工业管道设计

工业管道设计（共12篇）

工业管道设计 篇1

摘要：近年来, 随着工业装置规模越来越大, 尤其是大批知名国外工程公司的进入, 工业管道设计中的应力计算越来越被重视。文章通过对管道应力计算的目的、评定标准的阐述, 分析了影响柔性设计的几个主要因素。文章介绍了几种快速判断管道柔性的方法, 通过管道的外型、总长跟各段长度的相互关系来判断是否具备足够的柔性。另外介绍了计算机辅助计算的方法和探讨了应力计算常用软件CaesarII在应力计算中存在的一些技术问题。

关键词：工业管道,应力计算,Caesar II

一、管道柔性的概念及应力计算的目的

管道的柔性是反映管道变形的难易程度的一个物理概念, 表示管道通过自身变形吸收热胀、冷缩和其他位移变形的能力。应力的目的是使整个管道系统具有足够的柔性, 以防止由于管道的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况:

1. 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏。

2. 管道连接处产生泄漏。

3. 管道推力或力矩过大, 使与其连接的设备产生过大的应力或变形, 影响设备正常运行。

4. 管道的推力或力矩过大引起管道支架的破坏。

管道应力计算可以有效的在满足安全性的前提下, 可以合理的布置管架, 精确的计算管架的个数及承载力, 从而减少不必要的投资。另外, 还可以使管道走向最优化, 避免管道设计中不必要的工程投资, 为管道布置、安装、配置等提供科学依据。

二、应力计算的评定标准

1. 力和力矩的判断

当计算的力/力矩不超过许用力和力矩时, 即视为是安全和可靠的许用的力和力矩值 (范围) 来自:

(1) 设备 (产品) 厂商提供的符合国内外同类产品制造和检验标准要求的接管口许用载荷值。

(2) 相关设计专业提供的符合标准要求的接口许用载荷值。

(3) 当以上两点不能提供时, 可由提供方 (或专业) 予以协调确定并使问题得到解决 (包括采用其他附加保护措施) 。

2. 应力的判断

(1) 一次应力:当一次应力的计算结果不超过管道的许用应力时, 即视为是安全和可靠的。

(2) 二次应力:当二次应力计算结果不超过管系工作 (设计) 状态下的许用应力范围时, 即视为是安全和可靠的。

(3) 偶然应力:偶然应力包括自重、压力和其他偶然外载 (如风载荷、地震载荷、水冲击、安全阀/调节阀作用反力等) 共同引起的管道纵向应力不超过1.33倍材料在最高操作温度下的许用应力, 即视为安全和可靠的。

三、影响管道柔性的因素

管道的柔性不仅与管道中各管段单元的结构尺寸有关, 而且它还与管道的空间形状有关。一般情况下, 管道拐弯越多其柔性越好。因此, 在管道设计时, 如果将管道布置成一个有较好柔性的空间几何形状, 就可有效的降低由管道热胀或附加位移而产生的应力水平, 也可有效的降低管道对相连设备和约束点的附加力。总体来讲, 影响管道柔性的因素有管单元的规格及尺寸、管道的空间几何形状、管道端部的刚度、管道中间的支撑以及管道中存在的特殊管道元件等。

1. 管径和壁厚的影响

减少管道元件的直径或壁厚, 可以有效的减少管子 (管道) 对端点的推力。管道元件的直径和壁厚越小, 管道的柔性就越好。

2. 管道的空间几何形状影响

增加管道中弯头的数量, 管道的柔性将增加。因为, 其一, 弯头增加相当于增加了变形点的数量, 从而使一定的膨胀量分配到更多的单元上吸收;其二, 弯头自身的刚度较小, 容易变形, 这是因为弯头或者弯管在承受弯矩后, 其横截面会发生椭圆化或扁平化, 从而使得其截面惯性矩或者抗弯 (抗扭) 截面模量减小。

3. 管道端部相关设施刚度的影响

大多数管道的两端都是与设备管口连接的。如果将设备管口视为固定端, 会使得管道变形困难。如果将三个角位移放开, 那么管道的应力水平会降低许多, 经常进行计算机算题的人员都有这个体会。所以降低设备管口的刚度, 也有利于管道的变形。

4. 管道支吊架约束的影响

选用不同的支吊架可以局部控制管道的变形或位移, 从而改变了管道的柔性。

5. 刚性元件和柔性元件的影响

刚性元件泛指刚度比较大的管道元件, 如法兰、阀门、小型管道设备等。由于刚性元件的刚度较大, 自身难以变形, 同时它在管道中也将牵扯到与其相接的其他管道元件的变形, 从而降低了管道的柔性。

柔性元件泛指刚度较小的管道元件, 如波纹管膨胀节、填料函膨胀节等。与刚性元件相反, 由于柔性元件刚度较小, 容易考自身的变形来吸收管道的热胀, 从而能有效的降低管道中的应力水平和便捷的附加力, 也就是说它有效的增加了管道的柔性。

四、管道柔性判断的常用的几种简单办法

管道柔性分析的方法一般分为经验判断法、简单计算法和详细分析法三种。原则上, 应尽量采用简单计算法快捷的计算出结果, 尽可能少的使用计算机辅助应力分析软件, 以节省工作时间和相关应力分析软件使用的成本。一般来说, 每个大型的工程公司均有一套成熟的用于简单计算管道柔性的方法, 以下选择五种具有代表性的简单计算法进行介绍:

1. ANSI判断方法

(1) 对于输送非毒介质的管系, 可依据ANSI B31.1/B31.3介绍的判断式进行判断。需要说明的是, ANSI的判断式做了如下的假定:

管段两端为固定点。

管段内管子的直径、壁厚、材料都是一致的。

管段上无其他支管引出。

管段的等效循环次数少于7000次。

判断式为:D0Y/ (L-U) 2≤2.08×105SA/EA,

式中:D0为管子外径, mm;Y为需要由管系吸收的总变形合成值, mm;L为两固定点之间管道的展开长度, m;U为两固定点之间的直线距离, m;SA为许用位移应力范围, Mpa;EA为材料在20oC下的弹性模量, Mpa。

2. 凯洛格图解法

(1) 凯洛格图解法, 是通过把管系看成无重量的弹性线, 一种管径, 同一材料, 无阀门, 无支座, 无分支;基础图形“L”形, 计算管系短臂L2必要的长度来计算管道是否具有足够的柔性, 见图1。

L形补偿器短臂长度L2的计算:

求得 (σA为许用应力范围, 单位:MPa;e为单位线胀量, 单位:cm/m) ;

从图2中查的系数K值;

L形补偿器短臂长度L2=KL1

3.凯洛格公式法

式中:L2-计算管段长度, m;Δ-主管在分支点位移量, cm;E-弹性模量, kg/cm2;D0-管子外径, mm。

凯洛格公式法可以代替凯洛格图解法做一般原则上的判断, 同时, 必须强调的是凯洛格公式法的适用条件和局限性是与凯洛格图解法是一样的。

4. 国内常用公式法

式中:L2-“L”形补偿的短臂长度, m;Δl-长臂L1的热胀量, mm;D0-管子外径, mm;

5. 导向悬臂法

式中:L-计算管段长度, m;Δ-主管在分支点位移量, cm;E-弹性模量, kg/cm2;DN-管子公称直径, cm

6. 以上五种简单计算法的总结

以上简述的五种常用的简单计算法作为简单的柔性判断来说, 结果一般偏于安全的, 且均存在自己的适用性和局限性, 建议价格昂贵的合金钢管系还是应该考虑详细分析法, 在确保安全的前提下设计出最经济的管系。同时, 对于敏感设备, 比如是转动设备以及压力容器的管口受力和力矩的校核, 我们仍然建议采用详细分析法以保证安全。

五、计算机辅助软件Caesar II软件进行柔性分析综述

计算机辅助进行应力计算工作, 具有方便快捷和计算结果准确、精度高等特点。目前, 工程行业管道应力专业比较常用的软件有Caesar II和Auto PIPE。结合行业特点, 由美国COADE公司研发的Caesar II软件作为目前在国际上公认的软件之一, 正越来越多的被用于计算机辅助柔性分析中去。Caesar II解决的管道应力主要问题:

1. 使管道各处的应力水平在规范允许的范围内;

2. 使与设备相连的管口载荷符合制造或公认的标准 (如NEMA SM23、API-6 1 0、API-6 17等) 规定的受力条件;

3. 使与管道相连的容器处局部应力保持在ASME第八卷许用应力范围内;

4. 计算出各约束处所受的载荷;

5. 确定各种工况下管道的位移;

6. 解决管道动力学问题, 如机械振动、水锤、地震、减压阀泄放等;

7. 帮助管道布置设计人员对管系进行优化设计。

Caesar II软件功能基本齐全, 程序可以计算管道由内压、自重、热膨胀和端点位移等载荷所产生的应力和各点的位移, 还可以考虑管道的非线性约束, 例如管道与支架之间的摩擦力、限位支架的间隙等, 此软件还可以模拟波形补偿器, 并计算管道与设备管口连接的管口的柔性和设备管口处的局部应力。另外, 程序可以进行法兰的泄漏计算工作。

Ceasar II软件的使用就不做过多的阐述, 主要结合作者使用Caesar II软件进行柔性分析中的不足进行阐述。Caesar II软件是基于有限元的方法, 将管道系统视为各个梁单元。在计算大直径薄壁管道时, 往往发生管道界面由于受力变形会产生椭圆化的情况, 从而影响该处的柔性系数和应力增大因子, 从到导致管道的应力不能真实的计算。一般来说, 考虑使用其他局部有限元计算软件比如FE/PIPE对三通和弯头进行局部分析, 再将计算结果带入进Caesar II软件进行整体的应力分析, 这样的计算结果相对来说是比较可信的。另外, Caesar II软件在反映支架的支承是通过Node来完成, 也就是通常说的点支撑, 在作者看来这种特点与真实的情况是存在误差的。不管支承的管径有多大, 管道与支架接触的总是以一个面的形式出现, 而软件模拟中最常出现的支承点杠杆效应在真实情况下是很少发生的。另外, 软件在正确反映弯管处假腿的模拟是存在误差的, 一般来说, 假腿与弯管直接焊在一起, 相当与提高了弯管的刚度, 相应的弯头的柔性系数减少, 而应力增大系数会增加, 这对于一些大尺寸的管道来说尤其的明显。弯头柔性系数的减少, 而Caesar II不能计算弯头处的柔性系数, 那么直接使计算出来的设备管口的反作用力偏小, 对于敏感设备比如泵、压缩机等来说风险就相对较大。以上这些问题是在应力计算中笔者经常遇到的困惑, 也是笔者认为影响计算精确性的主要因素, 随着项目的规模越来越大, 这些问题也必将越来越被重视。

总结

随着工业的发展, 石化、化工、电力、医药领域装置规模的大型化, 大口径管道的增多, 使得工业管道的应力分析越来越受到重视。文章通过对管道柔性设计的目的的阐述, 分析了影响柔性设计的几个主要因素, 另外总结了几种快速辨别管道柔性的计算方法, 为专业技术人员能够方便、快捷地判断管道的柔性是否具备足够的柔性提供了有力的支持, 另外, 对计算机辅助详细设计进行了一些常见问题的分析, 尽可能的保证计算的正确性。总之, 管道应力计算为避免管道设计中不必要的工程投资, 为管道布置、安装、配置等提供科学依据。

参考文献

[1]吴德荣等.化工工艺设计手册 (第四版) , 北京, 化学工业出版社, 2009.6.

[2]宋岢岢.工业管道应力分析与工程应用, 北京, 中国石化出版社2011.1.

[3]ASME B31.3 Process Piping, 2008.

[4]Kannappan, Sam.INTRODUCTION TO PIPING STRESSANALYSIS, 1986.

[5]方立.用CAESARII软件进行管道应力计算的几个问题探讨化工设备与管道2004 (6) 40-43.

工业管道设计 篇2

2.工业金属管道按照：

1、设计压力

2、设计温度

3、介质毒性程度

4、腐蚀性和火灾危险

性。分为GC1、GC2、GC3.3.GC1包括：氰化物的气、液介质管道、液氧站氧气管道。

4.无机非金属材料管道包括：混凝土、石棉水泥管、陶瓷管。（和有机金属区别）

5.管道由组成件、支承件组成。

6.管道元件材料应具有合格的制造厂产品质量证明文件。

1制造厂名称、制造日期；产品名称、标准、规格及材料；○2产品质量证明文件包括：○

4质检员的签字及检验日期；标准规定的试验数据；○3合同规定的其他检测试验报告；○

5制造厂质量检验部门公章。○

7.质量证明文件中的特性内容包括：化学成分、力学性能、耐腐蚀性能、交货状态、质量

等级等材料性能指标和检验试验结果（如无损、理化、耐压、型式试验）。

8.当管道元件及材料出现问题或异议未解决之前不得使用。

9.管道几何尺寸检查主要是直径、壁厚、结构尺寸。

10.合金钢、不锈钢材料应采用光谱分析进行复查。不锈钢、有色金属元件材料不得与碳素

钢合金钢接触。

11.设计文件规定进行低温冲击韧性试验的管道元件、材料试验结果不低于设计文件规定。

12.GC1管道使用前采用外表面磁粉或渗透无损检测，应是同炉批号、同型号规格、同时到货。

输送毒性为极度危害介质或设计压力大于等于10MPa的管道，使用前 采用外表面磁粉或渗透无损检测抽样，经试验过的表面缺陷应进行修磨，修磨后实际壁厚不得小于管子名义壁厚的90%，且不得小于设计壁厚。（这4种管道进行磁粉、渗透无损试验）

阀门检验：

1、外观检验

2、壳体压力和密封性试验

1、壳体压力和密封试验应用洁净水为介质。

2、阀门壳体试验压力为在20°C时的最大允许工作压力的1.5倍。

密封性试验为20°C时的最大允许工作压力的1.1倍，持续时间不少于5min，无特殊规定试验温度为5—40°C，低于5°C采用升温措施。

3、安全阀按照国家现行标准和设计文件规定进行整定压力调整和密封试验，委托有资质的机构完成，安全阀校验应做好记录、铅封，并出具校验报告。

工业管道安装前施工条件

（一）施工队伍

1、施工单位要有相应的施工资质，应在资质许可范围内施工。

2、施工前要书面告知，接受监督检验。

3、要建立质量管理体系，应具有健全质量管理制度和相应施工技术标准。

4、施工人员、质量检查、检验人员具备资格。

（二）现场条件

1、与管道有关的土建工程检查合格，满足安装要求并办理交接手续。临时供水、供电、供

气设施满足安装要求。

2、与管道连接设备已找正合格，固定完毕，标高、中心线、关口方位复合设计要求。

3、管道组成件及支承件等检验合格。

4、管子、管件、阀门内部清理干净、无杂物，质量复合设计文件规定。

5、在管道安装前完成有关工序。（如脱脂、内部防腐与衬里已完毕）

（施工前应具备开工条件）

1、设计图纸技术文件完整齐全，已按程序进行了交底和图纸会审。

2、施工组织设计和施工方案已批准，并已进行技术安全交底。

3、施工人员已按有关规定考核合格。

4、已办理开工文件

5、施工机械、工器具应安全可靠，计量器具应检定合格在有效期内。

6、已制定职业健康安全及环保应急预案。

工程交接验收(是建设单位不是监理单位)

1、施工单位完成全部工程项目后，建设单位应及时办理交接验收手续。

2、工程交接验收前，建设单位应检查工业管道施工的1、技术文件

2、施工记录

3、试验报告。

1管道元件的：产品合格证、质量证明文件、复检试验报告。

3、技术文件包括○

2安装竣工图、设计修改文件及材料代用单。包括○

无损检测和焊后热处理的管道，在管道轴测图上表明焊接工艺信息（如焊缝位置、焊缝编号、焊工代号，无损检测方法、位置，热处理位置等）

4、施工记录（记5个）；管道元件检查记录、阀门试验记录、管道焊接检查记录、管道弯

曲加工记录、管道安装记录、隐蔽记录、接地记录等。

5、试验报告（安全阀校验报告，磁粉、渗透、射线、超声波检测报告，管道热处理报告、光谱分析其他理化等）

工业管道安装技术

1、管道安装质量影响：生产效率、产品质量、工艺操作、安全生产及管道本事使用寿命。

2、工业管道的识别符号由：

1、物质名称

2、流向

3、主要工艺参数等组成。

管道安装技术要点

1、管道与大型设备或动设备连接，无论焊接法兰连接都应采用无应力配管。

管道与机械设备连接前，应在自由状态下检验法兰的平行度和同轴度。

3、防腐衬里管道安装采用软质、半硬质垫片，安装时不得施焊、加热、碰撞、或敲打。例如橡胶、塑料、玻璃钢、涂料等衬里管道组成件，存放温度为5—40℃室内。电容连接和热熔连接时，工作环境温度为-10—40℃，缠绕连接不宜低于5℃。

4、阀门与金属管道以法兰、螺纹方式连接时，阀门应在关闭状态下安装。

焊接连接时，阀门不得关闭，焊缝底层采用氩弧焊。

阀门与非金属管道采用电容、热熔时，阀门应处于开启状态。

5、安全阀安装应满足垂直安装，进出设置截止阀时应加铅封，且锁定在全开启状态。支吊架安装

1、无热位移的管道，其吊杆垂直安装。有热位移管道，掉点应设在位移的相反方向，按位

移值的1/2偏位安装。

2、导向支架或滑动支架的滑动面应洁净安装，不得斜歪或卡涩。

3、弹簧支吊架，弹簧应调整在冷态值。临时固定件应待系统安装、施压、绝热完成后拆除。高压管道安装要有足够的机械强度、耐高温性能和良好的耐腐蚀性能，同时要有高度的严密性，防止管道泄漏。

工业管道吹洗试压目的：

1、清除遗留在管道内部的杂物

2、检查已安装的管道系统的抗压强度和严密性是否达到设计要求

3、并且对管架及基础进行检验，以保证正常运行使用。

1、管道系统试验主要有：压力试验、泄漏性试验、真空度试验。

（一）压力试验今年最多考选择，有空自己看看

（二）、管道泄漏性试验要点：

1、输送极度和高度危害介质以及可燃介质管道必须进行泄漏性试验

2、泄漏性应在压力试验合格后进行，宜采用空气。

3、泄漏性试验压力为设计压力

4、泄漏性试验可结合试车一并进行

5、泄漏性试验检查重点是

1、阀门填料函

2、法兰或螺纹连接处

3、放空阀、排气阀、排水阀等所有密封点有无泄漏。

（三）、管道真空度试验要点

真空度试验对管道系统抽真空，形成负压，以管道系统在规定时间内的增压率，检验系统严密性。

1、真空系统在气压试验合格后，还应按设计文件规定进行24h的真空度试验

2、真空度试验按照设计文件要求，抽真空达到真空度后，关闭系统24h后系统增压率

不应大于5%。

管道的吹扫与清洗

（一）吹扫与清洗方案应包括：

1、吹洗程序、方法、介质、吹洗设备的布置；

2、吹洗介

质的压力、流量、流速的操作控制方法。

3、检查方法、合格标准

4、安全技术措施及其他注意事项

吹洗方法的选用：

1、公称直径大于或等于600mm的液体或气体管道，宜采用人工清理

2、公称直径小于600mm的液体管道采用水冲洗

3.公称直径小于600mm的气体管道采用压缩空气吹扫

4、蒸汽管道应以蒸汽吹扫。

5、非热力管道不得用蒸汽吹扫。

不锈钢管道，宜采用蒸汽吹净后进行油清洗。

1、蒸汽吹扫前，管道系统的保温隔热工程应已完成。

2、管道复位时，应由施工单位会同建设单位共同检查填写记录，填写“管道系统吹扫记录及清洗记录”和“隐蔽工程（封闭）”记录。

3、钢管应按制造标准检查其外径、壁厚、椭圆度等尺寸偏差。钢管表面不得有裂纹、结疤、褶皱。

4、线路交桩是完成线路勘察后，设计单位向施工进行。包括控制（转角）桩、沿线临

时性、永久性水准点，交桩时应核对桩号、里程、高程、转角度。

5、管道焊接环境：以下环境未采取有效措施不得焊接；

雨雪天气、大气相对湿度大于90%；温度低于焊接工艺规程中规定的温度 低氢焊条电弧焊，风速大于5m/S；

自动保护药芯焊丝半自动焊，风速大于8m/S；

气体保护焊，风速大于2m/S；

5、管口焊前预热宽度不应小于坡口两侧各50mm。环境低于—5℃，采用电加热进行预热。

6、管道焊缝外观检查后方可进行无损检测，无损检测合格后，应及时进行防腐补口。

热收缩补口是目前最常用的施工方法，补口前进行预热，温度为60—80℃。

7、石油天然气长输管道下沟回填后应清管、测径及试压，清管、测径及试压应分段进

行。

化工工业管道安装技术和方法探究 篇3

关键词：化工;工业管道;安装

引言

由于石油化工原料大多具备毒性、易燃性及易爆性等危险属性，这就从根本上给管道的安装及施工过程带来了极大的安全隐患和困难。虽然我国在石油化工管道的设计和安装方面已经制定出了很多强制规定和细化制度来约束有关部门的施工行为，但是在这一工程的管理过程中仍然存在着很大的问题需要我们不断探索并解决。

1化工工业管道安装存在的问题

1.1管材生产问题

管材的质量直接影响到了石油化工管道的质量与安全系数，然而在管材生产过程中可能会受到原材料、生产技术、工人素质等因素的影响以及运输过程中各种突发事件对管材造成损坏，这些人为的或者外力不可避免的因素都会使管材质量大打折扣，从而降低了石油化工管道的整体安装水平与安全程度。

1.2阀门安装问题

在整个阀门的安装过程中由于施工人员的专业知识和技术能力不扎实，还会出现许多细节上的错误，比如安装阀杆时向下方安装、低压阀门安装在高压管道上、单向阀安装方向与规定相反等等，这些问题归集起来虽然比较琐碎，但是每一个小的细节的失误都有可能造成不可挽回的风险。

1.3焊接施工常见质量问题

焊接是石油管道安装过程中一个非常重要的环节，焊接质量的好坏直接影响到石油管道的安装质量水平。因此，只有严格按照国家标准及焊接施工操作规范进行施工，才能使焊接好的管道具有安全保障。但一些施工企业不按相关操作标准进行施工，对管道焊接质量没有进行实时检测，对焊缝没有进行精确的处理，焊口定位标识不清楚等，造成管道在焊接过程中存在虚连，漏焊等质量问题。影响到了管道的安全性和密闭性。

1.4防腐处理常见的质量问题

管道在施工整个过程中，设计、焊接、后期防腐处理各环节紧密相关。性能测试合格后，管道要进行相应的防腐保温处理，防腐工作是管道安装质量控制的关键环节。管道埋入地下非常容易受到侵蚀，一旦发生管道侵蚀，后果将不堪设想。有些施工单位未能严把质量关，管道埋入地下遭到侵蚀，影响了管道的综合使用寿命。

2化工工业管道安装技术和方法探究

2.1管道制作

管道在制作之前需要经过一系列的审理流程。以确保在施工中尽量避免出现各种问题，延误工期。对管道进行组对，检查管段是否符合设计要求，再对管段进行简单的测试，填写相应的质量报验表单，以更加细致准确的判断管段是否出现问题，是施工单位将管段及其单线图一齐上交监理部门进行审查之前必须要做的工作。经过这些流程之后，监理部门还需要对管段进行抽查，以避免出现劣质产品以次充好，只有这样才能完全合格，进而投入施工。

2.2做好施工准备

在将图纸进行深入细致的分析和研究之后，就可以开始进行相应的施工材料和人员的准备工作了。在相关材料和人员准备齐全的情况下，项目的施工工作就可以陆续展开。与此同时，施工企业还应该将自己公司具体的施工方案和施工所需时间及时的上报给相关的项目监理部门进行审核。在保证质量和进度的同时，进行施工工作的开展。在此过程中，有关部门应派遣相关的质量控制人员对工程进行实时监督。

2.3布管技术

在进行管道布置设计时，应该严格要求管道布置设计符合工艺管道以及相关流程图的要求，确保管道的布置合理科学并且满足施工、操作等相关要求，在确定了石油管道进出装置的管道方位与敷设方式时，应该要注意做到内外协调。而在铺设管道时还应该保证与周围道路以及建筑物相协调，最大限度的避免与铁路或者是公路交叉施工，而且在管道布置时，应该让管架或者是管墩所受的垂直载荷和水平载荷均衡。

2.4焊接技术

首先要选用合格的高质量、高素质的施工人员，防止因为业务能力低下和操作水平低下而造成的焊接质量问题。其次要提高施工单位的安全意识和社会责任观念，防止企业为了一己私利而谋害整个社会的利益。另外，焊接中的一些技术细节也是需要我们加强注意的，比如防腐保温工作、热处理工作以及无缝测试等等，由专业的工程师和技术人员进行全方面细致的检测之后才可以真正投入使用，这样就可以为管道安装加以更多的保障。

2.5阀门安装技术

在安装阀门的时候一定要将阀门设置在容易操作并且易于维护的地方，手轮之间的距离尽量维持在100毫米以上。同时要加强对于施工人员的技术能力培训，提升其安全意识与细节意识，关注容易出错的要点、难点，如当管道承载的是有毒或者腐蚀性较强的气体时，在联结管道时应避免链控制阀，而应采用直连设备等等，只有注意到每个关乎管道安全的阀门设置，才能真正从技术上保障阀门的科学性与实用性，提升管道质量安全水平。

2.6管道的防腐保温技术

管道安装接受完质量检测后，依照现场情况，根据设计要求对管道进行清洁，并对检查合格的管道进行蒸汽吹扫，针对此次施工，施工单位要做好清晰记录，以便于未来查阅。对于不合格管道，施工方要及时提出整改申请，经批准后进行整改。整改完成后，施工单位首先要自行检查、专业检测查看是否符合要求，如果未检查出存在问题，申请监理单位进行验收，验收合格的工程经监理部门签字确认后，方可对验收完成的管道要进行防腐保温材料来增加管道使用寿命。

2.7加强对管道安装的监督检查

管道在其安装过程中由于分批次进行，要求施工人员在每对完一段后，都应该按照相关的质量标准进行检查，查找该管段是否完全符合图纸设计要求，并进行相关的质量检测。在确定该组对管段没有相关的质量问题之后再进行安装工作，并进行实时的质量监控，一旦发现问题，应立即停工解决。对于阀门的安装，应该将其安装在便于维修和操作的地方，还应该注意，手轮之间的间距至少要在100mm以上，才能保证其顺利工作。与此同时，在安装阀门的过程中，要进行错位安装，这样能够很好的缩小管道之间的间距，达到最好的工作效果。在焊接的过程中，相关管理人员还应该把好质量关，对每一段焊接的管道进行质量确认，相关的质量工程人员还应该经常对某一路段进行抽样检测，并进行评价，保证焊接工作的有序和顺利进行。此外，为了加强管线稳定性，防止意外发生，在管架安装时，按照设计要求选定好安装位置，出现差异做到及时调整，保证安装位置的准确性，同时要检查到管线与支架连接处是否牢固、连接方式是否平整，不仅在安全方面做到大家放心，在整体外观上让大家看着舒心。在按照设计要求进行安装的前提下，也要将安装附件做好固定装置，时刻记录好弹簧固定的安装高度，如果出现不相符的地方，及时进行检查、调整。

结语

石油化工管道的安装是一个复杂的工程，同时是一个重要的工程，在安装过程中，只要安装人员与监控人员做好自己的本职工作，对材料的采购上选购质量优良的材料，在安装工艺上严格按照施工程序和施工规范。工程管理人员要做好监督和监测工作，深切落实石油化工管道的优质安装，促进我国石油化工产业的高速发展以及国民经济的大力进步。

参考文献：

[1]王怀义，刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册[M].北京：中国石油出版社，2009.

[2]崔金玲，王艳，曾香梅，化工装置管道安装中应注意的几个问题[j]，化工设计通讯，2009（6）.

[3]刘思嘉.石油化工管道安装常见问题及质量控制[J].价值工程.2012（15）.

[4]黄逸，马占山.毕波石油化工管道安装的常见问题及相应对策研究[J]中国石油和化工标准与质量，2013（08）.

工业洁净厂房气体动力管道设计 篇4

1.洁净厂房内气体动力管道的敷设

1.1气体动力管道一般包括蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、天然气、真空管道, 洁净厂房是指生产工艺有空气洁净度要求高的厂房。气体动力管道一般属于G C类压力管道。

气体动力管道的干管一般布置在技术夹层内、技术夹道内, 当有可燃、助燃和窒息性气体时, 应有良好的通风设施。

气体管道的干管在厂房的进口处, 宜设置入口总阀、压力表、真空表、超压切断、放散管、计量装置、减压装置及过滤器等。

在室内气体干管的末端应当连接管径不小于DN20的管道, 并延伸到走廊端头或者其他适当的地方引下降管, 在下降管上装设吹除阀, 同时设置缓冲箱。吹除时装设临时软管接至排风管或其它安全地方排出。

掺杂气体的主管、支管及分支管宜明装敷设。主、支管管末端可不设吹除阀。

1.2高 (超) 纯气体管线长度应尽量短, 根据气体耗量确定管径, 不宜设预留口, 不应出现“盲管”等不易吹除的部位;在气体终端纯化装置的进、出口处, 关键工艺设备的入口处以及必须进行取样的管段上应设置取样口。

1.3气体管道穿过洁净室的墙壁、楼板时, 在墙壁 (或楼板) 的孔洞内管道不应有焊缝, 在孔洞的两侧应用不锈钢板封盖, 不锈钢板与墙壁 (或楼板) 之间应加设橡胶垫, 不锈钢板用螺钉固定在墙壁 (或楼板) 之间, 均应涂以硅胶密封剂进行密封。

气体管道或管道吊架的吊杆穿过顶棚时, 管道 (或吊杆) 与顶棚之间亦应涂以密封剂进行密封。

1.4可燃性气体和氧气管道的末端或最高点应装设放散管, 放散管应高出屋脊2米。在可燃气体支管上应设岗位水封, 在放散管上应设置全天候阻火器。

1.5在洁净室内, 当使用可燃性气体或有毒性气体的设备较多时, 应设置气体浓度检测报警装置。

1.6氢、氧气或易燃易爆管道应有可靠的防静电接地措施。

2.气体动力管道主材和阀门的选用

管道材料应根据气体纯度的不同要求进行选择, 高 (超) 纯气体管道材料应具有化学稳定性好, 吸附性差, 渗透性小等特性。

2.1常用高纯气体管道应根据所输送的不同的气体和用途选用不同品种的奥氏体不锈钢管, 尽量不用铜材质造的管道, 按纯度要求≥99.9999应采用不锈钢管。

≥99.99宜采用不锈钢管。

<99.99可用无缝钢管。

气体终端纯化装置入口侧的高纯气体管道一般选用OCr18Ni9, OCr19Ni10有缝或无缝不锈钢管, 但对于不经过气体终端纯化处理而直接通往用气点的高纯气体管道宜采用无缝不锈钢管。

气体终端纯化装置出口侧的超纯气体管道及掺杂气体的管道一般选用OCr17Ni11M02, 1Cr18Ni11Nb无缝不锈钢管。

接至工艺设备的管道应选用不锈钢管或不锈钢波纹管道。不能使用聚四氟乙烯管或其它软管。

2.2输送无毒无味气体管如净化干燥的压缩空气管、真空管等一般选用热轧镀锌钢管。

2.3高 (超) 纯气体管道选用阀门应选用密封性良好的针形阀、球阀、隔膜阀、真空阀及角阀等;并注意介质的压力要求, 对易燃易爆气体使用阀门时压力应提高1~2个等级。

在洁净室内尽禁用铜和铜合金的阀门。

取样阀应选用不锈钢波纹管密封阀。

选用阀门材料阀体、阀杆为OCr18Ni9;

波纹管为1Cr18Ni11Nb;

阀座、填料为聚四氟乙烯;

密封垫可用不锈钢、有色金属或聚四氟乙烯。

2.4视工艺生产、洁净室或局部洁净设备的洁净度等级要求合理选用气体管道的高效过滤器。

3.管道的连接

3.1管道的连接应采用特制的成型管接头, 三通弯头等进行套管焊接, 对于不锈钢管必须采用氩弧焊打底, 施焊时在管内通入氩气 (以高纯度氩为好) , 其管道附件的制作材料应与其配管材料相同。

3.2管道与设备、阀门的连接应视具体情况采用法兰、螺纹、卡套或其它密封性能优良的连接方法, 螺纹连接宜采用锥螺纹连接为好, 这种连接方式, 不需用密封垫, 但必须在螺纹部分涂上密封剂后方能拧上, 不能使用密封带。

采用平螺纹连接时, 必须加密封垫, 其密封性亚于锥螺纹连接方式。

3.3高 (超) 纯气体管与阀门, 附件连接用的密封垫材料应采用不锈钢, 有色金属 (如镍等) 、聚四氟乙烯和氟橡胶等。

3.4管子的切割不得使用氧炔焰, 可采用手工或机械切割, 切口应与管轴线垂直。管切口表面平整不得有裂纹。不锈钢管道粘有大量油脂类灰尘, 应放入清洗槽清洗忌, 油管道须按设计要求进行脱脂处理。

脱脂方法:脱脂溶剂采用四氯化碳, 二氯乙烷或蒸馏乙醇。

管道外表面脱脂:用浸有溶液的抹布擦抹, 然后自然风干。

管道内表面脱脂:将溶液灌入管段内, 灌入量占管段体积70%, 将管段两端堵严, 水平放置10~15分钟, 每5分钟滚动一次, 滚动3~4次, 倒出溶液, 用氮气吹干, 吹至无溶液气味为止。继续自然放置24小时然后用木塞将管段两段堵严备用。

4.系统实验

4.1系统安装完毕后应作气压强度试验, 不得作水压试验, 气压强度试验采用含尘粒径不大于0.5 u m的氮气等惰性气体, 以1.5倍的工作压力进行试验, 保压10分钟, 用外涂肥皂水或检漏液检查, 以不漏为合格。

4.2气压强度试验合格后作气密性试验, 用以气压强度试验相同的气体以1.05~1.10倍工作压力进行, 保压30分钟, 用外涂肥皂水或检漏液检查, 以不漏为合格。

4.3气密性试验合格后再进行管道泄漏量试验, 试验压力为工作压力, 保压2 4小时, 以小时平均泄漏率小于5‰为合格。

管道泄漏率按下式计算:

A=100 (1-P2T1/P1T2) /t

式中:A—小时平均泄漏率;%

P1, P2—试验始终时的压力;M P a

T1, T2—试验始终时的温度;K

t—试验时间;h

4.4吹扫和检验

4.4.1系统投入使用前, 用干燥净化的压缩空气彻底吹扫, 吹扫时间一般为24小时。

4.4.2吹扫后, 用干燥净化的压缩空气进行露点和洁净度检查。

a.露点检查:用两台微量水份分析仪, 分别设在管路系统始、末端, 分析气体中的水含量, 管路末端的水含量不超过管路始端的水含量10%为合格。

b.洁净度检查:用两台粒子计数器分别设在管路系统的始、末端, 分析气体中的粒子数, 管道末端大于3.5um的粒子数比管道始端的粒子数增量每升不多于3.5粒为合格。

5.验收

工程验收按现行国标《工业管道工程施工及验收规范》的相关条款进行。

摘要：本文简述工业洁净厂房的管道敷设、气体管道的材料及阀门及安装的基本要求, 作为工程设计、施工安装等方面的探讨和分析, 解决在建工程中一些问题。

工业管道机器人系统介绍 篇5

1.管道机器人介绍

管道机器人根据不同的驱动方式大致上风为八类：

1.流动式机器人，这类机器人没有驱动装置，只是随着管内流体流动，属于不需要消耗能源的被动型机器人，但是其运动模式相当有限。

2.轮式机器人，这一类机器人广泛运用于管道检查工作，目前许多的商业机器人就是这一类型。3.履带式机器人，即用履带代替轮子。

4.腹壁式机器人，这类机器人通过可以伸张的机械臂紧贴管道内壁，推动机器人前进。

5.行走式机器人，这类机器人通过机械足运动，但是这类机器人需要大量驱动器，并且难以控制。

6.蠕动式机器人，这类机器人像蚯蚓一样通过身体的伸缩前进。

7.螺旋驱动式，即驱动机构做旋转运动，螺旋前进。

8.蛇型机器人，这类机器人有许多关节，像蛇一样前行。

目前市场上运用最多的就是轮式管道机器人，广强机器人研发了蛇形机器人可适应复杂弯曲多的管道。

广强管道机器人功能齐全，款式多样，适用于100mm-2000mm内径的各类管道，适用于于管道检测、矿井检测勘探、隧道验收、地震搜救、消防救援、灾害援助、电力巡检、反恐排爆、军事侦查、高温、高辐射、有毒环境等，通过分析，出具报告，可作为工程项目的检测、勘探、验收、养护、建设及投资等依据。

2.管道机器人系统组成工业管道机器人由摄影机、灯光、电线及录影设备、摄影监视器、电源控制设备、承载摄影机的支架、牵引器、长度计算器组成1.爬行器：运用爬行系统将摄像设备推进至管道内部，有摄像系统拍摄管道内部摄像，并适时将影像传送至控制台。爬行器可以前进、后退、转向、停止、速度调节；

2.镜头：镜头坐可以抬升、下降、调节灯光；镜头也可以水平或垂直旋转、调焦、变倍、前后视切换等。

3.控制器：CCTV的核心操作系统，负责发出控制指令（爬行系统前行、倒退、摄像系统灯光等）；在检测过程中主控制器可以实时显示、录制镜头传回的画面和信息（机器行走的距离、姿态等）状态。控制器是可以键盘录入信息。

4.电缆盘：用来传输机器人探测信息的，负责传送爬行设备指令、适时影像数据

3.管道机器人的驱动方式

广强管道机器人主要驱动方式有轮式驱动和蛇形的适用于100mm-2000mm 管道检测，电动升降架，落差可达200mm；

爬行器工作电压48V，最大输出功率180W，最大负载200公斤；

可以深入管道200米；

爬行速度0-40M/分钟，六轮驱动，拖力200kg；

最大爬坡能力50°;

最大功率为90W，光照强度为1500cd;

爬行器双马达可左右转弯。

4.管道机器人应用前景

工业管道机器人主要应用于管道检测、矿井检测勘探、隧道验收、地震搜救、消防救援、灾害援助、电力巡检、反恐排爆、军事侦查、高温、高辐射、有毒环境等，通过分析，出具报告，可作为工程项目的检测、勘探、验收、养护、建设及投资等依据。

工业管道机器人在国外应用已经很广泛也很熟练，在国内是近几年发展起来的，国内管到由于前期管理和维护的不是很全面存在很多问题。因此，管道机器人在国内的发展还是有很大前景的。

工业管道设计 篇6

关键词：工程素质 工业管道 教学改革

综述：工业管道是化工企业建设最重要的项目，与企业产品的质量、生产周期、安全生产及经济效益密切相关，工业管道安装修理技能是化工机械安装岗位工作核心能力，培养化工机械安装高技能人才迫切需要優质的化工机械与工业管道安装修理课程。

《工业管道》是高职院校化工机械与设备专业的一门实践性较强的课程，该课程是专业课程体系中的主要的专业核心课程，课程体系中的其他课程都是服务于该课程并为该课程打基础，通过该课程的教学达到对化机专业学生的培养目标。

1.校企合作，构建基于化工机械设备安装修理工作过程系统化的课程体系[ST]

1.1职业领域的分析：职业领域的分析是基于工作过程系统化课程体系改革的起点，只有准确的定位毕业生的工作岗位，明确要完程的典型工作任务，才能构建起一个完整的、系统化的工作过程。经过对多家企业的调研和共同研讨，基本总结出化机专业毕业生的5个主要就业岗位和若干个典型工作任务如表1所示。

化工建设及生产维护管理的工艺制定与实施操作。

生产操作工[]化工生产设备的维护、保养与调试。

1.2行动领域分析：工作过程系统化课程是按照工作过程要求来重新序化知识、能力和素质，是以工作过程为参照系，将陈述性知识与过程性知识整合、理论知识与实践知识整合，保证陈述性知识的总量不变的前提下，增加经验以及策略方面的过程性知识。因此，化工系骨干教师同多位企业专家、教育专家和课程专家一起，分析典型工作任务，归纳出要完成这些任务所需要的职业能力、知识和职业素质要求。总结了上述的五个工作岗位的主要行动能力，具体是典型零部件加工工艺设计能力、典型化工设备与工业管道施工质量分析、工艺实施能力、各种安装修理方法与实施能力、典型化工设备维护、保养与调试等核心职业能力。

1.3学习领域分析：通过工作岗位、工作任务的具体分析，归纳出胜任这些岗位并能完成相应工作任务所必需的知识、能力、素质结构；对多个职业工作过程经归纳、抽象、整合后通用职业工作顺序，按照适合学生认知学习的规律，设定了相应的理论与实践一体化的课程和必须的单项技能训练，制定基于化机设备安装修理工作过程的课程体系，形成学习领域的化工机械与工业管道安装修理课程。

2.充分利用校内外实训基地，按照课程标准的要求整合教学内容

采取广泛调研，校企合作，反复研讨，专家论证，制定了化机专业岗位职业标准，按照岗位职业标准中的工作职责，总结出典型工作任务。在此基础上，按照基于工作过程系统化的思路，制定了基于岗位职业标准和工作过程系统化的人才培养方案和课程体系、课程的课程标准。选择中试车间的设备作载体，设计了六个典型的学习情境。每个学习情境和所选的载体按照由简单到复杂的认知规律组织教学内容，按照工作过程设计教学环节。各学习情境的具体课时分配如表2。

3.课程的设计理念与思路

学习情境的设计是为课程教学实施进行的，即教学过程的设计。

课程以化化专业岗位职业标准为依据，以工作岗位和后续课程要求为课程定位；以工作任务为驱动和课程目标；基于工作过程进行课程开发，以行动导向进行教学设计；以实训为手段，以学生为主体，构建出生产任务性的学习情境；利用多媒体课件、视频技术、现场教学等手段，积极采用任务驱动、讲授、演示、分组、现场、引导文、自主学习、探究等多种现代先进的教学方法，目的是培养学生独立决策、计划、实施、检查和评估的能力，充分体现该课程的职业性、实

践性、开放性。

4.科学的、合理的选择教学内容

4.1根据化机专业岗位职业标准选取教学内容：按照基于工作过程系统化要求，选择了工业管道作为载体，按照由简单到复杂的认知规律设计了6个不同的学习情境，以为主线将机械安装修理的施工方法和技术规范等知识有机结合教、学、做一体化进行教学。

4.2根据工作岗位对应的典型工作任务所需要的知识、能力、素质要求选取教学内容：与企业技术人员共同论证有关学习领域的内容，按照职业能力要求和未来学生发展需选取教学内容，培养学生职业生涯所需要的各种能力。对职业领域中的典型工作任务进行分析、梳理，总结归纳出要完成这些任务所需的专业知识、职业能力和职业素质要求。

（1）专业知识。包括各种中高压管道的安装、调试和试运行操作的基本知识和加工工艺规程。

（2）职业能力。各种级别的工业管道的安装、调试和试车操作技能装与应用能力、分析解决实际问题及创新能力。

（3）职业素质。培养学生一丝不苟、精益求精、严谨求实、爱岗敬业、吃苦耐劳、团结协作的良好职业道德。

4.3根据学生未来职业发展的要求确定课程内容：学习情境的设计符合化机专业学生职业升迁规律，并为学生可持续发展奠定良好的基础。

5.改革考核方式

为了达到学生具备工程素质的技术应用型人才的培养目标，建立了科学合理的考核与评价方法；准确评价高职学生学习成绩，提高教育教学质量，培养合格的高等职业技术人才。改革传统的以笔试形式考核学生成绩的做法，注重职业能力和职业素质的考核，必须根据学生任务的完成情况、项目的实施情况以及校外实践的完成情况等综合评定。

学生的总评成绩组成结构具体要求如下：

（1）过程考核包括学习态度、纪律、出勤、安全文明生产、团体协作，占综合成绩20%。

（2）理论考核占40%：学习结束后，按照教务处统一安排，组织学生进行2小时的理论考试，以检查学生对化工设备和管路安装维护施工中相关理论知识和在实际操作中应注意的问题的掌握情况。

（3）实训考核40%：本课程共6个教学情境，每个教学情境对学生进行独立考核，具体考核项目见表3。

6.结束语

教学改革是一项长期的工作，需要不断摸索，任重而道远。课程教学改革涉及到教学中很多方面，在今后的教学工作中应逐步地去完善，不断提高教学质量，帮助学生利用机械安装维修的基本理论和岗位标准规范编制施工方案及常用中高压管道加工工艺设计与工艺实施能力。

参考文献：

[1]张麦秋.化工机械安装修理，化学工业出版社，2010（2）.

[2]赵志群.学习情境及其设计[J].职教论坛，2009（7）.

工业管道设计 篇7

核工业管道设计过程中, 不仅要考虑管道布置的设计和安装, 还要考虑管道支吊架的设计、调压装置的合理选用, 从而有效地发挥管道的承受荷载, 降低管道的应力集中和管道系统的振动问题。

1 管道布置设计

核电站管道布置是核电站设计前期非常重要的一项工作, 对后续电站设计有极大影响, 甚至直接影响核电站建设的安全性和经济性。管道装置的主要工序有管线的校位和定线、管件及附件的配置、管段下料和预组合、支吊架安装、管段吊装就位对接、调整支吊架弹簧、合金钢管道焊口热处理及透视检验、水压实验及冲洗、保温、涂色。为了争取时间, 缩短工期, 在管段下料和预组合的同时, 即可在安装地点放线定位, 安装管道支吊架。目前, 在管道布置对核电站主系统受各种载荷的力学响应的影响方面, 国内外的研究较少。因此, 造成了在很多核电站设计中, 主设备进出口接管嘴的设计安全裕量较小, 致使整个核电站的安全性降低。主管道布置对系统的抗震性能有一定影响, 在相同地震输入下, 适当地缩短主管道长度有利于提高系统的整体抗震性能。核电设计人员可结合实际情况将主管道布置最优化, 以提高核电站的安全性和经济性。同时, 核电站反应堆冷却剂系统中也存在大量复杂的非线性因素, 核电站设计中主管道布置也呈多样化。因此, 主管道布置对系统抗震性能的影响还需进一步深入研究。

2 管道支吊架的设计

核工业装置设计过程中, 管道支吊架的受力情况复杂, 工作条件多变, 而且常常受到安装位置的限制。应在全面考虑和分析支吊架的受力和工作条件的基础上, 结合结构要求、施工和使用经验进行设计。在保证使用安全可靠的前提下, 把复杂多变的载荷条件加以合理的简化, 设计既安全可靠又尽可能接近实际情况的力学模型, 用相应的计算公式按刚度、强度或稳定性条件进行核算。

1) 强度条件。

管道支吊架所有构件薄弱环节处的最大应力或联合作用时的最大组合应力应不超过设计温度下相应的许用应力值。应注意不要漏掉各个支吊架构件的强度控制点, 并注意支吊架构件设计温度、材质、许用应力以及荷载组合的确定。

2) 刚度条件。

固定支架和限位支架的最大挠度应不大于梁的计算长度的0.2%, 且不大于1.6 mm。其他支架的最大挠度应不大于梁的计算长度的0.4%, 且不大于3.2 mm。若核工业管道支吊架的刚度条件不满足, 其承受管道荷载, 限制管道位移和控制管道振动的作用就会减少, 有些时候会起不到作用。管道支吊架增加其生根件及其生根处的结构构件刚度的措施有在受力方向上加斜撑或斜拉杆加大辅助梁、柱的截面回转半径对生根梁、柱加肋靠近结构节点等。

3) 稳定性条件。

应把管道支吊架中的轴向受压杆件定为中柔度杆, 对于碳钢杆件, 取其极限长细比。对于双肢悬臂或三角支架应考虑水平荷载的作用和支架的侧向稳定, 考虑采取诸如在双肢型钢之间加斜撑的措施以增加其侧向稳定性。

3 调压器件装置的设计

核工业管道单通道调压站系统正常运行时, 入口气体经进口阀门及过滤器进入调压器, 调压后气体经流量计及出口阀送到管网。调压器具有将较高的入口压力调至设定的较低的出口压力, 并随着用气量的变化和进口压力的波动, 自动地将出口压力值保持在一定的范围内的作用。调压器吊装时要轻吊、轻放, 箱体不能倾斜、倒置, 水平安装在带有地脚螺钉的钢筋混凝土基础上。安装前先检查阀门和各种仪表是否损坏, 安装时注意除去装在进出口的防尘膏孔垫圈, 进出口管内气体流动必须与调压器、过滤器指示的方向一致。运输时安全放散阀排气管一般置于箱内, 因此调压站安装结束后应除去堵盖, 装上排气管。箱式调压站使用时, 安装进出口管法兰各一只, 管径大小与该型号调压站进出口管径一致, 便于连接。调压站安装完毕后进行气密试验以保证安装后的调压站有接口密封性。调压系统应单独按其设计压力进行气密性试验, 合格后才能与管道进出口连通。气密性试验时介质采用压缩空气, 试验压力为0.55 MPa, 持续时间为30 min, 涂皂液检查, 不漏为合格。当运用液压方式进行试验时, 介质采用水, 试验压力为1.0 MPa, 持续时间为30 min。试压用的压力表应在校验有效期内, 弹簧压力调整精度不低于0.4。

4 仪表及附件安装设计

在核工业管道施工过程中, 仪表安装是必不可少的, 如压力表是通过导管连接在气体管道上。工艺管道和设备上安装压力表时, 导管制作成环形虹吸式, 起到保护仪表作用, 压力表的位置高于压力采样处, 为了冲洗管路, 在压力表下安装三通阀。为便于安装、维护和检修, 仪表尽量避免在转弯、交叉处安装, 远离可能产生振动和机械损伤的地方, 同时保证安装处周围的空气温度不能有剧烈波动, 避免仪表及管路受到强热或强冷的影响。仪表的导管多采用碳钢无缝钢管, 因此加工、安装及检测成为仪表安装中的重要环节。导管加工前应先进行检查, 发现有下列缺陷如:裂纹、针孔、疤痕、龟裂、压痕 (深度大于0.5 mm) 和椭圆度 (超过直径的10%) 时, 则该导管不能在仪表安装中使用。经过直线度挑选和通过压缩空气检查的导管, 方可进行加工制作。阀门与仪表是通过螺纹方式与导管连接在一起, 然后通过另一导管与输气管道连接。阀门通过孔的截面积不小于管路导管的截面积。导管与输气管的连接处为不可拆接头, 即用气焊、电焊或氩弧焊的方法连接。在输气管道上钻孔应使用电钻或气钻, 先检查钻孔位置划线, 再把管子固定在夹具上。为了保护导管的外表面不锈蚀, 需要有保护涂层。一般采用防锈漆二道, 银粉漆二道。刷漆前检查导管的表面, 保证表面光滑、无凸起、皱褶和裂缝, 必要时应涂油。

5 结语

国外在核工业管道优化设计和优化运行方面有成熟的技术和应用业绩。在管道设计方面, 应该以最大限度地降低管道建设投资和运行费用为目的。目前, 我国核工业管道工艺设计还未形成以数据库为基础、工作站为中心、各专业计算机配套的集成网络系统设计环境。本文主要结合实际工作, 总结了核工业管道设计过程中的相关经验, 介绍了一些基本的设计规定, 并对在设计中应注意的问题做了说明。

摘要：结合工作实践, 就核工业管道设计中的管道布置设计、管道支吊架设计、调压器件装置、仪表及附件安装设计进行了论述, 并总结出一些基本设计规定及设计应注意的问题, 以确保管道运营安全。

关键词：工业管道,管道设计,装置设计

参考文献

[1]王疆戈.管道现状[J].中国石化, 2004, 226 (7) :18-19.

[2]梁翕章.管道建设的基本规律[J].油气储运, 2003, 22 (12) :1-9.

[3]马志祥, 梅云新.我国油气长输管道的技术现状及差距分析[J].油气储运, 2004 (3) :95-96.

[4]石宇熙.天然气管道安装与防腐技术[J].化工设备与管道, 2001 (38) :42-44.

工业管道应力分析概述 篇8

工业管道设计主要包括装置设备的布置、管道布置、管道材料设计和管道应力分析四项工作, 其中工业管道应力分析是工业管道设计安全、经济和合理的保障和重要方式。

当管道在外力作用下不能产生位移时, 管道的几何形状和尺寸将发生变化, 这种形变称之为应变。管道变形的基本形式可分为拉伸 (压缩) 、剪切、扭转和弯曲四种, 受多种荷载作用的管道变形都可视为这四种基本变形的组合。管道的基本变形形式是解决复杂应力状态问题的基础。本文主要针对工业管道应力分析作简要说明。

2 应力概念及特点

管道及其元件能够承受的最大荷载除与材料本身的物理性能 (如材料的刚度和强度) 有关外, 还与其规格尺寸、壁厚、结构形状、空间布置等有关。管道及其元件的破坏实质上反映了材料物理性能的破坏, 即受力超出了材料性能指标。将管道元件的受力与材料物理性能指标挂钩, 消除管道元件的规格尺寸、壁厚、结构形状等因素的影响而直接以材料的性能指标作为设计判据。

应力一般随外力的增加而增长, 但对任一管道材料, 当应力超过管道材料能承受的限度时, 材料就会破坏, 此时这个极限称为该材料的极限应力。极限应力通过材料的力学实验来测定。将测定的极限应力作适当的降低, 规定出材料能安全工作的应力最大值, 这就是许用应力。材料若要安全使用, 则在使用时其内应力应低于其极限应力, 否则在使用时材料会发生破坏。

材料在工作时, 其内部的应力可分为静应力、交变应力和应力集中三种。材料在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏, 材料所能承受的交变应力远低于其静载下的强度极限。另外, 材料由于截面形状的改变而引起应力局部增大, 这种现象称为应力集中。对于组织均匀的脆性材料, 应力集中将大大降低构件的强度, 设计时应特别注意。

3 管道应力分类

管道在压力荷载、机械荷载及热负荷等作用下, 在整个管道或某些局部区域产生不同性质的应力。

3.1 按应力方向

按管道应力方向分为:环向应力、轴向应力、径向应力、剪切应力。

3.1.1 管道环向应力

管道环向应力又称为切向应力、周向应力, 简写为SP。管道环向应力是由管道内压或外压产生的。

3.1.2 管道轴向应力

管道轴向应力又称为纵向应力, 简写SL。管道轴向应力主要包括:内压或外压所产生的轴向应力、活动支架的摩擦力所产生的轴向应力、管道自重和热膨胀所产生的力和力矩作用在管道上的轴向应力以及其他力和力矩作用在管道上的轴向应力。

现重点讨论管道运行和安装时因温度不同而产生的轴向应力。常温下安装的管道, 当运行时, 管道内温度与环境温度不一致时, 管道会发生热胀冷缩。根据胡克定律, 当构件横截面上的正应力未超过材料屈服极限时, 应力与应变成正比, 即SL=E×ε, 其中E为材料的弹性模量, 表示材料抵抗变形的能力, E越大则抵抗变形的能力越强。ε为管道轴向长度相对变化率, 即, 其中△L为管道因运行时与环境的温差引起的膨胀量, △L=α·△t·L, 其中α为管材的线膨胀系数。

经上述推导后, 因温度引起的轴向应力计算公式为:SL=E·α·△t。

3.1.3 管道径向应力

管道径向应力简写为Sr, 是由管道的内压或者外压产生, 当管道承受内压时, 内壁的径向应力最大, 外壁的径向应力为零。与管道环向或轴向应力相比, 管道的径向应力较小, 可忽略不计, 但管道外径与内径的比值大于1.1的高压管道除外。

管道径向应力计算公式为:, 其中p为管道内压, D为管道内径, t为管道壁厚。

3.1.4 管道剪切应力

管道剪切应力, 简写为τ, 主要由管系的热胀、自重作用于管道的扭矩和剪力所产生。

3.2 按应力对管道的破坏作用

按应力对管道的破坏作用, 将应力分为一次应力、二次应力、峰值应力。

3.2.1 一次应力

一次应力是指外加荷载, 如压力、重力等作用产生的力。一次应力随外加荷载的增加而增加, 且无自限性, 当其值超过材料的屈服极限时, 管道将产生塑性变形而破坏。因此在管系的应力分析中首先应使一次应力满足许用应力值。

3.2.2 二次应力

二次应力是指由于管道变形受到约束而产生的正应力或剪应力, 它本身不直接与外力相平衡, 二次应力主要特征有:

(1) 管道内的二次应力通常是由位移荷载引起的, 如热膨胀、附加位移、安装误差、振动荷载。

(2) 二次应力有自限性, 当局部屈服和产生少量塑性变形时, 能通过变形协调使应力降下来。

(3) 二次应力是周期性的 (除去安装引起的二次应力) 。

(4) 二次应力的许用极限是基于周期性和疲劳断裂模式, 不取决于一个时期的应力水平, 而是取决于交变的应力范围和交变的循环次数。

3.2.3 峰值应力

峰值应力是由于荷载、结构形状的局部突变而引起的局部应力集中的应力最高值。峰值应力的特征是整个结构不产生任何显著的变形, 它是疲劳破坏和脆性断裂的可能根源, 如管道中的转弯半径处、焊缝咬边处等处的应力。对峰值应力的评定, 在工程上一般采用应力集中系数进行简化求解。

4 工业管道应力分析的主要目的和内容

4.1 工业管道应力分析主要目的

管道应力分析主要解决管道的强度、刚度、振动等问题, 为管道的布置、安装提供科学依据, 主要体现在以下几个方面。

4.1.1 保证装置运行的安全性

管道布置不合理, 将会使整个装置运行存在隐患, 如管道因热应力而导致管架被推倒、设备管口撕裂或顶坏、弯头和三通等焊缝处裂缝、法兰泄露等;若管道或管系的固有频率与振源频率相同则还会产生共振。这些现象都属于应力分析范畴, 通过对管道或管系进行应力分析, 可保证其具有较好的柔性, 避免共振产生, 保证装置稳定安全运行。

4.1.2 保证管道系统设计安全的要求

管道安全性能的总体要求包括耐压强度、密封性和耐腐蚀性。

4.1.3 保证管道的柔性

管道的柔性反映管道变形难易程度。在操作工况下, 因热胀冷缩、端点附加位移、支承位置设置不当等原因而使管道产生应力过大、变形、泄露或破坏, 影响管道的正常运行。管道的柔性指管道通过自身变形吸收因温度变化引起的位移, 降低管道的应力, 保证管道上的应力在材料的许用应力范围内。

4.1.4 减少工程投资

通过应力分析可合理的布置管架, 准确计算管架的个数及承重, 从而减少不必要的土建投资。另外通过应力分析可获得弹簧、管件、补偿器等元件的准确设计参数, 从而使投资更加合理化。

4.2 工业管道应力分析主要内容

管道应力分析最主要内容就是对工业管道进行载荷、应力、变形等各类力学分析, 并以此最大程度上避免工业管道出现变形、位移以及破坏等问题, 管道应力分析分为静力分析与动力分析两类[3]。

4.2.1 静力分析

静力分析指在静力荷载的作用下对管道进行力学分析, 并进行相应的安全评定, 使之满足标准规范要求, 见表1。

4.2.2 动力分析

动力分析指往复压缩机和往复泵管道的振动分析、地震分析、水锤和冲击荷载下管道的振动分析, 其目的是使地震和振动的影响得到有效控制, 见表2。

5 管道柔性计算的范围和方法规定

管道是否需要进行详细的应力分析, 一般与管径、温度和所连接的设备有关, 不同国家、不同行业、不同公司、不同工程经常互相参考和借鉴。实际设计中, 并非所有的管道都需进行详细的应力计算, 也并非所有的计算都必须通过计算软件进行。

一般管道应力分析方法有:目测法、简单计算法、计算软件分析法。

5.1 目测法

目测法适用范围:

(1) 与运行良好的管道柔性相同或没有重要变动的管道

(2) 和已分析的管道比较, 确认有足够柔性的管道

(3) 分析人员具有一定的相关经验。

5.2 简单计算法

简单计算法适用于具有同一直径、同一壁厚、无支管、两端固定、无中间约束的非剧毒或非高度危害的介质管道。

其柔性计算经验公式为:

式中:D0为管道的外径, L为管道的伸展长度, U为管道两端的连线长度, δ为管道总热位移量,

由于上述公式为简化计算, 有其局限性, 不适用于下列管道:

(1) 在剧烈循环条件下运行、有疲劳危险的管道;

(2) 大直径薄壁管道 (管件应力增强系数i≥5) ;

(3) 与端点连线不在同一个方向的端点附加位移量占总位移量大部分的管道;

(4) L/U>2.5的不等腿U型弯管道, 或近似直线的锯齿状管道。

管道的柔性计算方法除上式外, 还有Grinnell法、Tube Turns法、M.W.Kellogg Co.法等。这些方法一般是利用数据表或线图来计算两端固定的简单管道柔性, 包括作用力和应力范围, 其计算结果有一些差异。

5.3 计算软件分析法

当目测法和简单计算法都不能判定管道的柔性, 或者规范要求必须进行详细应力分析的管道, 则需采用计算软件来进行详细的应力分析。

目前适用较多的管道应力分析软件有:CaesarⅡ、Atuo Pipe、Triflex等。其中CARSARⅡ适用较为普遍, 该程序是进行管道静力分析和动力分析的专用程序, 功能比较齐全, 可考虑管道的非线性约束, 如管道与支架之间的摩擦力、限位支架的间隙等, 通过计算可得出设备管口受力、管架受力、管道的一二次应力、法兰受力、弹簧规格、各节点位移和管道振动频率等。

6 应力分析流程

对于需要进行详细应力分析的管道, 需要利用应力计算程序进行分析, 使用计算机软件3D模型做管道布置设计的详细应力分析流程见图1。

使用应力计算软件分析管道应力的流程见图2。

7 结论

管道应力分析是管道设计中不可或缺的环节, 管道应力计算为管道布置、安装提供了科学依据, 可保证管道及装置的安全运行, 同时也为优化管道布置和节约项目投资提供了思路。

参考文献

[1]梁军.工业管道设计中的应力分析[J].山西化工, 2005, 04:78~80.

[2]万波, 赵浩.管道设计中的应力分析[J].广东化工, 2013, 05:161~162.

[3]王洛春.管道应力分析软件在石化工程设计中的应用[J].化学工程与装备, 2009, 05:121~122.

[4]袁立方.热力管道设计中的应力分析[J].广西轻工业, 2009, 07:57~58.

工业管道设计 篇9

关键词：工业管道,安装质量,控制方法

随着工业化、城镇化建设步伐的加快, 一座座新兴城市、厂矿、企业将突兀而起, 随之而来的工业管道安装工程项目也随之增多。工业管道安装工程质量控制要求较高, 往往受到多方面因素的影响, 环环相扣, 一个环节稍有疏忽, 导致的质量问题, 将直接影响到工业管道系统的正常运行, 因此必须严格把好施工质量关。本人从事多年工业管道施工, 对工业管道安装做了一些归纳, 并提出一些解决工业管道安装质量控制的方法与具体措施, 谨供大家参考。

1 管道布置一般要求

管道布置和安装的质量, 直接影响装置的生产率、产品质量、工艺操作、安装生产以及管道本身的美观和使用寿命。所以在管道安装工作中, 应特别重视管道的合理布置和安装要求。

1) 布置管道时, 应符合有关的标准、规范和规定的要求, 并统筹规划所有管道, 做到安全可靠、经济合理, 满足施工、操作、维修等方面的要求;

2) 管底 (管架梁底) 距车行通道面的高度一般不小于4.5m;距人行通道路面的高度不能小于2.2m;距铁道路轨面的高度内燃车不能小于6m;电气机车铁路净距不小于6.2m。与电线、电缆之间也应保持设计或规定距离。管廊下没有布置泵和其它设备时, 管廊下层管子管底标高一般不应低于4m;管廊上下两层管道标高差一般采用1m、1.2m、或1.4m.沿建筑物敷设的管道应考虑不挡门、窗。埋地管道的敷设深度应在冰冻层以下;

3) 管道布置不能妨碍设备、阀门附件以及吊车、行车的操作和检修;塔和容器附近的管道不能从人孔、手孔或其他开孔的正前方通过, 以免影响人孔、手孔以及其他开孔的使用;尽量避免从电动机、配电盘、仪表盘的上面通过;

4) 管道间距符合一定要求;

5) 应尽量避免产生“气袋”、“口袋”、“盲肠”的布置。

2 管道排列及连接

管路排列是否正确, 直接影响到安装、操作、检修以及生产安全等。因此, 将管路正确排列放置, 是管路安装的重要环节, 要遵循水平横管排列、垂直立管排列、管路相遇避让等施工原则。一般情况下, 管道的连接处应考虑设置在易于检查、维修和不影响管道正常运行的位置。

管道安装时, 不允许将液体管路架设在电气设备的上方, 以免管道渗漏或结露时, 影响电气设备的安全运行。管路安装时, 应保持横平、竖直, 且符合设计要求, 其安装允许偏差如下表:

3 管道安装工程的施工程序

管道施工前应检查现场条件是否满足要求、材质检验是否达标等, 然后按照管道安装工程的一般施工程序进行安装。管道安装工程的一般施工程序为:

4 管道安装技术要求

4.1 热力管道安装要求

1) 地沟敷设和架空敷设是热力管道最常见的安装方式, 管道安装时一般需按照介质的流向设置坡度, 以便于放气或排水, 通常室内管道坡度为0.002, 室外为0.003, 并在管道最高点安装排气阀, 最低点安装排水阀;

2) 管道输送的是热水时, 如需竖直安装补偿器, 应在补偿器的最低点安装放水阀, 最高点安装放气阀;

3) 补偿器的两侧应安装固定支架, 固定支架之间安装导向支架, 支架的安装必须牢固;

4) 为了避免保温层被管道伸缩时破坏, 应在管道底部装上滑动托架, 可降滑动托架以电焊的形式焊接在管道上;

5) 导向支架的安装应考虑支架中心与托架中心一致, 不能使活动支架热胀后偏移, 靠近补偿器两侧的几个支架安装时应装偏心, 其偏心的长度应是应点距固定点的管道热伸量的一半.偏心的方向都应以补偿器的中心为其准。

4.2 乙炔管道的安装要求

乙炔管道的敷设方式有架空敷设和埋地敷设.架空敷设应敷设在非燃烧体材料的支架上, 也可敷设在一、二级耐火等级的丁戊类生产厂房的外墙面和屋顶上.禁止将乙炔管道与电线电缆敷设在同一支架上, 禁止乙炔管道架在煤气体管道上面.地下敷设应采用直接埋地方式, 埋地深度应根据地面荷载决定。

4.3 氧气管道安装要求

1) 在安装前要对氧气管道的管件等进行脱脂处理, 并在后续的安装过程中随时检查, 保证管件完全无油脂;

2) 合理确定氧气管道的坡度及敷设位置.氧气管道输送干燥氧气时, 可水平安装而不设坡度, 如送潮湿的氧气则应有不小于0.003的坡度, 并坡向凝结水收集器;

3) 室内安装的氧气管道位置要低于易爆管 (乙炔管) , 高于非易爆管.严禁把氧气管道与电缆安装在同一沟内;

4) 氧气管道安装中, 从水平干管引出分支管时, 一般应从干管的顶部或侧面开三通接出.管道除与设备、阀门连接采用法兰及螺纹连接外, 其他均采用焊接.在氧气管道适当的位置标明“氧气”“禁油”等字样。

4.4 高压管道安装要求

1) 由于高压管道的所处环境不同于一般管道, 长期受高压、高温的影响, 甚至受到受到输送物质的腐蚀, 因此, 高压管道自身要有耐高温、耐高压、抗腐蚀等性能;

2) 安装前要确定管子及相关所有配件的合格证等质量证明文件, 严格完成验收工作;

3) 严格按照设计图纸完成支架的制作与安装.管道安装时, 应使用正式管架固定, 不宜使用临时支撑或铁丝绑扎.与管架接触的管子及附件, 应按设计规定或工作温度的要求, 安置木垫、软金属垫或橡胶石棉垫等, 并应预先在该处支架上涂漆防腐剂.管线穿过墙壁、楼板或屋面时, 应按设计要求在建筑物上留孔和安装套管支架等;

4) 管道安装前, 应试先将设备、阀门等找正固定.如果管段在安装前要求进行水压强度试验时, 对于同径、同压的管段、管件等可连通试压;对于预装成整体吊装的组合件, 可以单独试压.经水压试验后的管段必须进行清洗和吹洗;

5) 安装法兰时, 应按照高压螺纹法兰装配连接的要求进行.拧紧螺栓是保证工程质量的重要环节, 应特别注意.高压管道的安装应尽量减少和避免固定焊口, 特别是在竖直管道上, 一般不应布置固定焊口;

6) 安装管道时, 不得用强拉、强推、强扭或修改密封垫的厚度等方法来补偿安装误差.管线安装如有间断, 应及时封闭敞开的管口.管线上的仪表取源部位的零部件应和管道同时安装, 不得遗漏。

4.5 公用管道的安装要求

1) 燃气管道的敷设主要是采用埋地敷设和架空敷设, 管道敷设应尽量避开交通干道和繁华街道, 尽量避免与铁路、河流交叉, 当沿市区街道敷设时, 宜与道路轴线平行, 一般不斜穿马路;

2) 排管是管子下沟前在地上焊接成管段的工作, 试压防腐后再下入沟槽;

3) 下管是管子下放到沟槽内的方法, 可根据管子的口径、种类、沟槽情况和施工机具装备情况来确定.下管方式有集中下管、分散下管和组合吊装。

5 管道系统的试验

5.1 液压试验

水压试验应用清洁水作为介质, 氧气管道试压的用水不应有油脂存在;在气温低于5℃时, 应采用特殊防冻措施或用50℃左右的热水进行试验.试压管道加压时, 应分阶段进行, 第一次可加压至试验压力的一半, 对管道进行一次检查, 然后再继续提高压力, 试验压力提高, 分段次数应随之增加.

5.2 气压试验

气压是在选用空气或惰性气体作为介质进行的试验.气压试验灵敏、迅速, 但不如水压安全.当遇有结构原因不适合作液压试验或液压试验确有困难的管道, 采用气压试验代替液压试验, 必须采取有效的安全措施, 并经主管部门批准.其强度试验压力一般规定为:DN≤300mm, Ps≤1.6MPa;DN≥300mm, Ps<1.6MPa;高压管道不受此限制.试验时, 压力应逐级升高, 达到试验压力时立即停止升压.在焊缝、法兰、阀门等连接处涂刷肥皂水, 检查泄漏情况, 如发现有气泡的地方, 做上记号, 等待放压后进行修理, 缺陷消除后再升至试验压力, 继续进行试验, 在交工验收中, 对气压试验, 以接口不渗漏及平均泄漏率不超过规定的数值为合格。

5.3 真空试验

真空试验属于严密性试验, 即将管道用真空水泵抽成真空状态, 用真空表进行一定时间的观察, 计算出压力变化的状况, 其回升数值也以规定的允许值为标准.真空系统在压力试验合格后, 联运试运转前, 也应试以设计压力进行真空度试验, 时间为24h, 以增压率不大于5%为合格。

5.4 渗透试验

渗透试验是一种严密性试验, 常用煤油作为渗透剂, 适应于一般阀门、焊缝的检查.其方法:将阀门关闭, 检查阀座和阀芯的严密性或检查焊缝的严密性, 将阀门的一侧或焊缝容易检查的一面清理干净, 涂刷上白垩粉水溶液, 等待干燥后, 即可在阀门的另一侧或焊缝的另一面涂以煤油, 使表面得到足够的浸润, 利用其煤油渗透力强的特性, 对另一侧进行观察, 以不渗油为合格。

6 管道系统的防腐

防腐蚀工程所用的材料, 必须符合《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》 (GB50212) 的规定, 并具有出厂合格证或检验资料.当对原材料的质量有质疑时, 应进行复检, 且具备原材料的复检报告。防腐蚀衬里和防腐蚀涂料的施工, 必须按设计文件规定进行.当需变更设计、材料代用或采用新材料时, 必须征得设计部门同意.设备管材管件的加工制作, 必须符合施工图及设计文件的要求.在进行防腐工程施工前, 应全面检查验收.在防腐蚀工程施工中, 必须进行中间检查.防腐工程完成后, 应立即进行检查验收.为保证防腐工程施工安全或施工的方便, 对不可拆卸的密封设备必须设置人孔.人孔大小及数量应根据设备容积直径的大小确定.人孔数量不应小于2个.防腐工程结束后, 在吊装和运输设备、管子、管件时, 不得碰撞和损伤, 在使用前应妥善保管。

7 管道系统的绝热

通常, 凡设备及管道外表面温度低于环境温度时, 需要设置保冷绝热层, 其绝热层厚度不得低于根据工艺、防结露和经济性要求所需要确定的计算厚度.凡设备及管道表面温度高于50℃时, 需要设置保温绝热层, 其绝热层厚度按相关规定计算求得.对于生产工艺有特殊要求的设备及管道, 如放空和排液管道, 处理或通过易燃、易爆、有毒等危险物料要求及时发现泄漏的阀门、法兰处, 则视情况不设绝热层或设置可拆卸绝热层。

8 结论

工业建筑管道支架的布置与选型 篇10

一、管道支架柱的布置

(一) 在布置管道支架的柱网时, 除符合管线走向的要求外, 支架柱位置的确定还应从以下几个方面给与考虑。一是管道支架外边缘与道路边的最小水平净距离。为了保证道路的安全通行, 管道支架外边缘与道路的最小水平净距离应不小于1.0m。二是管道支架与附近建筑物的最小水平净距离管道支架与附近建筑物的最小水平净距离, 在避开建筑物基础的同时, 有门窗的墙壁或凸出部分外边为3.0m, 无门窗的墙壁或凸出部分外边为1.5m。三是管道支架与地上建筑物和相关障碍物之间的立体交叉问题。当管道支架通过烟道、输煤栈桥、筛分间转运站或者管道支架之间发生交叉碰撞时, 应当与相关工艺专业协商解决。为妥善解决这类问题, 建议采用以下解决方法。一是按比例绘制出相应的断面图, 抓住相关位置的控制点, 相应降低该段范围内的管道支架标高。二是在条件允许情况下, 适当平移管线和管道支架。三是该段范围内管道支架应考虑地下沟道形式。

(二) 管道支架与地下建筑物基础、各种沟道及管道之间的交叉问题。 由于工业建筑中, 多个专业施工设计不是同时完成的, 并且不同类型基础的尺寸大小和埋深各不相同, 因此经常出现地下管道与管道支架的碰撞现象。为妥善解决这类问题, 建议采用以下解决方法。一是地下管道与管道支架柱碰撞时, 可在不影响地下和地上管道走向的前提下, 适当调整支架柱的位置, 避开地下管道。二是地下管道位于支架柱基础的下方或者附近时, 在采取调整支架柱位置的同时, 适当加深支架柱基础埋深, 使地下管道从基础顶上部通过, 或使支架柱基础底标高与地下管道的底标高平齐, 适当改变支架柱基础形状, 如将方形基础改为长方形基础, 使地下管道从基础边通过。

二、管道支架的分类与选择

管道支架按材料分有钢筋混凝土结构及钢结构;按外形分有T形、∏形、单层、多层、单片、空间支架等。管道支架最基本的分类应按管道对变形的适应能力分为:固定支架、活动支架和摇摆支架。其中摇摆支架对管道的变形适应能力最强, 因而最为经济。但摇摆支架制作较麻烦, 半铰性能可靠度不足, 且半铰构配件老化后更换困难, 在工程中已经较少采用。

(一) 选用管道支架应遵循下列原则。

一是在管道上不允许有任何位移的地方, 应设置固定支架。固定支架要生根在牢固的厂房结构或专设的结构物上。二是在管道上无垂直位移或垂直位移较小的地方, 可装活动支架或刚性支架。活动支架的形式应根据管道对磨擦作用的不同来选择。三是对由于摩擦而产生的作用力无严格限制时, 可采用滑动支架。四是当要求减少管道轴向摩擦作用力时, 可采用滚珠支架。五是当要求减少管道水平位移的摩擦作用力时, 可采用滚柱支架;滚珠与滚柱支架结构较为复杂, 一般只用于介质温度较高或管径较大的管道上。在架空管道上, 当不便装设活动支架时, 可采用刚性支架。六是在水平管道上只允许管道单向水平位移的地方, 在阀门的两侧, ∏型补偿器两侧适当距离的地方, 应装设导向支架。七是垂直管道通过楼板或屋顶时, 应设套管, 套管不应限制管道位置和承受管道垂直负荷。八是对于室外架空敷设的大直径管道的独立活动支架, 为减少摩擦力, 应设计为挠性的或采用可靠的滚动支架, 避免采用刚性支架。

(二) 滑动支架。

滑动支架是在支撑点的下方支撑的支架, 除垂直方向支撑力及水平方向摩擦力以外, 没有任何阻力。滑动支架是管道设计人员在没有提应力管系前最常用的支架。非应力管系除个别特殊的情况外都可以使用滑动支架进行支撑。

(三) 导向架。

导向架是使管道只能沿轴向移动的支架, 并阻止因弯矩或扭矩引起的旋转。由于结构的原因常兼有限制侧向线位移的作用。导向架就是在滑动支架的基础上增加了管道的方向束缚, 防止管线侧向位移等情况的发生。导向架一般设置在应力管线上, 由应力专业对应力管系经过计算后提出。但是在常规配管当中, 下面几处地方我们应该自行设置导向架。一是在长距离输送物料的管廊上, 如果没有设置膨胀弯, 在设置两个滑动支架后应该设置一个导向架, 来限制其横向位移。二是管廊上管道方向发生改变后应在相应的位置上设置导向架。三是塔顶输送下来的物料管线, 第一个支架以后的支架都应该设置为立管上的导向架。支架应该设置为四个方向的导向架, 以防止管道因风荷载产生的摇晃。四是调节阀出口的第一个支架应该设置为导向架。

(四) 固定支架。

固定支架是不许与支撑点有三个轴线的全部线位移和角位移的支架。固定支架为保护性支架, 在很多情况下都强制设置为固定支架, 目的是保护管道避免发生撕裂、震动等。一般情况下, 下列几种情况必须设置固定支架。一是在长距离的管廊上, 对于那些有膨胀弯的管线, 两个膨胀弯之间必须设置一个固定支架, 目的是使两个固定支架之间的管道应力能够全部消失在膨胀弯上。二是塔顶输送下来的管线, 第一个支架应该设置为固定支架, 以缓解管口的受力情况。支架应设置在封头焊缝下方大于500mm的地方。三是调节阀前应设置一个固定支架, 防止因安全阀起跳产生的管道震动情况的发生, 做到保护管道的作用。

三、支架柱长细比的控制

支架设计时, 除了满足强度稳定的计算要求, 还要满足长细比的构造要求。单层独立式管架的计算长度及长细比如表1所示。

四、管道支座的选择

管道支座主要分为固定支座、滑动支座和滚动支座。管道的固定支座用于固定支架上。由于管道纵向水平推力较大, 需要通过固定支座传递到固定支架上, 所以一般采用管道与管托焊接, 管托与支架柱顶部埋件焊接的连接方式。 管道的滑动支座和滚动支座用在活动支架上。活动支座主要承受管道的垂直荷载和一定的水平摩擦力。为了减小水平摩擦力, 以前常常采用低摩擦力系数的滚动支座。由于滚动支座的滚轴在长时间的使用过程中容易生锈, 阻碍滚轴的滚动, 影响滚动摩擦的效果, 因此目前很少采用滚动支座。为了解决滚动支座中出现的问题, 并同时达到滚动支座低摩擦系数的效果, 目前常常采用聚四氟乙烯滚动支座, 即在钢板之间的板面上涂上聚四氟乙烯材料。

五、结语

工业管道设计 篇11

摘要:我国在2005年发布了《建设项目工程总承包管理规范》,用于指导工程总承包的运作,鼓励工程勘察、设计、施工企业组成联合体对工程项目进行联合总承包,可以预见,管道工程EPC总承包模式会成为未来国内的发展趋势,因此做好风险管理尤为重要。从风险管理目标、辨识、估计与评价和处置四个阶段,具体分析了如何编制工业管道工程EPC总承包项目风险管理计划。

关键词:工业管道;风险管理;编制;计划

1确定EPC承包管道工程项目风险管理的目标

1.1根据工程项目工作分解结构(WBS)确定工程风险管理目标结构

EPC总承包合同一经签订,项目部的任务范围和分工就已经确定。项目合同及其附件中规定,为了项目管理的需要,必须对项目的工作任务和其所对应的费用要素进行分解,通常称作工业管道工程工作分解结构(WBS)。工作分解结构是将一个工程项目自上而下逐级分解,一直分解到便于进行进度按排,资源分配以及便于管理和统计工作时为止。

工作分解结构(WBS)完成后,需要明确项目的总目标和阶段目标,进行目标分解,以使各项工作协调进行,确保项目的实施过程符合合同要求规定。确定工程风险管理目标是为了规定风险管理应达到的标准。只有明确了目标,才能为此后的风险辨识、风险的估计和评价以及继而进行的风险处理指明方向。

1.2确定EPC总承包项目的费用目标

EPC总承包项目部应按合同中确定的总价和单价(按施工工序列)适当压缩一些,比如按85%-95%计作为工程EPC总承包费用目标。再根据WBS的成果,做出单价表,表中的每一项单价,就是总承包项目的费用目标。凡属造成此项费用变化的都是风险因素,都需要进行管理。

1.3确定EPC总承包项目的进度目标

EPC总承包项目部应按合同规定的工期,考虑到自身的风险、工程所在地有利施工节季时间、业主应创造和提供条件的预测等条件综合平衡,奔着赶早不赶晚倒排工期,按照适当提前合同工期的思路确定一个以月进度为统计期的进度计划,这个计划可能不会每月均衡施工,实际上会出现前期松,中间紧,后段慢的状况。

2管道工程EPC总承包项目的风险辨识

2.1投标决策阶段的风险

参与投标几乎是工程公司获得EPC总承包项目的唯一方式。但在目前国内外工业管道工程市场中,僧多粥少,竞争愈趋激烈,迫使承包商急迫走出国门,另开辟施工天地。因而往往见标就投,缺乏冷静或不自量力,其结果是承包商自己所面临的风险也就大大增加了。这些风险可能会转移到工程公司中标后的合同谈判、签订乃至设计、采购、施工及投产全过程。一旦管理不善导致风险事件的发生,在此后的各个阶段无论如何也是无法弥补的。但如果充分预测到风险事件发生的可能性,采取适当的风险处置方式,则可以避免公司所无法承担的灾难。因此做好这一阶段的风险管理,可以防患于未然,争取通过对合同条款的补充、修改,使承包商抵御风险的能力有所提高,意义十分深远。

主要有:(1)来自中介与代理商(简称中介)的风险;(2)信息缺失风险:①业主方信息缺失;②工程信息缺失;③其他投标商信息缺失。

2.2签约履约阶段的风险

(1)设计输入条件错误的风险。

EPC总承包方要负责工程施工图设计,若应签订的各种协议没有签订,或者没有取得线路通过权,或者初步设计单位资质不合格等均会造成承包商的风险。通常业主要关心投资能否接受,主要功能是否满足要求,而对具体设计方案并不太关心,这往往导致初步设计深度不够,工程量有漏项。

(2)设计时的气候条件。

若在现场设计,由于对工程所在区域气候条件估计不足所产生的问题,如严寒、酷暑、多雨等,会使设计效率降低,既增加费用又拖延时间,给承包商带来损失。

(3)技术规范。

业主提出采用的规范不合理或过于苛刻,标书中说明又不明确或投标时未发现。

(4)采用新技术、新工艺、新设备、新材料等带来的风险

不管业主初步设计采用“四新”或承包商施工图设计采用“四新”,由于不成熟或缺少中间试验就采用,试运行时发生故障的风险很大。

3管道工程EPC总承包项目风险的估计与评价

3.1编制风险手册

在确定了风险管理组织机构,识别出了主要风险后,各主要生产管理部门(合同部、设计部、采办部、施工部)就应进行风险分解细化,与自己的WBS相结合,这在前文的组织结构设置中己经提到过。除此之外,还需要加强施工现场的HSE监督检查,

3.2风险评估

评估一项风险应该从风险的危害度(风险事件发生后果的严重性)和风险发生的频度(可能性、概率或者频率)两方面来考虑。如果一项风险一旦发生造成的后果极其严重(比如会有人员伤亡,经济损失也很大),但该风险发生的可能性很小,甚至没有发生的记录,那么该风险的级别就不是很高。比如管道的试压(就是往密闭的管段内注入水或空气,通过加压检验管段焊接质量和承压能力)环节,一旦期间管道发生爆裂,就会带来人员伤亡,而且原管段报废,需新更换管段,经济损失也很大。

4管道工程EPC总承包项目的风险处置安排

4.1风险回避

回避是一种最简单的风险防范方式,承包商在决策是否承接某项工程承包任务时,通过调查研究后认定该项目具有“致命”的严重危害的风险,而又很难找到排除这种风险的恰当办法时,就可以采取这种简单的防范方式。对于工业管道工程EPC总承包项目来讲,这种方式只适合于投标决策阶段的风险防范。

4.2风险自我防范

(1)适当提高报价、增大安全系数。

这是最简单易行的减轻风险的方式。它是报价时在基本不可预见费基础上增加一块最大风险不可预见费,最大风险不可预费的多少要根据风险的“险情”和承包商的经验来确定,费用太高,不可能中标,费用太低则承包商要承担部分风险损失。

(2)争取合理的合同条款。

这也是承包商常用的保护自己的方式。在运用此方式时,承包商应当认真研究捉标文件的合同条件,有些问题可以在投标文件的“施工方案”或“报价说明”里提挂来,如管道线路施工中外部条件(建设用地,施工许可证,保险等)由谁负责,业主指定分包商(如指定山区石方段管沟爆破施工分包商)时的价格确定和违约责任的处理等等。但是有些问题可能不宜过早地在投标书中提出来,否则可能被视为“不承认”或“不响应”招标条件而被划为“废标”,而应当在议标或商签合同阶段与业主进行讨论,如业主确定总价合同,但承包商考虑到风险可以提出一个增加费用的包干系数(一般是总价的2-5%);工程价款支付条款也应明确规定支付的时限,对业主延期支付要有所限制。又如招标文件中业主提供资料数据有些不能满足施工图诊计,需要承包商开展设计时增加收集调研或补充勘察才能达到业主要求,这些问题在合同谈判中都要有明确责任条款并提出增加费用问题。

(3)利用赢得值原理进行科学严格的控制。

我们知道,工程风险管理的主要目标有费用、进度、质量和安全(HSE)等,其中进度和费用的控制是项目管理的关键。当今世界先进的工程公司普遍采用的项目控制技术是赢得值原理。

赢得值原理如图1所示。图中利用三条曲线表示项目运行的三个基本参数:计划工作的预算费用(BCWS);已完工作的预算费用(赢得值,BCWP);已完工作的实际消耗费用(ACWP)。通过三者之间的比较分析,以评估和测量其工作进展情况,并以此说明该项任务按合同规定的费用和进度的执行效果—进度偏差(SV)、费用偏差(CV)和竣工偏差(ACV)。

在此有必要说明三条曲线的建立方法。BCWS曲线。该曲线是在批准的进度计划和批准的控制估算的基础上,由记账码(专业级)开始沿WBS(项目工作分解结构)向上逐级叠加而成。确定BCWS可由项目经理邀请有经验的专家,协同各专业负责人在合理确定各工作包里程碑日期的基础上进行;BCWP曲线。也称赢得值原理曲线,按月统计已完工程量,并将已完工程量的值乘以预算单价,逐月累加,即可生成赢得值曲线。它是用预算值或单价来计算已完工程量所取得的实物进展的值,是测量项目实际进展所取得的效绩的尺度。ACWP曲线,是对应已完工程量实际消耗的费用。逐项记录实际消耗的费用并逐月累加,即可生成这条实耗曲线。

赢得值原理的判断原则:

① CV, SV (CPI, SPI) >0/ (1),表示良好状态;

② CV, SV (CPI, SPI) <0/ (1),表示不良状态;

③ CV, SV (CPI, SPI) =0/ (1),表示理想状态;

④ ACV<0表示竣工日期将提前

4.3风险转移

风险转移是风险处置的另一种手段。风险转移并非损失转嫁,这种手段也不能被认为是损人利己、有损商业道德的行为,因为有许多风险对一些承包商的确可能造成损失,但转移给他人后并不一定带给风险,其原因是各人的优势不一样,因而对风险的承受能力也不一样。

EPC总承包方式下的工业管道工程项目,由于规模大,工期较长,涉及的业务十分广泛,特别是工业管道工程常常会遇到工程地质和水文地质资料、气候条件、自然环境千差万别而变化无常的情况,更使潜伏的风险因素增多,工程承包商风险大大加大,这时更显现工程保险的必要性。工程保险对于承包商来讲,就是着眼于可能发生的不利情况和意外不测,从若干方面消除或补偿遭遇风险造成的损失的一种特殊措施,尽管这种对于风险后果的补偿只能弥补整个工程项目损失的一部分,但在特定情况下却能保证承包商不致破产而获得生机。

参考文献

[1]@邱莞华.项目管理学——工程管理理论、方法与实践[M].北京:科学出版社,2008.

[2]@钱明辉,凤陶.项目管理[M].北京:中华工商联合出版社,2007.

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工业管道设计 篇12

1 影响工业管道安装质量的因素

1.1 支架安装

在工业管道的安装过程中, 首要的任务就是要做好支架的安装工作, 这一环节对于相关设备的正常运行有着极其重要的作用。在进行支架安装时, 相关施工人员需要严格按照施工图纸的相关要求进行, 并且还需要严格遵守相应的施工技术规范。同时, 在实际的支架安装过程当中, 需要加强对支架安装质量的控制, 这主要是由于一旦支架的安装质量达不到相应的技术标准, 就会对工业管道的后续安装工作造成不良的影响。同时, 在支架安装过程当中也存在着一定的问题。例如, 异向支架的滑托装置初夏故障, 使得支架不能够灵活的移动;支架本身的承受能力不达标, 不能够实现设计的载重要求;甚至是存在着安装错误, 使得支架的滑动面与支撑面连接在一起等, 这些问题支架对工业管道的安装质量造成了不良的影响。

1.2 管道焊接

在工业管道的实际安装时, 管道的焊接作为一个十分重要的环节, 焊接质量的高低对于工业管道的整体质量有着关键性的影响。当管道经过焊接后能够有效的担当工程项目的组架, 以便于为后续工业管道的使用奠定坚实的基础。在工业管道施工中对管道进行焊接工作时, 为了寻找到准确的焊接位置, 确保焊接的质量, 需要采取必要的施工方式提升焊接的可行性, 在具体操作环节还需要严格遵守相应的施工规范, 不能够随意更改施工步骤以及进度。值得注意的是, 管道焊接的重难点在于管道底部焊缝之间的对接, 一旦相应的施工技术人员不能够熟练进行操作, 就会导致管道出现焊瘤, 影响焊接的质量。此外, 在实际焊接之中一旦出现问题就需要根据实际情况, 有针对性的采取必要措施进行修正, 避免对工业管道的使用造成不良影响。

1.3 管道防腐

在对工业管道进行防腐处理的过程中, 有许多较为成熟的成功经验。一般来说, 在进行管道防腐作业之时通常采取的是表层涂漆的方式, 这是最为经济合理的方法, 当对管道表面进行涂漆之后, 能够在一定程度上降低管道遭到破坏的几率。由于油漆本身就拥有较强的抗腐蚀性, 而工业管道材质又有着生锈性质, 因此在管道表层涂漆能够有效的延长管道使用的寿命[1]。

1.4 质量检测

当管道铺设完成并且投入到使用过程中后, 相关部门需要组织特定人员定期对管道开展监测工作, 一般在进行管道检测之时常使用的是射线检测的方式, 射线检测通常被应用到管道焊接处内部情况的检测中, 而且这种检测方式能够被直接应用到对管道质量评价的过程中, 当作管道质量评价标准。

2 工业管道安装工序

为了确保工业管道安装中的质量, 在实际的安装过程中需要严格按照一定的施工工序进行, 其中工业管道的安装又可以分为地上及地下安装等两种:

(1) 在进行工业管道地上安装时, 主要的安装工序有:施工准备、图纸会审、材料准备、技术交底、管件准备、焊接、热处理、检测验收、预制件安装、固定口焊接、质检、实验、防腐以及资料整理等。

(2) 工业管道地下安装工序为:测量放线、沟槽开挖、管件检测、管道防腐、下管、焊接固定、土回填、压力测试以及检测等。

要想确保工业管道的施工质量, 就需要根据工业管道安装类型科学选择安装工序。

3 工业管道安装过程中质量管理与控制的措施

3.1 事前控制

在工业管道安装之前, 相应的施工技术人员首要的任务就是需要全面了解施工的图纸方案, 并且根据国家的相关标准要求以及实际的施工特点, 对施工图纸进行严格的审查工作, 确保施工图纸方案设计的合理性, 为施工的顺利进行奠定基础。同时, 相关施工单位也需要做好充分的准备工作, 其中包括施工材料、设备、人员以及环境等, 并且需要对管道施工中所需要的人员做好严格的审核工作, 确保其具备应有的技术证书, 而且还需要根据相关标准要求对施工设备做好严格的检测工作, 保证施工设备能够符合工业管道施工的相关要求, 为施工质量的提升奠定坚实的基础。此外, 管道焊接作为管道安装中的重要组成部分, 为了确保工业管道安装的质量, 在实际的安装施工之前还需要加强对焊材的检测, 确保所使用焊材的品牌、型号以及规格等都能够与施工设计的相关要求相符合, 保障安装施工的质量[2]。

3.2 事中控制

在进行事中控制的过程中, 相关施工单位需要做好四个方面的工作:

(1) 组织专业的人员严格对施工中所使用的材料进行检测工作, 确保其除锈以及防腐能力能够符合相应的技术规范要求, 并且在防腐材料使用前, 施工单位需要预先将实际情况上报给监理单位, 在经过取样检测确保检测结果符合规范要求之后, 才能够应用到实际的施工过程当中。

(2) 在管道安装的过程中, 相关监理单位需要组织专业的人员对施工材料进行抽样检测, 其主要的检测项目主要有管道的规格、尺寸以及壁厚等相关内容, 尤其是需要注意管材表面是否存在裂缝等缺陷, 一旦出现及时处理, 防止对管道的安装质量造成不良的影响。

(3) 在实际的安装中要想确保工业管道的安装质量, 就需要严格遵守相应的施工工序, 施工单位需要为施工人员提供准确的管道位置以及焊缝位置等, 为管道的焊接工作提供便利的条件, 当管道焊接完成之后还需要利用声波检验的方式对焊缝进行质量检测, 确保焊接的质量[3]。

(4) 此外, 还需要做好管道的试压以及冲洗工作, 并做好管道表层的防腐处理, 利用油漆增强管道的防腐效果, 延长管道的使用寿命。

3.3 事后控制

当工业管道安装铺设完成之后, 并不代表管道安装工程的结束, 相关的施工单位还需要根据安装的施工情况有针对性的做好事后的控制, 并且组织专业的人员对管道安装施工中的资料以及项目报审材料进行详细的整理、归档。同时, 相关施工单位需要对工业管道的安装进行质量评定工作, 并与相关的监督单位对竣工管道项目进行相应的保护。此外, 为了确保工业管道项目验收工作的顺利通过, 还需要对管道的外观做好再次的检测工作, 确保管道的表层不会存在着裂缝以及焊接问题, 保证管道之间的畅通, 确保工业管道的安装质量。

4 结束语

综上所述, 由于在工业管道的安装过程中所涉及到的方面较多, 会对安装的质量造成一定的影响, 因此, 在工业管道的实际安装过程中, 相关施工单位需要做好对管道安全全过程的管理以及控制, 从事前、事中以及事后等三个环节做好工业管道安装质量的管控, 促进工业管道安装质量的提升。

参考文献

[1]李志凯.加强工业管道安装质量管理的建议[J].建材与装饰, 2015 (48) :184~185.

[2]王喜庚.工业管道安装过程的质量管理及有效控制方案之研究[J].南方农机, 2015 (8) :67~68.