1、中国石化集团公 司 标 准石油化工装置管道跨距设计技术规定40B226 1997代替: 40B226 90 第 1 页 共 25 页谢林章 李苏秦 萧风芝 张彬文 1997-06-30 1997-07-15编 制 校 审 标准化审核 审 定 发布日期 实施日期1 范围本标准 规 定了管道允许跨距和 导向 间距的确定原则和方法，并 给出了十六种典型管段的管架配置方案。本标准适用于一般石油化装置内外输送介质温度不超 过 400的液体的气体管道。本标准主要根据管系静态 一次应力条件制定，对需考 虑热应力和振动间题的管道，应按 设计标准另作相应的热应力和动态分析核算，并根据分析结果调整管架位置。2 管
2、道跨距和支吊架的设置2.1 配管设计中，可先根据管道的设计条件按本标准的计算方法或图表，求出基本跨距，然后按各管段的配置形式和载荷条件确定其相应的允许 跨导 向间距，以虎作为配置管架的基本条件。2.2 配置管架除应满足本标准允许 距距和导向 间距外，还需注意以下问题：2.2.1 管架应尽量设置在直管段部分，避免在小半径弯头 、支管 连 接点等局部应力 较高的部位设置支承点，以防管系中局部应力过载；2.2.2 刚性支吊架应设 在沿支承方向上管道位移为零的位置上；2.2.3 支吊架 应尽可靠近 阀门 、法 兰 及重管件，但不应以它们作直接支承，以免因局部荷载 作用引起连接面泄漏，或阀体因受力变 形
3、导 致阀 瓣卡住、关闭不严等不良后果；2.2.4 导向架不宜 过份靠近弯头和支管 连接部位，否则可能 额外地增加管系应力和支承 统的荷 载 ；2.2.5 对因清理、维修等要求而需经常拆卸的管段，不宜 设 置永久性管架。3 管道基本跨距的确定基本跨距是用以确定管段允许 跨距的基准数据。本规定根据三跨 简支梁承受均布荷载时的强度条件和刚度条件别以计算法和图表法规定如下：3.1 计算法3.1.1 刚度条件第 2 页 共 25 页 04B226 1997根据管段不应在轻微外界扰力作用下发生明显 振动的要求，规 定装置内管段的自振 频率不低于 4 次/秒，装置外管段的自振频率不低于 2.55 次 /秒，
4、由此规定的跨距计 算如下。相应管道允许扰度，装置内为 1.6mm，装置外为 3.8cm.L01=0.2124 (1-a)qoIEtL01*=0.2654 (1-b)It式中： L01一装置内管道由刚度条件决定的跨距，m;L01*一装置外管道由刚 度要件决定的跨距， m;I 一管子扣除腐蚀裕量后的惯 性矩 (见 表 1)， cm4；Et 一管材在设计温度下的弹模量(见 40B2011997 工 艺管道 应 力分析技术规 定 附 录二)，MPa；qo 一每米管道的质量(包括管子 、隔热层、物料质量及其他垂直均布持续荷载)， kg/m。3.1.2 强度条件根据不降低管道承受内压 能力的原则，规定装置
5、内外的管道一律取由管道质量荷载(包括其他垂直持续荷载)在管壁中引起的一次轴向应 力不起过额 定 许用应 力的二分之一。L02=(L02*)=0.626 (2)qotW式中：L 02 L02*一由强度条件决定的装置内及装置外的管道跨距，m;W 一管子扣除腐 蚀 裕量后的断面模量 (见表 1),cm3；t 一管材在设计温度下的的许用应 力(按 40B201 一 1997工 艺管道 应 力分析技术规 定 附 录六取值)，MPa；qo 一每米管道的质量(包括管子、隔热层、物料质量及其他垂直均布持续荷载)， kg/m。3.1.3 在刚度和强度条件计 算的跨距 值 中，取较 小者 为该 管道之基本跨距(L
6、o 或 LO*)。3.2 图表法根据本标准基本跨距所需要满 足的最低 刚 度条件和强度条件，对计 算公式作必要的工程简化处理，绘 制成用于各种隔热和不隔热 管道的基本跨距曲 线。这 些曲线对 常用管道规 格(t/D0.1)的基本跨距值， 误差不超过10。3.2.1 装置内及装置外的不隔热管道不隔热 管道的基本跨距一般均受刚 度条件控制， 对设计温度 350的碳钢、低合金钢 及不 锈钢管道按图 1 查取基本跨距 值。图中曲线按装置外的气体管道和液体管道及装置内的气体管道和液体40B2261997 第 3 页 共 25 页管道分别绘 出。基本跨距按管子公称厚确定，若由于管壁需考虑较大的腐蚀裕量或其
7、他减薄量时 ，可按图中的壁厚修正，但壁厚变 化对 不隔管道的基本跨距值影响不大，故一般情况下(减薄量不超过 壁厚度的 30) 可不作壁厚修正。例题：一装置外气体不隔热 管道，公称管径为 DN100(1146)，设计温度 00，管壁腐蚀裕量取 1.5mm(0.15cm)，试确定其基本跨距。a) 由图 1 中的装置外气体管道线查出不考 虑管壁减薄影响基本跨距为 Lo*=11.7m；b) 计算腐 蚀 裕量的壁修正系数C1=4 0.9316.0/15.4/tcc) 壁厚修正后的基本跨距为Lo=C1Lo*=0.93111.7=10.9m3.2.2 装置内及装置外的隔 热管道隔热( 保温和保冷)管道的基本
8、跨距随管道及其隔热层 的 长件不同，可分 别 受强度或刚度条件的控制。针对 工程上各种管道设计条件变化很大、隔热材料及厚度亦各不相同的情况，本标准按装置内和装置外的管道分三个温度等级 (150，151-300，301-400)绘制成六张曲线图(图 2图 7)，供确定隔管道的基本跨距使用。对装置外的管道：图 2 一管道设计温度 T150;图 3 一管道设计温度 T=151-300;图 4 一管道设计温度 T=301-400；对装置内的管道：第 4 页 共 25 页 04B226 1997图 5 一管道设计温度 T150 ；图 6 一管道设计温度 T=151-300；图 7 一管道设计温度 T=3
9、01-400;图中所用的 t/qo 为隔热 管道的特性数值 ，其中 t为 管子 计 算壁厚或扣除腐蚀裕量及其他减薄量后的管壁厚度(cm) ；qo 为每米管道的 质量(包括管子、隔 热层、物料质量及其他垂直均布持续荷载)(kg/m)，一般管道可按图 8、表 1 和表 2 计算 qo 值。例题：一装置内液体隔管道，公称管径为 DN100(114X6)，材料为碳钢设计温度 345，管壁腐蚀量取 1.5mm(0.15cm)，隔 热层材料为 岩棉预制管壳，厚度为 150mm，试确定其基本跨距。a) 求每米管道的质量查表 1 知 114X6 管质 量为 15.973kg/m；查图 8 中曲线 GW 得等内
10、充水质量 为 8kg/m；查图 8 中曲线 150,得每米管道的隔热层基准质量 为：120kg/m；查表 2 岩棉预制管壳的相对密度为 0.2每米管道总质 量为：qo=15.973+8+0.2X120=48kg/mb) 计算隔热管道的特性数 值 t/qo管壁计 算厚度 t=0.6-0.15=0.45cm；t/qo=0.45/48=0.0094c) 查图 7 得基本跨距为：L o=6.4m4 管道允许跨距的确定实际配管中，一根管道常常包括各种形式和不同荷载条件的管段。由于它 们承受质量荷载的能力各不相同。需在基基本跨距基础 上分情况确定各自的允许跨距值。具体规定如下：40B2261997 第 5
11、 页 共 25 页4.1 五种基本管段的允许跨距4.1.1 连续敷设的水平直管段按 图 9 确定。4.1.2 水平弯管的允许外伸尺寸按图 10 确定。4.1.3 水平形管段的允许悬伸尺寸按图 11 确定。4.1.4 带垂直段 Z 形管段，其允许外伸及垂直段尺寸按图 12 确定。4.1.5 受集中荷载的水平直管段按图 13 确定。4.2 由强度条件控制的带三通或其他分支连 接管段，其允许跨距应按三通的应力 强化系数作必要的调整，即：L L/ (3)i式中： L 一考虑应 力强化影响的允许跨距， m;L 一 不考虑应强化影响的允许 跨距，m;I 一 三通的应力强化系数，按表 3 选 用。4.3 对
12、直接支际于管架构件的大直径薄壁管道(一般指大于 DN400 管道 )需按下式 对管壁支承点作局部应力核算：att=1.76 0.5t (4)tR/fA式中： att 一支承点管壁的局部应力， MPa:R 一管子外半径， cm；t一管子扣除腐 蚀裕量后的壁厚，cm；fA 一支承反力作用于管壁的线荷 载， N/cm；fA=9.81XqoL/BL 一管道跨距， m;qo 一每米管道的质量， kg/m；B 一管壁与管架构件的支承 线长度，cm ;t 一管材在 设计温度下的额 定许 用应 力， MPa;若不能满足式(4) 条件 应在支承部位设 置加强板或采取其他局部加强 措施，否则就要缩小管道的跨距来减
13、小支承点荷载。5 管道允许导向间距的确定当管道需考虑约束由风载、地震、温度变形等引起的横向位移，或要避免因不平衡内压 、热胀 推力及支承点摩擦力造成管段员 向失稳时 ，应配置必要的导向架并限制最大导向间 距。由于水平管段第 6 页 共 25 页 04B226 1997和垂直管段的支承条件及受力状况不同，配置导向架时应满足不同的允 许导 向间 距要求。本标准按一般应用条件作如下推荐；5.1 垂直管段的推荐允许导向 间距 见表 4。5.2 水平管段的推荐允许导向 间距 见表 5。6 典型管段的管架配置方案及其允许跨距本标准列举 十六种典型管架配置及其允许 跨距方案(见图 14- 1，图 14 2，
14、图 143)，供配管设计参考，参照这些典型配置方案尚可 举一反三演变出更多的实用配置方案。表 1 常用钢管参数表公称直径DN外径 壁厚Dot每米质量qo(kg/m)载面面积A(cm)2惯性矩I(cm)4断面系数W (cm)3管子表号25 343.5344.5 2.633.27 3.44.2 3.94.8 2.32.7 Sch40Sch8040 484485.0 4.345.30 5.536.8 12.215.6 5.16.5 Sch40Sch8050603.5604.0605.54.8745.5217.3896.27.010.224.927.735.28.39.211.8Sch20sSch40
15、Sch8080894.0895.5897.58.38111.32015.06710.714.419.296.6126.2160.721.728.436.1Sch20sSch40Sch80100 1144.0 10.846 13.8 209.2 36.7 Sch20s40B2261997 第 7 页 共 25 页1146.01148.515.97322.10420.428.2297.6394.652.269.2Sch40Sch801501685.01687.016811.020.08927.77942.50925.635.454.3850.71148.81079.0101.3136.8199.9
16、Sch20sSch40Sch802002196.52198.02191334.04641.60866.01043.453.084.12450.42953.94478.3223.8269.8409.0Sch20sSch40Sch802502736.52739.52731542.69861.70395.39254.478.6121.64831.76830.810145.1354.9500.4743.2Sch20sSch40Sch80300 3256.532510.0 51.6577.644 6599.0 8250.512280.3 507.7755.7 Sch20Sch40350 3568.035
17、611 68.6593.58 87.42119.16 1324717756 744.2997.5 Sch20Sch40400 4068.040613 78.52125.99 99.98160.42 1981431021 976.11528.1 Sch20Sch40450 4578.045714 88.58152.94 112.79194.74 2844647845 1224.92093.9 Sch20Sch40500 5089.550815 116.78182.36 148.7232.2 4623170647 1820.12781.4 Sch20Sch40550 5599.555917 128
18、.36227.22 163.9289.3 61918106398 2215.33806.7 Sch20Sch40600 6109.561018 140.68262.78 179.1334.6 80804146791 2649.34812.8 Sch20Sch40表 2 隔热材料相对密度（d）表隔热材料名称 相对密度， d 备 注岩棉隔热带 0.20.25岩棉隔热板和管壳 0.10.2岩棉隔热毡 0.080.15沥青矿棉 0.10.12酚醛矿棉 0.080.15中级纤维淀粉玻璃棉 0.10.13中级纤维酚醛树脂玻璃棉 0.120.15中级纤维沥玻璃棉 0.0750.135超细棉无脂毡和缝合毡 0
19、.040.06第 8 页 共 25 页 04B226 1997超细棉树脂制品 0.060.08硅酸铝耐火纤维（陶纤） 0.150.2水泥珍珠岩制品 0.350.4水玻璃珍珠岩制品 0.20.3沥青珍珠岩制品 0.20.3僧水珍珠岩制品 0.3耐高温珍珠岩制品 0.2270.342微孔硅酸钙 0.20.25石棉绳 0.590.73闭孔型泡沫玻璃 0.160.2硬质聚氨脂泡沫塑料 0.030.05软质聚氨脂泡沫塑料 0.030.042聚苯乙烯泡沫塑料 0.020.04硬质聚氯乙烯泡沫塑料 0.04摘自绝热工程应用技术上册国家建筑材料工业局标准化研究所。40B2261997 第 9 页 共 25 页
20、第 10 页 共 25 页 04B226 1997表 4 垂直管段的推荐允许导向间距气 体 管 液 体 管管子公称直径（mm ） 不隔热 隔热 不隔热 隔热25 4.3 3.4 4.0 3.440 5.2 4.0 4.6 3.750 5.8 4.6 4.9 4.380 7.0 6.1 6.1 5.5100 7.9 7.0 6.7 6.1150 9.8 8.8 7.9 7.3200 11.3 10.1 8.8 8.2250 12.5 11.6 9.8 9.4300 13.7 12.8 10.4 10.1350 14.6 13.4 10.7 10.4400 15.5 14.3 11.3 11.0450 16.5 15.2 11.6 11.6500 17.4 16.2 12.5 12.2600 19.2 18.0 13.4 13.4表 5 水平管段的推荐允许导向间距管道公称直径（mm）允许导向间距（m）管道公称直径（mm）允许导向间距（m）25 12.7 250 30.540 13.7 300 33.550 15.2 350 36.665 18.3 400 38.180 19.8 450 41.4100 22.9 500 42.7150 24.4200 27.4600 45.7
