求压力管道厚度计算公式

作者&投稿:程江 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
求压力管道厚度计算公式~

随着中高压大口径管道增多,以往凭经验、查手册确定试压封头的方法难以满足现场需要,尤其是采用压缩空气试压时,甚至因封头选用不当发生试压事故。本文以现行压力容器、金属管道设计规范及管件标准为依据,讨论现场常用试压封头计算公式的选用,并对带加强肋平盖封头设计进行探讨,在长庆气田施工中多次应用验证,这些方法安全、可靠、经济。


1 管道试压封头的结构形式常用管道试压封头有椭圆形封头(管帽)、平盖封头(平管底、承插焊平盖封头、带加强肋平盖封头)、盲板法兰和法兰盖。按其与管道的连接形式有:与筒体成一体或与筒体对接、与筒体角焊或其它焊接、螺栓连接。


2 常用试压封头的设计选用


2.1 椭圆形封头一般用于大口径、中高压管道,通常按公式


(1)计算管子表号(Sch)或按公式


(2)计算封头壁厚,然后查GB12459 (SHJ408,SHJ409)选用管帽材质、型号,确定代号(一般DN300mm、PN6.4 a以上应采用椭圆形管帽)。Sch= ×1000 (1)I I 油面正常、储气罐正常工作的情况下,声波除灰器定时自动启动,使对流段翅片管上的积灰随烟气一起排出,从而提高锅炉热效率,降低排烟温度。振片式大功率高强声波除灰器在现场应用后,高压锅炉排烟温度可降低30℃,锅炉热效率可提高1.2%。


3 应用效果


(1)节油效果好。技改前后对比注汽锅炉热效率平均提高2.4%,一年累计节约燃油576t,每吨原油价格为1000元,则年节约燃料费57.6万元。


(2)清灰周期延长。技改后,清灰周期由平均20d延长到60d,节约了大量的人工清灰用水,大大降低了工人的劳动强度,有效改善了职工的工作环境


(3)有利于改善环境。由于锅炉排烟温度大幅度降低,使周边空气质量改善。


(4)清灰实现了自动、连续作业,减少了工人的劳动量。 = 面+c (2) 式中 P一管道设计压力/MPa,试压时可取试验压力; [盯] 一设计温度下材料许用应力/MPa;一封头壁厚/ram;一焊缝系数,整体冲压 =1;C一封头壁厚附加量,C=1-3ram;D;一管道内径/mm。


2.2 平盖封头平盖封头可用于小口径低压管道试压(DN200ram、PN 4.0 SPa以上宜采用椭圆封头或带加强肋平盖),计算方法有三种:一是按GB50316《工业金属管道设计规范》中第6.6条计算,见公式(3),适用于DN400mm、PN2.5 MPa以下管道试压;二是按GB150—1998第7.4条计算,见公式(4);三是按GB12459管子表号Seh确定封头壁厚,适用于DN15~DN80mm锻钢制承插焊管件Seh80、Schl60两级平焊管帽。 =Kl(Di+2C)√ +C (3) 8=De√ +c (4) 式中 Kl、 一结构特征系数,见GB50316规范中表6.6.1; D —管道计算直径/mm,一般可取D =Di; K一结构特征系数,见GB150表7.7。一般情况下公式(4)较(3)计算值偏大,用 (4)式计算平盖封头时,因K=0.44 ti/t ,ti为管道计算壁厚,可近似取为管道名义壁厚t减2~3mm,t 为管道的有效壁厚,可近似取管道名义壁厚t,故计算时可近似取K=0.44(t一2)/£,以简化计算。


2.3 带加强肋平盖封头计算带加强肋平盖封头厚度时可用当量直径D 代入公式(4)计算,仅用于试压时也可用公式 (5)计算,当量直径D 为根据支撑节距按图1确定的最大内切圆直径。 0·51 Dc √南+c (5) 带加强肋平盖封头应符合构造要求:底板厚度不小于8mm,支撑加强肋应等间隔对称布置,肋板厚度不小于10mm,肋板高度H 应满足公式 (6)的要求。 H≥ +10 (6) 式中[r]h 一贴角焊缝许用应力/MPa; 一焊缝高度/mm。图1 币加强肋平盖封头 2.4 盲板法兰、法兰盖盲板法兰按式(7)计算厚度,法兰盖按设计压力直接选用标准法兰。厂-ij 一 =0.44 D / +c (7) Y L J 2.5 其它注意事项一般可选试压介质为清水或压缩空气,设计温度≤150"(2,封头壁厚附加量取1-3rnm,许用应力为:20R材质时, [盯] =130MPa;16Mn材质时,[ ] =170MPa;(/235材质时,[盯] =120MPa。试压封头的结构应按管道公称直径、试验压力合理选用,封头壁厚应按管子表号或计算确定,所有封头焊缝需采用全焊透结构,对接焊缝壁厚偏差大于3mm时应按1:3斜度过渡,中高压封头应经无损检测合格方可应用,带加强肋平盖封头宜以一直管段成对焊接经水压试验后使用。

法兰:按不同标准制造的法兰重量是不同的 具体理论重量个标准内都可查到。
我国目前法兰标准:
(1)国家法兰标准GB/T9112~9124——2000;
(2)化工行业法兰标准HG20592~20635——1997
(3)机械行业法兰标准JB/T74~86.2——1994;
(4)石化行业法兰标准SH3406——1996.
现以国标为例,说明法兰的选择。国标法兰分为两大体系:欧洲体系和美洲体系。欧洲体系法兰的公称压力有:PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0和PN16.0MPa;美洲体系法兰的公称压力有:PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0和PN42.0MPa。
选择法兰的依据:一般:
(1)输送介质的性质,一般介质、特殊介质、有毒害介质、易燃易爆介质;
(2)根据介质的参数,工作压力、工作温度,在介质是确定的情况下,根据介质的工作温度和工作压力确定出法兰的公称压力PN。
(3)根据使用场所、连接条件确定法兰与管子的连接方式和密封面形式。
(4)根据连接对象确定法兰规格。
法兰设计:
GB150《钢制压力容器》第九章内规定了法兰的设计要求。

随着中高压大口径管道增多,以往凭经验、查手册确定试压封头的方法难以满足现场需要,尤其是采用压缩空气试压时,甚至因封头选用不当发生试压事故。本文以现行压力容器、金属管道设计规范及管件标准为依据,讨论现场常用试压封头计算公式的选用,并对带加强肋平盖封头设计进行探讨,在长庆气田施工中多次应用验证,这些方法安全、可靠、经济。

1 管道试压封头的结构形式常用管道试压封头有椭圆形封头(管帽)、平盖封头(平管底、承插焊平盖封头、带加强肋平盖封头)、盲板法兰和法兰盖。按其与管道的连接形式有:与筒体成一体或与筒体对接、与筒体角焊或其它焊接、螺栓连接。

2 常用试压封头的设计选用

2.1 椭圆形封头一般用于大口径、中高压管道,通常按公式

(1)计算管子表号(Sch)或按公式

(2)计算封头壁厚,然后查GB12459 (SHJ408,SHJ409)选用管帽材质、型号,确定代号(一般DN300mm、PN6.4 a以上应采用椭圆形管帽)。Sch= ×1000 (1)I I 油面正常、储气罐正常工作的情况下,声波除灰器定时自动启动,使对流段翅片管上的积灰随烟气一起排出,从而提高锅炉热效率,降低排烟温度。振片式大功率高强声波除灰器在现场应用后,高压锅炉排烟温度可降低30℃,锅炉热效率可提高1.2%。

3 应用效果

(1)节油效果好。技改前后对比注汽锅炉热效率平均提高2.4%,一年累计节约燃油576t,每吨原油价格为1000元,则年节约燃料费57.6万元。

(2)清灰周期延长。技改后,清灰周期由平均20d延长到60d,节约了大量的人工清灰用水,大大降低了工人的劳动强度,有效改善了职工的工作环境

(3)有利于改善环境。由于锅炉排烟温度大幅度降低,使周边空气质量改善。

(4)清灰实现了自动、连续作业,减少了工人的劳动量。 = 面+c (2) 式中 P一管道设计压力/MPa,试压时可取试验压力; [盯] 一设计温度下材料许用应力/MPa;一封头壁厚/ram;一焊缝系数,整体冲压 =1;C一封头壁厚附加量,C=1-3ram;D;一管道内径/mm。

2.2 平盖封头平盖封头可用于小口径低压管道试压(DN200ram、PN 4.0 SPa以上宜采用椭圆封头或带加强肋平盖),计算方法有三种:一是按GB50316《工业金属管道设计规范》中第6.6条计算,见公式(3),适用于DN400mm、PN2.5 MPa以下管道试压;二是按GB150—1998第7.4条计算,见公式(4);三是按GB12459管子表号Seh确定封头壁厚,适用于DN15~DN80mm锻钢制承插焊管件Seh80、Schl60两级平焊管帽。 =Kl(Di+2C)√ +C (3) 8=De√ +c (4) 式中 Kl、 一结构特征系数,见GB50316规范中表6.6.1; D —管道计算直径/mm,一般可取D =Di; K一结构特征系数,见GB150表7.7。一般情况下公式(4)较(3)计算值偏大,用 (4)式计算平盖封头时,因K=0.44 ti/t ,ti为管道计算壁厚,可近似取为管道名义壁厚t减2~3mm,t 为管道的有效壁厚,可近似取管道名义壁厚t,故计算时可近似取K=0.44(t一2)/£,以简化计算。

2.3 带加强肋平盖封头计算带加强肋平盖封头厚度时可用当量直径D 代入公式(4)计算,仅用于试压时也可用公式 (5)计算,当量直径D 为根据支撑节距按图1确定的最大内切圆直径。 0·51 Dc √南+c (5) 带加强肋平盖封头应符合构造要求:底板厚度不小于8mm,支撑加强肋应等间隔对称布置,肋板厚度不小于10mm,肋板高度H 应满足公式 (6)的要求。 H≥ +10 (6) 式中[r]h 一贴角焊缝许用应力/MPa; 一焊缝高度/mm。图1 币加强肋平盖封头 2.4 盲板法兰、法兰盖盲板法兰按式(7)计算厚度,法兰盖按设计压力直接选用标准法兰。厂-ij 一 =0.44 D / +c (7) Y L J 2.5 其它注意事项一般可选试压介质为清水或压缩空气,设计温度≤150"(2,封头壁厚附加量取1-3rnm,许用应力为:20R材质时, [盯] =130MPa;16Mn材质时,[ ] =170MPa;(/235材质时,[盯] =120MPa。试压封头的结构应按管道公称直径、试验压力合理选用,封头壁厚应按管子表号或计算确定,所有封头焊缝需采用全焊透结构,对接焊缝壁厚偏差大于3mm时应按1:3斜度过渡,中高压封头应经无损检测合格方可应用,带加强肋平盖封头宜以一直管段成对焊接经水压试验后使用。

{1.5PD/2〔σ〕}+C
式中P-----压力单位MPa D------管外径mm 〔σ〕------材料许用应力 C------附加厚度mm


如何计算钢管的最大承压值
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莘甄瑞呋: 根据GB150-1998《钢制压力容器》计算如下: 计算厚度=PrDi/(2*设计温度下的许用应力*焊接接头系数-Pr)=6*120/(2*137*1-6)=720/268=2.687mm 壁厚附加量C=1+0.8=1.8mm. 最小壁厚=2.687+1.8=4.487mm 以上只是做简单的计算,还要进行校核计算,由于你的设计参数不全,因此,其他的系数也是估计的, 这台计算机的输入法比较少,有些希腊字母输入不了,只能用汉字表示了.

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莘甄瑞呋: 当t<D/6 时按直管的内压公式设计: p=2tSf/(D-2tY) p——设计压力或最大允许工作压力,单位为兆帕(MPa) t ——计算厚度,按内压或外压(或真空),分别由公式计算而得的厚度,单位为毫米(mm) f——焊件的纵向焊接接头系数或铸件质...

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