有的不銹鋼管道設(shè)計(jì)壓力超過了普通規(guī)范的要求,如本書第一章所述,SH/T 3059適用于設(shè)計(jì)壓力不大于35MPa的管道系統(tǒng),GB50316適用于設(shè)計(jì)壓力不大于42MPa的管道系統(tǒng)。對(duì)于設(shè)計(jì)壓力超過35MPa或42MPa等較高壓力不銹鋼管道的壁厚如何計(jì)算?
(1)我國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 20256《化工高壓管道通用技術(shù)規(guī)范》,管道分為A、H兩個(gè)系列。A系列管道適用于壓力等級(jí) Class900(PN150)、Class1500(PN260)、Class2500(PN420)通用化工高壓管道的設(shè)計(jì)、制造和施工;H系列管道適用于壓力等級(jí)PN160、PN220、PN260、PN320 高壓氫氮?dú)夂铣珊湍蛩匮b置的高壓不銹鋼管道的設(shè)計(jì)、制造和施工。
高壓不銹鋼管道材料許用應(yīng)力應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20801.2《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道第2部分:材料》的有關(guān)規(guī)定取值。高壓管道用鍛件材料許用應(yīng)力應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T150.2《壓力容器 第2部分:材料》的有關(guān)規(guī)定取值。
A系列的彎管和H系列的彎管、焊接三通、透鏡墊及采用螺紋法蘭連接的直管,其原材料所用高壓管子的壁厚宜為正偏差。
高壓法蘭和法蘭蓋應(yīng)采用鍛件制造,鍛件級(jí)別不得低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47008《承壓設(shè)備用碳素鋼和合金鋼鍛件》、NB/T 47009《低溫承壓設(shè)備用低合金鋼鍛件》和NB/T 47010《承壓設(shè)備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件》規(guī)定的Ⅲ級(jí)。
(2)超高壓不銹鋼管道的壁厚計(jì)算可依據(jù)ASME B31.3《工藝管道》(第IX章高壓管道規(guī)定高壓指的是超過ASME B16.5的PN420(CL2500)額定級(jí),規(guī)定設(shè)計(jì)溫度和材料組別所允許的壓力)。
高于在對(duì)應(yīng)溫度下設(shè)計(jì)壓力的壓力偏差,對(duì)任何管道系統(tǒng)都是不允許的。卸壓時(shí)的累積除外。
①. 管道直管段所需壁厚應(yīng)按式(3.3.37)確定。
對(duì)于螺紋組件,應(yīng)采用公稱螺紋深度(ASME B1.20.1中的h或相當(dāng)者),但對(duì)直螺紋接頭,如下列情況符合,則外螺紋槽深度無(wú)需考慮:
a. 螺紋槽深度≤20%壁厚的;
b. 動(dòng)外徑與內(nèi)徑比D/d>1.1;
c. 內(nèi)螺紋連接提供足夠的補(bǔ)強(qiáng);
d. 螺紋加上退刀部分長(zhǎng)度超出補(bǔ)強(qiáng)的距離≤管道的公稱壁厚。
藉連接而獲得的足夠補(bǔ)強(qiáng)定義是:為保證接頭的靜爆破壓力≥管道無(wú)螺紋部分的爆破強(qiáng)度所需的補(bǔ)強(qiáng)是否足夠,應(yīng)按要求驗(yàn)證。
③. 超高壓內(nèi)壓直管的壁厚計(jì)算
內(nèi)壓設(shè)計(jì)壁厚t應(yīng)不小于按具體規(guī)定外徑和最小壁厚管道的式(3.3.38)計(jì)算的厚度或按具有規(guī)定內(nèi)徑和最小壁厚管道的式(3.3.39)計(jì)算的厚度。
④. 超高壓外壓直管的壁厚計(jì)算
對(duì)于D/t<3.33的管道,若管道至少一端暴露在完全的外壓中而產(chǎn)生軸向外壓應(yīng)力者,外壓直管壓力設(shè)計(jì)厚度應(yīng)按高壓內(nèi)壓直管壁厚計(jì)算公式確定。對(duì)D/t≥3.33和D/t<3.33兩端都不承受外壓的管道,其壓力設(shè)計(jì)壁厚應(yīng)按ASMEB31.3普通壓力承受外壓的直管壁厚計(jì)算公式確定,但應(yīng)力值應(yīng)取自 ASME B31.3表K-1。
⑤. 超高壓管道材料的一些特殊要求
不允許使用球墨鑄鐵或其他鑄鐵。鍍鋅材料不允許用于受壓組件,也不能用焊接方法連接到受壓組件上去。
⑥. 超高壓管道無(wú)損檢測(cè)的一些特殊要求
所有環(huán)縫、縱縫和支管連接焊縫均應(yīng)按規(guī)定100%檢查。超聲波檢查不應(yīng)代替射線照相檢查,但可作為其補(bǔ)充。
(3)GB/T 20801、TSG D0001 也有超高壓管道設(shè)計(jì)的要求。如果是油井超高壓管道,也可參考API 6A《井口裝置和采油樹設(shè)備規(guī)范》和GB/T 22513《石油天然氣工業(yè)鉆井和采油設(shè)備井口裝置和采油樹》等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算。