压力管道标准体系之间的配伍以及设计基准

本文节选自 《压力管道设计及工程实例(二版) 第4章》

　　压力管道应用标准体系是比较多的，而且各标准体系之间有些是不能配套使用的，工程中经常遇到在一个装置上同时采用两套或多套应用标准体系的情况，或者是由于某套标准体系的应用标准不完善，需要其它体系的标准进行支持。材料工程师除了了解有关的标准体系之外，还应知道各体系之间的标准配合问题。

　　压力管道设计的第一步就是选择应用标准体系，并作为装置的设计统一规定，通过项目经理分发至各相关专业，以避免各相关专业因采用不能互换的其它应用标准体系而导致错误。

　　世界各国应用的标准体系虽多，但大体上可以分为两大类。

　　一、  大外径管子和小外径管子标准体系

　　就管子系列标准而言，一类是以表4.3.1为对应外径尺寸的所谓“大外径”系列；

　　表4.3.1

　　另一类则是以表4.2.2为对应外径尺寸的所谓“小外径”系列。

　　表4.3.2

　　注：在英制单位转化为公制单位时约去了小数点。

　　注：这个定义不确切，但已是多年来的习惯叫法，不妨仍这样叫。“小外径”的概念也是如此。

　　二、  欧式法兰和美式法兰标准体系

　　就法兰系列标准而言：

　　一类是以200℃作为计算基准温度，而压力等级按PN0.1、PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0、PN16.0、PN25.0、PN40.0等分级的所谓的“欧式法兰” 。

　　另一类则是以大约430℃（对150Lb级则是300℃）作为计算基准温度，而压力等级按PN2.0（Class 150）、PN5.0（Class 300）、PN6.8（Class 400）、PN10.0（Class 600）、PN15.0（Class 900）、PN25.0（Class 1500）、PN42.0（Class 2500）分级的所谓的“美式法兰”。

　　注：因为这一系列标准为德国DIN标准，并为前苏联等欧洲国家所使用，故通常称之为欧式法兰。

　　注：因为这一系列标准为美国ASME标准，并为世界各国石油工业广泛采用，故通常称之为美式法兰。

　　显而易见，无论是管子还是法兰，上述的两个系列或两个体系是不能相互混合使用的。

表4.3.3  常用压力管道应用标准体系配伍表

　　上述各标准体系间的标准配合时应注意下面一些问题：

　　1.      GB法兰与SH法兰，二者引用的材料标准不尽相同。

　　2.      SH标准体系中引用API阀门时，应注意二者的温度－压力值的差别。尤其是碳素钢和铬钼钢材料，由于二者应用的材料的可比性较差，往往会出现这种情况：对同一个公称压力等级，SH法兰却比同一温度下API阀门的许用压力值低很多，此时就应适当提高法兰材料的强度等级，否则会造成阀门能力的浪费。

　　3.      GB和SH标准体系中，管子尺寸系列有少量的差异，应用时应加以注意。

　　压力管道设计条件和设计基准

　　压力管道的设计条件和压力管道设计基准在《工业金属管道设计规范》GB50316和《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059上均有规定。两个常用的标准规范，对此的规定基本上是一致的。在实际工程设计过程中，确定压力管道设计条件和设计基准可以直接参考这两个标准规范。此处不再重复标准规范上的内容。

　　1.      压力管道设计条件

　　压力管道操作条件复杂，在正常情况下，管道除了要在一定的温度、压力下工作外，还要受风载荷、地震载荷等一些环境因素以及其它一些附加因素的影响。因此在设计时要全面考虑管道的荷载条件，正确确定管道设计参数。

　　管道设计条件包括：设计压力、设计温度、环境影响、动力影响、重力荷载影响、热膨胀和冷收缩的影响、支架及管端位移的影响、材料韧性降低的影响等。

　　2.      压力管道设计基准

　　压力管道设计基准包括：管道组成件的压力温度参数、许用应力、设计寿命及最低设计压力等级等。

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