PDF《压力管道规范 工业管道 第3部分：设计和计算》

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布 实施 压力管道规范 工业管道 第3部分:设计和计算 Pressure piping code――Industrial piping Part 3:Design and caluation (征求意见稿) 中华人民共和国国家标准ICS 23.

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74 GB/T 20801.3―201X 发布 GB/T 20801.3-201X II 目次前言 III

1 范围

1 2 规范性引用文件

1 3 名词术语

3 4 设计条件和设计准则

3 5 管道组成件

8 6 管道组成件的压力设计

18 7 管道应力分析

28 8 管道支吊架

34 附录 A 国际通用石油、化工阀门标准(资料性附录)39 附录 B 计算实例(资料性附录)43 附录 C 柔性系数和应力增大系数(规范性附录)50 附录 D 风载荷和地震载荷的计算(资料性附录)54 附录 E 管系中阀门开、关时的动载分析(资料性附录)60 附录 F 膨胀节(规范性附录)63 附录 G 压力面积法补强计算(资料性附录)66 附录 H 管道布置(资料性附录)67 GB/T 20801.3-201X III 前言本标准对应于 ISO15649:2001《石油和天然气工业管道》 ,与ISO15649:2001 一致性程度为非等 效. 本标准在 GB/T20801-2006《压力管道规范 工业管道》的基础上修订,由下列六个部分组成: ――第1部分 总则;

――第2部分 材料;

――第3部分 设计与计算;

――第4部分 制作与安装;

――第5部分 检验与试验;

――第6部分 安全防护. 本部分为 GB/T

20801 的第

3 部分. 本部分附录 C、附录 F 是规范性附录. 本部分附录 A、附录 B、附录 D、附录 E、附录 G、附录 H 是资料性附录.本部分按照 GB/T1.1-2009 《标准化工作导则》给出的规则起草. 本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会压力管道分技术委员会(SAC/TC262/SC3)提出. 本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)归口. 本部分起草单位:略 本部分主要起草人:略GB/T 20801.3-201X

1 压力管道规范 工业管道 第3部分:设计与计算

1 范围 本部分规定了 GB/T20801.1 范围内压力管道的设计与计算的基本要求,这些基本要求包括设计条 件、设计准则、管道组成件及其压力设计、管道应力分析等方面的规定.

2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款.凡是注明年号的引用文件,其随后所 有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范.然而,鼓励根据本规范达成协议的各 方研究是否可使用这些文件的最新版本.凡是不注年号的引用文件,其最新版本适用于本规范. GB 150.3 压力容器 GB/T

196 普通螺纹 基本尺寸 (ISO 724:1993,MOD) GB/T

197 普通螺纹 公差 (ISO 965-l:1998,MOD) GB/T

1031 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值 GB/T

1047 管道元件 DN(公称尺寸)的定义和选用 (ISO 6708:1995,MOD) GB/T

1048 管道元件 PN(公称压力)的定义和选用 (ISO/CD 7268:1996,MOD) GB/T

1220 不锈钢棒 GB/T

3077 合金结构钢 GB/T 3098.1 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱(idt ISO 898-1:1999) GB/T 3098.6 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱(idt ISO 3506-1:1997) GB/T

3287 可锻铸铁管路连接件(eqv ISO 49:1994) GB/T

3420 灰口铸铁管件 GB/T

3422 连续铸铁管 GB/T 3733~3765 卡套式管接头 GB/T 5625~5651 扩口式管接头 GB/T

5782 六角头螺栓(eqv ISO 4014:1999) GB/T

61701 型六角螺母(eqv ISO 4032:1999) GB/T

61752 型六角螺母(eqv ISO 4033:1999) GB/T 7306.155° 密封管螺纹第

1 部分:圆柱内螺纹与圆锥外螺纹(eqv ISO 7-l:1994) GB/T 7306.255° 密封管螺纹第

2 部分:圆锥内螺纹与圆锥外螺纹(eqv ISO 7-1:1994) GB/T8464 铁制和铜制螺纹连接阀门 GB/T

9065 液压软管接头 连接尺寸 GB/T 9112~9124 钢制管法兰 GB/T

9711 石油天然气工业 管线输送系统用钢管 GB/T

12220 工业阀门 标志 GB/T

12221 金属阀门 结构长度 (ISO 5752:1982,MOD) GB/T

12224 钢制阀门 一般要求 GB/T

12232 通用阀门 法兰连接铁制闸阀 GB/T

12233 通用阀门 铁制截止阀与升降式止回阀 GB/T

12234 石油、天然气工业用螺柱连接阀盖的钢制闸阀 GB/T

12235 石油、石化及相关工业用钢制截止阀和升降式止回阀 GB/T

12236 石油、化工及相关工业用的钢制旋启式止回阀 GB/T

12237 石油、石化及相关工业用的钢制球阀 GB/T20801.3-201X

2 GB/T

12238 法兰和对夹连接弹性密封蝶阀 GB/T

12239 工业阀门金属隔膜阀 GB/T

12240 铁制旋塞阀 GB/T

12241 安全阀一般要求 (ISO 4126-1:1991,MOD) GB/T

12243 弹簧直接载荷式安全阀 GB/T

12246 先导式减压阀 GB/T

12459 钢制对焊管件 GB/T 1271660° 密封管螺纹 GB/T

12777 金属波纹管膨胀节通用技术条件 GB/T

13295 水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件(ISO 2531:1998,MOD) GB/T

13402 大直径碳钢管法兰 GB/T

13927 工业阀门 压力试验 GB/T

13932 通用阀门铁制旋启式止回阀 GB/T

14383 锻制承插焊和螺纹管件 GB/T 17116.1~.3 管道支吊架 GB/T

17185 钢制法兰管件 GB/T 17186.1 管法兰连接计算方法第

1 部分基于强度和刚度的计算方法 GB/T

17241 铸铁管法兰(neq ISO 7005:1988) GB/T

17395 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 (neq ISO 1127:1992) GB/T

18615 波纹金属软管用非合金钢和不锈钢接头(neq ISO 10806:1994) GB/T

19326 钢制承插焊、螺纹和对焊支管座 GB/T 20801.1 压力管道规范 工业管道 第1部分:总则 GB/T 20801.2 压力管道规范 工业管道 第2部分:材料 GB/T 20801.4 压力管道规范 工业管道 第4部分:制作与安装 GB/T 20801.5 压力管道规范 工业管道 第5部分:检验与试验 GB/T 20801.6 压力管道规范 工业管道 第6部分:安全防护 GB/T

26480 阀门的检验与试验 GB/T 29168.1~.3 石油天然气工业管道输送用感应加热弯管、管件和法兰 GB/T

32294 锻制承插焊和螺纹活接头 HG/T

3651 钛制对焊无缝管件 HG/T

20553 化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 HG/T

20592 钢制管法兰(PN 系列) HG/T 20606~20612 钢制管法兰用垫片(PN 系列) HG/T

20613 钢制管法兰用紧固件(PN 系列) HG/T

20614 钢制管法兰、垫片、紧固件选配规定(PN 系列) HG/T

20615 钢制管法兰(Class 系列) HG/T

20623 大直径钢制管法兰(Class 系列) HG/T 20627~20633 钢制管法兰用垫片(Class 系列) HG/T

20634 钢制管法兰用紧固件(Class 系列) HG/T

20635 钢制管法兰、垫片、紧固件选配规定(Class 系列) HG/T

21547 管道用钢制插板、垫环、8 字盲板 JB/T 2768~2778 阀门零部件 高压管子、管件和阀门端部尺寸 JB

4732 压力容器分析设计标准 JB/T

6439 阀门受压件磁粉探伤检验 JB/T

6440 阀门受压铸钢件射线照相检验 GB/T 20801.3-201X

3 JB/T

6899 阀门的耐火试验 JB/T

6902 阀门液体渗透检测 JB/T

6903 阀门锻钢件超声波检测 JB/T

7747 针形截止阀 JB/T

7927 阀门铸钢件外观质量要求 JB/T

8527 金属密封蝶阀 JB/T

8937 对夹式止回阀 NB/T

47014 承压设备焊接工艺评定 SH/T

3419 钢制异径短节 SH/T

3425 石油化工钢制管道用盲板 ASME BPV Code Ⅷ-2 压力容器另一规则 ASME B 16.9 对焊管件 ASME B 16.11 承插焊和螺纹管件 ASME B 36.10M 无缝和焊接钢管 ASME B 36.19M 不锈钢钢管

3 术语和定义 除本部分规定的术语和定义外,GB/T20801 其他部分规定的术语和定义也适用于本部分. 3.1 管道系统 piping system 由同一设计条件确定且相互连接的管道. 3.2 平衡管道系统 balanced piping system 应变分布均匀,不存在过量应变的点,应力正比于总位移应变的管道系统. 3.3 流体工况 fluid service 涉及管道系统应用的综合性术语,综合考虑流体性质、操作条件和其它因素,构成管道系统设计 的基础. 3.4 剧烈循环工况 severe cyclic conditions 发生以下情况之一的工况: a) 管道系统中的管子、管道元件或接头中的位移应力范围 SE[按式(7-12)计算]超过许用应力 范围 SA[按式(7-7)或式(7-8)计算]的0.8 倍,同时当量循环次数 N[按式(7-10)计算]超过 7000;

b)设计人员根据经验判定的其他具有相同效应的工况. 3.5 支管连接管件 branch connection fitting 通过对焊连接、承插焊连接、螺纹连接,将支管连接于主管的整体补强管件,如支管座、半管接 头等. 3.6 额定值 rating value 标准规定的管道组成件压力值. 3.7 管表号 schedule number 管子壁厚系列的数值代号. 3.8 GB/T20801.3-201X

4 位移应变 displacement strain 在管道组成件中,由地震和风力等原因使得管道约束点发生位移所产生的应变以及因温度变化所 产生的应变统称为位移应变. 3.9 位移应力 displacement stress 管道组成件中由位移应变引起的应力. 3.10 冷紧 cold spring 安装阶段对管道施加的预变形,以补偿使用工况下管道可能发生的反向变形. 3.11 最低设计温度 design minimum temperature 最低设计温度是预期工况中组件的最低温度,按此温度确定特殊设计要求和材料评定要求. 3.12 强韧型铁素体耐热钢 CSEF Creep Strength Enhanced Ferritic steels 通过析出强化和细晶化提高蠕变断裂强度的铬钼铁素体钢,通常包括

91、

92、

911、122 和23 铬钼 铁素体钢. 3.13 高温工况 Elevated temperature Fluid Service 材料使用温度处于焊接接头高温强度降低系数 W 小于

1 (见本部分 4.2.7 及表 4-5)的工况,相当 于工作温度处于由材料长期强度决定许用应力温度范围的工况.

4 设计条件和设计准则 4.1 设计条件 4.1.1 设计压力 4.1.1.1 一般规定 a) 管道系统中每个管道组成件的设计压力, 应不小于在操作中可能遇到的最苛刻的压力和温度组 合工况下的压力,但4.2.3 规定的情况除外;

b) 最苛刻的工况导致管道组成件具有最大厚度和最高压力等级;

c) 最苛刻的压力和温度组合工况应计及压力源(如泵、压缩机) 、压力脉动、不稳定流体的分解、 静压头、控制装置和阀门的失效或操作失误、环境影响等可能产生的运行条件. 4.1.1.2 设计压力的确定原则 a) 装有安全泄放装置的管道, 其设计压力应不小于安全泄放装置的设定压力 (或最大标定爆破压 力) ,但GB/T20801.6 4.1.6.1b)、4.1.6.2 和4.1.6.3 规定的情况除外;

b) 未设置压力泄放装置或可能发生与压力泄放装置隔离、 堵塞的管道, 其设计压力应不小于可能 因此而产生的最大压力;

c) 当管道与设备直接连接作为一个压力系统时,管道的设计压力应不小于设备的设计压力;

d) 离心泵出口管道的设计压力应不小于泵的关闭压力;

e) 输送制冷剂、 液化烃类低沸点介质的管道, 其设计压力........