非金属管道设计原则

非金属管道设计的基本原则 [2007-7-17 12:05:12] 化工设计网 来源： 责任编辑： (中石化集团上海医药工业设计院，上海200040) 本文介绍目前国内常用非金属管道情况，并提出在设计非金属 管道时应遵循的一些基本原则，着重介绍设计时考虑的各种因素。 关键词 非金属管道 设计 选用 因素 非金属管道具有耐腐蚀、耐磨性、重量轻、良好的柔性、电绝缘性、加工成型方便等独特性能，因而，广泛应用于工程中。特别是在金属材料无法耐腐蚀或选用高级合金材料投资太高的情况下，更非它莫属。目前非金属管道发展迅速，品种众多，如何正确合理选用各种非金属管道，是设计者面临的一大难题。为了适应工程上的需要，本文根据国内有关规定及标准，参考美国ASMEB31.3标准，提出一些有关的设计原则供设计者参考。 选材考虑原则 (1)选用非金属防腐管道时，应考虑下列因素： 设计温度下的拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、剪切强度和弹性棋盘(长期的和短期的)； 设计条件下的蠕变特性； 确定许用应力的基础及其影响因素所取数据的可靠度； 材料的延伸率及热膨胀系数； 耐冲击性和冷热急变性； 操作中可能出现的温度极限及材料所能承受的温度范围； 材料转化温度：熔化和气化温度； 气孔的渗透性； 试验方法； 接头连接方法及可靠性； 操作中损坏的可能性。 (2)综合常用非金属管道道采取绝热防护措施，以防止环境温度超过设计温度可按表1考虑。 设计温度设计温度应取流体温度。如管道安装环境温度超过设计温度时，应取环境温度为流体温度，或对管道采取绝热防护措施，以防止环境温度超过设计温度时管道受热。 非金属材料对流体输送的限制 一般限制 非金属材料对高温、震动、振动和误操作较敏感，在流体输送中应采取安全保护措施。 本限制适用于管道受压零部件，不适用于支架、衬里、垫片和填料等。 特殊限制 热塑性塑料 不适用于在地面上输送可燃性流体。 当用于输送D类以外的流体时*，应采取适当的安全防护措施。 ②增强热固性树脂 当用于输送D类以外的流体时，应采用适当安全防护措施。 ③硼硅玻璃和陶瓷 应考虑它没有延性，耐温急变性差，对热冲击和机械振动的敏感性。 不能用于输送有毒的易燃的介质。 4 非金属管道的压力设计(1)直管的最小壁厚按下式计算 tm=t+c式中：tm —最小管壁厚度(包括壁厚附加显)，mm； t—设计厚度；承受内压时按4.1.1规定，承受外压时按4.1.2规定； c—壁厚附加量，包括制造厂的负公差加工余量、机械余量 (螺纹或开槽)等。对带螺纹的组件，采用 ：A类：有毒流体(包括剧毒和一般有毒介质)；B类；易燃流体；C类：非易燃和无毒流体；D类：非易燃和无毒流体(使用范围：设计力，P≤1.05MPa，设计温度：-29~+186℃)。用公称螺纹深度。对于未规定公差的机械加工面或槽口，其公差为在规定的切割量外再加0.5mm。 ①承受内压的直管 内压设计厚度t按下式计算： t=PD/2[σ]t 式中：P—设计内压力(表压)MPa D0—管子外径，mm； [σ]t—设计温度下的材料的许用应力。 ②承受外压的直管 外压设计厚度计算较烦，若必须计算时按HGJ8—87第114页中E4.2.1.3规定确定。 使用非金属管件时应考虑的因素 用热风焊接的热塑性管道预制支管连接件，应将支管插入主管开孔内。主管上开孔应开成450坡口形式。 用粘接工艺连接热塑性管道的予制支管连接件，应采用整体承口加工的全补强鞍座结构。 用粘接工艺连接的增强热固性树脂管道予制支管时，应采用全补强鞍座结构。鞍座上应具有承口或一段整体的支管段，并外伸出足够的长度。 非金属管道法兰应具有合适的密封面，相关的垫片及螺栓连接，使其能达到额定的最大设计参数和承受外部载荷。 选用垫片时，应使所需的密封负荷与法兰的额定参数和密封面、法兰强度及其螺栓连接相适应。垫片材料应适合相应的条件。 热塑性管道的螺纹接头应符合下列规定： 管壁厚度至少应与规定的管子同等厚； 应确定螺纹型式标准是NPT(600)还是PT(550)； 螺纹应符合相应标准； 应采用合适的螺纹润滑和密封剂。L 增强热固性树脂管道的螺纹接头应符合下列规定： 外螺纹应在特制壁厚管端上，在工厂内切制成或用模压法制成； 相配的内螺纹应在工厂内切制或模压在管件内； 不允许在增强热固性树脂管子未加厚的管端上切制外螺纹，除非此螺纹与内螺纹相结合仅机械锁紧作用，而内螺纹又位于管件的承口处。 非金属管道的膨胀和柔性 ， (1)管系设计及布置时，应尽量使管道的膨胀、收缩和其它原因产