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浅谈高压氮气管道的选材与施工

职称驿站所属分类:化工论文发布时间:2013-03-05 10:18:07浏览:1

提要:高压氮气管道是具有一定危险性的系统,本文从该系统的选材与施工角度,提出了施工中的具体注意事项。

  提要:高压氮气管道是具有一定危险性的系统,本文从该系统的选材与施工角度,提出了施工中的具体注意事项。

  关键词:高压气体管道,选材,施工,壁厚

  本文以北京某项目高压氮气管道施工为例;阐述高压氮气管道选材与施工需注意的事项。

  一.项目概况

  该项目位于北京市平谷高新技术开发区,厂房建筑面积约3万平米,占地面积约8万平米;是以生产航天用铁磁性材料的工厂。氮气气瓶组汇流排减压阀前为15MPa,管道口径DN15,长度约110m。经过二级减压后送至车间,使用端压力为0.8MPa。

  二.管道定性

  根据《特种设备检察条例》的定义压力管道,是指利用一定的压力,用于输送气体或者液体的管状设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的管道。按照按设计压力高低可将管道分类为:低压:0.1Mpa≤P<1.6Mpa 中压:1.6Mpa≤P<10Mpa 高压:10Mpa≤P<100Mpa。

  该管道因口径小于公称直径,故不属于行政检察范围的压力管道。但属于高压管道。

  根据TSG D0001-2009《压力管道安装许可规则》,压力管道分为:GA类(长输管道),;GB类(公用管道),;GC类(工业管道), GD类(动力管道)。GC类分为GC1、GC2、GC3三类管道。符合下列条件之一的工业管道为GC1级:   输送流体介质并且设计压力大于或者等于10.0MPa,或者设计压力大于或者等于4.0MPa,并且设计温度大于或者等于400℃的管道。

  该管路属于GC1类管道。施工企业必须具备相应施工资质方可施工。

  三.材料的选择

  1.管道壁厚的选择:

  高压管道,通常采用高锰合金无缝钢管。其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算:

  =

  式中, 为管内介质工作压力(MPa); 为强度安全系数 ,取[σ]为管材的许用应力(MPa),见表一。常用管材许用应力值列于下表; 为焊缝系数,无缝钢管 =1; 为附加壁厚(包括:壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量),为简便起见,通常当 >6mm时, ≈0.18 ;当 ≤6mm时, =1mm。

  管道压力 取15MPa, 强度安全系数取2.5,[σ]管材的许用应力(MPa)取133, 为焊缝系数取1, =1mm,di取15mm。代入公式计算壁厚 =3.45。壁厚取4mm。

  2.阀门、法兰、垫片的选择

  参考《氢气站设计规范》进行管道阀门的选型。规范有如下规定:

  l 管道的阀门,宜采用球阀、截止阀;

  l 阀门设计压力>2.5MPa时,阀门阀体、阀杆、密封面采用不锈钢。注:当密封面与阀体直接连接时,密封面材料可以与阀体一致。阀门的密封填料,应采用聚四氟乙烯等材料。

  l 管道法兰、垫片的选择,设计压力>10.OMPa,凹凸式或梯形槽。 垫片采用二号硬钢纸板、退火紫铜板。

  该项目采用铸钢球阀,阀芯不锈钢,接触面、填料材料为四氟乙烯;法兰凹凸式,法兰见图一。垫片采用退火紫铜板。

  3.法兰螺栓的选择:

  l 法兰螺栓要采用8.8级高强螺栓。

  该螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa;公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2

  l 法兰螺栓其拧入螺帽时,不仅要求方向一致,在法兰两侧出帽长度有别,还要求给螺栓紧固装置(专用液压螺栓紧固设备)留有合适的作业空间。

  4.焊条的选择:

  l 焊条选用合金钢专用焊条。

  l 焊材库必须干燥通风。库房内不得放置有害气体和腐蚀性介质。焊材贮存库内应设置温度计、湿度计,保持库房内温度不低于5℃,空气相对湿度应不高于60%。 烘好的焊条领出后,超过4小时不得使用,应重新烘烤,且重烘次数不得超过两次。焊材烘考参数必须遵循外方焊接要求。 焊条的烘干、保温、发放、回收等应有记录

  四.施工流程

  1.依据系统图,画出管道单线图,对管段进行标号。

  2.现场放线。

  3.管托管支架的安装。

  4.螺纹法兰的安装、组对。

  5.法兰螺栓预紧和液压紧固。

  6.预留段的测绘、标记。

  7.管道的焊接。

  8.管道检测、吹扫。

  五.施工注意事项

  以下内容是施工中核心质量控制点,须严格把控。

  1.螺栓紧固

  l 管道的法兰栓紧固,必须使用专门的专用施工机具(液压紧固装置或专用力矩扳手),使用紧固力按设计/供货商提供的紧力额定值和数据进行螺栓紧固。

  l 螺栓需要按照对角顺序紧固,禁止逐个紧固螺栓。

  l 法兰密封面间的平行偏差、径向偏差及间距,满足设计要求。

  2.管道焊接

  l 预留管段的切割及坡口加工须采用管道坡口机或角向磨光机。

  l 壁厚相同的管子、管件组对,其内壁应做到平齐,内壁错边量不应超过壁厚的10%,且不大于0.5毫米。

  焊前应将坡口及其边缘内外表面不小于20毫米范围内的油、漆、污、锈等清除干净。

  l 焊缝外观应成型良好,宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜。角焊缝外形应平缓过渡。焊接接头表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅等缺陷的存在。焊缝表面不得低于管道表面焊接接头错边不应大于壁厚的10%;且外壁错边不大于2mm。

  3.管道安装

  l 管道的水平度或垂直度偏差应小于1mm/m 。

  l 阀门、过滤器的重量不应使管道承受应力。

  4.管道检测

  l 射线探伤标准如外方无具体要求执行JB4730-94。高压管道部分要求100%射线探伤,角焊缝100%着色检验Ⅰ级合格。

  六.小结

  高压管道施工前需要编制各项专项方案,例如《高压管道安装方案》 《高压管道试压、吹扫方案》《高压管道材料检验方案》等。施工中,严格按照方案执行。施工后认真填写《管道焊接工作记录》 射线检测记录》 等各种施工记录表格。这样才能确保工程质量合格。

  参考书目:

  1.《氢气站设计规范GB50177-2005》中国建筑工业出版社

  2.《特种设备安全监察条例》中国标准出版社

  3.《压力管道安装许可规则》中国标准出版社

  本文选自《山西冶金》。  《山西冶金》杂志是由山西省冶金工业厅、山西省金属学会和山西有色金属学会主办的面向生产和科研、具有地方特色的综合性技术刊物。

  《山西冶金》主要刊载山西省冶金工业各专业领域的学术论文、实用技术、国内外新设备和新动向,以及山西省冶金产品广告和生产技术情报信息,以沟通用户和生产厂家的联系,为促进冶金科学事业和繁荣发展贡献力量。本刊自创刊以来,始终坚持办刊宗旨,不断完善和提高刊物质量。
 

《浅谈高压氮气管道的选材与施工》

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