GB/T20801.3-2020
压力管道规范工业管道第3部分：设计和计算
Pressurepipngcode—Industrialpiping—Part3:Designandcalculation
- 中国标准分类号（CCS）J74
- 国际标准分类号（ICS）23.040
- 实施日期2021-06-01
- 文件格式PDF
- 文本页数98页
- 文件大小8.90M
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压力管道规范工业管道第3部分：设计和计算
国家标准 GB/20801.3一2020 代替GB/T20801.32006 压力管道规范工业管道 第3部分设计和计算 Pressurepipingcode一Industrialpiping一Part3:Designandcaleulation 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T20801.3一2020 次 目 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 设计条件和设计准则 管道组成件 26 管道组成件的压力设计 38 管道应力分析 管道支吊架 16 附录A资料性附录风荷载和地震荷载的计算 52 附录B(资料性附录) 管道布置 58 66 附录C资料性附录)常用工业阀门标准与国外通用石油化工阀门标准对照 附录D(资料性附录低泄漏阀门阀杆密封通用要求 69 附录E(资料性附录)计算实例 71 附录F资料性附录)压力面积法补强计算 78 附录G(规范性附录)柔性系数和应力增大系数 80 附录H资料性附录)管系中阀门开、关时的动载分析 84 附录1资料性附录静设备管口许用荷载 87 附录J规范性附录)金属波纹膨胀节 90 参考文献 94
GB;/T20801.3一2020 前 言 GB/T20801《压力管道规范工业管道》分为以下6个部分 第1部分;总则 第2部分;材料 第3部分;设计和计算 第4部分;制作与安装; 第5部分;检验与试验 第6部分;安全防护
本部分为GB/T208o1的第3部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本部分代替GB/T20801.32006《压力管道规范工业管道第3部分;设计和计算》,与 GB/T20801.32006相比,除编辑性修改外主要技术变化如下 -增加了高温蠕变工况的定义及其使用规定(见3.2、4.2.7.1,5,.2.2.7,6,7.2.4); 修改了剧烈循环工况的定义(见3.4,2006年版的3.4); 增加了强韧型铁素体耐热钢的定义(见3.12) 增加了用于挥发性有机物系统阀门的密封控制要求(见5.1.11.8); 修改了球墨铸铁的许用应力准则见表1,2006年版的表1); 增加了法兰接头最大螺栓安装载荷的确定准则(见5.2.3.5) 修改了典型管道组成件型式尺寸标准(见表13,2006年版的表14); 增加了表列标准(表13)以外的管道元件标准适用要求(见5.3.3) 增加了管法兰承受外载荷能力的评定准则(见6.4); 修改了管道应力分析的方法及其适用范围(见7.2,2006年版的7.1.1、7.1.2); 修改了持续荷载的应力强度条件(见7.5.2,2006年版的7.3.l); 修改了柔性分析方法(见7.5.5.7,2006年版的7.3.3.6); 修改了支承反力的确定方法(见7.5.5.8,2006年版的7.3.4); 修改了管道支吊架的相应要求(见第8章,2006年版的7.4): 修改了“风荷载和地震荷载的计算”(见附录A,2006年版的附录D); 增加了“管道布置”(见附录B); 修改了“国际通用石油化工阀门标准”(见附录C,2006年版的附录A); -增加了“低泄漏阀门阀杆密封通用要求”(见附录D); 修改了“柔性系数和应力增大系数”见附录G,2006年版的附录C); 增加了“静设备管口许用荷载”(见附录1) 修改了“金属波纹膨胀节”见附录J,2006年版的附录F)
本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(sAc/Tc262)提出并归口
本部分起草单位全国化工设备设计技术中心站、寰球工程有限公司北京分公司,国家市场监 督管理总局特种设备安全监察局、中石油华东设计院有限公司、中石化宁波工程有限公司、上海华谊工 程有限公司、华陆工程科技有限责任公司
本部分主要起草人;应道宴、张世忱、徐锋,黄正林、岳进才李中央,刘洪福、李永红、康美琴,郭卫
GB/T20801.3一2020 疆,蔡暖妹
本部分所代替标准的历次版本发布情况为: GB/T20801.32006
GB;/T20801.3一2020 压力管道规范工业管道 第3部分:设计和计算 范围 GB/T20801的本部分规定了压力管道的设计和计算的基本要求,这些基本要求包括设计条件,设 计准则、管道组成件及其压力设计、管道应力分析等方面的规定
本部分适用于GB/T208o1.1l范围界定的压力管道的设计和计算
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GB/T150(所有部分压力容器 GB/T196普通螺纹基本尺寸 GB/T197普通螺纹公差 产品几何技术规范(GPs)表面结构轮席法表面粗糙度参数及其数值 GB 1031 管道元件公称尺寸的定义和选用 GB 1047 048管道元件公称压力的定义和选用 GB 可锻铸铁管路连接件 GB 3287 3420灰口铸铁管件 422连续铸铁管 34 卡套式端直通管接头 3733 卡套式锥螺纹直通管接头 GB 3734 卡套式端直通长管接头 GB 3735 卡套式锥螺纹长管接头 GB 3736 卡套式直通管接头 GB 3737 卡套式可调向端弯通管接头 GB 3738 3739卡套式锥螺纹弯通管接头 GB 卡套式弯通管接头 GB 3740 3741卡套式可调向端三通管接头 GB 3742卡套式锥螺纹三通管接头 GB 3743卡套式可调向端弯通三通管接头 GB GB 3744 卡套式锥螺纹弯通三通管接头 GB 3745 卡套式三通管接头 GB 3746 卡套式四通管接头 GB/T3747 卡套式焊接管接头 GB/T3748卡套式过板直通管接头 GB/T3749卡套式过板弯通管接头 GB/T3750卡套式钞接管接头
GB/T20801.3一2020 GB/T3751 卡套式压力表管接头 GB/T3752卡套式组合弯通管接头 GB/T3753卡套式组合三通管接头 GB/T3754卡套式锥密封组合弯通管接头 GB/T3755卡套式锥密封组合三通管接头 GB/T3756卡套式锥密封组合直通管接头 GB/T3757 卡套式过板焊接管接头 GB/T3758卡套式管接头用锥密封焊接接管 GB/T3759卡套式管接头用连接螺母 GB/T3760卡套式管接头用锥密封堵头 GB/T3763管接头用六角薄螺母 GB/T3764卡套 GB/T3765卡套式管接头技术条件 GB/T5625扩口式端直通管接头 扩口式锥螺纹直通管接头 GB/T5626 扩口式锥螺纹长管接头 GB/T5627 5628扩口式直通管接头 GB 5629扩口式锥螺纹弯通管接头 GB 5630扩口式弯通管接头 GB 扩口式可调向端弯通管接头 GB 5631 扩口式组合弯通管接头 GB 5632 5633扩口式可调向端三通管接头 GB 扩口式组合弯通三通管接头 GB 5634 635扩口式锥螺纹三通管接头 GB 5637扩口式可调向端弯通三通管接头 GB 口式组合三通管接头 扒 GB 5638 5639扩口式三通管接头 GB 口式四通管接头 扩 GB 5641 扒 口式焊接管接头 GB 5642 抄 “口式过板直通管接头 GB 5643 GB 扩 口式过板弯通管接头 5644 GB 5645扩口式压力表管接头 GB 5646扩口式管接头管套 GB 5647 扩口式管接头用A型螺母 GB 5648扩口式管接头用B型螺母 GB 5649管接头用锁紧螺母和垫圈 GB 5650扩口式管接头用空心螺栓 GB 5651 扩口式管接头用密合垫 GB/T5652扩口式管接头扩口端尺寸 GB/T5653扩口式管接头技术条件 GB/T5782六角头螺栓 GB/T61701型六角螺母 GB/T61752型六角螺母
GB;/T20801.3一2020 GB/T7306.155"密封管螺纹第1部分;圆柱内螺纹与圆锥外螺纹 GB/T7306.255”密封管螺纹第2部分;圆锥内螺纹与圆锥外螺纹 GB/T8464铁制和铜制螺纹连接阀门 GB/T9065.1液压软管接头第1部分:O形圈端面密封软管接头 GB/T9065.2液压软管接头第2部分:24锥密封端软管接头 GB/T9065.5液压软管接头第5部分:37”"扩口端软管接头 T GB 9124.1钢制管法兰第1部分;PN系列 GB/T9124.2钢制管法兰第2部分:Class系列 GB/T971l 石油天然气工业管线输送系统用钢管 GB/T12220工业阀门标志 GB/T12221 金属阀门结构长度 GB/T12224钢制阀门 -般要求 GB/T12232通用阀门法兰连接铁制闸阀 GB/T12233通用阀门铁制截止阀与升降式止回阀 GB/T12234石油、天然气工业用螺柱连接阀盖的钢制闸阀 石化及相关工业用钢制截止阀和升降式止回阀 GB 12235 石油、 12236石油、化工及相关工业用的钢制旋启式止回阀 GB 石油、石化及相关工业用的钢制球阀 GB 12237 12238法兰和对夹连接弹性密封蝶阀 GB 工业阀门金属隔膜阀 12239 12240铁制旋塞阀 安全阀 -般要求 1224l 12243弹簧直接载荷式安全阀 GB 12246先导式减压阀 GB 12459-2017钢制对媒管件类型与参数 GB 1271660°"密封管螺纹 GB 12777金属波纹管膨胀节通用技术条件 GB GB/T13295水及燃气用球墨铸铁管、管件和附件 GB/T13402大直径钢制管法兰 GB/T13927工业阀门压力试验 GB/T13932铁制旋启式止回阀 GB/T14383锻制承插焊和螺纹管件 GB/T17116所有部分管道支吊架 GB/T17185钢制法兰管件 GB 17186.1管法兰连接计算方法第1部分:基于强度和刚度的计算方法 GB 17241铸铁管法兰 GB 17395无缝钢管尺寸,外形,重量及允许偏差 GB 8615波纹金属软管用非合金钢和不锈钢接头 GB/T19326锻制承插焊、螺纹和对焊支管座 GB/T20801.12020 压力管道规范工业管道第1部分:总则 GB/T20801.22020压力管道规范工业管道第2部分;材料 GB/T20801.42020 压力管道规范工业管道第4部分;制作与安装 GB/T20801.52020 压力管道规范工业管道第5部分;检验与试验
GB/T20801.3一2020 GB/T20801.6一2020压力管道规范工业管道第6部分;安全防护 GB/T26480阀门的检验和试验 GB/26481阀门的逸散性试验 GB/T29168.1 石油天然气工业管道输送系统用感应加热弯管管件和法兰第1部分;感应 加热弯管 GB/T29168.2 石油天然气工业管道输送系统用感应加热弯管、管件和法兰第2部分:管件 GB/T29168.3石油天然气工业管道输送系统用感应加热弯管,管件和法兰第3部分:法兰 GB/T32294锻制承插焊和螺纹活接头 GB/T38343法兰接头安装技术规定 HG;/T3651钛制对焊无缝管件 HG T 20553化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 HG 20592钢制管法兰(PN系列 HG 20606钢制管法兰用非金属平垫片(PN系列 HG 20607 钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片(PN系列 HG 20609钢制管法兰用金属包覆垫片(PN系列 2061o钢制管法兰用缠绕式垫片(PN系列)y HG 上兰用具有覆盖层的齿形组合垫(PN系列 20611 钢制管法 20612钢制管法兰用金属环形垫(PN系列 20613钢制管法兰用紧固件(PN系列 钢制管法兰、垫片、紧固件选配规定(PN系列 20614 钢制管法兰(Class系列 20615 大直径钢制管法兰(Class系列 20623 钢制管法兰用非金属平垫片(Clas、系列 HG 20627 20628钢制管法兰聚四氟乙烯包覆垫片(Class系列 HG '用金属包覆垫片(Clas5系列 HG 20630 HG 兰缠绕式垫片(Class系列 20631 HG 20632钢制管法兰用具有覆盖层的齿形组合垫(Class系列 HG 20633钢制管法兰用金属环形垫(Class系列 HG/T20634钢制管法兰用紧固件(Class系列) HG/T20635钢制管法兰、垫片、紧固件选配规定(Class系列 HG/T21547管道用钢制插板,垫环,8字盲板系列 JB/T2768阀门零部件高压管子、管件和阀门端部尺寸 JB/T2769阀门零部件高压螺纹法兰 JB/T2772阀门零部件高压盲板 JB/T2776阀门零部件高压透镜垫 JB/T2778阀门零部件高压管件和紧固件温度标记 JB4732压力容器分析设计标准 JB/T6439阀门受压件磁粉探伤检验 JB/T6440阀门受压铸钢件射线照相检验 B/T6899阀门的耐火试验 JB/T69022008阀门液体渗透检测 JB/T69032008阀门锻钢件超声波检查方法 JB/T7747针形截止阀
GB;/T20801.3一2020 JB/T7927一2014阀门铸钢件外观质量要求 JB/T8527金属密封蝶阀 JB/T8937对夹式止回阀 NB/T47014承压设备焊接工艺评定 SH/T3419石油化工钢制异径短节 SH/T3425钢制管道用盲板技术标准 ISO15848-l 工业阀门散逸性介质泄漏的测量、试验和鉴定程序第1部分:阀门的分类体系 和型式试验鉴定程序(Industrialvalves一Measurement,testandqualifieationproceduresfon rfugitive emissionsPartl.Classificationsystemand iqualhfeionprocduresortypetesingofvalves) API600钢制阀法兰连接蹦和对媒端、螺栓连接阀盖(SteelGate-ValvesFlange edandButt weding" Ends,BoltedBonnets) AsMEPvCodeW-2AsME锅炉及压力容器规范I第?册压力容器建造另 一规则(ASME BPVCSectionRulesforConstructionofPressureVesselsDivision2AlternativeRules ASMEB16.9工厂制造的轧制对焊管件(FactoryMadeWroughtButt-weldingFitings 承插焊和螺纹锻制管件(ForgedFittngs.Socketwedldin" ASMEB16.11 andThreaded AsMEB36.1oM无缝和焊接钢管(weldedandSeamles、wroughtSteelPijpe) AsMEB36.19M不锈钢钢管(StainlesssteelPipe) 术语和定义 GB/T20801.12020.GB/T20801.22020、GB/T20801.4一2020.GB/T20801.52020和 GB/T20801.62020界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 管道系统 pipingsystem 由同一设计条件确定且相互连接的管道
3.2 高温蠕变工况 elevatedtemperaturefluidservice 材料使用温度处于接接头高温强度降低系数w小于1(见4.2.7及表5)的工况,相当于工作温度 处于由材料长期强度决定许用应力温度范围的工况
3.3 流体工况 fluidservice 涉及管道系统应用的综合性术语,综合考虑流体性质、操作条件和其他因素,构成管道系统设计的 基础
3.4 剧烈循环工况 severecyclicconditions 发生以下情况之一的工况: 管道系统中的管子、管道元件或接头中的位移应力范围SE[按式(39)计算]超过许用应力范围 a SA[按式(34)或式(35)计算]的0.8倍,同时当量循环次数N[按式(37)计算]超过7000; 设计人员根据经验判定的其他具有相同效应[位移应力范围SE接近许用应力范围SA,且许用 b 应力范围折减系数f按式(36)计算或通过图12查得)接近1.0]的工况
GB/T20801.3一2020 3.5 支管连接管件 ftitting branchconnectionf 通过对焊连接、承插焊连接、螺纹连接,将支管连接于主管的整体补强管件
注:如支管座、半管接头等
3.6 额定值 ratingvalue 标准规定的管道组成件压力值
3.7 管标号schedlenumber 管子壁厚系列的数值代号
3.8 位移应变dtispl laceentstrain 在管道组成件中,由管道约束点发生位移、端点附加位移所产生的应变以及因温度变化所产生的 应变
3.9 位移应力 displacementstress 管道组成件中由位移应变引起的应力
3.10 管部strwturalaaehments;atehmentofsuppwrmpping 采用焊接、螺栓连接或卡箍方式与管道或其绝缘层直接连接的支吊架零件的总称
3.11 最低设计温度dsien minimumtemperature 预期工况中组件的最低温度,按此温度确定特殊设计要求和材料评定要求
3.12 强韧型铁素体耐热钢ereepstrengthenhaneedferitiesteels;CSEF 通过析出强化和细晶化提高蠕变断裂强度的铬钼铁素体钢
注:通常包括91、92,91l、122和23铬钼铁素体钢
3.13 挥发性有机物 volatileorganiccompounds;V0C 参与大气光化学反应的有机化合物或任何能向大气释放有机化合物的符合以下任一条件的有机 液体 S" a 20C时,挥发性有机液体的真实蒸气压大于0.3kPa; b20C时,空气与有机化合物的混合物中,真实蒸气压大于0.3kPa的纯有机化合物的总质量分 数等于或者高于20%,参见GB31570和GB31571
设计条件和设计准则 4.1设计条件 4.1.1设计压力 4.1.1.1 -般规定 4.1.1.1.1管道系统中每个管道组成件的设计压力,应不小于在操作中可能遇到的最苛刻的压力和温
GB;/T20801.3一2020 度组合工况下的压力,但4.2.3规定的情况除外
4.1.1.1.2最苛刻的工况导致管道组成件具有最大厚度和最高压力等级
4.1.1.1.3最苛刻的压力和温度组合工况应考虑压力源(如泵、压缩机,压力脉动、不稳定流体的分解、 静压头、控制装置和阀门的失效或操作失误,环境影响等可能产生的运行条件
4.1.1.2设计压力的确定原则 4.1.1.2.1装有安全泄放装置的管道,其设计压力应不小于安全泄放装置的设定压力(或最大标定爆破 压力),但GB/T20801.6一2020中4.1.5a)2)和4.1.5e)规定的情况除外
4.1.1.2.2未设置压力泄放装置或可能发生与压力泄放装置隔离、堵塞的管道,其设计压力应不小于可 能因此而产生的最大压力
4.1.1.2.3当管道与设备直接连接作为一个压力系统时,管道的设计压力应不小于设备的设计压力
4.1.1.2.4离心泵出口管道的设计压力应不小于泵的关闭压力
4.1.1.2.5输送制冷剂液化胫类低沸点介质的管道,其设计压力应不小于阀门切断时或介质不流动时 介质可能达到的最大压力
4.1.1.2.6当管道被分隔件(包括夹套管、盲板等)分隔为几个单独的受压段时,该分隔件的设计压力应 不小于在操作中两侧受压室可能遇到的最苛刻的压差和温度组合工况的压力
4.1.1.2.7装有安全控制装置的真空管道,设计压力取最大压差的1.25倍或0.1MPa中的较小值,并按 外压条件进行设计;对于没有安全控制装置的真空管道,设计压力取0.1MPa
4.1.2设计温度 4.1.2.1 -般规定 4.1.2.1.1管道系统中每个管道组成件的设计温度应按操作中可能遇到的最苛刻的压力和温度组合工 况的温度确定
4.1.2.1.2同一管道中的不同管道组成件的设计温度可以不同
4.1.2.1.3确定设计温度时,应考虑流体温度、环境温度、阳光辐射、加热或冷却介质的温度以及管道隔 热、传热的影响 4.1.2.2设计温度的确定原则 4.1.2.2.1对无外隔热层的管道,介质温度低于65C时,管道组成件的设计温度与介质温度相同,但应 考虑阳光辐射或其他可能导致介质温度升高的因素;介质温度高于或等于65C时,管道组成件的设计 温度确定应符合以下规定 对于阀门、管子、翻边端部和焊接管件,取介质温度的95% 对于松套法兰以外的法兰,取介质温度的90% b 对于松套法兰,取介质温度的85%; c d 对于螺栓,取介质温度的80%; 也可以取实测的平均壁温或根据传热计算得到的平均壁温
4.1.2.2.2外部隔热管道的设计温度一般取介质温度,但也可以取实测的平均壁温或根据传热计算得 到的平均壁温,采用伴管或夹套结构的管道应考虑加热或冷却对设计温度的影响
4.1.2.2.3内部隔热管道的管道组成件,设计温度应按传热计算或试验确定
GB/T20801.3一2020 4.1.2.3最低设计温度 管道设计时应考虑最低设计温度对管道设计、材料选用和7.5.5应力分析的影响
4.1.3荷载条件 4.1.3.1持久荷载 持久荷载系指作用于管道的载荷,包括 介质压力管道内压、外压或最大压差(设计压力应与对应的设计温度一起作为荷载条件. a b) 重力荷载;管道设计应计人的重力荷载包括: 静荷载:管道组成件、隔热材料重量以及施加在管道上由管道支承的其他永久性荷载 1) 2 活荷载;输送介质的重量或液压试验介质的重量以及由于环境和操作条件造成的冰、雪的 重量
4.1.3.2偶然性荷载 偶然性荷载系指短时间作用于管道的载荷,包括 风荷载;设计室外管道时,应计算风荷载,其计算方法可参见附录A; a b)地震荷载设计管道时,应计算由地震引起的水平力,其计算方法可参见附录A 流体排放反力由于流体的减速或排放而产生的反作用力,管道的设计、布置、支承应能承受此 c 反作用力
4.1.3.3温度及位移荷载 温度及位移载荷系指管道系统由温度及位移而引起的荷载,包括 因约束产生的荷载;温度变化时,因管道受约束使管道不能自由热胀冷缩而产生的轴向力和 a 力矩; b 端点位移引起的荷载;管道支吊架或管道连接的设备发生位移引起的荷载 由于膨胀特性不同产生的荷载;材料热胀系数差异导致热膨胀的不同而产生的荷载,如双金属 管道、夹套管道、非金属衬里管道等; 温度梯度形成的荷载;因温度剧变或分布不均匀而在管壁中产生的应力所形成的荷载,如高温 d 流体通过厚壁管或流体分层流动而产生的管道弯曲
4.1.3.4循环荷载 循环荷载系指管道系统由压力循环、热循环以及其他循环引起的疲劳的荷载
4.1.3.5冲击 冲击系指外部或内部条件引起的冲击力,包括介质流动导致的冲击、介质流速的变化、压力波动、液 体闪蒸、水击、液体或固体的猛击、暴涨和喷发
4.1.3.6振动 振动系指由冲击、压力脉动、紊流涡流、压缩机共振以及风荷载引起的振动
管道设计、布置、支承 应能消除过度和有害的振动影响
GB;/T20801.3一2020 4.1.4厚度附加量 4.1.4.1腐蚀裕量 管道设计应有足够的腐蚀裕量,腐蚀裕量应根据预期的使用寿命和介质对材料的腐蚀速率来确定， 还应考虑冲蚀和局部腐蚀等因素 4.1.4.2其他附加量 确定管道组成件最小厚度时,应包括腐蚀、冲蚀、螺纹深度或沟槽深度所需的裕量
为防止因支承、 结冰、,回填、运输和装卸等引起的超载应力和变形,从而可能产生的损坏,垮塌或失稳等现象,应考虑增 加管壁厚度 4.1.5环境影响 4.1.5.1压力 对于被隔断管道中的流体,应考虑因受环境加热产生膨胀所导致的压力升高或因受环境冷却而导 致管道的压力下降甚至真空
4.1.5.2温度 当管道系统的设计温度低于0C时,应考虑因表面冷凝、冰冻而引起的阀门、泄压装置或排放管道 故障以及低温对柔性分析和材料选用等的影响
4.1.6管道布置和特定管道系统的设计要求 管道布置和特定管道系统,如泄放管道、埋地管道、可燃介质和有毒介质管道、蒸汽管道、,低温管道、 管道的隔热和静电接地设计要求等参见附录B. 4.2设计准则 4.2.1管道组成件压力-温度设计准则 管道组成件的压力-温度设计应采用4.2.1.14.2.1.4规定的方法之一
4.2.1.1压力-温度额定值方法 管道组成件的压力温度额定值的确定应符合下列规定 除本部分另有规定外,表13中已规定压力-温度额定值的管道组成件,其设计温度下的最大允 许工作压力按相关标准规定的压力温度额定值 如设计温度高于表13中相关标准给出的温度额定值,但不高于GB/T20801.2规定的材料使 b 用温度上限者,设计者可根据相关温度下的材料许用应力折算 对于表13中仅标明公称压力的管道组成件,设计温度下的最大允许工作压力可根据设计温度 和常温下的材料许用应力折算 表13中未列人的管道组成件,其适用的压力-温度值应符合5.3.3的规定 d 4.2.1.2压力设计方法 管道组成件的压力设计应符合下列规定:
GB/T20801.3一2020 直管、斜接弯头、弯管、盲板、非标法兰和非标对焊管件等管道组成件应按第6章设计 a b)对于按壁厚系列规定的承插焊管件和螺纹管件,其设计温度下的最大允许工作压力应不大于 具有相同壁厚系列和相同许用应力的无缝直管按有效厚度确定的最大允许工作压力 支管与主管直接连接的压力设计应符合6.7、6.8的规定
4.2.1.3验证性压力试验方法 管道组成件的验证性压力试验应符合下列规定 a 对于表13中的对焊管件,如未按4.2.1.2a)进行压力设计,可进行验证性压力试验并在验证性 压力试验的覆盖范围内按4.2.1.2b)确定其设计温度下的最大允许工作压力 其他管道组成件也可根据验证性压力试验确定其最大允许工作压力
b 4.2.1.4其他方法 除4.2.1.1、4.2.1.2和4.2.1.3规定的方法外,管道组成件的最大允许工作压力也可以采用对比经验 分析、,应力分析或实验应力分析方法确定 4.2.2管道系统压力-温度设计准则 管道系统的压力-温度设计应符合下列规定 除4.2.3的规定外,管道的设计压力应不大于该管道系统中所有管道组成件按4.2.1确定的设 a 计温度下的最大允许工作压力的最小值; b 不同流体工况的管道连接时,分隔阀门的额定值应按苛刻工况确定
但位于阀门任一侧的管 道均应按相应的工况条件进行设计
4.2.3压力和温度的允许变动范围 4.2.3.1确定设计压力和设计温度时,应考虑管道系统运行时发生的压力和温度的变动 4.2.3.2GCI级管道压力和温度不得超出设计范围
除符合下列各项条件以及4.2.3.生的要求外,Gc2和Gc3级管道应按压力和温度变动中的最 4.2.3.3 苛刻组合确定设计条件 管道系统中没有铸铁或其他脆性金属材料的管道组成件 a 由压力产生的管道名义应力不超过材料在相应温度下的屈服强度; b 总应力符合7.5.5的规定; C d 管道系统预期寿命内,超过设计条件的压力温度变化的总次数不大于1000次 压力变动的上限值不大于管道系统的试验压力 持续和周期性变动不改变管道系统中所有管道组成件的操作安全性能; 温度变动的下限值不小于GB/T20801.2规定的材料最低使用温度 日 阀门闭合元件的压力差不超过阀门制造商规定的最大额定压力差
h 4.2.3.4超过设计条件的压力偶然变动应限制在下列任一范围内 压力超过相应温度下的压力额定值或由压力产生的管道名义应力超过材料许用应力值的幅度 a 和频率应满足下列条件之一 变动幅度不大于33%,每次变动时间不超过10h,且每年累计变动时间不超过100h 1 变动幅度不大于20%,每次变动时间不超过50h.且每年暴累计变动时间不超过500h 22 b 当波动为自限(例如压力泄放)时,在每次变动时间不超过50h且每年累计变动时间不超过 10
GB;/T20801.3一2020 500h条件下,压力额定值变动幅度不大于20%,或管道名义应力超过材料许用应力值的幅度 不大于20%
4.2.4许用应力 金属材料许用应力和螺栓材料许用应力应符合GB/T20801.2-2020表A.1和表A.2的 4.2.4.1 规定 注:表中许用应力值未包括材料的纵向炽接接头系数p,炽接接头高温强度降低系数W和铸件质量系数p.(见表4)
4.2.4.2GB/T20801.2一2020表A.1和表A.2以外的金属材料和螺栓材料应按表1和表2规定的准 则确定各自的许用应力
4.2.4.3拉伸许用应力按4.2.4.1和4.2.4.2取值
4.2.4.4压缩许用应力应符合结构稳定性的要求,且不大于拉伸许用应力
4.2.4.5剪切许用应力取拉伸许用应力的80%,接触许用应力取拉伸许用应力的160%
4.2.5纵向悍接接头系数山 管子和对焊管件的纵向焊接接头系数中
应按表3规定的准则或GB/20801.2一2020表A.3 确定
表1金属材料许用应力准则 许用应力应不大于下列各值中的最小值 抗拉强度 屈服强度 设计温度下 持久强度平均值 蠕变极限 材料 下限值 屈服强度 或持久强度最低值 平均值 下限值 Rm/MPa R,Rp.2/MPaRR灿.2/MPa Rb或Rimmn/MPat R/MPa 益 灰铸铁 " 可锻铸铁 球墨铸铁,碳俐合金钢、铁 素体不锈钢、延伸率小于 RlRa RR2 Rh 35%的奥氏体不锈钢、双相 .’.2 .5 1.5 不锈钢、钛和钛合金、铝和 铝合金 延伸率大于或等于35%的 Rl(R.2 RR'bmm R 0.90RR,.2" .o 奥氏体不锈钢和镍基合金 对于法兰或其他有微量永久变形就引起泄漏或故障的场合不能采用
表2螺栓材料许用应力准则 许用应力应不大于下列各值中的最小值 抗拉强度 屈服强度 设计温度下 持久强度平均值或 蠕变极限 材料 下限值 下限值 屈服强度 持久强度最低值 平均值 Rm/MPa R.R2/MPaRa(R2/MPa R或Rm/MPa R/MPa 非热处理或应变 R.R.a R(R2 RR 强化的螺栓材料 1
GB/T20801.3一2020 表2(续 许用应力应不大于下列各值中的最小值 抗拉强度 屈服强度 设计温度下 持久强度平均值或 蠕变极限 材料 下限值 下限仙 屈服强度 持久强度最低值 平均值 Rm/MPaRlR刚.2/MPaRRn.2/MPa R或Rbm/MPa RH/MPa 热处理或应变 RRhmt R Ra(Rp.2 RR.a " 1.25 强化的螺栓材料 注1:对于热处理或应变强化处理的螺栓材料,许用应力取表中最小值
若该许用应力小于材料退火状态下的 许用应力,取非热处理或应变强化(即退火状态)螺栓材料的许用应力
注2:表列螺栓许用应力准则仅用于非标准法兰设计的螺栓强度要求,而螺栓安装的目标应力可达50%70% 螺栓材料的屈服强度
表3纵向焊接接头系数少 序号 接型式 焊缝类型 检查 p 连续炉焊" 直缝 按材料标准规定 0.60 电阻媒(ERw) 直缝或螺旋缝 按材料标准规定 0.85 按材料标准或本部分规定不作RT 0.80 单面对接焊 局部(10%)RT 0,90 带或不带填充 直缝或螺旋缝 金属 100%RT 1.00 电熔媒 EFw 按材料标准或本部分规定不作RT 0.85 双面对接焊 直缝或螺旋缝 带或不带填充 局部(10%)RT 0.90 除序号4外 金属 100%RT l.00 按GB/T9711规定 GB/T9711电熔媒 0,95 直缝(一条或两条 或螺旋缝 EFW),双面对接炽 附加100%RT l.00 不得通过附加无损检测来提高电阻焊(ERw)的纵向焊接接头系数 表4铸件质量系数山
及附加无损检测要求 序号 附加无损检测要求 铸件质量系数p 0.85 铸件表面加工至Ra6.3,抛高目视检查的清晰度,并满足JB/T7927一2014中B级的要求 0.85 铸件表而按JB/T6902一2008(PT)中的4级或JB/T6439(MT)进行着色渗透检测或磁粉检测 铸件按JB/T6440(RT)或JB/T69032008(UT)中的2级进行射线照相或超声检测 0.95 同序号1和序号2 0.90 同序号1和序号3 1.00 同序号2和序号3 1.00 4.2.6铸件质量系数p 4.2.6.1铸铁件(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁)的铸件质量系数p
取1.0. 12
GB;/T20801.3一2020 4.2.6.2除铸铁外,GB/T20801.2一2020表A.1中金属静态铸件应按JB/T7927进行外观检查,且不 低于B级要求,铸件质量系数取0.8. 4.2.6.3对需要进行附加无损检测的铸件可取表4中的铸件质量系数,但铸件质量系数虫
的改变并 不影响管道组成件的压力-温度额定值
4.2.7焊接接头高温强度降低系数w 4.2.7.1使用表5所列高温蠕变工况的铬钼合金钢强韧型铁素体耐热钢、300系奥氏体不锈钢800和 600镍基合金焊接接头的长期工作强度可能低于母材
按第6章设计承受内压的焊接直管和弯管、弯头、斜接弯头、异径管等对焊管件壁厚时,许用应力与 纵向焊接接头系数的乘积S中
还应乘以焊接接头高温强度降低系数W;计算由持续性荷载产生的轴向 应力时,环焊缝的许用应力S也应乘以w
4.2.7.2符合下列条件之一者,可不计焊缝接头高温强度降低系数w 评价临时荷载(如风荷载、地震荷载)时; a b按4.2.3评价的压力和温度允许变动范围时 c 按a)或b)条件的额定压力或许用应力 d)按7.5.5.3计算柔性分析的许用应力范围s、时
4.2.7.3对于表5以外的材料,除4.2.7.4以外,温度不高于510C时,w取1.0;温度为815C时,w取 0.5,中间数值采用线性内插法计算;温度高于815时,由设计者确定w
4.2.7.4允许通过焊接接头蠕变断裂试验确定大于表5或4.2.7.3的w值,但应符合下列规定 应采用全厚度包括母材、焊缝及热影响区的横向焊接接头试样 a b)持久断裂时间不低于1000h. 表5焊接接头高温强度降低系数w" 温度/" 材料 427454482510538566593621649677704732760788816 CrMo钢"" 0.950.910.860.820.770.730.680.64 0.95o.910.86l0.820.77 CSEF(N+T CSEe.d d(PWHT) 0,50,50,50.50,50,5 无填充金属的300系奥氏 体不锈钢及 镍 800和600 基合金自熔煤 带填充金属的300系奥氏 0.950.910,860.820,770.730,680,640,590,55 0.5 体不锈钢及800镍基合金 CrMo钢包括0.5Cr0.5Mo.1Cr0.5Mo,1.25Cr0.5Mo,2.25CIMo.3CrIMo,5Cr0.5Mo,.9Cr1Mo
直缝及螺 旋缝应是正火、正火加回火或适当的亚临界焊后热处理(PwHT)状态
直缝及螺旋缝电熔焊结构不准许用于454C以上的c0.5Mo俐
炽缝填充金属的碳含量应0,05%
埋弧炽焊剂的碱度应>l.0
CSEF(强韧型铁索体耐热钢)钢包括:91,92,911,122和23
N+T;焊后正火十回火
无填充金属的自熔焊
焊后应进行固溶退火处理
表列温度仅用于相应材料焊接接头高温强度降低系数W,材料的使用温度上限按GB/T20801.2的相应规定
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GB/T20801.3一2020 5 管道组成件 5.1管道组成件的选用 5.1.1 -般规定 应根据流体的性质、各种可能出现的操作工况以及外部环境的要求和经济合理性选用管道组成件
5.1.2管子和对焊管件 5.1.2.1按GB/T20801.2一2020表A.1和表13选用的管子和对焊管件,其壁厚计算应符合本部分第 6章的相关规定
5.1.2.2按GB/T20801.2一2020表A.1和表13选用的管子,还应考虑设计条件和各种可能出现的操 作工况 5.1.2.3管子和对焊管件材料的使用限制应符合GB/T20801.2的相关规定
5.1.2.4用于GC1级管道和剧烈循环工况的对焊管件应符合下列规定 符合GB/T124592017附录B的最小壁厚要求; a b) 采用带折边异径管,且半锥角不大于30°
5.1.2.5采用GB/T9711中L.290(X42)~L.555(X80)的管道系统,对焊管件应符合GB/T29168.2的 相关要求
5.1.3弯管 5.1.3.1弯管的制作应符合GB/T20801.4的相关规定
5.1.3.2弯管最小壁厚应符合6.2的规定
5.1.3.3带褶皱和波浪的弯管见GB/T20801.4一2020的图1)不得用于GCI级管道和剧烈循环 工况
5.13.4采用GB/T9711中L290(X42)~L555(X80)的管道系统,弯管应符合GB/T29168.1的相关 要求 5.1.4斜接弯头(虾米弯 5.1.4.1斜接弯头的使用应符合以下规定 设计压力P<2.0MPa,且设计温度低于材料的蠕变温度; aa b 斜接弯头的变方向角a大于45"者,仅适用于GC3级管道 斜接弯头的变方向角a大于22.5"者,不得用于GC1级管道和剧烈循环工况; c d) 斜接弯头的变方向角a小于或等于3"者,可作为直管而不作为斜接弯头
5.1.4.2除满足5.1.4.1的规定外,非标准斜接弯头应按第6章进行压力设计,其焊接和制作还应符合 GB/T20801.4的相关规定
5.1.5短半径弯头 短半径弯头和短半径回弯头(R=1.0D)应符合GB/T12459的规定
弯头中心线所在平面的内弧侧壁厚不小于管件公称壁厚的1.25倍者,其最大允许工作压力与 4.2.1.3a)确定的最大允许工作压力相同 内弧侧壁厚小于管件公称壁厚的1.25倍者,其最大允许工作压力应不大于按4.2.1.3a)确定的最 大允许工作压力的80%
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GB;/T20801.3一2020 5.1.6翻边接头 5.1.6.1翻边接头的选用应符合表13所列相应标准的规定
5.1.6.2现场制作的焊制翻边接头应符合下列规定 应采用图1规定的焊制翻边接头的基本型式,但对于剧烈循环工况,则应采用图1d)图1e) 所示的圆角结构; b 外径应符合GB/T12459的相关要求,翻边接头的密封面应按相应管法兰密封面的要求加工; 厚度应不小于与其连接管子的公称壁厚; c d) 材料的许用应力应不小于与其连接的管子在GB/T208o1.22020表A.1中规定的许用 应力; 制作和检验应符合GB/T20801.4和GB/T20801.5的有关规定
T厅 半径 工 0.7( 0.7(T 0.7(T 图1焊制翻边接头的基本型式 5.1.6.3现场制作的扩口翻边接头应符合以下规定 不得用于剧烈循环工况; a b)扩口翻边用管子应符合GB/T20801.2一2020表A.1相应材料标准以及相应的扩口翻边加工 工艺要求; 翻边接头的密封面外径应符合GB/T12459的相关要求,密封面应按相应管法兰密封面的要 求加工; d 内圆角半径应不大于3mm; 最小厚度应不小于管子最小壁厚的95%; e fD 压力设计应符合4.2.1.2的规定
5.1.6.4现场制作的扩口翻边接头用于GC1级管道时,除符合5.1.6.3的规定以外,还应满足以下 要求 公称直径应不大于DNI00,且扩口翻边前管子壁厚应大于Schl0; a b) 最高允许工作压力应不大于PN20法兰规定的相应额定值; 工作温度应不高于200
c 5.1.6.5满足以下任一要求的翻边接头可用于剧烈循环工况下 符合GB/T12459的翻边接头; a b 在管端整体锻制翻边接头; c 符合5.1.6.2并且采用图1d)、图1e)所示的圆角结构
5.1.7支管连接及其管件 5.1.7.1支管连接包括支管直接与主管的焊接连接和通过支管连接管件与主管的连接两种形式,支管 连接管件包括支管座、半管接头和三通等
用于GCI级管道的支管连接管件应符合5.1.7.2的规定
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GB/T20801.3一2020 支管直接与主管的焊接连接应符合5.1.7.3的规定
5.1.7.2用于GCI级管道的支管连接管件应符合下列规定 GC1级管道用支管连接管件宜采用整体补强的支管连接管件或三通; a b 承插或螺纹支管座和半管接头的公称直径应不大于DN80;
螺纹管件的选用应符合5.2.5的有关规定
5.1.7.3支管直接与主管的焊接连接应符合下列规定 应按6.7、6.8的规定进行压力设计,焊接应符合5.2.2.1的规定
a b用于剧烈循环工况时,除应符合5.1.7.3a)的规定外,还应采用GB/T20801.4一2020图10b)、 图10d,图10f)的结构
支管直接与主管的焊接连接不宜在以下场合使用 1 支管尺寸与主管相近; 22 连接部位存在振动、脉动、温度循环等荷载引起的循环应力
支管与主管尺寸相差悬殊时,支管应具有足够的柔性,以补偿主管的热膨胀及其他位移(参见 d 7.5.5)
5.1.8法兰 法兰一般应按表13选取,并应按相应标准规定的压力温度额定值使用
5.1.8.1 5.1.8.2当选用表13以外的法兰时,应符合4.2.1.2一4.,2.1.4的规定
5.1.8.3平焊法兰和松套法兰的附加要求 平焊法兰不得用于温度频繁变化的工况,特别是法兰未作隔热的场合; a b)带颈平焊法兰与翻边短节配合的使用范围应符合表6的规定 表6与翻边短节配合的带颈平焊法兰的使用范围 压力等级 最大法兰公称直径 Class150 DN300 Class300 DN200 松套法兰或带颈平焊法兰与翻边接头(包括现场制作的焊制翻边、扩口翻边等)配合使用时,应 考虑法兰内孔与翻边转角的配合
5.1.8.4承插焊法兰的焊接应符合5.2.2.3的规定 5.1.8.5螺纹法兰(采用锥管螺纹连接的法兰)附加要求 螺纹法兰的连接应符合5.2.5规定; a b选用DNN65,DN125和DN150螺纹法兰时,其钢管外径还应符合表7的规定
表7螺纹法兰的钢管外径 钢管外径/mm 公称尺寸 GB/T7306(55"锥管螺纹 GB/T12716(60"锥管螺纹) 73 DN65 76.1 DN125 139.7 141.3 DN150 165.,1 168.3 5.1.8.6法兰型式的选用应考虑法兰的刚度对法兰接头密封性能的影响
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GB;/T20801.3一2020 5.1.8.7剧烈循环工况下,应选用整体法兰或带颈对焊法兰
5.1.8.8确定法兰密封面型式及表面粗糙度时,应考虑流体性质和垫片性能
5.1.8.9有毒、可燃介质管道不得采用板式平焊法兰
5.1.8.10胀接法兰和螺纹法兰(不包括高压用螺纹法兰-透镜垫密封型式)不得用于GcC1级管道
5.1.9垫片 5.1.9.1垫片的选用应考虑流体性质,工作温度、压力以及法兰密封面等因素
垫片的密封荷载应与法 兰的压力等级、密封面型式、表面粗糙度和紧固件相匹配
5.1.9.2有冷流倾向的垫片,其密封面型式宜采用全平面,凹凸面或樵槽面
5.1.9.3选用缠绕式垫片、金属包覆垫等半金属垫或金属环垫的公称压力小于或等于PN20的标准管 法兰,应采用带颈对焊等刚性较大的结构型式
5.1.9.4可燃材料(如橡胶)制成的垫片,不得用于输送强氧化性介质的管道
5.1.10 紧固件 紧固件包括六角头螺栓、等长双头螺柱,全螺纹螺柱、螺母,紧固件强度按表8分类 5.1.10.1 表8紧固件强度分类 螺栓材料 HG;/T20613,HG;/T20634) 高强度 中强度 低强度 A2-7o 8.8 5.6 35CrMo A4-70 A4-50 25Cr2MoV A193B8-2 A2-50 A938M2 2CrMo(B7) 06crl7Ni12Mo2 A320L7 A453660 06Crl8Nil0 除设计计算保证具有足够强度外,低强度紧固件不应用于Class600及以上等级法兰接头和金属垫片密封的法兰 5,2.3.5所列工况,应采用中强度或高强度紧固件
5.1.10.2紧固件应符合预紧及操作条件下垫片的密封要求
5.1.10.3较高强度等级的紧固件可代用较低强度等级的紧固件
高温条件下使用的紧固件应与法兰 材料具有相近的热膨胀系数
螺栓的工作温度宜不高于其蠕变值温度
5.1.10.4配对法兰中一侧为铸铁法兰或铜合金法兰时,应采用低强度紧固件
但以下情况除外 两侧法兰的密封面均为全平面且采用全平面垫片的场合 aa b) 规定了螺栓拧紧力矩和拧紧程序的场合 5.1.10.5低强度紧固件不得用于剧烈循环工况下的法兰接头 5.1.11 阀门 应根据管道的设计温度、设计压力、介质性质和阀门用途来选用阀门,并应考虑外部荷载对同 5.1.11.1 门操作性能和密封性能的影响
5.1.11.2阀门应按表13选取,也可参见附录C选取,并应按相应标准规定的压力-温度额定值使用
阀门内件采用非金属材料时,应根据非金属材料所能承受的压力-温度额定值确定阀门的压力-温度额 定值
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GB/T20801.3一2020 5.1.11.3阀盖与阀体的连接应满足以下要求 采用螺纹阀盖的阀门应设有防止阀盖松动的安全装置,如锁紧装置等 a b 阀盖与阀体的连接螺栓个数少于4或采用U形螺栓连接的阀门,仅适用于GC3级管道
5.1.11.4对于内部可能滞留流体介质的阀门如双密封阀座阀门),应采取适当的安全措施防止因温度 升高导致的压力增加
5.1.11.5对于阀杆填料和管道内流体介质温差较大的工况以及阀门设计温度低于一46C的低温工 况,应采用加长阀盖的结构形式
5.1.11.6对于GC1级管道和剧烈循环工况,其阀门的选用应符合以下规定 除本部分另有规定外,宜选用重载(GB/T12234,GB/T12235或AP600)阀门
a 阀帽或阀盖的密封结构应采用下列型式之一 b 法兰连按,螺栓数量大于或等于4,且法兰接头及其螺栓上紫应符合5.2.3.5的相应规定 2 压力密封阀盖; 全焊透焊接结构
33 不得采用螺纹连接的阀盖密封结构
d 用于剧烈循环工况的阀门铸件质量系数中
应大于或等于0.90
5.1.11.7采用非金属密封材料内件,且用于可燃流体的阀门,应符合耐火试验要求,并应根据非金属材 料所能承受的压力-温度额定值确定阀门的压力-温度额定值
5.1.11.8用于GC1级(毒性、易燃性)以及挥发性有机物(VOC)的阀门应采用低逸散结构,控制阀杆填 料处的泄漏,且符合IsO15848-1(型式试验)和GB/T26481(阀门检验)的相应要求,参见附录D表D.3 所列要求
5.1.11.9对于5.1.11.15.1.11.8的规定同样适用于管道过滤器、疏水器及分离器等与阀门类似的管 道组成件
5.2管道组成件连接形式的选用 5.2.1一般规定 管道组成件连接形式的选用应与管道材料和流体工况相适应,并应考虑在预期的使用和试验工况 下,压力,温度和外荷载对连接接头密封性能和机械强度的影响
5.2.2焊接接头 5.2.2.1管道组成件的连接形式宜优先选用煤接接头
管道组成件在制作和安装过程中的媒接、预热 和热处理应符合GB/T20801.生的有关规定,其检查及检验应符合GB/T208o1.5的有关规定
5.2.2.2衬环和熔化性嵌条应符合以下规定 对于腐蚀、振动或剧烈循环工况,焊接时应尽量避免使用衬环;如需采用衬环,应在焊后去除衬 a 环并打磨接头内表面;在不可能去除衬环时,应考虑使用不带衬环的焊接,或使用可熔化性嵌 条替代衬环,或焊后能去除的非金属衬环
b 对于剧烈循环工况或GCI级管道,不应使用不连续的开口衬环
5.2.2.3采用承插焊的焊接接头应符合以下规定 -般用于公称直径小于或等于IDN0的管道
a b 承口尺寸应符合相应法兰或管件标准的规定,承插焊焊缝尺寸应不小于GB/T20801.4一2020图8、 图9所示尺寸
以下场合不得采用承插焊焊接 1 可能产生缝隙腐蚀或严重冲蚀的场合 18
GB;/T20801.3一2020 要求焊接部位及管道内壁光滑过渡的场合; 33 剧烈循环工况、,GC1级管道且公称直径大于DN50的场合
d 管道组成件上开设的旁通管和排放孔可采用承插焊连接,其承口尺寸应符合图2a)以及表9 的规定
开设旁通管和排放孔的管道组成件的壁厚如不能满足表9的尺寸要求或需要开孔补强时,应 增加凸缘[如图2b)所示],凸缘的尺寸应符合表10的规定
最小1.6mm 图2承口和凸缘 表9承口尺寸 连接尺寸 DN10 DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 国际通用 27.4 42.9 61.l 7.7 21.8 34.2 48.8 系列钢管 最小直径A/mm 国内沿用 4.5 18.5 25.5 32.5 38.5 5.5 57.8 系列钢管 最小深度B/mm 6,5 6.,5 6.5 6.5 表10凸缘尺寸 DN20 连接尺寸 DN10 DN15 DN25 DN32 DN40 DN50 32 70 86 最小直径C/mm 38 44.5 54 63.5 5.2.2.4角焊缝应符合以下规定: a 符合GB/T20801.4一2020图7、图8和图9的角焊缝,可用于连接承插焊元件和平法兰的 主要焊缝 b 角焊缝也可用于连接补强元件和结构附件,以增加强度或降低应力集中
5.2.2.5密封焊焊缝仅用于防止螺纹连接接头的泄漏,而不应考虑其对连接强度的影响
5.2.2.6用于剧烈循环工况的焊接接头除应符合5.2.2.15.2.2.4的要求外,其焊接接头的检查还应符 19
GB/T20801.3一2020 合GB/T20801.5一2020第6章的相关要求
5.2.2.7用于高温蠕变工况的焊接接头除应符合4.2.7,5.2.2.15.2.2.4的要求外,其焊接接头的检查 还应符合GB/T20801.5一2020第6章的相关要求
5.2.3法兰连接 5.2.3.1法兰连接的选用应根据设计条件,荷载、流体特性、泄漏率等因素来考虑,同时还应综合考虑法 兰、垫片和紧固件的选用和配合
5.2.3.2金属法兰与非金属或铸铁法兰连接时,法兰的密封面应采用全平面型式,且一般配以全平面型 式垫片
如果采用全平面型式以外的垫片,应控制螺栓拧紧力矩,防止非金属或铸铁法兰过载
5.2.3.3配对的两个法兰如具有不同的压力额定值,该连接接头的最高无冲击工作压力应按较低额定 值确定,并应控制安装时的螺栓扭矩,防止低额定值法兰过载
5.2.3.4高温或承受较大温度梯度的法兰接头,除应符合5.1.8~5.1.10的要求外,还应考虑法兰的高 温变形温差和螺栓材料的应力松弛以及垫片蠕变
5.2.3.5GC1级(毒性、易燃性)管道以及高温或低温、剧烈循环以及振动、疲劳等工况条件下,应满足 下列各项要求 a 采用表8所示的高强度(或中强度)紧固件
b 法兰接头的螺栓安装载荷应能保证法兰接头在安装、试验及运行过程中满足下列各项要求 1 螺栓安装载荷应在法兰不变形,垫片不压溃或压碎,螺栓不屈服的条件下取最大值
螺栓 安装目标应力(以螺栓根径截面积计)不大于70%螺栓材料屈服强度
采用高强度紧固 件时,螺栓安装目标应力一般可取350MPa
22 考虑螺栓材料的应力松弛、垫片蠕变以及法兰偏转而致使螺栓安装载荷的衰减 33 4 考虑管道各种工作(包括试验)压力及外加载荷(包括温度及温差)而导致垫片密封应力的降低
运行条件下维持足够的垫片密封应力,满足设计要求的连接紧密性
5 采用GB/T38343规定的最大螺栓安装载荷控制技术,法兰接头装配、紧固方法和紧固程序的 要求符合GB/T20801.4一2020中10.2的相关规定 5.2.4胀接接头 胀接接头不得用于剧烈循环工况或GC1级管道
5.2.4.1 5.2.4.2应采取适当措施以防止胀接接头的松动、分离
5.2.4.3用于输送有毒介质的胀接接头,应采取安全防护措施
5.2.44对承受温度循环、振动、不均(或局部)膨胀或收缩以及外部机械荷载的管道,当采用胀接接 头连接时,应保证胀接接头的密封性能,并采取安全防护措施
5.2.5螺纹密封的管螺纹连接 5.2.5.1螺纹密封的管螺纹型式应符合表11的规定
表11螺纹牙型角 外螺纹 内螺纹 牙型角 标准 锥形NPT 锥形NPT 60" GB/T12716 锥形RC 55" GB/T7306.2 锥形R 平行RP 55 GB/T7306. 20
GB;/T20801.3一2020 5.2.5.2锥管螺纹(NPT和R/RC)应符合以下规定 a 对于可能发生应力腐蚀、缝隙腐蚀、冲蚀或由于振动、压力脉动及温度变化等可能产生交变荷 载的部位,不宜采用螺纹连接 b 除温度计套管外,急性毒性类别1和类别2介质的管道和剧烈循环工况管道不应采用螺纹 连接; 采用螺纹接头的管道系统,应考虑减小螺纹接头上的应力,特别是由热膨胀和阀门(尤其是端 部阀门)操作产生的应力,以防止螺纹接头松动 d 除GC3级管道外,不得采用管端伸出螺纹法兰作为密封面的结构型式,如图3所示(不包括高 压用螺纹法兰透镜垫密封型式); 圆锥外螺纹元件的公称直径和最小壁厚应符合表12的规定; f 圆锥内螺纹元件与外螺纹元件应具有同等的强度和韧性,且符合流体工况的要求 未承受外部弯矩作用的螺纹元件(如温度计套管),可用于剧烈循环工况
g 图3管端伸出螺纹法兰作为密封面的结构 表12圆锥外螺纹元件的最小壁厚 最小壁厚 管道级别 材料 钢管公称直径 管标号或壁厚) 碳钢、合金钢 Sch80 DN8~D25 GC1 不锈钢 Sch40s DN40 Seh80 碳钢、合金钢 GC2 DN50DN50 Sch40 DN150 不锈钢 Sch40s GC3 DN300 按6.1规定 碳钢,合金钢,不锈钢 用于输送可燃、有毒介质且大于DN50的螺纹连接接头,应采取安全防护措施
5.2.5.3锥/平管螺纹(R/RP)应符合以下规定 a 圆锥外螺纹与圆柱内螺纹的配合(R/RP),仅适用于GC3级管道 用于水,低压蒸汽和空气系统管道时,可采用密封剂或密封带; b c 还应符合52.5.1的规定 5.2.6直螺纹连接 直螺纹连接接头可采用图4所示的靠一对接触表面密封(非螺纹密封)结构,且仅适用于(cc3级 管道 21
GB/T20801.3一2020 垫片 垫 图4典型的非螺纹密封直螺纹接头 5.2.7扩口,非扩口压合型管件的连接 5.2.7.1扩口、非扩口压合型管件(如图5所示)连接型式的选用,应考虑装拆、循环荷载振动,冲击、热 膨胀和收缩等因素可能产生的不利影响
图5扩口,非扩口压合型管件连接结构 5.2.7.2表13所列扩口、非扩口压合型管件的连接应满足以下要求 管件的最大及最小壁厚应满足相连管子的连接要求,且符合相应管件标准的规定 a b) 扩口压合型管件仅适用于GCc3级管道,当用于剧烈循环工况选用非扩口压合型管件时,应采 取安全防护措施
5.2.7.3表13中未列人的扩口、非扩口压合型管件,如能满足压力和其他荷载要求,可按5.2.7.2的规 定使用,且应符合5.3.3的相关规定
5.2.8填函接头 填函接头应符合以下规定 在承口和插口的环形空间之间注人或压人填充物的填函接头,仅适用于Gc3级管道; a b使用温度应不高于93C; c 应采取预防措施,以防止接头松动和管道变形,并能承受由于支管连接等原因引起的横向作 用力
5.2.9针焊 5.2.9.1软钉焊接头应符合以下规定 软针焊接头仅限用于GC3级管道; a b 不准许采用填角式软钉焊接头; 在可能遇到明火或高温的场合,应考虑软钉料熔点的适应性
c 22
GB;/T20801.3一2020 5.2.9.2硬针焊和针接焊接头应符合以下规定 a 用于可燃有毒或对人体有害的流体工况时,应采取安全防护措施; 不得用于剧烈循环工况: b 在可能遇到明火的场合,应考虑低熔点焊接合金的影响 co 不准许采用填角式硬纤焊接头
N 5.2.10特殊管接头 5.2.10.1特殊管接头是指5,2.1一5.2.9不包括的管接头形式,如图6所示的承口式(钟形),填丽式等 特殊管接头,机械连接接头等
5.2.10.2表13所列特殊管接头不得用于Gc1级管道
5.2.10.3表13中未列人的特殊管接头应符合5.3.3的规定
连接结构应具有足够的强度.并在预期的使用工况下.保证连接的完整性,以防止接头松动 5.2.10.4 5.2.10.5用于吸收热膨胀的填料接头,在承接口底部应留有适当的间隙以供膨胀时移动
5.2.10.6机械连接接头,承口-填料式连接接头不得用于剧烈循环工况
图6承口式管件连接结构示意图 5.3管道组成件的型式和尺寸标准 5.3.1表13给出了符合GB/T20801要求的管道组成件的型式和尺寸常用(典型)标准,表14给出了 符合GB/T20801要求的管道组成件的常用(典型)基础标准及检验、试验标准
5.3.2表13所列标准规定的压力-温度额定值、公称压力、壁厚等级均符合4.2.1的规定,可作为管道组 成件的压力-温度设计准则
5.3.3表13中未列人的管道组成件标准的选用应符合下列和本部分的其他相应要求 非表13所列管道组成件标准包括下列两类 a 其他管道组成件国家标准与行业标准 制造商标准、工程标准及设计规定 22 非表13所列其他管道组成件国家标准与行业标准的选用前,设计或业主应确认该标准的设 b 计、材料、制造、检验和质量保证符合本部分的相应要求
由制造商标准或工醒设计标准规定的其他管道组成件标准选用,应符合下列各项要求 采用本部分第6章或应力分析的方法进行压力设计,或采用与表13所列标准对比 设计
的方法来确定最大允许工作压力-温度值,对比时应注意型式、壁厚及通径的可比性
22 材料
采用本部分适用的材料,应关注材料在设计温度上限或下限时以及苛刻工况下对 特定管道组成件的适用性和可能出现的失效风险
制造
管道元件的制造工艺应符合本部分的要求以及类似表13所列管道组成件标准的 要求
检验和质量保证
管道元件的检验和质量保证应符合本部分的要求以及类似表13所列 23
GB/T20801.3一2020 管道组成件标准的要求
应经设计或业主审核和同意
表13典型管道组成件型式尺寸标准 号 标准名称 分 类 标准 HG/T20553 化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 GB/T17395 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 钢管 ASME36.10M weldedandSeamlesswroughsSsielPpe ASME36.19M StainlessSteelPipe GB/T12459 钢制对焊管件 对焊 ASMEB16.9 FactoryMadeWroughtButt-weldingFittings 钛制对媒无缝管件 HG/T3651 GB/T14383 锻制承插焊和螺纹管件 GB/T32294 锻制承插焊和螺纹活接头 承插和螺纹 ASMEB16.11 ForgedFittings,SocketweldingandThreaded SH/T3419 石油化工钢制异径短节 GB/T19326 锻制承插焊、螺纹和对焊支管座 GB/T17185 钢制法兰管件 管件 管道用钢制插板、垫环、8字盲板系列 HG/T21547 SH/T3425 例制管道用盲版技术标准 GB/T29168.1 石油天然气工业管道输送系统用感应加热弯管、管 GB 29168.3 件和法兰 其他 9065. GB/T9065.2、 液压软管接头 GB 9065.5 GB/T3733(GB/T3760 卡套式管接头 GB/T3763一GB/T3765 GBT5625GB/T5653 扩口式管接头 GB/T9124.1,GB/T9124.2 钢制管法兰 GB/T13402 大直径钢制管法兰 HG/T20592 钢制管法兰(PN系列 HG/T20615 钢制管法兰(Class系列 钢制法兰 大直径钢制管法兰(Clas系列) HG/T20623 HG;/T20614 例制管法兰,垫片,紧固件选配规定(PN系列) HG;T20635 钢制管法兰,垫片,紧固件选配规定(Class系列 JB/T2768、JB/T2769JB/T2772 阀门零部件高压管子、管件和阀门端部尺寸 B/T2776JB/T2778 24
GB;/T20801.3一2020 表13(续 分 类 标准号 标准名称 六角头螺栓 GB/T5782 GB/T6170 ！型六角螺母 GB/T6175 2型六角螺母 螺栓/螺母 HG/T20613 俐制管法兰用紧固件(PN系列 HG/T20634 钢制管法兰用紧固件(Clas、系列 HG/T20606、HG/T20607 钢制管法兰用垫片(PN系列) HG/T20609HG;/T20612 垫片 HG/T20627 HG/T20628、 钢制管法兰用垫片(Class系列 HG/T20630HG/T20633 GB/T12777 波纹管膨胀节 金属波纹管膨胀节通用技术条件 支吊架 GB/T17116 管道支吊架 消防软管连接件 GB/T18615 波纹金属软管用非合金钢和不锈钢接头 GB/T3422 连续铸铁管 铸铁管 GB/T13295 水及燃气用球墨铸铁管、管件和附件 灰口铸铁管件 法兰、承插 GB/T3420 铸铁管件 GB/T3287 螺纹 可锻铸铁管路连接件 当" GB/T17241 铸铁法 铸铁管法兰 GB/T12224 -般要求 通用标准 钢制阀门 GB/T12234 石油、天然气工业用螺柱连接阀盖的钢制闸阀 闸阀 GB/T12232 通用阀门法兰连接铁制闸阀 GB/T12241 安全阀一般要求 安全阀 GB/T12243 弹簧直接载荷式安全阀 先导式减压阀 GB/T12246 GB/T12236 石油化工及相关工业用的钢制旋启式止同阀 止回阀 B/T8937 对夹式止回阀 GB/T13932 铁制旋启式止回阀 阀门 旋塞阀 GB/T12240 铁制旋塞阀 GB/T12237 石油、石化及相关工业用的钢制球阀 球阀 GB/T8464 铁制和铜制螺纹连接阀门 法兰和对夹连接弹性密封蝶阀 GB/T12238 蝶阀 /T8527 E 金属密封蝶阀 GB/T12235 石油、石化及相关工业用钢制截止阀和升降式止回阀 截止阀 JB/T7747 针形截止阀 GB/T12233 通用阀门铁制截止阀和升降式止回阀 隔膜阀 GB/T12239 工业阀门金属隔膜阀 25
GB/T20801.3一2020 表14典型基础标准及检验,试验标准 标准号 标准名称 GB/T196 普通螺纹基本尺寸 GB/T197 普通螺纹公差 GB/T7306.1 55"密封管螺纹第1部分;圆柱内螺纹与圆锥外螺纹 GB/T7306.2 55"密封管螺纹第2部分;圆锥内螺纹与圆维外螺纹 GB/T12716 60"密封管螺纹 GB/T1047 管道元件公称尺寸的定义和选用 GB/T1048 管道元件公称压力的定义和选用 GB/T12220 工业阀门标志 GB/T12221 金属阀门结构长度 GB/T13927 工业阀门压力试验 GB/T1031 产品几何技术规范(GPs)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值 GB/T2648o 阀门的检验和试验 JB/T6899 阀门的耐火试验 6 管道组成件的压力设计 6.1直管 6.1.1符号 与几何参数有关的外压(或真空)设计系数; 加强圈横截面积,单位为平方毫米(mm'); 与材料有关的外压(或真空)设计系数,单位为兆帕(MPa) 厚度附加量,为腐蚀、冲蚀裕量和机械加工深度的总和,即c=C,十C,见图7,单 位为毫米(mm) -材料厚度负偏差,按材料标准规定,见图7,单位为毫米(mm) 腐蚀、冲蚀裕量,见图7,单位为毫米(mm) -机械加工深度,见图7,单位为毫米(m mm; 对带螺纹的管道组成件,取公称螺纹深度; 对未规定公差的机械加工表面或槽,取规定切削深度加0.5nm mm -管外径,取管子外径的名义值,或由实测所得,单位为毫米(n mm; -管内径,用于压力计算时,应是材料标准允许的最大值,单位为毫米mr mm 设计温度下材料的弹性模量,由GB/T20801.2一2020的表B,3确定,单位为兆帕 MPa) -外压(或真空)管道的计算长度,单位为毫米(mm); 1 对于直管,取两相邻支撑线之间的距离,按GB/T150.3的规定确定 2 当直管带有焊接相连的即相接处不作为支撑线)弯头或弯管,斜接弯头时,取 直管包括弯头、弯管或斜接弯头的轴线在内的两相邻支撑线之间的距离; 26
压力管道规范工业管道第3部分：设计和计算GB/T20801.3-2020
随着现代工业的不断发展，工业管道的重要性日益凸显。而在工业管道中，压力管道是承载工业流体压力的核心组成部分。因此，在压力管道的设计和计算中，必须严格按照GB/T20801.3-2020标准的规范要求进行。 该标准主要涵盖了压力管道设计和计算的各个方面，包括管道结构、管道材料、管道接口、管道支撑、应力分析等。下面将就该标准中关于压力管道设计和计算的规范要求进行详细介绍。 1. 管道结构 在压力管道的设计中，需要充分考虑管道的结构特点，包括管道的长度、支撑方式、弯曲程度等。此外，在设计管道结构时还需要考虑压力和温度的变化对管道的影响，以保证管道在使用过程中的安全性能。 2. 管道材料 在选择压力管道的材料时，必须严格按照标准要求进行。一般情况下，应该优先选择高强度、耐腐蚀的材料，以确保管道的使用寿命和安全性能。 3. 管道接口 在压力管道的设计中，接口是一个非常关键的问题。为了确保管道的连接处具有足够的强度和密封性，必须选择合适的连接方式，并进行充分的检测和测试。 4. 管道支撑 压力管道的支撑是保证管道稳定性和安全性的重要因素。在设计管道支撑时，需要考虑管道的重量、长度、弯曲程度等因素，并充分利用支撑装置来减轻管道自身的重量负荷。 5. 应力分析 在进行压力管道设计和计算时，应根据实际工作条件进行应力分析。应力分析需要考虑管道的内部压力、外部载荷、温度变化等因素，以保证管道在不同工作条件下的安全性能。 总之，GB/T20801.3-2020标准为压力管道设计和计算提供了重要的规范要求。作为专业人士，我们应该严格按照标准要求进行设计和计算，以确保压力管道在使用过程中的安全和可靠性。
