1. 非金属管道的设计应满足设计条件下的力学、耐腐蚀、蠕变和热膨胀等性能要求。非金属管道(非金属管道包括纤维增强塑料、纤维增强塑料衬里、聚乙烯及其他非金属材料管道)的材料及性能应符合相应材料的相关国家标准、行业标准。


  非金属管道的原材料不得使用或者添加再生料(回收料)[再生料(回收料)是指已使用过的塑料制品经清洁、破碎、研磨或者造粒后制得的材料]。


2. 设计条件要素:


    ①. 设计温度下的抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和弹性模量;


    ②. 设计条件下的蠕变速率;


    ③. 许用应力;


    ④. 延展性和塑性;


    ⑤. 冲击和热冲击性能;


    ⑥. 温度限制;


    ⑦. 熔化和气化转变温度;


    ⑧. 气孔和渗透性;


    ⑨. 试验方法;


    ⑩. 连接方法及其有效性。


3. 设计条件的耦合。


  ①. 非金属管道设计应根据介质的设计压力、设计温度和流体特性等工艺条件,并结合环境和各种荷载等条件进行;


  ②. 非金属管道系统的每个组成件的设计压力,不应小于运行中遇到的内压和外压与温度偶合时最苛刻条件下的压力。最苛刻条件应为强度计算中管道组成件需要最大厚度及最高公称压力时的参数;


  ③. 非金属管道的设计温度应为管道在运行时,压力和温度相偶合的最苛刻条件下的温度。在确定设计温度时,应考虑介质温度、环境温度、阳光辐射或其他热源造成的苛刻温度;


  ④. 酸、碱、油介质的影响。


4. 配管设计非金属管选用应特别注意的可能性。


  ①. 发生火灾时的破坏。笔者调研某事故现场,发现金属管道未遭到火灾破坏,一些非金属管道因火灾遭破坏较严重;


  ②. 毒性影响;


  ③. 非金属管热膨胀系数一般比金属管大,需注意非金属管道的挠性问题。非金属材料的线性膨胀系数较大,导热性差,刚性差。选用非金属材料必须考虑其加工工艺性能和连接性能。对于衬里的材料,需考虑衬里材料和基体材料的黏结力和亲和力,当用于负压工况时尤其应注意。


5. 温度稍微上升时材料拉伸强度的减弱。一些非金属材料的强度受流体温度、太阳直晒温升的影响较大。露天敷设的管道应含有稳定剂。对长期暴露在阳光下的非金属管道应当采取相应的隔离防护措施。


6. 设计选用时应根据所输送介质的腐蚀、磨蚀情况以及电绝缘、阻力降等要求选用适当的材料和型式的管材。各种非金属管的耐腐蚀性能、物理性能以及规格尺寸、偏差等可从相关的设计资料、设计手册查找。由于非金属管的标准化程度不如钢管高,使用时要注意各制造厂在制造工艺、规格尺寸、各种性能等方面的差异。


7. 装置生产过程中各种操作工况和使用操作条件,如压力、温度和被输送流体的物化性质(组成、腐蚀性、物态、间歇或连续操作)。


8. 各种工程材料的特性,正确地选择所使用的材料,分析在装置生产过程中可能出现的各种材料问题(如材料韧性降低的影响,同时要考虑所选用材料的加工工艺性和经济性)。


9. 对于新型材料和特殊材料的选用要严格建立在试验与生产的基础上,经过充分论证后方可选择使用。


10. 当介质腐蚀性强,不适宜选用一般碳钢及合金钢,须选用贵重合金时,为了考虑经济实用性,可用非金属材料(例如PVC、PP、PTFE等)。需注意以下几点:


   ①. 允许使用的温度及压力范围,衬里管道的真空度大小。


   ②. 塑料管道及附件受光和氧作用引起的老化现象,塑料管道在特定温度下对介质的腐蚀性能。


   ③. 压力和温度突变的场合。


   ④. 塑料在某些介质作用下失去弹性而发生的脆性现象。


11. 热塑性塑料一般不用于地面上输送可燃性流体。对可燃、易燃的非金属材料,必须采取防火措施。


12. 脆性材料(硼硅玻璃、陶瓷)不得用于输送有毒、可燃易爆及危险性介质。


13. 非金属管道不得用于输送可燃、毒性危害程度为极度或高度危害的介质。


14. 各种不同的非金属材料对各种流体有着不同的耐腐蚀性能。可根据有关非金属材料手册、试验数据和产品样本加以选择。


15. 热固性树脂材料用于输送有毒或可燃性流体时,应采取安全防护措施。


16. 塑料类管子的壁厚必须考虑塑料的蠕变,防止管子在预期寿命内不会因蠕变而发生破裂,根据不同塑料选用其安全系数。各种高分子材料的性能差别较大,且在选用时应对各类材料性能加以综合分析、对比评估,选出合适材料并进行试验,进一步验证材料性能的可靠性。同时还需要了解所选材料加工工艺性能和制造、安装、维修等性能。


17. 非金属管道不得用于有剧烈振动和剧烈循环的场合。


18. 非金属管道不宜在火灾爆炸危险区内的地上敷设。


19. 硬聚乙烯管道(PVC-U)不得用于输送气体介质。


 20. 需减少热损失和防止管内液体凝结、结晶或冻结的非金属管道应进行保温,管道保温应采用不可燃的轻质材料。埋地的非金属管道不得采用法兰连接,管道上的阀门应设在阀门井内。


 21. 非金属压力管道元件[非金属压力管道元件包括聚乙烯(带金属骨架的聚乙烯、纤维增强聚乙烯)及其他非金属材料管、管件和阀门;纤维增强塑料及纤维增强塑料衬里管和管件制造单位应当有可靠的技术资料和试验方法,以确保原材料及非金属压力管道元件的适用性。


  非金属压力管道元件的制造单位应当对其制造工艺进行工艺评定或工艺验证。


 22. 按照相应的标准、工程规定(设计要求)等对非金属管道的支撑、防护、热变形补偿和接头连接型式进行设计。


 23. 非金属管道不允许使用在超过设计压力、设计温度的环境下;非金属管道的最高使用温度不高于其材料的热变形温度减20℃;非金属管道的最高设计压力与其使用温度相关,应按相关标准规定或者应用实例的工况考虑其温度折减系数;除纤维增强塑料及纤维增强塑料衬里压力管道元件可以用于GC1(3)级管道外,其他非金属压力管道元件不得用于GC1级管道。


 24. 应当根据非金属管道和介质重量以及非金属管道的长度设计支吊架。管道支架、导向架和固定架的选择和采用,除应当核算局部载荷或者应力的负面影响外,还应避免点荷载和非金属管道与支架间的点支撑。


 25. 当非金属管道有阻燃性能要求时,应采用阻燃树脂、添加阻燃剂或其他措施。


 26. 非金属管道有防静电性能要求时应当采取有效的防静电措施。


 27. 架空敷设的非金属管道与高于其使用温度的设备、非金属管道(无隔热)的净距不应小于0.5m,否则应采取隔热防护措施。


 28. 非金属管道法兰与异种材料法兰相接时应采用相应的垫片或垫环。


 29. 对非金属管道系统可能出现的水锤、负压进行专项核算。