，但已是多年來的習(xí)慣叫法，不妨仍這樣叫。“小外徑”的概念也是如此。

　　二、  歐式法蘭和美式法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系

　　就法蘭系列標(biāo)準(zhǔn)而言：

　　一類是以200℃作為計算基準(zhǔn)溫度，而壓力等級按PN0.1、PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0、PN16.0、PN25.0、PN40.0等分級的所謂的“歐式法蘭” 。

　　另一類則是以大約430℃（對150Lb級則是300℃）作為計算基準(zhǔn)溫度，而壓力等級按PN2.0（Class 150）、PN5.0（Class 300）、PN6.8（Class 400）、PN10.0（Class 600）、PN15.0（Class 900）、PN25.0（Class 1500）、PN42.0（Class 2500）分級的所謂的“美式法蘭”。

　　注：因為這一系列標(biāo)準(zhǔn)為德國DIN標(biāo)準(zhǔn)，并為前蘇聯(lián)等歐洲國家所使用，故通常稱之為歐式法蘭。

　　注：因為這一系列標(biāo)準(zhǔn)為美國ASME標(biāo)準(zhǔn)，并為世界各國石油工業(yè)廣泛采用，故通常稱之為美式法蘭。

　　顯而易見，無論是管子還是法蘭，上述的兩個系列或兩個體系是不能相互混合使用的。

表4.3.3  常用壓力管道應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系配伍表

　　上述各標(biāo)準(zhǔn)體系間的標(biāo)準(zhǔn)配合時應(yīng)注意下面一些問題：

　　1.      GB法蘭與SH法蘭，二者引用的材料標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。

　　2.      SH標(biāo)準(zhǔn)體系中引用API閥門時，應(yīng)注意二者的溫度－壓力值的差別。尤其是碳素鋼和鉻鉬鋼材料，由于二者應(yīng)用的材料的可比性較差，往往會出現(xiàn)這種情況：對同一個公稱壓力等級，SH法蘭卻比同一溫度下API閥門的許用壓力值低很多，此時就應(yīng)適當(dāng)提高法蘭材料的強(qiáng)度等級，否則會造成閥門能力的浪費。

　　3.      GB和SH標(biāo)準(zhǔn)體系中，管子尺寸系列有少量的差異，應(yīng)用時應(yīng)加以注意。

　　壓力管道設(shè)計條件和設(shè)計基準(zhǔn)

　　壓力管道的設(shè)計條件和壓力管道設(shè)計基準(zhǔn)在《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB50316和《石油化工管道設(shè)計器材選用通則》SH3059上均有規(guī)定。兩個常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對此的規(guī)定基本上是一致的。在實際工程設(shè)計過程中，確定壓力管道設(shè)計條件和設(shè)計基準(zhǔn)可以直接參考這兩個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。此處不再重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上的內(nèi)容。

　　1.      壓力管道設(shè)計條件

　　壓力管道操作條件復(fù)雜，在正常情況下，管道除了要在一定的溫度、壓力下工作外，還要受風(fēng)載荷、地震載荷等一些環(huán)境因素以及其它一些附加因素的影響。因此在設(shè)計時要全面考慮管道的荷載條件，正確確定管道設(shè)計參數(shù)。

　　管道設(shè)計條件包括：設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、環(huán)境影響、動力影響、重力荷載影響、熱膨脹和冷收縮的影響、支架及管端位移的影響、材料韌性降低的影響等。

　　2.      壓力管道設(shè)計基準(zhǔn)

　　壓力管道設(shè)計基準(zhǔn)包括：管道組成件的壓力溫度參數(shù)、許用應(yīng)力、設(shè)計壽命及最低設(shè)計壓力等級等。

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