SLDI 333C06-2001 管道跨距規(guī)定——蘭州設(shè)計(jì)院標(biāo)準(zhǔn)

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目    錄

1.  總 則

2.  管道基本跨距的確定

3.  管道允許最大跨距的確定

4.  管道最大導(dǎo)向間距的確定

5.  典型管段的管架配置方案及其允許最大跨距

1 總  則

1.1 本規(guī)定適用于石油化工生產(chǎn)及其附屬裝置中溫度不超過(guò)400℃的各種保溫及不保溫液體和氣體管道的跨距及支承系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1.2 本規(guī)定規(guī)定了管道允許最大跨距和最大導(dǎo)向間距的確定原則和方法，并給出16種典型管段的管架配置方案供設(shè)計(jì)參考。
1.3 配管設(shè)計(jì)中，可先根據(jù)管道的設(shè)計(jì)條件按本規(guī)定中規(guī)定的計(jì)算方法或圖表，求出基本跨距，然后按各種管段的配置形式和載荷條件確定其相應(yīng)的允許最大跨距和最大導(dǎo)向間距，以此作為配置管架的基本條件。
1.4 配置管架除應(yīng)滿足本規(guī)定所規(guī)定之允許最大跨距和最大導(dǎo)向間距外，還需注意以下問(wèn)題：
1.4.1管架應(yīng)盡量設(shè)置在直管段部分，避免在小半徑彎頭、支管連接點(diǎn)等局部應(yīng)力較高的部位設(shè)置支承點(diǎn)，以防管系中局部應(yīng)力過(guò)載；
1.4.2 剛性支吊架應(yīng)設(shè)在沿支承方向上管道位移為零或要求為零的位置上；
1.4.3 支吊架應(yīng)盡可能靠近閥門、法蘭及重管件，但不要對(duì)它們作直接支承，以免因局部載荷作用引起連接面泄露，或閥體因受力變形導(dǎo)致閥瓣卡住，關(guān)閉不嚴(yán)等不良后果；
1.4.4 導(dǎo)向架不宜過(guò)分靠近彎頭和支管連接部位，否則可能額外地增加管系應(yīng)力和支承系統(tǒng)的載荷；
1.4.5 對(duì)因清理、維修等要求而需經(jīng)常拆卸的管段，不宜設(shè)置永久性管架。
1.5 本規(guī)定主要根據(jù)管系靜態(tài)一次應(yīng)力條件制定，對(duì)需考慮熱應(yīng)力和振動(dòng)問(wèn)題的管道，應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定另作相應(yīng)的熱應(yīng)力和動(dòng)態(tài)分析核算，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整管架位置。
1.6 為使管道支承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加合理，對(duì)比較復(fù)雜的管系宜按以下步驟配置管架：
第一步 根據(jù)配管要求和初步應(yīng)力分析劃分管段，并確定端部固定架和必不可少的導(dǎo)向架位置；
第二步 分析管段的載荷條件及支承要求，對(duì)各集中載荷點(diǎn)及支承連接點(diǎn)等重要部位配置管架；
第三步 按本規(guī)定中所規(guī)定的允許最大跨距和最大導(dǎo)向間距配置其余各中間管架；
    第四步對(duì)需要進(jìn)行熱應(yīng)力和動(dòng)態(tài)分析的管段，應(yīng)按相應(yīng)規(guī)定作必要的核算，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)管架位置作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；
    第五步校對(duì)有關(guān)構(gòu)筑物的位置及其承載能力，充分利用已有建筑構(gòu)件來(lái)支承管道或作管架生根點(diǎn)用，以便盡量減少附加支承構(gòu)件的數(shù)量，并按此要求在允許最大跨距范圍內(nèi)調(diào)整管架的位置；
第六步 檢查與相鄰管道及其支承結(jié)構(gòu)之間是否存在相互碰撞的情況，及有無(wú)可合并使用的管架，并根據(jù)具體情況對(duì)管架位置作出調(diào)整。

2 管道基本跨距的確定

    基本跨距是用于確定管段允許最大跨距的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。本規(guī)定根據(jù)三跨簡(jiǎn)支梁承受均布載荷時(shí)的強(qiáng)度條件和剛度條件分別以計(jì)算法和圖表法規(guī)定如下：
2.1 計(jì)算法
2.1.1 剛度條件
根據(jù)管段不應(yīng)在輕微外界擾力作用下發(fā)生明顯振動(dòng)的要求考慮，規(guī)定裝置內(nèi)管段的自振頻率不低于4次/秒，裝置外管段的自振頻率不低于2.55次/秒，則與之相應(yīng)的管道允許撓度([f])為：裝置內(nèi)管道[f]=1.6cm，裝置外管道[f]=3.8cm。為此按剛度條件要求的管道跨距應(yīng)為：

    式中：L01 —裝置內(nèi)管道剛度條件決定的跨距，m；
          L01*—裝置外管道剛度條件決定的跨距，m；
            I—管子扣除腐蝕裕量后的斷面慣性距,cm4；
            Et—管材在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量，N/cm2；
            qo—每米管道的重力（包括管子、隔熱層、物料重量及其他垂直均布持續(xù)載荷），N/m。
2.1.2 強(qiáng)度條件
根據(jù)不降低管道承受內(nèi)壓能力的原則，規(guī)定裝置內(nèi)外的管道一律取其重量載荷（包括其他持續(xù)載荷）在管壁中引起的一次軸向應(yīng)力不超過(guò)額定允許應(yīng)力的二分之一，管道跨距應(yīng)為：

                                                 （2-2）

式中：L02，L02*—由強(qiáng)度條件決定的裝置內(nèi)及裝置外的管道跨距，m；
            W—管子扣除腐蝕裕量后的斷面模量，cm3；
          [σ]t—管材在設(shè)計(jì)溫度下的額定允許應(yīng)力，N/cm2；
            qo—每米管道的重力（包括管子、隔熱層、物料重量及其他垂直均布持續(xù)載荷），N/m。
2.1.3 在剛度和強(qiáng)度條件計(jì)算的跨距值中，取較小者為該管道之基本跨距（L0或L0*）。
2.2 圖表法
根據(jù)本規(guī)定基本跨距所需滿足的最低剛度條件和強(qiáng)度條件，對(duì)計(jì)算公式作必要的工程簡(jiǎn)化處理，繪制成用于各種保溫和不保溫管道的基本跨距曲線。這些曲線對(duì)常用管道規(guī)格（t/D≤0.1）的基本跨距值，誤差不超過(guò)±10%。
2.2.1 裝置內(nèi)及裝置外的不保溫管道
不保溫管道的基本跨距一般均受剛度條件控制，對(duì)設(shè)計(jì)溫度≤350℃的碳鋼、低合金鋼及不銹鋼管道可按圖2.2.1-1查取基本跨距值。圖中曲線按裝置外的氣體管道和液體管道及裝置內(nèi)的氣體管道和液體管道分別繪出。基本跨距按管子公稱壁厚確定，若由于管壁需考慮較大的腐蝕裕量或其他減薄量時(shí)，可按圖中的壁厚修正系數(shù)進(jìn)行修正，但壁厚變化對(duì)不保溫管道的基本跨距值影響不大，故一般情況下（減薄量不超過(guò)管壁厚度的30%）可不作壁厚修正。
例題：一裝置外不保溫氣體管道，公稱管徑為DN100(Ф114×4)，設(shè)計(jì)溫度100℃，管壁腐蝕裕量取1.5mm(0.15cm)，試確定其基本跨距。
1.由圖2.2.1-1中的裝置外氣體管道曲線查出不考慮管壁減薄影響的基本跨距為L0*=11.7m；
2.計(jì)算腐蝕裕量的壁厚修正系數(shù)



壁厚修正后的基本跨距為
L0*η=C1  L0*=0.89×11.7=10.4 m
2.2.2 保溫及保冷管道
保溫及保冷管道的基本跨距隨管道及其隔熱層的條件不同，可分別受強(qiáng)度或剛度條件的控制。針對(duì)工程上各種保溫及保冷管道設(shè)計(jì)條件變化很大、隔熱材料及厚度亦各不相同的情況，本規(guī)定按裝置內(nèi)和裝置外的管道分三個(gè)溫度等級(jí)（≤150℃，151～300℃，301～400℃）繪制成六張曲線圖（圖2.2.1-2～圖2.2.1-7），供確定保溫及保冷管道的基本跨距使用。
對(duì)裝置外的管道：
圖2.2.1-2管道設(shè)計(jì)溫度T≤150℃；
圖2.2.1-3管道設(shè)計(jì)溫度T=151～300℃；
圖2.2.1-4管道設(shè)計(jì)溫度T=301～400℃。
對(duì)裝置內(nèi)的管道：
圖2.2.1-5管道設(shè)計(jì)溫度T≤150℃；
圖2.2.1-6管道設(shè)計(jì)溫度T=151～300℃；
圖2.2.1-7管道設(shè)計(jì)溫度T=301～400℃。
圖中所用的t′/q0為保溫及保冷管道的特性數(shù)值，其中t′為管子計(jì)算壁厚或扣除腐蝕裕量及其他減薄量后的管壁厚度（cm）；q0為每米管道的重量（包括管子、隔熱層、物料重量及其他垂直均布持續(xù)載荷）（kg/m）。一般管道可按圖2.2.1-8、表2.2.1-1和表2.2.1-2計(jì)算q0值。
例題：一裝置內(nèi)保溫液體管道，公稱管徑為DN100(Ф114×6.3)，材料為碳鋼，設(shè)計(jì)溫度345℃，管壁腐蝕裕量為1.5mm（0.15cm），保溫層材料為水泥膨脹珍珠巖，厚度為150mm，試確定其基本跨距。
求每米管道的重量
查表2.2.1-1知Ф114×6.3管重為16.78kg/m；
查表2.2.1-8中曲線GW，得管內(nèi)充水重為10kg/m;
查表2.2.1-8中曲線δ=150，得每米管道的保溫層基準(zhǔn)重量為121.5kg/m；
查表2.2.1-2取水泥膨脹珍珠巖比重為0.4。
每米管道總重量為：
qo=16.78+10+0.4×121.5=75.4kg/m；
計(jì)算保溫管道的特性數(shù)值t′/qo
管壁計(jì)算厚度t′=0.6-0.15 =0.45cm；
t′/qo=0.45/75.4=0.0060
查圖2.2.1-7得基本跨距為：
LO≈5m

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