管道的强度试验压力计算及其盲板选用

石 油 工 程 建 设 2006年 4月 沈 杰 ．张 颖 2 (1．中石油第二建设公司，甘肃兰州 730060；2．甘肃瑞凯监理公司，甘肃兰州 730060) 摘 要：通过对压力管道参数的物理意义、计算公式及现行规范中有关管道压力试验条款的 介绍和分析，并结合具体实例，说明了压力管道强度试验压力的计算方法，同时对试压用盲板的 厚度选用及减薄问题进行了探讨，为压力管道系统试压 中关键参数的确定提供了充分的理论依 据 。 关键词：压力管道；强度试验；压力计算； 盲板选用 中图分类号：TE973．1 文献标识码：B 文章编号：1001—2206(2006)02—0054—04 0 引言 近年来 ，随着压力管道安装资格认证工作的 逐步深入 ，石化装置中压力管道安装后的强度试 验越来越受到工程管理各方的重视和关注。由于 压力管道一般按压力等级进行分组分系统试压 ， 而且 ，设计单位在施工图上一般不给出试验压力 的数值 ，需要施工单位 自己计算 ，然后由监理 、 甲方 、地方技术质量监督部门确认。所以，压力 管道的试压程序比压力容器试压要复杂和困难得 多。同时 ，在试压过程中需要使用大量的嵌入式 盲板，将管道与设备或不同管道系统之间隔断 ， 若盲板厚度选择不当，就会导致很多问题。本文 就这方面的一些问题进行分析和探讨。 l 压力管道设计参数分析 压力管道设计参数包括设计温度 ( )、设计压 力 (P)、压力等级 (如：1 6)、操作介质、管子表号 (SCH．)、材质代号 (如：A1)等方面的内容。 这些参数之间存在一定的数学关系，如设计 压力和管子表号之间的关系用下式【2I表示： P=SCH-【卅'／1 000 (1) 式中 SCH．——管子表号 ，表示钢管壁厚系列。 一 般 根 据 标 准 分 为 SCH10、SCH20、SCH30、 SCH40、 SCH60、 SCH80、 SCH100、 SCH120、 SCH140、SCH160。 [卅一 设计温度下管材的许用应力／MPa。 由上式可以看出，设计压力与管子表号在数 值大小上成正比关系。也就是说，当给定了设 计 压力时，管子表号越大的管线更为耐压。 管道壁厚可以通过下式闭计算： t=[D0 2(1-0．125)[卅I]+2．54 (2) 式巾 D 钢管外径／mm。 将(2)式进行变换 ，则管道在压力 P作用下的 应力 ： 盯=D0 1．75(t-2．54) (3) 通过 (3)式可以对选定的钢管在任何压力下 进行应力校核。这里的 P可以是设计压力 ，也可 以是工作压力或试验压力。 另外 ，以上设计参数中的压力等级和材质代 号又构成了管道等级，在设计手册中通过相应的 管道等级表可以进行管件、管子、阀门等零部件 的选取 ，非常方便 ，省去了许多繁杂的计算。如 管道等级为 16A5，表示该管道的公称压力为 16 MPa，材质为 20G，则该管道应选用压力等级为 PN16的管件、阀门。 2 不同情况下强度试验方法与试验压力的选取 压力管道的强度试验方法和试验压力的选取， 标准131有如下规定： (1)设计压力小于或等于 0．6 MPa的管道可采 用气压试验，试验压力为设计压力的 1．15倍 ；真 空管道的试验压力应为 0．2 MPa。当管道的设计压 力大于 0．6 MPa时，必须有设计文件规定或经建设 单位同意，方可用气体进行压力试验。 (2)采用液体进行压力试验时，承受内压的 地上钢管道及有色金属管道试验压力应为设计压 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 32卷第 2期 沈 杰等：压力管道的强度试验压力计算及其盲板选用 55 力的 1．5倍，埋地钢管道的试验压力应为设计压力 的 1．5倍，且不得低于O．4 MPa。 (3)管道与设备作为一个系统进行液压试验， 管道的试验压力等于或小于设备的试验压力时 ， 应按管道的试验压力进行试验；当管道试验压力 大于设备的试验压力，且设备的试验压力不低于 管道设计压力的 1．15倍时，经建设单位同意，可 按设备的试验压力进行试验。 (4) 管道的设计温度高于试验温度时，液压 试验压力应按下式计算： = 1．5P[(，】 ／[(，] (4) 式中 一 试验压力 (表压)／MPa； P一 设计压力 (表压)／MPa； I ——试验温度下，管材的许用应力／MPa； [(，] ——设计温度下，管材的许用应力／MPa。 【cr】 ／[ z大于6．5时，取 6．5。 当 在试验温度下，产生超过屈服强度的应 力时，应将试验压力 降至不超过屈服强度时的 最大压 。 (5)进行液压试验的管道，其试验压力不得超 过管道中法兰在 2O℃时的最高工作压力的 1．5倍。 从以上 5个方面的要求看出，由于气压试验 比较危险，只用于设计压力较低，且无法进行水 压试验的管道 ，比如主风系统的管道，这类管道 管径大，设计压力不超过 0．6 MPa。如采用水压试 验，需水量大，不仅对管道本身支撑件的稳定性 有一定危险，而且加大了为进行水压试验进行基 础和支撑件加固的投资，因此，可采用气压试验。 而气压试验的压力数值为设计压力的 1．15倍，这 点是规范已经规定的。对于液压试验压力数值的 选取要考虑几个方面，尤其是 (4)式及其说明， 包括了以下三方面的含义： (1)管道液压试验压力与设计压力之间有两 个系数，一个是定值 1．5，一个是变量[cr] 与[(，】 的 比值，这表明同种情况下管道系统的液压试验压 力比压力容器的要高 1．2倍。 (2)[cr】 ／[cr】：是一个大于或等于 1的数值 ，设 计温度越高，这个比值越大，但不能超过 6．5。 (3)个别材料当 [叫 ／[cr]：的比值接近 6．5时， 会产生超过该种材料屈服强度的应力，此时 ，为 r不使管材屈服 ，产生塑性变形 ，试验压力 P日应 降至不超过屈服强度时的最大压力。 3 实例计算 ’ 为了更清楚地说明压力管道液压试验的压力 计算及其选取的步骤，我们结合国内重油催化裂 化工程除氧水管道系统这个具体实例进行分析。 除氧水 (BFW)管道系统设计温度为 300℃， 设计压力 9．4 MPa，管道材质 20G，采用的管线等 级为 16A5，选用钢管规格如表 1所示。 表 1 钢管规格 公称直径／ram 规格尺寸／mm 管子衰号 DN20 D27×5．5 SCH160 D 25 D34×6．5 SCH160 DN80 D89×9 SCHI2O DN100 D114×11 SCH12O DN150 Dl68×14 SCH12O DN200 D219×18 SCHl2O DN350 D356×24 SCH1oo DN500 508×32 SCH1oo 首先将该管道系统与设备及其他不同设计压 力、不同材质的管道系统用盲板隔开，然后进行 如下液压试验的压力计算和选取。 3．1 确定计算的优先对象 从表 1中可以看出，管子表号随着钢管直径 的增大而减小，根据 (1)式计算，可以得出小管 径钢管的承压能力远大于大管径钢管，因此，应 以大管径钢管 D508 mm×32 mm作为计算对象。 3．2 计算试验压力 由标准[11查出当20G钢管壁厚为 17～40inlll时， [or]l=137MPa， [or]2=95 MPa。 则试验压力P自=1．5 P『or] ／f(，]z = 1．5×9．4×l37／95 = 20．33(MPa) 计算出的试验压力比设计压力高 2．16倍。 3-3 对计算出的试验压力值进行校核 将试验压力值、D508 mm×32 mm钢管的规格 尺寸代人 (3)式得 ： or=D0P／1．75(t一2．54) = 508×20．33／1．75(32—2．54) = 200．3(MPa) 20G钢管壁厚为 17—40mm时的屈服应力 or,= 235 MPa。 则： 合同

劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载