压力管道焊接工艺规范标准设计

压力管道设计说明书

设计题目:压力管道焊接工艺设计

设计参数:

2.1工作压力：5MPa

2.2工作温度：-10~80摄氏度

2.3外形：圆柱体

2.4工质：原油

2.5材料：L245管线钢

设计要求：

3.1压力管道结构受力分析

3.2强度计算，确定最小壁厚

3.3焊接工艺分析

3.4编写焊接工艺卡

3.5.编写热处理工艺卡

3.6绘制焊接工艺草图

一、总体概述

长输管道作为铁路、公路、海运、民用航空和长输管道五大运输行业之一，其输送介质除常见的石油、天然气外，还有工业用气体如氧气、二氧化碳、乙烯、液氧等介质。大部分输送介质管道在国内均有成功建设和运行业绩。

近几年，我国管道建设发展非常迅速。在管线的建设施工中，环焊缝焊接方法从传统的手工焊、管道下向手工焊、半自动下向焊到现在的全自动焊，管线的钢级从Q235 、16Mn、L290（X42）、L360（X52）、L415（X60）、L450（X65）和L485（X70）提高到目前的L550（X80），直径从200mm增加到1219 mm，水管线直径已超过2000 mm，壁厚从6 mm增加到30 mm，输送压力从4MPa增加到15MPa。

从广义上理解，压力管道是指所有承受内压或外压的管道，无论其管内介质如何。压力管道是管道中的一部分，管道是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动的，由管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其他组成件或受压部件和支承件组成的装配总成。

压力管道具有以下特点：

（1）、压力管道是一个系统，相互关联相互影响，牵一发而动全身。

（2）、压力管道长径比很大，极易失稳，受力情况比压力容器更复杂。压力管道内流体流动状态复杂，缓冲余地小，工作条件变化频率比压力容器高（如高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等都有可能影响压力管道受力情况）。

（3）、管道组成件和管道支承件的种类繁多，各种材料各有特点和具体技术要求，材料选用复杂。

（4）、管道上的可能泄漏点多于压力容器，仅一个阀门通常就有五处。

（5）、压力管道种类多，数量大，设计，制造，安装，检验，应用管理环节多，与压力容器大不相同。

运输管道承受着所运输介质的压力和温度的作用，同时还遭受所通过地带各种自然环境和人为因素的影响，对钢材的强度、韧性、以及可焊性提出了相当高的要求，在使用过程中可能发生各种破漏或断裂事故。为确保管道的安全运行和预防管道事故产生应从设计、施工和操作三方面这首，其中设计中的合理选择材料和焊接工艺是相当重要的。

二、受力分析内容：

参照标准：SHJ.41-91《石油化工企业管道柔性设计规范》

1.管道柔性设计的任务

压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况

1)因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏；

2)管道接头处泄漏；

3)管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行；

4)管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏。

2.分析步骤：

1) 工程规定

2) 管道的基本情况

3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿

4) 用目测法判断管道是否进行柔性设计

5) L 型U 型管系可采用图表法进行应力分析

6) 立体管系可采用公式法进行应力分析

7) 宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道

8) 采用CAESAR II 进行应力分析

9) 调整设备布置和管道布置

10)设置、调整支吊架

11)设置、调整补偿器

12)评定管道应力

13)评定设备接口受力

14)编制设计文件

15)施工现场技术服务

三、L245管线钢的化学成分及力学性能

参照GB50316-2000《工业金属管道设计规范》

四、管壁厚度计算

4.1

材质：L245、工作压力为4MPa、工作温度：-10~80℃

4.3

对压力管道来说，大多数都属于薄壁管子，故当S < D/6 或P/σt≤0.385时，受内压直管理论壁厚计算公式可按下式计算：

PχD

S=———————+C1+C2

2χσtχФ+P

式中P——设计压力，MPa；

D——管子外径，mm；

S ——管子的理论计算壁厚，mm；

σt——设计温度下材料的许用应力，MPa;

Ф——焊缝系数。对无缝钢管，Ф== 1；

C1——腐蚀余量，mm；

C2——管子壁厚负偏差，mm。

当S≥D/6 或p/σt > 0.385 时，直管壁厚应按厚壁管道计算公式确定。

对于外压直管的壁厚，应根据《GB150钢制压力容器》规定的方法确定。

4.4壁厚等级的确定

将上式的计算值先按四舍五入的原则进行园整，然后查相应的应用标准，与计算值最接近且稍高的对庇壁厚就是该管道的公称壁厚。对应有管子表号时，就用管子表号表示，无对应管子表号时，就用壁厚值表示。管子表号或壁厚值所表示的参数就是该管道的公称壁厚等级。

管道上其他组成件(如弯头、三通、异径管、封头等) ，也以上述确定的数字或代号表示其公称壁厚等级，并由此确定它们与管子是等强度的。

由以上数据和公式，可以得到该管道的外径D1为355.6mm，壁厚为5.2mm 内径为

342.2mm

五、L245管线钢的结构及材质分析

5.1产品结构及材质分析

5.1.1、产品结构（详见工艺草图）

外径D1为355.6mm，壁厚为5.2mm 内径为342.2mm的L245管线钢。产品为直焊缝。