第41卷第6期2012年11月石油化工设备PETR()1CHEMICAI。EQUIPMENTV01.41No.6Nov.2012文章编号:1000—7466(2012)06—0079—04工业金属管道压力试验压力计算及盲板选用宫振海(大连石化公司机动处,辽宁大连116031)摘要:工业金属管道是压力管道的一种,在石油化工、电力等行业应用广泛。通过对工业金属管道设计参数的物理意义、计算公式以及现行规范中有关管道压力试验条款的介绍和分析,结合实例解释了试验压力计算的方法与比较原则。对试压用盲板厚度的选用进行了探讨,介绍了几种盲板计算方法以及利用电子文档建立函数的快捷计算方法,可为解决管道系统试压中盲板选用问题提供理论依据和方法。关键词:工业金属管道;压力计算;盲板;选用中图分类号:TQ055.8;TE973.6文献标志码:Bdoi:10.3969/j.issn.1000-7466.2012.06.019CalculationofTestPressureforIndustrialPipelineandSelectionofBlankFlangeGoNGZhen—hai(CNPCDalianPetrochemicalCompany。Dalianl16031。China)Abstract:Pressurepipelineisoneoftheindustrymetalonesandwidelyusedinpetroleumandmadeforphysicstestchemical,andelectricitypowerindustry.Theintroductionandanalysiswereimportance,calculationformula,andthesuretestrequirementlistedinascurrentcodes.Thepres—calculationandthecomparisonwereinterpretedwell.DiscussionofblankflangethicknessforEfilee.gwasperformedforpressuretest.Severalcalculationsforblankflangeandshortcuttablishmentwereintroduced,whichcanbeusedasthereferencefortheselectionofblankflange.Keywords:industrymetalpipeline;pressurecalculation;blankflange;selection工业金属管道包括工艺装置、辅助装置以及界区内公用工程所属的压力管道,被广泛应用于炼油方安装监督检验部门确认。在管道号少、设计压力单一的情况下核算还较容易,施工程序也不复杂。但如果管道号繁多,设计压力数值多且不同,若按照施工规范对管道试验压力数值逐一核算往往很困难,施工组织同样有难度,需要施工单位技术人员依据规范、标准对管道按照压力等级进行分组分系统试压,因此管道的试压程序要比压力容器的复杂困难得多。管道试压过程中要使用大量嵌入式盲板,将管道与设备或不同管道系统之间割断,若盲板厚度选择不当,会发生盲板塑性变形或爆炸,甚至引发人身伤害事故。文中就工业金属管道的试验压力数值核算过程及盲板核算进行分析和探讨n。一。厂、化工厂、电力等企业。压力管道系指输送最高工作压力大于或等于0.1MPa的气体,液化气体,蒸汽介质或可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的管道,按照用途划分,压力管道包括长输管道(GA)、公用管道(GB)、工业管道(GC)、动力管道(GD)4种。工业金属管道属于工业管道中的一种。在进行管道压力试验时,设计单位在施工图中往往没有给定管道的试验压力数值,需要施工方技术人员进行核算,然后由建设单位、监理单位以及地收稿日期:2012-0625作者简介:宫振海(1972一),男,辽宁大连人,工程帅,学士,从事设备监测技术工作。万方数据石油化工设备2012年第41卷1压力管道设计参数压力管道设计参数包括设计温度t、设计压力P、管道压力等级、操作介质、管子表号SCH(表示管子壁厚系列)及材质代号等内容。这些参数之间同时存在一定数学关系,如设计压力和管子表号间关系用下式表示:p=SCH×■]‘/1000(1)式中,Eo]‘为设计温度下材料许用应力,MPa;SCH一般依据标准分为SCHl0、SCH20、SCH30、SCH40、SCH60、SCH80、SCHl00、SCHl20、SCHl40、SCHl60共10种。由式(1)可知,当一定材料在给定设计压力的情况下,管子表号越大,管线就越耐压。由于炼油厂管道一般都承受内压,且文中仅为校核试验压力下管道的许用应力,故取直管内压设计(艿<D/6),管道壁厚艿可以通过以下公式进行计算:艿一pD。/E2([口]2舻+户玢](2)式中,D。为钢管外径,mm;妒为焊件纵向焊接接头系数,其值按GB/T20801.2--2006{(压力管道规范工业管道第2部分:材料》口3表A.3及A.4选择,无缝钢管取1.0;y为计算系数,当艿<D。/6时,其值按GB/T20801.3—2006《压力管道规范工业管道第3部分:设计和计算》[61表16选择,温度不大于482℃时,铁素体等钢材的y—o.4。将式(2)进行转换,则管道在压力P作用下的应力为:EC—EpD。/(2d)一户y]/9(3)式(3)中的户可以是设计压力,也可为工作压力或试验压力。压力等级加上材质代号就构成管道等级,如管道所有的钢管及管件公称压力为2.5MPa,材质为20G,阀门等设备也同样满足不小于2.5MPa的要求。工业金属管道的压力试验分为液压试验和气压(1)试验时,应测量试验温度,严禁材料试验温万方数据(2)承受内压的地上钢管道及有色金属管道试验压力应为设计压力的1.5倍,埋地钢管道的试验压力应为设计压力的1.5倍,且不得低于0.4MPa。(3)当管道与设备作为一个系统进行试验,管道的试验压力等于或小于设备的试验压力时,应按管道的试验压力进行试验;当管道试验压力大于设备的试验压力,且设备的试验压力不低于管道设计压力的1.15倍时,经建设单位同意,可按设备的试验压力进行试验。(4)当管道的设计温度高于试验温度时,试验压力按下式计算:P。一1.5户L盯J·/LdJ(4)式中,p。为试验压力(表压),[盯]。为试验温度下管材的许用应力,[仃]:为设计温度下管材的许用应力,MPa。当[巧]。/Eo]:>6.5时,取6.5。当在试验温度下产生超过屈服强度的应力时,应将试验压力P。降至不超过屈服强度时的最大压力。需要说明的是,管道液压试验压力与设计压力问关系通过固定系数1.5和两个变量Eo],与[d]:的比值反映出来,[盯],/Eo]。是不小于1的一个数值,设计温度越大,其比值越大,但是不能超过6.5。Eo]。/Eo]:接近6.5时,有的材料会产生超过屈服强度的应力,为保证管道不发生塑性变形,试验压力要降至不超过屈服强度时的最大应力。这种情况一般不会发生,如果发生,应与设计、建设、监理等部门沟通,寻求解决方案。3试验压力案例分析某汽油加氢改制工程的管道设计压力从0.6~8.5MPa不等,运行介质各不相同,有氢气、催化汽油、水、蒸汽等,材质有20钢和1Cr5Mo,试验时系统划分会很多。现以催化汽道系统压力试验为例进行计算分析。催化汽道系统介质为催化汽油、氢气,设计温度300℃,设计压力3.5MPa,管道材质为1Cr5Mo,管道等级号6.3G1。依据HG20553—93《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》[73查得,D219rrlm×10ITlm、0168mmX9.5mm和p27ITlmX4mm规格管子对应的管子表号分别为SCH60、SCH60和SCH80。首先采用盲板将该部分与无关系统隔离开,然后进行压力计算和确定。根据式(1),小直径管道承压能力大于大直径管道,文中选择0219mmX10mm管道作为计算对象。由文献[5]查出设计工管表中的管道等级号为2.5A5,即表示该2工业金属管道压力试验试验两种,气压试验在规范中规定得比较严格,试验压力往往很低。文中主要对管道液压试验(水压)进行探讨,液压试验计算主要有以下规定。度接近脆性转变温度。第6期宫振海:工业金属管道压力试验压力计算及盲板选用1Cr5Mo钢在壁厚不大于16mm时,[仃],一130MPa、[盯]2—110MPa,则由式(4)计算得P。一6.2MPa。将试验压力值、0219mm×10mln钢管规格尺寸代入式(3)得[盯]一65.4MPa<盯。一195MPa,完全符合安全要求。其余管径依此方法校核,均符合安全范围。管道压力试验的试验值计算方法及过程、试验压力对管道产生的应力与其材料标准规定的屈服极限应力的比较过程大体按照上述过程进行,可为施工技术人员提供一定借鉴。4盲板选用由于在施工规范中没有给出固定的盲板计算方法,因此有的施工单位仅依靠经验进行盲板选用。实际上盲板选用不仅要安全可靠,同样要保证其经济便捷,不能仅为了安全选择超厚盲板,造成封堵时难度增加,拆除盲板恢复管道时又由于间隙过大很难保证质量。同样由于盲板超厚,原法兰螺栓长度也不能保证螺母有效长度,还需增加额外成本。一般选择盲板町以按照HG21547—93《管道用钢制插板、垫环、8字盲板》[8]、HG20601—1997《钢制管法兰盖(欧洲体系)》[9]、HG20622—1997《钢制管法兰盖(美洲体系)》[10I等规范直接选择,这几个规范的共同点为小直径管道壁厚相差不大,但随着管径增加,厚度增加很大,大直径管道厚度都达到60~100mill_,造成浪费。而液压试验仅为常温下短时间进行的并不复杂的过程,因此盲板厚度过于保守,应选取更好的办法。文献E4]盲板厚度计算公式为:乩一D:(0.19p/[a])/2+C(5)式中,如为盲板厚度,D:为盲板直径,C为腐蚀余量,mm;[盯]为材料许用弯曲应力,MPa。文献E63给出的盲板厚度计算公式为:艿。一D2(3p/16[a]7’)1/2(6)式(5)与式(6)相比仅多出腐蚀余量,其常数开平方后值近似相等,但式(5)为参考书中公式,而式(6)为现行国家规范采纳的公式,建议在盲板核算中采用式(6)。以0168mm×9.5mm的20钢为例对式(6)进行核算。试验压力为12.75MPa时,查文献[5]附录A得20钢许用应力[盯]一137MPa,按照式(6)核算盲板厚度为22.2mm。由于管道液压试验时盲板最小厚度为盲板发生塑性变形时的厚度,即材料许用应力为屈服极限时的应力,故20钢在壁厚不大万方数据于16mm时屈服应力[口]一245MPa,按照式(6)核算盲板厚度为16.6mm。通过计算可以看出,盲板厚度减小了5.6mm。同样,在文献[8]中插板仅列到10.0MPa,DNl50mlTl插板厚度就达到了28mm,显然为了试压按照此规范选择盲板不经济。通过以上实例分析可见,在管道液压试验中,盲板厚度可以在按照计算公式计算出的厚度上适当减薄,这样既保证安全使用,又节约用材,施工难度降低。在核算完盲板厚度以后,如果认为盲板测算厚度太大,务必要同时对其最小厚度进行核算,这样就明确了减薄的安全范围。5结语①不应简单按照规范给定公式计算工业金属管道压力试验数值,一定要考虑周全,才能既满足规范和标准要求,又安全可靠。②若管道液压试验在同一系统内,应以低级别管子表号或在同管道等级号情况下的大口径管道作为计算和校核对象。③应按现行国家标准要求进行盲板选择,盲板厚度可以在其计算值基础上适当减薄,但必须同时计算出使用条件下的最低极限值,否则同样会发生安全事故。④在考虑温度及腐蚀余量的情况下同样也适用于生产用临时盲板。参考文献:E1]张德姜,王怀义,刘绍叶.石油化工装置安装设计手册[M].北京:中国石化出版社,2009.(ZHANGDe-jiang,WANGhuai—yi,LIUShao—ye.Pet—rochemicalEquipmentInstallationDesignHandbook[M].Beijing:ChinaPetrochemicalPress,2009.)[2]GB50235--1997,工业金属管道工程施工及验收规范[s].(GB50235--1997,CodeforConstructionandAccept—ofIndustrialMetallicPipin虹s].)[3]劳部发(1996)140号,压力管道安全管理与监察规定[s].(Laobufa(1996)140,RegulationsonSafetyManage—mentandSupervisionOverPressurePipelines[S].)[4]史法训.化工管路[M].北京:化学工业出版社,1983.(SHIFa—xun.ChemicalPipeline[M].Beijing:ChemicalIndustryPress,1983.)[5]GB/T20801.22006,压力管道规范工业管道第2部分:材料[S].(GB/T20801.22006,PressurePipingCodeIndustri~alPipingPart2:Materials[S].)第41拳篙6期年月石Nov20162油HM化IC工111102.oPETRO-CHEMICALEQUIPMENT设IU备2N.4‘10v文章编号:1000—7466(2012)06—0082—03口LANKE同效工业气体除尘系统在催化裂化装置中的应用张黎明,赵新强(中石化洛阳分公司,河南洛阳471012)摘要:LANKE高效工业气体除尘系统具有压差低,自控,不影响装置的加剂、转剂操作等优点,其在催化裂化装置催化剂罐顶除尘中的应用解决了装置气体粉尘污染问题,排放气体的含尘量降到了30mg/m3(标准状态)以下,每年至少减少装置催化剂损失20t,取得了良好的除尘效果和经济效益。关键词:除尘系统;工业气体;催化裂化装置;应用中图分类号:TE696;TE624文献标志码:Bdoi:10.3969/j.issn.1000~7466.2012.06.020ApplicationofLANKEGasSolidSeparationSysteminFluidizedCatalyticCrackingUnitZHANGLi‘ming,ZHAOXin。qiang(SINOPECLuoyangCompany,Luoyang471012,China)Abstract:CatalystpneumaticconveyingsystemoffluidizedcatalyticcrackingunitwasmodifiedwithLANKEindustrialgassolidseparationsystem.Thisimprovementresultsinmorethan20tonscatalystrecoveryperyearfromspentgas,anddustemissionbeingreducedfromhighthansolidseparationsystemoperationrunningindepend—200g/m3tolowerthan30mg/m3.Thenogasently,andhasnegativeimpactonpneumaticconveyingflow—rate.Keywords:separationsystem;industrialgas;fluidizedcatalyticcrackingunit;application采用流化床工艺的催化裂化(FCC)装置由于催化剂活性损失以及气相、液相(油浆)夹带,每年损耗大量的催化剂‘卜3|,国内催化裂化工艺的催化剂消耗一般为每吨原料1.1~1.4kg‘“。以200万t/a·—+-一十一+一+-+一+一+一+一+一+-—卜一+一—卜一+一+一+一+一+一十一十一十*+一+一—卜一+一+一十一十一十一+一+一+一+一十一十一十一—·卜一——卜一+一+一十一十一+一+一+一十一+一+一+E6]GB/T20801.32006,压力管道规范工业管道第3(HG21547—93,Pipewith8SteelPlate,aPadRing,部分:设计和计算[s].(GB/TWordBlindPlate[S].)20801.2—2006,PressurePipingCodeIndustri—[9]HG20601—1997,钢制管法兰盖(欧洲体系)[S].(HG206011997,SteelPipeFlanges(EuropeanSys—alPipingPart3:DesignandCalculation[S].)E7]HG2055393,化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用tern)lS1.)[101HG20622—1997,钢制管法兰盖(美洲体系)[s].系列Es].(HG20553--93,SelectionSeriesofSteelPipeSizefor(HG20622—1997,SteelPipeFlanges(AmericanChemicalPiping[S].)System)[s].)(张编)[8]HG21547—93,管道用钢制插板、垫环、8字盲板Es].收稿日期:2012—07—15作者简介:张黎明(1970一),男,河南洛阳人,高级工程师,学士,长期从事炼油装置的生产管理工作。万方数据工业金属管道压力试验压力计算及盲板选用
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
宫振海, GONG Zhen-hai
大连石化公司机动处,辽宁大连,116031石油化工设备
Petro-Chemical Equipment2012,41(6)
1.张德姜;王怀义;刘绍叶 石油化工装置安装设计手册 20092.工业金属管道工程施工及验收规范3.压力管道安全管理与监察规定4.史法训 化工管路 1983
5.压力管道规范工业管道第2部分:材料6.压力管道规范工业管道第3部分:设计和计算7.化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列8.管道用钢制插板、垫环、8字盲板9.钢制管法兰盖(欧洲体系)10.钢制管法兰盖(美洲体系)
引用本文格式:宫振海.GONG Zhen-hai 工业金属管道压力试验压力计算及盲板选用[期刊论文]-石油化工设备 2012(6)