SH/T 3059適用于設計壓力不大于35MPa的管道系統(tǒng),GB 50316適用于設計壓力不大于42MPa的管道系統(tǒng)。超高壓管道設計、制造、安裝的標準規(guī)范可依據:TSG D0001《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程》(適用于公稱壓力≥42MPa且≤70MPa的管道)、ASME B31.3《工藝管道》第IX章高壓管道(規(guī)定高壓指的是超過ASME B16.5的PN420(CL2500)額定級規(guī)定設計溫度和材料組別所允許的壓力)。
一. 設計溫度和壓力
設計溫度應低于材料的蠕變溫度,應考慮最苛刻壓力和溫度的工況組合,對于管道系統(tǒng),除了超壓泄放裝置允許的超壓限度外,不允許出現超過設計壓力的壓力波動。
二. 應力計算
普通圓筒受力狀態(tài)屬于三向應力狀態(tài),軸向、環(huán)向、徑向應力分布和大小滿足拉美公式。只有當壁厚較薄(如t<D/6)時,徑向應力可以忽略。按照材料力學的第三強度理論(最大剪應力理論),壁厚計算方可定為pD/2S的基本形式。故對于t≥D/6的厚壁圓筒,應力狀態(tài)和分布根據第三強度理論的壁厚計算推導必然不適用,直管壁厚計算時既要考慮拉美公式,依照爆破理論或者屈服理論(極限強度理論)求值,又要考慮疲勞分析的影響。
超高壓管道組成件采用以下方法之一進行壓力設計:①. 可對比的經驗設計方法;②. 有限元應力分析法;③. 型式試驗法;④. 直管應采用極限強度法(全屈服)進行壓力設計。
三.材料選用
(1)管子應為無縫管,不得使用螺旋焊縫,管子制造單位應對每根鋼管進行超聲波檢測和渦流檢測,每一熱處理批次的鋼管應進行硬度檢測,每根無損檢測合格的管子應當按照設計文件的規(guī)定進行耐壓試驗;
(2)不得使用鑄造管件,管件制造單位應對每個鍛造的管件進行超聲波檢測;
(3)所有鑄造閥門的鑄造質量系數1.0,未經建設單位同意不得進行重大補焊;
(4)閥門制造單位應對所有閥門法蘭焊接接頭應進行射線檢測,超聲檢測不得代替射線檢測,閥門外表面和能檢測到的內表面應進行磁粉或滲透檢測,鍛造閥門應進行超聲或者射線檢測;
(5)不得使用承插焊管件、蝦米彎、活套法蘭;
(6)透鏡墊應采用熱加工工藝鍛造成型,鍛造比應不小于4;
(7)允許使用整體鍛造支管、無縫三通、能進行100%射線檢測的全焊透支管接頭,整體鍛造支管內表面應光滑,不得出現凹坑、刮痕等,交叉孔處不得出現尖角;
(8)錐螺紋接頭不得大于DN15;
(9)適用于鋼及鎳基合金、鈦合金,除密封件外不得采用非金屬材料;
(10)不適用于高溫蠕變工況;
(11)無損檢測結果為Ⅰ級合格。
超高壓管道的安裝、無損檢測、壓力試驗等在標準規(guī)范中均有詳細的要求。