管道跨距規(guī)定[共19頁]

中國石化集團(tuán)蘭州設(shè)計院標(biāo)準(zhǔn) SLDI 333C06-2001 管道跨距規(guī)定 0 新制定全部 顧 英張彥天 鄭明峰2002.04.01修改標(biāo)記簡 要 說 明修改 頁碼編制校核審核審定日期2001-01-08 發(fā)布 2001-01-15 實施中國石化集團(tuán)蘭州設(shè)計院目 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SLDI 333C06-20011 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。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)計參考。1.3 配管設(shè)計中，可先根據(jù)管道的設(shè)計條件按本規(guī)定中規(guī)定的計算方法或圖表，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，對需考慮熱應(yīng)力和振動問題的管道，應(yīng)按設(shè)計規(guī)定另作相應(yīng)的熱應(yīng)力和動態(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)計更加合理，對比較復(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 對需要進(jìn)行熱應(yīng)力和動態(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)果對管架位置作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整； 第五步 校對有關(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，及有無可合并使用的管架，并根據(jù)具體情況對管架位置作出調(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)三跨簡支梁承受均布載荷時的強(qiáng)度條件和剛度條件分別以計算法和圖表法規(guī)定如下：2.1 計算法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：裝置內(nèi) （2-1a） 裝置外 （2-1b） 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； t管材在設(shè)計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，對計算公式作必要的工程簡化處理，繪制成用于各種保溫和不保溫管道的基本跨距曲線。這些曲線對常用管道規(guī)格（t/D0.1）的基本跨距值，誤差不超過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，對設(shè)計溫度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，可按圖中的壁厚修正系數(shù)進(jìn)行修正，但壁厚變化對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(1144)，設(shè)計溫度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. 計算腐蝕裕量的壁厚修正系數(shù)3. 壁厚修正后的基本跨距為L0*=C1 L0*=0.8911.7=10.4 m2.2.2 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。針對工程上各種保溫及保冷管道設(shè)計條件變化很大、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溫度等級（150，151300，301400）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。對裝置外的管道：圖2.2.1-2管道設(shè)計溫度T150；圖2.2.1-3管道設(shè)計溫度T=151300；圖2.2.1-4管道設(shè)計溫度T=301400。對裝置內(nèi)的管道：圖2.2.1-5管道設(shè)計溫度T150；圖2.2.1-6管道設(shè)計溫度T=151300；圖2.2.1-7管道設(shè)計溫度T=301400。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計算q0值。例題：一裝置內(nèi)保溫液體管道，公稱管徑為DN100(1146.3)，材料為碳鋼，設(shè)計溫度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。1. 求每米管道的重量查表2.2.1-1知1146.3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=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+0.4121.5=75.4kg/m；2. 計算保溫管道的特性數(shù)值t/qo管壁計算厚度t=0.6-0.15 =0.45cm；t/qo=0.45/75.4=0.00603. 查圖2.2.1-7得基本跨距為：LO5m3 管道允許最大跨度的確定實際配管中，一根管道常常包括各種形式和不同載荷條件的管段。由于它們承受重量載荷的能力各不相同，需在其基本跨距基礎(chǔ)上分別情況確定各自的允許最大跨距值。具體規(guī)定如下：3.1 五種基本管段的允許最大跨距。3.1.1 連續(xù)敷設(shè)的水平直管段按圖3.1.1確定。3.1.2 水平彎管的允許最大外伸尺寸按圖3.1.2確定。3.1.3 水平形管段的最大懸伸尺寸按圖3.1.3確定。3.1.4 帶垂直段的Z形管段，其最大允許外伸及垂直段尺寸按圖3.1.4確定。3.1.5 受集中載荷的水平直管段按圖3.1.5確定。3.2 由強(qiáng)度條件控制的帶三通或其他分支連接管段，其最大允許跨距應(yīng)按三通的應(yīng)力集中系數(shù)作必要的調(diào)整，即： （3-2）式中：L考慮應(yīng)力集中影響的允許最大跨距，m； L不考慮應(yīng)力集中影響的允許最大跨距，m；1 三通的應(yīng)力集中系數(shù)，按表3.2選用3.3 對直接支承于管架構(gòu)件的大直徑薄壁管道（一般指大于DN400的管道）需按下式對管壁支承點(diǎn)作局部應(yīng)力核算： （3-3）式中：att支承點(diǎn)管壁的局部應(yīng)力，N/cm2； R管子外半徑，cm； t管子扣除腐蝕裕量后的壁厚。cm； fA支承反力作用于管壁的線載荷，N/cm； fA=qoL/1 L管道跨距，m； qo每米管道的重力，N/m；1 管壁與管架構(gòu)件的支承線長度，cm； t管材在設(shè)計溫度下的額定許用應(yīng)力，N/cm2。若不能滿足式（3-3）條件應(yīng)在支承部位設(shè)置加強(qiáng)板或采取其他局部加強(qiáng)措施，否則就要縮小管道的跨距來減小支承點(diǎn)載荷。4 最大導(dǎo)向間距的確定當(dāng)管道需考慮約束由風(fēng)載、地震、溫度變形等引起的橫向位移，或要避免因不平衡內(nèi)壓、熱脹推力及支承點(diǎn)磨擦力造成管段軸向失穩(wěn)時，應(yīng)配置必要的導(dǎo)向架并限制最大導(dǎo)向間距。由于水平管段和垂直管段的支承條件及受力狀況不同，配置導(dǎo)向架時應(yīng)滿足不同的最大導(dǎo)向間距要求。一般宜按下列規(guī)定選用：4.1 垂直管段的推薦最大導(dǎo)向間距見表4.1。4.2 水平管段的推薦最大導(dǎo)向間距見表4.2。5 典型管段的管架配置方案及其允許最大跨距 本規(guī)定列舉16種典型管架配置及其允許最大跨距方案圖（見圖5-1，5-2，5-3），供配管設(shè)計時參考。參照這些典型配置方案尚可舉一反三演變出更多的實用配置方案。管子公稱直徑DN圖2.2.1-1 裝置外及裝置內(nèi)不保溫管道的基本跨距管子公稱直徑DN圖2.2.1-2 裝置外保溫管道的基本跨距（T150）管子公稱直徑DN圖2.2.1-3 裝置外保溫管道的基本跨距-（T=151-300）管子公稱直徑DN圖2.2.1-4 裝置外保溫管道的基本跨距-（T=301-400）管子公稱直徑DN圖2.2.1-5 裝置內(nèi)保溫管道的基本跨距-（T150）管子公稱直徑DN圖2.2.1-6 裝置內(nèi)保溫管道的基本跨距-（T=151-300）管子公稱直徑DN圖2.2.1-7 裝置內(nèi)保溫管道的基本跨距-（T=301-400）圖8 管道隔熱層及充水重量表2.2.1-1 常用鋼管參數(shù)表公稱直徑外徑壁厚規(guī)格每米質(zhì)量截面積斷面模量w斷面慣性矩IDN(mm)Schmm(kg/m)(cm2)(cm3)(cm4)2533.720s3.22.443.072.143.61403.22.413.072.143.614048.320s3.23.614.534.8011.59403.63.975.065.2612.715060.320s3.65.116.418.5825.88404.05.557.079.3428.188088.920s4.08.5011.6721.6896.36405.611.5014.6528.73127.7100114.320s4.011.0413.8636.94211.1406.316.7821.3854.73312.8150168.320s5.020.4425.65101.7856.1407.128.2235.96139.11170200219.120s6.333.5642.12217.92387408.041.6553.06270.22960250273.020s6.342.0652.78344.14697408.857.3373.04467.56382300323.920s6.350.0862.86489.779314010.077.4198.61751.012161350355.610s5.043.8855.07476.184663010.085.22108.57912.716228400406.410s5.050.2463.76625.2127043010.097.75124.53120524482450457.010s5.056.5771.00793.8181393011.0120.98154.13167938356500508.010s5.670.4288.391098278973012.5152.74194.58235359771600610.06.393.79119.4817855445311.0162.78207.00304692895表2.2.1-2 絕熱材料比重（g）保溫材料g保溫材料g保冷材料g水泥膨脹珍珠巖0.350.45巖棉0.1泡沫玻璃0.160.19淀粉玻璃棉0.10.12水泥膨脹蛭石0.430.5聚氨酯泡沫塑料0.040.06酚醛玻璃棉0.120.15硅藻土0.50.6聚苯乙烯泡沫塑料0.020.04超細(xì)玻璃棉0.040.06硅酸鈣0.25 端部懸伸長度最大允許跨距 L裝置內(nèi)裝置外0.45Lo(Lo*)1.22Lo1.10Lo*0.220.45Lo(Lo*)LoLo*0.22Lo(Lo*)0.9Lo0.9Lo*一端為0，另一端大于0.22Lo(Lo*)LoLo*說明：確定管道基本跨距后，根據(jù)管架配置要求定出端部所需要的懸伸長度，然后按圖中數(shù)據(jù)配置其余管架。圖3.1.1 連續(xù)敷設(shè)的水平直管段之最大允許跨距說明：確定管道基本跨距后，按管架配置要求定出其中一邊（A或B）的尺寸，再由圖求另一邊的最大允許尺寸。如A=0.55Lo，則B0.37Lo。注：對裝置外的管道，圖中Lo應(yīng)為Lo*值。圖3.1.2水平彎管之最大允許外伸尺寸 說明：確定管道基本跨距后，根據(jù)配管要求定出A或B任一邊的尺寸，再由圖求另一邊的最大允許尺寸。如取B=0.4Lo，則A=0.29Lo。注：對裝置外的管道，圖中Lo應(yīng)為Lo*值。圖3.1.3水平形管段之最大外伸尺寸說明：確定管道基本跨距后，根據(jù)配管要求定出B段尺寸，再按A、C段中任一段尺寸由圖求另一段的最大允許尺寸。如B=0.4Lo， A=0.29Lo則C0.18Lo。注：對裝置外的管道，圖中Lo應(yīng)為Lo*值。圖3.1.4 帶垂直管段的Z形管段之最大允許外伸尺寸說明：確定管道基本跨距后，根據(jù)集中荷載P的大?。ò垂艿篱L度為基本跨距的管段重量百分比計）和它與支承點(diǎn)的距離A，由圖求最大允許跨距。如，A0.1L,則L1o0.78Lo。注：1. 圖中qo為包括隔熱材料和物料在內(nèi)的每米管道重量（kg/m）。2. 對裝置外的管道，圖中Lo應(yīng)為Lo*值。圖3.1.5 受集中荷載的水平直管段之最大允許跨距表3.2 常用三通的應(yīng)力集中系數(shù)類 型簡 圖應(yīng)力集中系數(shù) i尺寸系數(shù) h焊接三通r21/8D0t21.5t1沖壓焊接三通t21.5t1不加強(qiáng)三通加 加強(qiáng) 強(qiáng)板 的或 三鞍 通板D0-管子外徑(mm)r1-管平均半徑(mm)r2圓角半徑(mm)t1-管壁厚度(mm)t2-圓角外壁厚(mm)t3-加強(qiáng)板或鞍板厚度(mm)。嵌 支入 管焊接r21/8D0t21.5t1整 焊體 接加 支強(qiáng) 管的表4.1 垂直管段的推薦最大導(dǎo)向間距 (m)管子公稱直徑氣體管液體管不保溫保 溫*不保溫保 溫*25（1）4.33.44.03.440（11/2）5.24.04.63.750（2）5.84.64.94.380（3）7.06.16.15.5100（4）7.97.06.76.1150（6）9.88.87.97.3200（8）11.310.18.88.2250（10）12.511.69.89.4300（12）13.712.810.410.1350（14）14.613.410.710.4400（16）15.514.311.311.0450（18）16.515.211.611.6500（20）17.416.212.512.2600（24）19.218.013.413.4*按隔熱層厚度75mm考慮，超過此厚度應(yīng)適當(dāng)減小導(dǎo)向間距值。表4.2 水平管段的推薦最大導(dǎo)向間距 (m)管道公稱直徑最大導(dǎo)向間距管道公稱直徑最大導(dǎo)向間距25（1）12.7250（10）30.540（11/2）13.7300（12）33.550（2）15.2350（14）36.665（21/2）18.3400（16）38.180（3）19.8450（18）41.4100（4）22.9500（20）42.7150（6）24.4600（24）45.7200（8）27.4圖5.0-1 典型管段的管架配置方案之一管徑DNB（DN-管外徑）109（4）78DN100（4）42DN管徑DNB（DN-管外徑）109（4）78DN100（4）42DN管徑DNB（DN-管外徑）109（4）78DN100（4）42DN圖5.0-2 典型管段的管架配置方案之二圖5.0-3 典型管段的管架配置方案之三管徑DNB（DN-管外徑）109（4）78DN100（4）42DN管徑DNB（DN-管外徑）109（4）78DN100（4）42DN管徑DNB（DN-管外徑）109（4）78DN100（4）42DN19