压力管道的规定 - 图文

Q

中国铝业股份有限公司中州分公司设计院企业标准

Q/ZLZZA02—2008

压力管道设计技术规定

2008-04-01发布 2008-04-10实施 焦作华诚冶金工程设计有限公司发布

前 言

本标准于2008年4月首次发布

本标准由中国铝业股份有限公司中州分公司设计院标准化工作委员会提出 本标准起草单位：焦作华诚冶金工程设计有限公司 本标准主要起草人： 本标准审定人： 本标准批准人：

目 录

1.范围

2.压力管道设计技术管理总则 3.管径选择的一般原则 4.管道敷设原则

5.管道材料和主要附件选择 6.应力计算 7.固定支架

压力管道设计技术规定

1.范围

本标准规定了中州分公司设计院压力管道设计技术的工作要求。

本标准适应于中州分公司设计院设计资质范围内各类压力管道设计技术工作的管理。

2.压力管道设计技术管理总则

2.1为贯彻劳动部颁布的《压力管道安全管理与监察规定》（劳动部发[1996]140号），《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》（国质检锅[2002]235号）以及有关国家标准，加强我公司压力管道设计的管理，确保设计质量，特制订本规定。本规定中凡与国家有关法规、标准不一致的，均以国家法规、标准为准。

2.2本规定所包含的压力管道为：

本公司所设计压力管道包括《压力容器压力管道设计许可规则》（TSG R1001-2008）中规定的GC2。详述如下：

GC2：

（1）输送GB20160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力<4.0MPa的管道。

（2）输送可燃流体介质有毒流体介质设计压力P<4.0MPa且设计温度大于等于400的管道。

（3）输送非可燃流体介质无毒液体介质设计压力P<10MPa且设计温度大于等于400的管道。

（4）输送液体介质设计压力P<10.0MPa且设计温度400的管道。

2.3本规定不适用下列情况： （1）设备本体管道。

（2）军事装备、核设施、航空航天器、铁路机车、海上设施、船舶以及煤矿矿井使用的管道。

（3）其他非压力管道。

2.4压力管道设计时应遵循下列设计规范和国家标准、行业标准及有关手册： （1）GB50028-93《城镇燃气设计规范》 5.燃气输配系统。 6.液化石油气供应。 7.燃气的应用。

（2）GB6222-86《工业企业煤气安全规程》 3.煤气管道。

（3）GB50029-2003《压缩空气站设计规范》 第九章：压缩空气管道。

（4）GB50041-92《锅炉房设计规范》 第十一章：汽水管道。 第十四章：室外热力管道。

附录二：室外热力管道、管沟与建筑物、构筑物、铁路、道路和其他管线之间的净距。

（5）DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》 （6）SDGJ6《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》 （7）CJJ34-2002《城市热力网设计规范》 （8）GB1047-2005《管道元件的公称通径》 （9）GB1048-2005《管道元件的公称压力》

（10）GB50235-97《工业金属管道公称施工及验收规范》 （11）DL438《火力发电厂金属技术监督规程》

（12）DL-5031-1992《电力建设施工及验收技术规范》（管道篇）

（13）DL-5007-1992《电力建设施工及验收技术规范》(火力发电厂焊接篇) （14）DL/T5069-96《电力建设施工及验收技术规范》（钢制承压管道对接焊缝射线检验篇）

（15）GB150-1998《钢制压力容器》 （16）GB/T700-88《碳素结构钢》

（17）GB8163-1999《输送流体用无缝钢管》 （18）GB5310-1995《高压锅炉用无缝钢管》 （19）GB3087-1999《低中压锅炉用无缝钢管》 （20）GB3091-2001《低压流体输送焊接管》 （21）GB/T13793-1992《直缝电焊钢管》 （22）GB/T14976-1994《不锈钢无缝钢管》 （23）GB5117-95《碳钢焊条》 （24）GB5118-95《低合金钢焊条》 （25）《化工管路手册》化学工业出版社

2.5压力管道的使用场所分类：

（1）站房内压力管道：生产，输送各类介质的站房内管道如热力发电厂的蒸汽、工业锅炉房的蒸汽、压缩空气站的压缩空气、氢氧站的氢气和氧气、氮氧站的氮气和氧气、煤气发生站的发生炉煤气或水煤气、液化石油气站的液化石油气等介质的压力管道。

（2）车间内压力管道：建（构）筑物内部使用和输送的各类介质压力管道。 （3）厂区压力管道：有所发生站房至各建（构）筑物各类输送介质的压力管道。 3.管径选择的一般原则 3.1压力管道管径的选择

应根据可资利用的压力降、经济流速及安全流速确定，当流速为确定管径的主要约束条件时，可通过查1.4条规定的有关图表确定管径，不再进行管道水力计算。 3.2站房内压力管道

（1）当该介质的生产设备以单元制连接时，其设备间连接管道直径一般为设备本体管道的接口直径。

（2）当该介质的生产设备以母管连接时，其母管的直径应根据运行中可能出现的最大流量来计算。 3.3车间内压力管道

接至每一设备的支管应按设备的最大负荷考虑，车间总管负荷应对工艺条件进行分析，一般以全部设备的最大耗量乘以设备的同时使用系数并考虑一定的热损失或漏损附加系数。

3.4厂区压力管道：

以各车间入口计算负荷相加计算，对于工厂车间较多时，还可以适当考虑车间之间的同时使用系数。

3.5车间和厂区压力管道设计一般按现期负荷量设计，当近期发展量、发展位置及敷设方式已明确时，则按发展量设计，对于分期建设或远期扩建的耗量可在一次设计时适当留有余量或考虑有增设新管的可能。

3.6根据上述的压力管道负荷量和站房供出介质参数，并在满足用户对介质参数要求的前提下，按常用流速和允许压力降来选择管径。 3.7各种工作介质的常用流速见下

各种工作介质的常用流速 表3.7 工作介质 管道种类 介质流速（m/s） DN>200 40~60 过热蒸汽 DN=100~200 30~50 DN<100 20~40 DN>200 30~40 饱和蒸汽 DN=100~200 25~35 DN<100 15~30 凝结水 余压回水 0.5~2.0 车间 8~15 压缩空气 厂区 8~10 氧气 P≤0.1MPa P=0.6~1.6MPa P=1.6~3.0MPa P≥10.0MPa DN≥800 DN=400~700 DN=300 DN=200 DN=100 DN≤80 气体 液体 20 10 8 4 12~18 10~12 8 7 6 4 5~10 1~2.5 发生炉冷煤气 水煤气 城市煤气 液化石油气 氮气 乙炔气 P<0.1MPa 6~12 P<0.01MPa 厂区 1~2 车间 3~4 P=0.01~0.15MP厂区 2~4 a 车间 4~8 P≤2.5MPa 氢气 P≤0.1MPa 2~6 P=0.1~1.6MPa <12 注：表中流速均当压力降允许时，方可采用，否则应以压力降计算管径。 余压回水，按气水混合物计算。

3.8火力发电厂汽水管道介质的推荐流速见下表。

火力发电厂汽水管道介质的推荐流速 表3.8 介质类别 管道名称 推荐流速（m/s） 主蒸汽 主蒸汽管道 40~60 中间再热蒸汽 高温再热蒸汽管道 50~65 低温再热蒸汽管道 30~45 抽汽或辅助蒸汽管道： 过热汽 35~60 其它蒸汽 饱和汽 30~50 湿蒸汽 20~35 去减压减温器 60~90 高压给水管道 2~6 给水 低压给水管道 0.5~2.0 凝结水 加热器疏水 凝结水泵出口侧管道 凝结水泵入口侧管道 加热器疏水管道： 疏水泵出口侧 疏水泵入口侧 调节阀出口侧 调节阀入口侧 生水、化学水、工业水及其它水管道： 离心泵出口管道及其它压力管道 离心泵入口管道 自流、溢流等无压排水管 2.0~3.5 0.5~1.0 1.5~3.0 0.5~1.0 20~100 1~2 2~3 0.5~1.5 <1 其他水 3.9燃油管道介质的常用流速见下表。

工作介质的常用流速 表3.9 粘度 介质流速（m/s） 运动粘度（厘池） 恩氏黏度 吸入管路 排出管路 12 12 1.5 2.5 228 24 1.3 2.0 2872 410 1.2 1.5 72146 1020 1.1 1.2 146438 2060 1.0 1.1 438977 60120 0.8 1.0 在推荐的介质流速范围内选择具体流速时，应注意管径大小、参数高低的影响，对于直径小、介质参数低的管道，宜采用较低值。

4.管道敷设原则

4.1管线一般采用枝状布置，管线力求短直，主干线宜接近用户密集区，并靠近负荷大的用户。根据用户分布情况及用户性质，有些管线可环状布置或采用枝状加环状布置形式。

4.2管道布置应尽量利用管道热膨胀时的自然补偿，如采用套管补偿器、波形补偿器地沟敷设时，补偿器应布置在检查井内或补偿穴内。 4.3敷设方式

4.3.1工业企业燃气管道 4.3.1.1厂区燃气管道

（1）严禁发生炉煤气、水煤气、半水煤气、高炉煤气和转炉煤气管道埋地敷设。 （2）工业企业的其他煤气管道也架空敷设，如架空有困难，可埋地敷设。

（3）埋地敷设煤气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距和垂直净距应满足GB/T50028-2006《城镇燃气设计规范》的要求。（如受地形限制布置困难，而又确无法解决时，经与有关部门协商，采取行之有效的防护措施后，上表规定的净距均可适当缩小。）

（4）地下煤气管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应符合下列要求： A.其埋设深度应在土壤冰冻线一下。 B.埋设在车行道下不得小于0.8m。 C.埋设在非车行道下时不得小于0.6m

（当采取兴义有效的防护措施后，上述规定均可适当降低）。 （5）室外架空煤气管道与铁路、道路最小交叉净距为： 铁路轨面 6m 道路路面 5m 人行道路面 2.5m

（6）液化石油气站区的室外液化石油气管道宜采用单排地支架敷设，其管底与地面净距可去0.3m。

4.3.1.2车间燃气管道

（1）工业企业的车间发生炉煤气、水煤气等含CO较高的煤气管道应架空敷设，与设备连接的支管架空敷设有困难时，可敷设在空气流通但人不能通行的地沟内，除供同一个炉子用的空气管道外，不应与其他管线在同一地沟内敷设。 （2）工业企业的车间其它煤气管道应架空敷设，与设备连接的支管架空敷设有困难时，可敷设在空气流通但人不能通行或填充干啥的地沟内，管沟应设活动盖板，管沟敷设时的其他要求详见GB6222-2005《工业企业煤气安全规程》。 4.3.1.3煤气管道应采取消除静电和防雷的措施。 4.3.2氢气管道

4.3.2.1厂区氢气管道

（1）架空敷设时应符合GB50177-93《氢气站设计规范》第11.0.12条的规定。 （2）埋地敷设时应符合GB50177-93《氢气站设计规范》第11.0.13条的规定。 4.3.2.2车间氢气管道

宜沿墙、柱架空敷设，严禁穿过生活间、办公室，并不得穿过不使用氢气的房间。其它要求见GB50177-93《氢气站设计规范》第11.0.11条。

4.3.2.3室外架空敷设的氢气管道，应设防雷电波侵入建筑物的接地，室内外架空敷设的氢气管道，每隔20~25m处，应设防雷电感应接地，接地电阻均不应大于10欧姆。

4.3.2.4有爆炸危险环境内，可能产生静电危害的氢气管道和室外氢气管道通过建筑物进出口处，在不同爆炸环境的边界、管道分支处以及管道每隔50~80m处，均应设防静电感应接地，其接地电阻不应大于30欧姆。

防静电接地和防雷电感应接地可共同用接地装置。

4.3.2.5氢气管道当没对法兰或螺纹接头间电阻值超过0.03欧姆时，应设跨接导线。对阴极保护的管道，不应作接地。

4.3.3氨分解气管道的敷设要求同氢气管道。 4.3.4乙炔管道

4.3.4.1厂区乙炔管道

（1）架空敷设时应符合GB50031-91《乙炔站设计规范》第9.0.11条规定。 （2）埋地敷设时应符合GB50031-91《乙炔站设计规范》第9.0.12条规定。 （3）不应穿过不使用乙炔的建筑物。

4.3.4.2车间乙炔管道应沿墙、柱架空敷设，当不能架空时，可单独或与同一使用目的的氧气管道共同敷设在非燃烧体盖板的不通行地沟内，但地沟内必须全部填满沙子，并严禁与其它沟道相通。严禁穿过生活间、办公室，并不应穿过不使用乙炔的房间，其它要求见GB50031-91《乙炔站设计规范》第9.0.10条。

4.3.4.3乙炔管道应有导除静电的接地装置，厂区管道可在管道分岔处、无分支管道每隔80~100m处以及进出车间建筑物处应设接地装置，直接埋地管道可在埋地之前及出地后各接地一次，车间乙炔管道可与本车间的静电干线相连接。接地电阻不应大于10欧姆。当没对法兰或螺纹接头间电阻值超过0.03欧姆时，应设跨接导线。对阴极保护的管道，不应作接地。

4.3.4.4乙炔管道应考虑热补偿，架空乙炔管道靠近热源敷设时，宜采用隔热设施，管壁温度严禁超过70℃。 4.3.5氧气管道

4.3.5.1厂区氧气管道

（1）宜架空敷设，当架空有困难时，可采用不通行地沟或直接埋地敷设。 （2）架空敷设时应符合GB50030-91《氧气站设计规范》第9.0.12条的规定。

（3）采用不通行地沟或直接埋地敷设时应符合GB50030-91《氧气站设计规范》第9.0.13条规定。

4.3.5.2车间氧气管道

（1）厂房内氧气管道宜沿、墙或专设的支架架空敷设。

（2）当不能架空敷设时，可单独或与其他不燃气体或液体管道共同敷设在不通行地沟内，也可以和同一使用目的燃气管道通地沟敷设，并同时应符合GB50030-91《氧气站设计规范》第9.0.13的规定。

（3）车间氧气管道敷设还应满足GB50030-91《氧气站设计规范》第9.0.14条的要求。 4.3.5.3氧气管道应有导除静电的接地装置，厂区管道可在管道分岔处、无分支管道每隔80~100m处以及接触车间建筑物处应设接地装置，直接埋地管道可在埋地之前及出地后各接地一次，车间氧气管道可与本车间的静电干线相连接。接地电阻不应大于10欧姆。

当每对法兰或螺纹接头间电阻值超过0.03欧姆时，应设跨接导线。

对阴极保护的管道，不应作接地。 4.3.5.4氧气管道应设热补偿。 4.3.6热力管道

4.3.6.1在下列情况下时宜采用厂区架空敷设：

（1）地下水位高或年降雨量较大。 （2）土壤具有较强的腐蚀性。 （3）地下管线密集。

（4）地形复杂或河沟岩层溶洞等特殊障碍。

4.3.6.2架空敷设可分为低中高支架三种，其管道（包括保温层）外壁与地面净距应符合下表规定。

架空热力管道（包括保温层）外壁与地面净距 表4.3.6.2

架空敷设支架类型 低支架敷设 中支架敷设 高支架敷设 穿越公路 穿越铁路 管道包括保温层外壁与地面净距 不宜小于0.5m 不宜小于2.5m 不应小于5m 不应小于5.5m 4.3.6.3在下列情况时宜采用厂区地沟敷设：

（1）管道数量少且管径小时，宜采用不通行地沟，地沟内管道宜采用单排布置。 （2）管道通过不允许经常开挖的地段或管道数量较多，采用不通行地沟敷设的沟宽受到限制时，宜采用半通行地沟敷设。

（3）管道通过不允许经常开挖的地段或管道数量多，且任一侧管道的排列高度（包括保温层在内）大于或等于1.5m时，可采用通行地沟。 4.3.6.4半通行地沟和通行地沟的净高、通道净宽见下表

半通行地沟和通行地沟的净高、通道净宽 表4.3.6.4

地沟敷设类型 半通行地沟 通行地沟 地沟净高 1.2~1.4m 不宜小于1.8m 地沟通道净宽 0.5~0.6m 不宜小于0.7m 4.3.6.5地沟内管道（包括保温层）的外壁与沟壁、沟底、沟顶的净距见下表。

地沟内管道（包括保温层）的外壁与沟壁、沟底、沟顶的净距 表4.3.6.5

管道（包括保温层）的外壁与沟壁 宜为100~150m 管道（包括保温层）的外壁与沟底 宜为100~200m 管道（包括保温层）不通行地沟半通行宜为50~100m 的外壁与沟顶 和通行地沟 宜为200~300m 4.3.6.6热力管道地沟敷设检查井尺寸应符合下表要求。

热力地沟检查井尺寸要求 表4.3.6.6

检查井顶部埋深 检查井净高 检查井人孔直径 检查井人孔口高出地面 检查井人孔数 检查井面积＜4m2 检查井面积≥4m2 检查井集水坑尺寸 不宜小于0.3m 不应小于1.8m 不应小于0.7m 不应小于0.15m 1个不应小于2个 不宜小于0.430.430.3m

敷设方式 ≤1.6 架空或地沟敷设 焊接钢管（GB3092-82） 电焊钢管（YB（T）30-86） 无缝钢管（GB8163-87） 钢板卷焊管 工作压力 ＞1.6~≤3 管材 无缝钢管 （GB8163-87） ≥10 铜基合金管 埋地敷设 无缝钢管（GB8163-87） 注：1.表中钢板卷焊管只宜用于工作压力小于0.1MPa，且管径超过现有焊接钢管、电焊钢管、无缝钢管产品管径的情况下。

2.压力或琉璃那个调节阀组的下游侧（顺气流方向，以下同），应有一段不锈钢（GB2270-80）或铜基合金管，其长度为管外径的6倍（但不应小于1.5m）。阀组范围内的连接管道，应采用不锈钢或铜基合金管材料。

3.位于氧气放散阀下游侧的工作压力大于0.1MPa的氧气放散管段，应采用不锈钢管。

4.铜基合金管是指铜管（GB1529-87）或黄铜管（GB1529-87）。

5.1.6乙炔管道

5.1.6.1乙炔管道管材的选用，应符合下表的要求。

乙炔管道管材的选用 表5.1.6.1

工作压力（MPa） 低压＜0.02 中压0.02~0.15 高压0.15~2.5 管材 宜采用无缝钢管（GB8163-1999） 材质：Q235A 不镀锌焊接钢管（GB3092-82） 应采用无缝钢管（GB8163-1999） 材质：10号钢 应采用无缝钢管（GB8163-1999） 材质：20号钢 以正火状态供货 管内径 不限 ≤80mm ≤20mm

注：乙炔管道不能采用镀锌焊接钢管，因锌与乙炔接触后起化学作用可生成易引爆的乙炔盐类物质。

5.1.6.2中、高压乙炔管道无缝钢管管壁的最小厚度，应符合下表的要求。

中压乙炔管道无缝钢管管壁的最小厚度 表5.1.6.2-1

Φ28~32 Φ38~45 Φ57 Φ73~76 Φ89 管外径≤Φ22 （mm） 最小壁厚2 2.5 3 3.5 4 4.5 （mm） 注：乙炔管道直接埋地敷设时，应考虑土壤对管壁的腐蚀影响，其管壁厚度应增加不小于0.5mm的腐蚀裕度。

5.1.7氮气、氩气和其他惰性气体管道

当气体纯度≥99.999%时应采用不锈钢管，当气体纯度＜99.999%时宜采用无缝钢管。

高压乙炔管道无缝钢管管壁的最小厚度 表5.1.6.2-2

管外径≤Φ10 （mm） 最小壁厚2 （mm） 5.1.8氯气管道

Φ12~16 Φ18~20 Φ22 Φ2528 Φ32 3 4 4.5 5 6 应采用通过退火处理的紫铜管连接钢瓶，紫铜管应经耐压试验合格，其余采用无缝钢管。

5.1.9酸碱废液及废水等腐蚀性管道应采用ABS工程塑料管、玻璃钢管、硬聚氯乙烯管、不锈钢管、聚丙烯管等。 5.1.10燃油管道

油管路常用管材为钢管。钢管按其制造方法分为无缝钢管和焊接钢管。油管路常用的是热轧普通无缝钢管，其常用无缝钢管规格与公称管径见下表。

常用无缝钢管规格与公称管径 表5.1.10

公称通径DN 10 15 20 25 32 40 50 65 80 100 常用无缝钢管规格（外径壁厚）mm 14325 1833 2533 3233.5 3833.5 4533.5 5733.5 7333.5 8934 10834 公称通径DN 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 常用无缝钢管规格（外径壁厚） 13334 15934.5 21936 27337 32538 37739 42639 48039 53039 630311 5.2主要附件

5.2.1热力管道和压缩空气管道

5.2.1.1室外采暖计算温度小于-5℃的地区，架空敷设管道上，均不应装设灰铸铁的阀门和附件。室外采暖计算温度小于或等于-30℃的地区，架空敷设的官道上，应装设钢制阀门和附件。

5.2.1.2净化和干燥压缩空气其常压露点为-40℃以下，尘粒小于0.5μm时，其管道的切断阀门宜采用不锈钢球阀或不锈钢波纹管阀。 5.2.2火力发电厂汽水管道 5.2.2.1法兰组件 5.2.2.2

对于设计温度300℃及以下且PN≤2.5的管道，应选用平焊法兰；对于设计温度大于300℃或PN≥4.0的管道，应选用对焊法兰。选配法兰宜遵照国家标准。 5.2.2.3异径管

钢板焊制异径管宜用在PN≤2.5的管道上，钢管模压异径管可用在PN≥4.0的管道上。 5.2.2.4弯管、弯头、异径管、三通、封头与堵头的材料应与管材的材料一致。 5.2.2.5法兰组件的材料，应根据管道的设计参数按下表选用。

5.2.2.6管道附件的选择其他内容详见DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》第5.1.1至5.3.3条。

法兰组件材料 表5.2.2.5

零件名称 法兰和 法兰盖 公称压力MPa 0~200 ≤2.5 4,6.3,10,20 压力不限 Q235- A.F-B.F 介质为下列温度（℃）时采用的钢材 300 Q235 350 425 450 510 540~555 — 12CrMo 15CrMoA 30CrMoA 30CrMoA 35CrMoA 30CrMoA 35CrMoA 25Cr2MoVA 25Cr2MoVA — — — — 20号钢，25号钢 20号钢，25号钢 — Q275 25号钢， 35号钢 12Cr1MoV 螺栓和 双头螺栓 ≤2.5 4，6.3,10 20 压力不限 35号钢，40号钢 30CrMoA，35Cr — Q235—A.F, Q235—B.F Q275 25Cr2Mo1V 20Cr1MoVTiB 20Cr1Mo1VNiB — 螺母 ≤2.5 20号钢， 35号钢， 30号钢 45号钢 30CrMoA 35CrMoA 4，6.3,10 20 压力不限 25号钢， 35号钢 35号钢， 35号钢， 40号钢 45号钢 — — — 25Cr2MoV 25Cr2Mo1V 20Cr2Mo1V 30Cr2MoV — 12CrMo 15CrMo 15CrMoA 垫圈 ≤20 压力不限 Q235—A.F,Q235-B.F,Q235， 20号钢，35号钢 — 软垫片 ≤10 压力不限 金属石墨缠绕垫片（或石棉橡胶板） 金属石墨缠绕

5.2.3液化石油气管道

5.2.3.1液化石油气管道阀门及附件的配置应按液化石油气系统设计压力提高一级。

5.2.3.2最高工作压力≥0.6MPa的液化石油气管道上的阀门严禁采用灰口铸铁，寒冷地区应采用钢制阀门。 5.2.3.3液化石油气管道系统上的胶管，其最高允许工作压力应大于系统设计压力的4倍（含4倍）。 5.2.4氢气管道

5.2.4.1氢气管道阀门宜采用球阀、截止阀。当工作压力大于0.1MPa时，严禁采用闸阀。阀门的材料，应符合下表的要求。

氢气阀门材料 表5.2.4.1

工作压力（MPa） ＜0.1 0.1~2.5 ＞2.5

材料 阀体采用球墨铸铁或铸钢 密封面采用合金钢或与阀体一致 阀杆采用碳钢 阀体采用铸钢 密封面采用合金钢或与阀体一致 阀体、阀杆、密封面均采用不锈钢 注： （1）当密封面与阀门直接连接时，密封面材料可与阀体一致。

（2）阀门的密封填料，应采用石墨处理过的石棉或聚四氟乙烯材料。

5.2.4.2氢气管道法兰、垫片宜符合下表的要求。

氢气管道法兰、垫片 表5.2.4.2

工作压力（MPa） ＜2.5 2.5~10.0 ＞10.0

法兰密封面型式 光滑式 凹凸式或榫槽式 凹凸式或梯形式 垫片 XB350石棉橡胶板， 聚四氟乙烯板 石棉缠绕式垫片， XB350石棉橡胶板 二号硬钢纸板，退火紫铜板 5.2.4.3含氨的气体管道严禁使用含铜材质的阀门和附件。 5.2.5氧气管道

5.2.5.1氧气管道的阀门选用，应符合下列要求。

阀门材料的选用 表5.2.5.1

工作压力（MPa） ＜1.6 1.6~3 ＞10

材料 阀体、阀盖采用可锻铸铁、球墨铸铁或铸钢阀杆才有碳钢或不锈钢 阀瓣采用不锈钢 采用全不透刚、全铜基合金或不锈钢与铜基合金组合 采用全铜基合金 注：（1）工作压力为0.1MPa或以上的压力或流量调节阀的材料，应采用不锈钢或铜基合金，或以上两种

（2）阀门的密封填料，应采用石墨处理过的石棉或聚四氟乙烯材料，或膨胀石墨。 5.2.5.2氧气管道上的法兰，应按国家有关的现行JB标准选用，管道法兰的垫片，宜按下表选用。

氧气管道法兰用的垫片 表5.2.5.2

工作压力（MPa） ＜0.6 ＞0.6~3 ＞2.5 材料 橡胶石棉板 缠绕式垫片 波形金属包石棉垫片 退火软化铝片 退货软化铜片 5.2.6乙炔管道 5.2.6.1管内径大于50mm的中压乙炔管道上，不应有盲板或死断点，并不应选用阀门。 5.2.6.2乙炔管道的阀门，附件的选用和管道的连接，应符合下列要求：

阀门和附件应采用钢、可锻铸铁或球墨铸铁材料制造的，或采用含铜量不超过70%的铜合金材料的产品。

阀门和附件的公称压力，应符合下表规定：

阀门和附件公称压力的选择 表5.2.6.2

乙炔的工作压力（MPa） ≤0.02 ＞0.6~3 ＞10

阀门和附件公称压力（MPa） 0.6 1.6 2.5 ≥25 5.2.7氮气、氩气和其它惰性气体管道

高纯气体管道阀门宜采用球阀、截止阀，严禁采用闸阀，一般采用不锈钢阀门，阀门的密合圈及管道与附件连接的密封垫应为不锈钢、有色金属、聚四氟乙烯材料，阀门的填塞料应采用聚四氟乙烯。 5.2.8氯气管道

设备和管道连接处垫料应选用石棉板，石棉橡胶板，氟塑料，浸石墨的石棉绳等，严禁使用橡胶垫。 5.2.9燃油管道

5.2.9.1法兰及法兰垫片

法兰是标准件，应根据管路输送的介质、操作压力和操作温度进行选择。常用为平焊法兰和对焊法兰。

油管路法兰垫片多数可用耐油橡胶石棉垫片，输送航空汽油和喷气燃料的管线应选用缠绕式垫片。 5.2.9.2阀门

阀门的选用，应根据管路流程所要求的功能、管路输送介质。可能的最大压力、使用环境及各种阀门的特点，按照“满足要求，安全可靠，经济合理，操作维修方便”的原则，进行选择。通常双流向的管路应选用闸阀、球阀、蝶阀等无方向的阀门，要求快速启闭的管路应选用球阀和蝶阀，要求可靠性好的管路应选用平板闸阀和球阀。

6.应力计算

6.1管道壁厚计算 6.1.1热力和气体管道

6.1.1.1管道理论壁厚计算

对于Dw/Dn≤1.7承受内压的热力和气体管道按下式计算理论壁厚 （1）按管道外径确定时

δ =PDw/（2[σ]tη+P） mm （6.1.1-1） （2）按管道内经确定时

δ =PDw/（2[σ]tη+P） mm （6.1.1-2） 上两式中 δ-管道计算壁厚 mm； P-设计压力 MPa； Dw-管道外径 mm； [σ]t-管道在设计温度t下的许用应力， MPa； η-许用应力修正系数，见下表。 许用应力修正系数η 表6.1.1.1 1 2 3 4 5 6 7 8

无缝钢管 对于单面焊接的螺旋缝焊接钢管（按有关制造技术条件检验合格者） 对于纵缝焊接钢管（按有关制造技术条件检验合格者） 手工电焊或气焊 双面焊接有坡口对接焊缝，100%无损探伤 有氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊缝 无氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊缝 B，溶剂层下的自动焊 双面焊接对接焊缝，100%无损探伤 单面焊接有坡口对接焊缝 单面焊接无坡口对接焊缝 1.00 0.60 1.00 0.90 0.75 1.00 0.85 0.80 6.1.1.2管道设计壁厚和名义壁厚 δS=δ+C=δ+C1+C2 mm δS-管道设计壁厚，mm； C-管道壁厚附加值，mm；

C1-管道壁厚负偏差的附加值，mm C2-管道壁厚腐蚀裕度，mm δ-同前。

管道名义壁厚δn指管道壁厚道设计壁厚向上圆整至钢管标准规格的壁厚。即标注在设计图纸上的壁厚。

6.1.1.3管道壁厚负偏差的附加值C1及管道壁厚腐蚀裕度C2

管道壁厚负偏差附加值C1的确定。 （1）对于无缝钢管按下式计算：

C1=A1δ mm （6.1.1-4）

A1-管道壁厚负偏差系数，根据管道壁厚允许偏差%按表6.1.1.3-1取用。

管道壁厚负偏差系数 表6.1.1.3-1

管道壁厚0 允许偏差% A1 -5 -8 -9 -10 -11 -12.5 -15 0.050 0.105 0.141 0.154 0.167 0.180 0.200 0.235 δ-管道计算壁厚，mm；

根据GB8163-87规定，无缝钢管壁厚允许偏差如表6.1.1.3-2

无缝钢管壁厚允许偏差 表6.1.1.3-2 钢管种类 热轧 壁厚 外径≤57mm 3~20mm ＞20mm ＜1mm ＞1~3mm ＞3mm 普通级 ±15% +12.5%-15% ±12.5% ±0.15mm +15% -10% +12% -10% 精确度 高级 - ±12.5% ±10.0% ±0.12mm +12% -10% ±10% 冷轧

（2）对于纵缝、螺旋缝焊接钢管，当焊接钢管产品技术条件中已经提供壁厚负偏差百分数值时，则按计算无缝钢管壁厚附加值的方法确定。

（3）当焊接钢管产品技术条件中未提供壁厚负偏差百分数值时，壁厚附加值一般按下列数据取用：

壁厚为5.5mm及以下时 C1=0.5mm 壁厚为6~7mm时 C1=0.6mm 壁厚为8~25mm时 C1=0.8mm

（4）在任何情况下，计算采用的管道壁厚负偏差的附加值不得不小于0.5mm。 管道壁厚腐蚀裕度C2值的确定： （1）对于一般汽水管道，C2=0.

（2）对于磨损或腐蚀较严重的管道，如估计到管道在使用中磨损或腐蚀速度超过0.05mm/a时，则C2应为运行年限内的总腐蚀量。

（3）对煤气、氧气、锅炉给水、锅炉排污、工业水、给水再循环和腐蚀严重的凝结水等管道，还可适当增加壁厚。

6.1.1.4对于压力不大于2.5MPa且温度不大于250℃的无腐蚀性介质热力管道及气体管道，其常用无缝钢管的管道名义壁厚和管道规格见表5.1.1.4.按上表选择管道时可不再进行壁厚应力计算。

6.1.1.5对于中、高压乙炔管道所采用的管外径及最小壁厚见表5.1.6.2-1和表5.1.6.2-2.

6.1.2火力发电厂汽水管道

管道理论壁厚计算详见DT/L5054-1996《火力发电厂汽水管道技术规定》3.2“壁厚计算”（P.14）。其小型热电站常用优质碳素结构钢与合金钢无缝钢管规格与名义壁厚如表6.1.2.3所示。

根据选用的无缝钢管规格与名义壁厚作为输入数据的一部分，以《火力发电厂管道静力计算方法及程序》（电力工业部电力建设总局一九八零年十月）中的等值刚度法管

道静力计算程序来验算管道在工作状态下，由内压和持续外载（包括自重）作用产生的一次应力；管道由热胀、冷缩和其它为宜受约束而产生的热胀二次应力计算；管道在冷状态及工作状态下对固定支架的推力和力矩；工作状态下各支吊点的荷重；根据各支吊点的热位移和工作荷重，选择弹簧并给出弹簧予压缩值；管道由冷紧和弹簧附加力作用的位移值计算，以作为管道支吊架设计和安装调整的一个依据。 6.2管道支架跨距计算 6.2.1按强度条件确定管道支架允许跨距 管道自重弯曲应力不应超过管材的许用应力，以保证管道强度安全。 对于连续敷设，均布荷载的水平直管，支架最大允许跨距下式计算。 Lmax=2.24W?[?]t?q m （6.2.1） 式中 Lmax-管道支架最大允许跨距，m；

3

W-管道断面抗弯矩，cm

Φ-管道横向焊缝系数，见表6.2.1

[σ]t-钢管热态许用应力，MPa； q-管道单位长度计算荷载，N/m； q=管材种+保温重+附加重，见《动力管道手册》第六章P.424，表6-1和表6-2。

管道横向焊缝系数 表6.2.1 焊接情况 手工有垫环对焊 手工无垫环对焊 手工双面加强焊 自动双面焊 自动单面焊 Φ值 0.9 0.7 0.95 1.0 0.8 6.2.2按刚度条件确定管道支架允许跨距 管道在一定跨距下总有一定的挠度，由管道自重产生的弯曲挠度不应超过支架跨距的0.005（当管道坡度i0=0.002~0.005时），对于连续敷设均布荷载的水平直管支架最大允许跨距按式（6.2.2）计算。 Lmax=0.19（100EtJi0÷q）1 m (6.2.2) 3式中 q-管道单位长度计算荷载，N/m； q=管材种+保温重+附加重，见《动力管道手册》第六章P.424，表6-1和表6-2。 Et-计算温度下钢材弹性模数，MPa； J-管道断面惯性矩，cm4; i0-管道坡度，i0=0.002~0.005。 6.2.3管道支架允许跨距的计算应按强度和刚度两个条件进行，去两者中较小值作为推荐的最大允许跨距。 P=1.3MPa t=200℃保温蒸汽管道最大允许跨距见表（6.2.3-1）。 t=100℃保温液体管道最大允许跨距见表（6.2.3-2）。 不保温管道最大允许跨距见表（6.2.3-3）

保温蒸汽管道最大允许跨距（P=1.3MPa t=200℃） 表6.2.3-1 公称通径mm 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600

外径3壁强度条件计算最大跨刚度条件计算最大跨最大允许跨距推荐值厚mm 距 距m m 保温结构容重kg/m3 保温结构容重kg/m3 保温结构容重kg/m3 150 2233 2833 3233 3833 4533 5733.5 7334 8934 10834 13334 15934.5 21936 27337 32538 37739 42639 47839 52939 630311 2.83 3.47 3.85 4.08 4.62 5.58 6.41 7.24 8.20 8.94 10.08 12.49 16.04 15.58 17.00 18.0 18.74 20.48 21.84 250 2.41 3.0 3.05 3.51 4.01 4.62 5.49 6.16 7.05 8.02 .82 10.98 12.79 14.37 15.56 16.53 17.46 18.34 20.37 350 1.71 1.98 2.27 2.63 2.82 3.61 4.31 4.74 5.51 6.11 7.15 9.25 10.74 12.16 13.51 14.44 15.05 15.89 17.99 150 1.84 2.30 2.55 2.81 3.23 3.96 4.72 5.46 6.33 7.19 8.27 10.62 12.35 14.03 15.62 16.90 18.05 19.26 21.91 250 1.66 2.09 2.18 2.54 2094 3.49 4.36 4.91 5.73 6.68 7.57 9.74 11.61 13.29 14.72 15.97 17.21 18.40 20.92 350 1.32 1.58 1.79 2.09 2.32 2.96 3.62 4.13 4.86 5.57 6.58 8.69 10.33 11.89 13.4 14.60 15.59 16.72 19.25 150 1.8 2.3 2.5 2.8 3.2 4.0 4.7 5.4 6.3 7.2 8.2 10.6 12.3 14.0 15.6 16.9 18.0 19.2 21.8 250 1.6 2.1 2.2 2.5 2.9 3.5 4.3 4.9 5.7 6.7 7.6 9.7 11.6 13.3 14.7 16.6 17.2 18.4 20.3 350 1.3 1.5 1.8 2.1 2.3 3.0 3.6 4.1 4.8 5.6 6.6 8.7 10.3 11.9 13.4 14.4 15.0 15.9 19.2 注： 1.管道横向焊缝系数Φ=0.7。

2.管材许用应力[σ]t=101MPa（10号钢）。

3.钢材弹性模数Et=1.813105MPa。 4.管道坡度i0=0.002。

保温液体管道最大允许跨距（t=100℃） 表6.2.3-2

公称通径mm 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600

外径3壁强度条件计算最大跨刚度条件计算最大跨最大允许跨距推荐值厚mm 距 距m m 保温结构容重kg/m3 保温结构容重kg/m3 保温结构容重kg/m3 150 2233 2833 3233 3833 4533 5733.5 7334 8934 10834 13334 15934.5 21936 27337 32538 37739 42639 47839 52939 630311 3.47 4.10 4.44 4.87 5.30 6.08 6.94 7.49 8.03 8.57 9.17 10.88 12.00 13.02 13.93 14.36 14.69 15.02 16.56 250 3.12 3.74 4.09 4.55 4.96 5.76 6.35 6.94 7.51 8.10 8.87 10.42 11.62 12.67 13.66 14.10 14.40 14.75 16.31 350 2.79 3.46 3.81 3.83 4.28 5.11 6.02 6.30 6.90 7.53 8.08 8.91 11.15 12.05 13.06 13.51 13.90 14.23 15.87 150 2.12 2.58 2.81 3.16 3.54 4.20 4.98 5.60 6.26 7.0 7.78 9.68 11.14 12.47 13.72 14.57 15.37 16.13 18.25 250 1.97 2.42 2.66 3.03 3.39 4.05 4.69 5.32 5.99 6.74 7.61 9.43 10.91 12.24 13.52 14.39 15.17 15.94 18.07 350 1.83 2.30 2.53 2.49 3.07 3.74 4.53 4.99 5.66 6.42 7.15 9.11 10.61 11.84 13.13 13.99 14.81 15.56 17.74 150 2.1 2.6 2.8 3.1 3.5 4.2 5.0 5.6 6.2 7.0 7.8 9.7 11.1 12.5 13.7 14.3 14.7 15.0 16.5 250 2.0 2.4 2.6 3.0 3.4 4.0 4.7 5.3 6.0 6.7 7.6 9.4 10.9 12.2 13.5 14.1 14.4 14.8 16.3 350 1.8 2.3 2.5 2.7 3.0 3.7 4.5 5.0 5.7 6.4 7.1 9.1 10.6 11.8 13.1 13.5 13.9 14.2 15.8 注： 1.管道横向焊缝系数Φ=0.7。

2.管材许用应力[σ]t=111MPa（Q235-A）。

3.钢材弹性模数Et=2.03105MPa。 4.管道坡度i0=0.002。

不保温管道最大允许跨距 表6.2.3-1

公称通径mm 外径3壁厚mm 气体管最大允许跨距m 管道强度刚度 计算条件条件推荐荷载计算 计算 值 N/m 14.22 18.83 22.16 26.97 32.85 49.13 73.25 92.28 115.19 142.88 194.17 358.63 527.79 723.63 949.57 1099.9 4.53 5.25 5.66 6.22 6.80 7.66 8.69 9.57 10.68 11.77 12.83 15.04 16.74 18.22 19.59 20.66 2.52 3.03 3.29 3.71 4.17 4.89 5.77 6.58 7.54 8.62 9.70 12.00 13.86 15.55 17.15 18.5 19.84 21.12 23.75 2.5 3.0 3.3 3.7 4.2 4.9 5.8 6.6 7.5 8.6 9.7 12.0 13.8 15.5 17.1 18.5 19.8 21.1 23.7 液体管最大允许跨距m 管道强度刚度 计算条件条件推荐荷载计算 计算 值 N/m 15.79 21.38 26.28 33.25 42.47 64.53 99.34 132.68 177.60 245.16 341.46 639.09 947.02 1348.69 1791.46 2189.31 2653.65 3143.20 4490.52 4.3 4.92 5.2 5.61 5.98 6.69 7.47 6.46 8.49 8.99 9.68 11.26 12.37 13.35 14.26 14.64 14.96 15.27 16.79 2.43 2.9 3.11 3.46 3.83 4.46 5.21 5.83 6.47 7.20 8.03 9.89 11.33 12.64 13.88 14.71 15.50 16.26 18.36 2.4 2.9 3.1 3.4 3.8 4.4 5.2 5.8 6.4 7.2 8.0 9.9 11.3 12.6 13.9 14.6 15.0 15.3 16.8 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600

2233 2833 3233 3833 4533 5733.5 7334 8934 10834 13334 15934.5 21936 27337 32538 37739 42639 47839 52939 630311 1266.03 21.66 1433.52 22.61 2073.40 24.71 注： 1.管道横向焊缝系数Φ=0.7。

2.管材许用应力[σ]t=111MPa（10号钢）。

3.钢材弹性模数Et=1.983105MPa。 4.管道坡度i0=0.002。

6.2.4火力发电厂汽水管道支吊架允许跨距的计算应按DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》7.2条（支吊架间距）要求进行。 6.2.5水平90°弯管两支架间的管道展开长度，不应大于水平直管段上支架最大允许跨距的0.73倍。

6.2.6煤气管道支架允许跨距

煤气管道上没有附加其他管道时的跨距计算按式（6.2.6-1），（6.2.6-2），（6.2.6-3）进行。

L=0.1089（EJ/q）1/3 m (6.2.6-1) 根据上式计算求得的L值再验算管壁应力：

σ=M/W=qL2/(8w) MPa （6.2.6-2） 其σ值应≤127.5MPa。 再验算挠度：

f=qL4/（1579J） cm （6.2.6-3） 其f值应≤L/6

式中 J-断面惯性矩，cm4，见表6.2.6-1； W-断面抗弯矩，cm3，见表6.2.6-1； E-弹性模数，MPa；

20℃，Q235-A，E=2.063106 MPa M-弯矩，N2m； L-支架跨距，m；

q-煤气管道单位总荷重，N/m；

q=（管材重+保温重）39.81+附加荷载。

附加荷载包括管内积水重，积污重，管外冰雪重，保温材料厚度按岩棉计算δ=40mm。见《动力管道手册》第六章P.432，表6-12.

无附加荷载时冷煤气管道支架跨距见表6.2.6-1。

附加20％和50%荷载时冷煤气管道支架跨距见表6.2.6-2和表6.2.6-3。 （2）煤气管道上附加其它管道时（如煤气管道上附加蒸汽或氧气等管道）的跨距计算 当煤气管道上附加其它管道在支架间有六个以上支承点时，附加管的荷载按均布荷载加煤气管荷载考虑，当少于六个支承点时，则应计算附加管后的附加弯矩和挠度，以校核总的弯曲应力和挠度不超过允许范围，即： σ=∑M/W≤127.5MPa ∑f≤L/6。

总弯矩和总挠度为煤气管道及各附加荷载分别计算值的代数和。

附加管后的附加弯矩和挠度按《动力管道手册》第六章P.431，表6-11计算。

无附加荷载时冷煤气管道支架跨距 表6.2.3-1 外径3断面惯性壁厚mm 矩cm4 断面抗弯矩cm3 25 39 65 160 329 472 535 685 1070 1520 1990 2590 3260 6020 4860 5770 8200 9200 11000 12100 14300 15780 22250 无保温时跨距m 总荷载N/M 12023 154.26 207.41 387.55 573.68 668.81 762.95 854.15 1042.44 1229.74 1378.80 1532.76 1708.30 2196.67 2382.01 2565.39 3059.64 3255.77 3460.73 4151.11 348.22 4596.33 5501.47 有保温时跨距m 总荷载N/m 159.46 198.39 256.44 446.39 647.23 761.97 865.92 966.93 1179.73 1386.65 1555.32 1728.89 最大跨距m 66 7.5 8.6 10.8 12.6 14.3 15.0 16.4 19.0 21.5 23.7 26.1 28.2 28.8 30.8 32.7 35.6 37.2 39.5 39.3 41.7 43.0 47.1 断面压应力MPa 26.18 27.81 29.50 35.32 34.60 36.22 40.11 41.92 43.96 46.75 48.65 50.39 52.09 56.65 58.12 59.43 59.11 61.21 61.36 66.23 66.09 67.32 68.56 最大跨距m 6.0 6.9 8.0 10.3 12.1 13.7 14.4 15.7 18.3 20.7 22.7 25.0 断面压力MPa 28.70 30.27 31.56 37.00 36.00 37.87 41.95 43.49 46.15 48.86 50.34 52.15 10834 13334 15934.5 21936 27336 32536 37736 42636 52936 63036 72036 82036 92036 102036 112036 122036 132037 142037 152037 162037 172037 182037 202038 136 258 516 1920 4488 7653 10090 14630 28200 48080 71650 106100 150000 206000 272000 352130 540000 654000 835000 982000 1230000 1434000 2247000

附加20%荷载时冷煤气管道支架跨距 表6.2.6-2

外径3壁厚mm 10834 13334 15934.5 21936 27336 32536 37736 42636 52936 63036 72036 82036 92036 102036 122036 132037 142037 152037 172037 182037 202038

气体管最大允许跨距m 附加荷总荷跨距m 断面压载N/m 载N/m 应力MPa 24 145 6.2 27.8 30 184 7.1 29.7 41 249 8.1 31.4 77 465 10.2 37.8 115 688 11.9 37.0 123 791 13.5 38.1 153 916 14.1 42.5 171 1025 15.4 44.3 208 1250 17.9 46.7 245 1475 20.2 49.5 275 1653 22.3 51.6 306 1839 24.5 53.2 343 2050 26.5 55.2 441 2638 2731 60.2 510 3079 30.8 63.2 608 3668 33.5 62.7 647 3903 35.0 65.0 696 4158 37.2 65.3 873 5217 39.2 70.0 922 5511 40.5 71.6 1098 6600 44.3 72.7 液体管最大允许跨距m 附加荷载总荷载跨距m 断面压应N/m N/m 力MPa 31 39 50 89 129 142 174 193 235 277 314 343 191 237 307 535 777 904 1039 1157 1412 1667 1863 2069 5.6 6.5 7.5 9.7 11.4 12.9 13.5 14.8 17.2 19.4 21.4 23.5 29.9 32.1 33.2 39.3 38.3 39.8 44.2 46.2 48.8 51.6 53.6 55.1

附加50%荷载时冷煤气管道支架跨距 表6.2.6-3

外径3壁厚mm 10834 13334 15934.5 21936 27336 32536 37736 42636 52936 63036 72036 82036 92036 102036 112036 122037 132037 142037 152037 162037 172037 182037 202038

无保温 附加荷总荷跨距m 断面压载N/m 载N/m 应力MPa 60 180 5.7 29.2 76 230 6.6 32.1 104 312 7.5 33.7 193 581 9.4 43.1 284 858 11.0 39.4 304 971 12.6 40.8 382 1147 13.1 46.0 422 1275 14.3 47.5 520 1559 16.6 50.1 618 1844 18.8 53.6 686 2059 20.7 55.4 765 2295 22.8 57.5 853 2560 24.6 59.4 1098 3295 25.2 65.0 1187 3570 26.9 66.4 1285 3854 28.5 67.8 1530 4589 31.1 67.7 1628 4884 32.4 69.7 1736 5197 34.5 70.3 2079 6227 34.3 75.7 2177 6531 36.3 75.2 2295 6894 37.6 77.2 2746 8247 41.1 78.2 附加荷载N/m 78 98 127 226 323 353 431 481 588 686 775 863 有保温 总荷载跨距m 断面压应N/m 力MPa 235 294 382 677 971 1118 1294 1442 1765 2069 2334 2589 5.2 6.0 7.0 9.0 10.5 12.0 12.6 13.7 16.0 18.1 19.9 21.9 31.7 33.9 36.0 42.8 40.6 42.6 48.0 49.4 52.7 55.7 58.0 59.9 6.3管道应力验算

热力管道应力盐酸任务是：验算管道在内压、持续外载（包括自重和支吊架反力等）作用下产生的一次应力和由于热胀冷缩及其位移受约束产生的二次应力（即热胀当量应力）以判明所计算的管道是否安全、经济、合理。 6.3.1管道内压、持续外载作用下的一次应力验算

6.3.1.1管道在工作状态下，由内压产生的折算应力不得大于钢材在计算温度下的基本许用应力。

即 σZS≤[σ]t (6.3.1.1-1)

式中 [σ]t-管道在设计温度t下的许用应力，MPa；

σZS-内压产生的折算应力，由式（6.3.1.1-2）计算而得，MPa； σZS=P[Dw-（δn-C）]÷[2η（δn-C）] （6.3.1.1-2） 式中 P-设计压力，MPa； Dw-管道外径，mm；

δn-管道名义壁厚，mm；

η-许用应力修正系数，见表6.1.1.1；

C-管道壁厚附加值，mm。

对于无缝钢管和在产品技术条件中提供有壁厚负偏差百分数值的焊接钢管，C按式6.3.1.1-3计算：

C=δnA1÷（1+A1） mm （6.3.1.1-3） A1-管道壁厚负偏差系数，按表6.1.1.3-1取用。

对于壁厚符合6.1.1.2条规定的管子，可不进行内压折算应力的验算。当已知验算点的最小壁厚，进行校核验算时，应以最小壁厚做（δn-C）代入公式（6.3.1.1-2）进行计算。

6.3.1.2管道在工作状态下，由内压和吃去外载产生的一次应力不得大于钢材在计算温度下的基本许用应力。

P（Dw-δn）÷（4δn）+σZHw+σw≤[σ]t (6.3.1.2-1) 式中 σZhw-持续外载轴向应力，由式（6.3.1.2-2）计算而得： σZhw=PZhw÷（100f） MPa （6.3.1.2-2） PZHw-持续外载轴向力， N； f-管道断面积， cm2；

σw-持续外载当量应力，由式（6.3.1.2-3）计算而得： σw=mMW÷（WΦ） MPa （6.3.1.3-3）、 MW-持续外载当量力矩，N2m； W-管道断面抗弯矩，cm3；

m-应力加强系数，见式（6.3.1.2-4）；

m=0.9÷（λ）2/3 (6.3.1.2-4)

λ-尺寸系数，其计算方法见SDGJ6《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》第24条：

Φ-环向焊缝系数，按下列取用： 无垫环手工焊 0.7 有垫环手工焊 0.9 手工双面加强焊 0.95 自动单面焊 0.8

对于按照《电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂承压管道焊接篇）》检验合格

的环向焊缝，焊缝系数按下列取用：

对于碳素钢和低合金钢 0.9 对于高铬钢 0.7

当应力验算点在各类弯管上或热挤压三通焊接三通支管与主管交叉点时，取Φ=1，当应力验算在支管上时，宜将焊缝系数计算在内。

持续外载产生的轴向应力和当量应力，是由自重（管子及附件重量、保温结构重量，对于水管道还应包括水重）和支吊架反力产生的应力。

有管道自重和支吊架摩擦力所产生的持续外载轴向应力及由管道自重所产生的持续外载弯曲应力的近似计算方法详见SDGJ6《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》附录四。

6.3.2管道由热胀冷缩和其它位移受约束而产生的热胀二次应力（即热胀当量应力）不得大于按下式计算的许用应力范围。

即 σf≤1.2[σ]20+0.2[σ]t （6.3.2-1） 式中 [σ]20-管道在20℃时的许用应力，MPa；

[σ]t-管道在设计温度t下的许用应力，MPa；

σf-热胀当量应力，取计算管系上危险断面的应力值，MPa； σf=mM÷（WΦ） (6.3.2-2)

其中 M-热胀当量力矩，按全补偿值和钢材在20℃时的弹性模数计算，N2m； W-管道断面抗弯矩，cm3；

W=π（Dw4-Dn4）÷（32Dw） （6.3.2-3） Dw-管道外径，cm； Dn-管道内径，cm；

m-应力加强系数，见式（6.3.1.2-4）； Φ-环向焊缝系数，（见第6.3.1.2条）。

6.3.3若所计算的热胀当量应力不满足公式（6.3.2-1）的要求，但内压和持续外载产生的一次应力低于[σ]t时，允许将未用足的这部分许用应力加在热胀二次应力验算的许用应力范围内。此时，应准确计算由内压和持续外载产生的应力。由内压、持续外载和热胀产生的最大合成应力，不得大于钢管在20℃时与计算温度下许用应力之和的1.2倍。

即 σf≤1.2[σ]20+[σ]t （6.3.3-1）

式中 σhc-内压、持续外载和热胀产生的合成应力，MPa；

σhc=P（Dw-δn）÷（4δn）+σZhw+σw+σf （6.3.3-2） 其余符号与第6.3.1.1条、第6.3.1.2条、第6.3.2条相同。 公式（6.3.3-2）中的各项，应取同一断面的应力值。 6.3.4对于GC1（4）、GB2及其他危险性较大的管道，原则上应采用管道应力分析软件进行应力及推力计算。

6.3.5对于P≤1.6MPa,t≤200℃的热力管道，当DN≥250，且管道形状复杂，则应以《火力发电厂管道静力计算方法及程序》（电力工业部电力建设总局一九八零年十月）中的等值刚度法管道静力计算程序来计算管道应力，管道对固定支架的推力和力矩。

6.3.6对于P≤1.6MPa，t≤200℃的热力管道，当DN≤200时应尽量采用图表或简化公式来计算管道应力、管道对固定支架的推力和力矩。 对于L形和Z形的平面管道

Px=9.8KxCJ÷L2 N （6.3.6.1-1） Py=9.8KyCJ÷L2 N （6.3.6.1-2）

Px、Py-固定点处管道沿X轴方向及Y轴方向推力， N; 式中 L-两固定点间距， m；

J-管道断面惯性矩， cm4；见<动力管道手册>表8-4； C-温度纵合系数， 见<动力管道手册>图8-7；

Kx、Ky-管形系数， 见<动力管道手册>表8-5及表8-6； σb=0.098KbCDw÷L MPa （6.3.6.1-3） σb-管道弯曲应力，MPa；

Dw-管道外径， cm；

Kb-管形系数， 见<动力管道手册>表8-5及表8-6； 对于立体管道

Px（γ）=CJγ÷（510L2） N (6.3.6.1-4) Py（ω）=CJω÷（510L2） N (6.3.6.1-5) Pz（θ）=CJθ÷（510L2） N (6.3.6.1-6) Px（γ）、Py（ω）、Pz（θ）-固定点处管道沿X、Y、Z轴方向的推力， N； L-管段长度， m；

C-纵合系数， 见<动力管道手册>图8-10；

γ、ω、θ-管道固定点推力系数， 见<动力管道手册>图8-12； J-管道断面惯性矩， cm4；见<动力管道手册>表8-4； σb=CDwG÷（100L） MPa （6.3.6.1-7） σb-管道的最大弯曲应力， MPa； Dw-管道外径， cm；

G-管道应力系数a、b、c、d中的最大值，见<动力管道手册>图8-13； C、L同前。

6.3.6.2平面自然补偿管段短臂长度计算

L形直角弯自然补偿，如图（6.3.6.2-1）所示。

L1=1.1（ΔLD÷300）1/2 m （6.3.6.2-1） 式中 ΔL—长臂L的热伸长量，mm； D-管道外径，mm。

图 6.3.6.3-1 L形补偿管段

(2)Z形折角弯自然补偿，如图（6.3.6.2-2）所示。

L3={6ΔtED÷[103[σbw](1+1.2K)]}1/2 m (6.3.6.2-2) 式中 Δt-计算温度，℃；

E-管道材料的弹性模量，MPa；

图 6.3.6.2-2 Z形自然补偿管段

D-管道外径，mm； K-L1/L2；

[σbw]-弯曲许用应力，MPa。

6.3.6.3空间自然补偿管道的近似验算，如图（6.3.6.3）所示。 图 6.3.6.3 空间自然补偿管段

空间立体管段其自然补偿能力是否满足要求，可按式（6.3.6.3）计算判别。 DNΔL÷（L-U）2≤20.8 （6.3.6.3） 式中 DN-管道公称直径，mm；

ΔL-管道三个方向热伸长的向量和，cm； L-管道展开长度，m；

U-管道两端固定点之间的直线距离，m；

式（6.3.6.3）的使用条件：（1）一根管道，管材直径一致；（2）两端必须是固定支架；（3）中间无限位支吊架；（4）无分支管。 6.3.6.4矩（方）形补偿器的选择

常用的如图（6.3.6.4）所示的四种类型，矩形补偿器安装时一般必须予拉伸，予拉伸值：当介质温度250℃以下时，为计算热伸长量的50%；当介质温度250~400℃时，为计算热伸长量的70%。

矩形补偿器选择见表6.3.6.3。

（2）矩形补偿器弹性力计算

矩形补偿器的弹性力PK按式（6.3.6.4）计算：

PK=98[σbw]W÷H N （6.3.6.4） 式中[σbw]-管道许用弯曲应力， MPa； W-管道断面抗弯力矩， cm3； H-补偿器外伸臂长度， cm。 图 6.3.6.4 矩（方）形补偿器

矩形补偿器选择 表6.3.6.4 补偿能力ΔLmm 型号 20 25 32 40 50 公称通径DNmm 65 80 100 125 150 200 250 外伸臂长H=a+2Rmm 30 1 2 3 4 450 530 600 580 760 760 650 750 850 1060 790 930 1060 1350 570 630 820 820 20 830 930 1120 - 670 850 850 - - - - - - - - 790 880 970 1050 - - - - - - - - 860 910 980 1240 - - - - - - - - 930 930 980 1240 - - - - - - - - 1000 1000 - - - - - - 1220 1300 1350 1450 - - - - - - - - - - - - - - - - 1380 1380 1450 1530 - - - - - - - - - - - - - - - - 1530 1530 1600 1650 - - - - - - - - - - - - - - - - 1800 1800 - - - - - - 2050 2100 2100 2100 2500 2630 2700 2800 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2300 - - - - 2800 2900 3100 50 1 2 3 4 75 1 2 3 4 570 690 790 - 680 830 980 - 760 870 970 1140 860 1020 1120 1410 920 1070 1220 1430 950 1080 1180 1450 1050 1150 1220 1450 1100 1200 1250 1350 100 1 2 3 4 1 2 3 4 150 200 1 2 3 4 250 1 2 3 4 780 970 1140 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 910 1070 1250 1600 1100 1330 1560 - - 980 1170 1360 1700 1260 1450 1700 - - 1370 1700 2000 1050 1240 1630 1780 1270 1540 1800 2070 1100 1250 1450 1700 1310 1550 1830 2170 1200 1330 1470 1710 1400 1660 1870 2200 1270 1400 1500 1720 1570 1760 1900 2200 1400 1530 1600 1730 1730 1920 2050 2260 1590 1670 1750 1840 1920 2100 2230 2400 1730 1830 1830 1980 2120 2280 2400 2570 1240 1540 - - - - - - - - - - - - 1450 1800 2100 - - 1620 2010 1510 1810 2100 2720- - 1700 2040 2370 - - 1700 2000 2220 2750 1830 2070 2300 2770 2000 2250 2450 2780 2240 2500 2670 2950 24702700 2850 3130 2840 3080 3200 3400 - 3200 3400 3700 1530 1800 19502260 2500 3000 2050 2340 2600 3100 2230 2560 2800 3230 2520 2800 3050 3450 2780 3050 3300 3640 3460 3500 3700 4000 - 3800 3800 4200

7.固定支架

7.1固定支架间距

7.1.1固定支架间距确定的原则

管道固定支架是用来承受管道因热胀冷缩时所产生的推力，同时限制管道的位移，为此，支架和基础必须坚固。固定支架的间距直接影响到管网的经济性，因此要求固定支架布置合理，是固定支架允许间距加大以减少其数量。固定支架间距必须满足下列条件：

（1）管段的热伸长量不得超过补偿器的允许补偿量；

（2）管段因膨胀产生的推力不得超过固定支架所能承受的允许推力值； （3）不宜使管道产生纵向弯曲。

7.1.2热力管道固定支架最大间距见表7.1.2

热力管道固定支架最大间距（m） 表7.1.2 补偿器型式 矩形补偿器 波纹管补偿器 架空和地沟 无沟 轴向复式 横向复式 套管补偿器 球型补偿器 L型自然补偿器 L长边最大距离 L短边最小距离 2 2.5 3.0 3.5 4.0 5.0 5.5 6.0 6.0 - - - - - - - 15 18 20 24 24 30 30 30 30 - - - - - - - 架空 - - - - - - 100 100 120 120 130 130 140 140 150 150 架空和地沟 - - - 70 70 70 85 85 85 105 105 120 120 140 140 140 - - - - - - - - 60 75 90 110 120 110 100 100 - - - - 45 - 50 - 55 - 60 - 65 50 70 50 70 50 90 50 90 70 110 110 70 70 125 125 125 管道敷设方式 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 公称通径mm 30 35 45 50 55 60 65 70 80 90 100 115 130 130 130 130 注：表中热伸长量ΔL按2.4mm/m计

7.1.3热力管道支管道允许不装补偿器的最大长度，见表7.1.3。 热水℃ 蒸汽MPa 民用和公共房屋 工业房屋 65 57 50 45 42 40 37 32 30 27 27 27 25 25 24 24 24 24 24 60 70 80 90 95 100 - - - - - - 110 120 130 140 143 151 158 164 170 0.5 0.6 0.7 - - - 175 0.8 - 179 0.9 - 183 1.0 - 188 1.2 - 0.05 0.1 0.18 0.27 0.3 0.4 30 26 25 22 22 22 55 45 40 35 33 32 注：表中管段位移量是依据工业厂房不超过50mm，公共建筑不超过40mm的情况下编制的。

7.1.4煤气管道固定支架最大间距见表7.1.4。

煤气管道固定支架最大间距 表7.1.4

公称通径DNmm 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 2000 120 50 50 70 70 65 65 65 60 60 60 60 45 45 45 45 40 40 40 40 40 固定支架最大间距m 波形补偿器 100 60 60 80 80 75 75 75 75 70 70 55 55 55 55 55 50 50 50 50 50 80 75 75 100 100 95 95 95 90 90 90 75 70 70 70 70 65 65 65 65 65 120 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 鼓形补偿器 100 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 80 80 80 85 85 85 85 85 85 85 85 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 注：1.上表按波形，鼓形补偿器的一波之最大伸缩量的1/2~1/3。采用四波，工作压力为0.02MPa时得出的，一般固定支架最大距离采用约60m。

2.如三波、二波、单波时最大间距可分别减少1/4~3/4。

7.2固定支架推力

沿管道轴向的水平荷载，即通常所说的轴向水平推力其内容包括：

7.2.1补偿器的反弹力PK,当管道膨胀时，补偿器被压缩变形，由于补偿器的刚度而产生一个抵抗压缩的力量，这个力通过管道反作用于固定支架，这就是补偿器的反弹力。 7.2.2管道内的不平衡内压力P（当在两个固定支架之间所设的补偿器为套管补偿器，轴向波形补偿器）。

当固定支架布置在带有弯管段上或者在装有阀门或堵板的管段上时，内压推力按下式计算：

P=P0F N （7.2.2-1） 式中 P0-介质工作压力，MPa；

F-套管补偿器的套管外径横截面积或轴向波形补偿器的有效截面积，mm2 。 当固定支架布置在两个不同直径的套管补偿器或轴向波形补偿器之际时，内压推力按下式计算：

P=P0(F1-F2) N (7.2.2-2)

式中 F1-直径较大者补偿器的横截面积，mm2； F2-直径较小者补偿器的横截面积，mm2；

7.2.3中间活动支架通过管道传给固定支架的反作用力，当用刚性活动支架式为固定支架至补偿器各活动支架的摩擦反力之和Pmc，其Pmc可按式（7.2.3-1）计算。 Pmc=1.5μPJB N （7.2.3-1） 式中 μ-摩擦系数，按表7.2.3选用：

摩擦系数μ 表7.2.3 接触情况 μ 滑动支座 钢与钢接触 0.3 钢与混凝土接触 0.6 钢与木接触 0.28~0.4 滚动支座 钢与钢接触 0.1 滚柱支座 钢与钢接触 0.1 沿滚柱轴向移动 1.3 沿滚柱径向移动 0.1 管道与土壤 0.6 管道与保温材料 0.6 管道与橡胶材料 0.15 PJB-作用在一个固定支架上的基本垂直荷载，N。

PJB=0.5q（L1+L2）+9.81KfpQ N （7.2.3-2） 式中 q-管道单位长度计算荷载，N/m；

q=[管材重+保温结构重+冷凝水重（或充满水重）]39.81。 L1,L2-所计算固定支架与两侧相邻固定支架的间距，m； Q-管道附件重量，kg；

Kfp-荷重分配系数，见<动力管理手册>图6-5。 7.2.4固定支架推力计算

各种不同型式补偿器在不同管道布置情况下固定支架推力计算，详见<动力管道手册> P.446~P.449表6-28~表6-31。

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