SH/T 3059适用于设计压力不大于35MPa的管道系统,GB 50316适用于设计压力不大于42MPa的管道系统。超高压管道设计、制造、安装的标准规范可依据:TSG D0001《压力管道安全技术监察规程》(适用于公称压力≥42MPa且≤70MPa的管道)、ASME B31.3《工艺管道》第IX章高压管道(规定高压指的是超过ASME B16.5的PN420(CL2500)额定级规定设计温度和材料组别所允许的压力)。
一. 设计温度和压力
设计温度应低于材料的蠕变温度,应考虑最苛刻压力和温度的工况组合,对于管道系统,除了超压泄放装置允许的超压限度外,不允许出现超过设计压力的压力波动。
二. 应力计算
普通圆筒受力状态属于三向应力状态,轴向、环向、径向应力分布和大小满足拉美公式。只有当壁厚较薄(如t<D/6)时,径向应力可以忽略。按照材料力学的第三强度理论(最大剪应力理论),壁厚计算方可定为pD/2S的基本形式。故对于t≥D/6的厚壁圆筒,应力状态和分布根据第三强度理论的壁厚计算推导必然不适用,直管壁厚计算时既要考虑拉美公式,依照爆破理论或者屈服理论(极限强度理论)求值,又要考虑疲劳分析的影响。
超高压管道组成件采用以下方法之一进行压力设计:①. 可对比的经验设计方法;②. 有限元应力分析法;③. 型式试验法;④. 直管应采用极限强度法(全屈服)进行压力设计。
三.材料选用
(1)管子应为无缝管,不得使用螺旋焊缝,管子制造单位应对每根钢管进行超声波检测和涡流检测,每一热处理批次的钢管应进行硬度检测,每根无损检测合格的管子应当按照设计文件的规定进行耐压试验;
(2)不得使用铸造管件,管件制造单位应对每个锻造的管件进行超声波检测;
(3)所有铸造阀门的铸造质量系数1.0,未经建设单位同意不得进行重大补焊;
(4)阀门制造单位应对所有阀门法兰焊接接头应进行射线检测,超声检测不得代替射线检测,阀门外表面和能检测到的内表面应进行磁粉或渗透检测,锻造阀门应进行超声或者射线检测;
(5)不得使用承插焊管件、虾米弯、活套法兰;
(6)透镜垫应采用热加工工艺锻造成型,锻造比应不小于4;
(7)允许使用整体锻造支管、无缝三通、能进行100%射线检测的全焊透支管接头,整体锻造支管内表面应光滑,不得出现凹坑、刮痕等,交叉孔处不得出现尖角;
(8)锥螺纹接头不得大于DN15;
(9)适用于钢及镍基合金、钛合金,除密封件外不得采用非金属材料;
(10)不适用于高温蠕变工况;
(11)无损检测结果为Ⅰ级合格。
超高压管道的安装、无损检测、压力试验等在标准规范中均有详细的要求。