第４９卷第２期 ２０１２年４月 化工设备与管道 、，ｏｌ＿４９ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１２ ＰＲＯＣＥＳＳ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＰＩＰＩＮＧ 管道设计中的直管段要求 陈韧 （液化空气（杭州）有限公司，杭州３１１１１２） 摘要：为保证管道系统设计的性能可靠及安全，通过分析国内外有关标准，综合总结了管道布置设计中 三种类别直管段的区别和不同要求：稳流段长度最为复杂，涉及性能和安全，确定可按相应标准或孔板 流量计要求；支吊架跨距最好按具体支撑及荷载条件计算；焊缝间距长度尽量满足施工规范，视情况可 让步。 关键词：管道直管段；稳流段；支吊架间距；焊缝间距 中图分类号：ＴＱ ０５０．２；ＴＨ １２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—３２８１（２０１２）０２—００５９—０４ 管道设计中的有许多直管段要求或长度间距要 考虑湍流工况。 求，它们大致可分为三类。第一类是稳流段，是为了 避免紊流及压力波动，满足系统性能或安全上的要 求；涉及流体的压力，流速及阻力，是流体力学的范 畴。第二类是支吊架间距，即支架之间最大允许直管 段，为的是满足强度和刚度要求，它还包括柔性分析 结果要求的直管长度，是固体力学的范畴。第三类为 焊缝间距，即焊缝与焊缝或与其他构件的最小直管段 要求，是为避免热影响区对施工检验上的影响，属焊 接冶金学的范畴。三类直管段要求，均为可靠性及安 图１ 没考虑直管段时膨胀节内导筒损坏例子 例二：很多氧气调节阀后管道的燃爆可能与阀 后的直管段长度不够有关。节流阀后管道流体由于节 全性问题，各有特点，各个标准规范要求也不尽相同， 下面分别论述。 流阀瓣的扰动及压力变化而处于高速紊流漩涡状态， 这种不稳定流存在于阀后一定长度范围内。在这长度 １ 稳流段 工业系统管道流体流动要求阻力小，流速稳定， 最佳的流动状态是层流，一般流动形态为湍流过渡 区，但实际运行工况总是受到扰动元件的干扰而处于 脉动或漩涡流状态，导致系统压力损失及性能变差， 甚至引起损坏及安全问题。 实际工作中有许多这样的例子。 范围内，虽然平均截面流速不大，但局部流速可能很 高，氧气绝热流动压差产生的最大流速见图２，可见 微小的压力变化，可产生较大的流速变化。氧气管道 设计需严格控制流速，因此节流阀后要有八倍管径直 管段稳流，并且有防护墙保护人身安全，或应采用铜 合金（含铝铜合金除外）镍基合金材质管道。 为保证性能和安全，一方面设备机器本身带有 稳流装置，如压缩机的进出口导流导叶装置，板翅式 例一：介质流速较高时，为防止共振失稳，波 纹管膨胀节需加内导流筒。紊流时，特别是当距膨 换热器的导流片，节流阀后的多孔孔板，流量计前的 整直器等；另一方面，设备机器前后管道设计时要求 有一定长度的直管段。设计中可参照执行的标准规 范，综合归纳如表１。 收稿日期：２０１１－０４．１９； 修回日期：２０１２—０２—０９ 胀节上游方向１Ｏ倍管子直径范围内存在阀门、三通、 弯头等扰动元件可能发生湍流时，应考虑将流速提高 到平均截面计算流速的四倍以上用于有关厚度的计 算。有很多膨胀节的失效与内导流筒厚度不够，即设 计时没有考虑或没有设置进口直管段长度有关。以下 就是这些情况的一个损坏例子（见图１），流速没有 作者简介：陈韧（１９６０—），男，浙江杭州人，法液空集团国际专家。 主要从事标准、设计安全及工厂设计。 ２０１２年４月 陈韧．管道设计中的直管段要求 道荷载的合理分配，管道坡度和管道允许最大挠度， 防止共振并满足疏放液体的要求。也应当注意校核薄 壁管的外压稳定性（如空压机吸人口管道）及大直径 管道支座处局部应力。 ３焊缝设置 安装施工的焊缝间距直管段要求，与焊接热影 响区（ＨＡＺ）的宽度有关，它是为避免应力集中， 避开热影响区对热处理或施工检验的影响。 装．７．６ ＧＢ２：ＧＢ ５０２３５－－２０１０《工业金属管道工程施工规范》６．０２节 图４焊缝间距要求 ＧＢ１：ＧＢ／Ｔ ２０８０１．４—２ｏ０６《压力管道规范一工业管道》制作与安 在焊接条件下，由于焊接热循环的特殊性，往 往会使热影响区内加热到相变点以上的材料发生不 利的组织变化，并导致焊接接头性能的恶化，引起很 ４结束语 综上所述，稳流直管段的要求与前后扰流件及本 多断裂泄漏事故。焊接热影响区可分为熔合区及过热 区、重结晶区、不完全重结晶区三种。熔合区及过热 区中的特殊过热组织——粗大魏氏组织，会严重地影 响到金属的韧性，是焊接接头变脆的一个主要原因。 而其他重结晶区、不完全重结晶区对焊接接头性能的 影响不是很大。热影响区的宽度与焊接方法、板厚、 线能量、施工工艺等有关，一般焊接（除气焊和电渣 焊外）的热影响区在１０ ｍｉｌｌ以内【 。 身阻力特性关系很大，管道设计时可参照表１，也可按 ＧＢ／Ｔ ２６２４或ＩＳＯ ５１６７确定进口稳流长度；支吊架间距 的标准图表均有局限陛，最好是按图纸，实际支撑条件， 荷载及规范计算确定；焊缝间距按图４确定，根据具 体隋况可让步接受。管道设计中满足以上三类直管长度 要求，可在这三方面保证系统的可靠ｆ生及安全性。 参考文献 【１］ ＧＢ／Ｔ ２６２４．２—２００６，用安装在圆形截面管道中的差压装置 合适的相邻焊缝间距是按焊接接头尺寸、保证 性能强度的条件下使相邻焊缝间距尽量小，从而为设 计和制造检验创造方便条件。主要国内管道规范焊缝 间距要求见图４。 测量满管流体流量第２部分［ｓ］． ［２］ ＩＳＯ ５１６７・２：２００３，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎｓｅｒｔｅｄ ｉｎ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ ＡＳＭＥ Ｂ３ １．３对焊缝间距没有要求，这在其条文 解释（Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ：７－０２）中有明确说明，而欧标也 仅仅要求相邻纵焊间距为不小于２倍壁厚及２０ ｍｍ （ＥＮ １３４８０．４—２００２＆８．１）。因此，实际工作中尽量 按规范设置焊缝，特殊情况下可按设计管理程序及具 体情况确认让步，或补救或报废。 ｃｏｎｄｕｉｔｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ｆｕｌｌ－ｐａｒｔ ２：ｏｒｉｆｉｃｅ ｐｌａｔｅｓ［Ｓ］． ［３】 ＧＢ／Ｔ １７１１６．１一ｌ９９７，管道支吊架第１部分技术规范［ｓ］． ［４】ＨＧ／Ｔ ２０６４５．５一ｌ９９８，化工装置管道机械设计技术规定［ｓ］． ［５】 ＳＨ／Ｔ ３０７３１２００４，石油化工管道支吊架设计规范［ｓ］． ［６】ＤＬ／Ｔ ５０５４－－１９９６，火力发电厂汽水管道设计技术规定［ｓ】． ［７】高广安，高爽．焊接热影响区宽度数值的研究［Ｊ】．焊接， １９８９（９）：９—１０． Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｓｔｒａｉｇｈｔ Ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｎ Ｐｉｐｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ＣＨＥＮＲｅｎ （ＡｉｒＬｉｑｕｉｄｅ（Ｈａｎｇｚｈｏｕ）Ｃｏ．Ｌ磁Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１１１１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｐｉｐｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｉｎ ｐｉｐｉｎｇ ｌａｙｏｕｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ ｓｅｇｍｅｎｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ａｒｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ａｎｄ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｏｒｉｆｉｃｅ ｐｌａｔｅ ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｌｏａｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｗｅｌｄｓ ｓｈｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｄｅｓ，ｂｕｔ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｉｎｇ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｅｇｍｅｎｔ；ｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ ｓｅｇｍｅｎｔ；ｓｐａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｐｐｏｒｔｓ；ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｗｅｌｄｓ