1、概述

 　　管道主要用于輸油輸氣管路中設備之間的連接。管道按壓力可分為長輸管道、公用管道和工業(yè)管道。按內(nèi)壓可分為真空管道、中低壓管道、高壓管道和超高壓管道,按介質(zhì)可分為蒸汽管道、燃氣管道和工藝管道等。按材料可分為合金鋼管道、不銹鋼管道、碳鋼管道、有色金屬管道、非金屬材料和復合材料管道等。

2、設計

2.1、壓力

 　　管道系統(tǒng)每個組件的設計壓力應不小于操作中可能遇到的最大內(nèi)壓或外壓與溫度最低或最高的最嚴酷組合情況下的壓力。

 　　(1)內(nèi)壓設計　設計內(nèi)壓包括靜壓力,不應小于管道系統(tǒng)內(nèi)部流體最大的持續(xù)工作壓力。

 　　(2)外壓設計　對于承受外壓的管道,設計時應取在運行、停機或試驗工況下的預期最大壓差值。

 　　(3)保壓或泄壓設計　對管道可能承受的任何壓力應作出安全保壓或泄壓的規(guī)定,沒有壓力泄放裝置保護或壓力泄放裝置隔離的管道,至少應按其可能產(chǎn)生的最大壓力來設計。

2.2、溫度

 　　管道的設計溫度應為在預期最大持續(xù)運行條件下的金屬溫度或應不小于流體溫度和外壁溫度的平均值。在確定設計溫度時,至少要考慮流體溫度、環(huán)境溫度、陽光輻射、加熱或冷卻介質(zhì)的溫度等。

 　　(1)最低溫度的設計　設計的最低溫度是組件預期工況中的最低溫度,按此溫度可能確定特殊設計要求和材料評定要求。

 　　(2)外部保溫的設計　管道應采用伴管或夾套加熱或冷卻,在確定設計溫度時應將這種影響考慮在內(nèi)。

 　　(3)內(nèi)部保溫的設計　組件設計溫度應按傳熱計算或試驗來確定。

 　　(4)管道高溫的設計　當管道運行溫度超過425℃的設計溫度時,應考慮超過設計溫度長期運行導致過大原蠕變應變引起的加速蠕變損傷和潛在的管道斷裂。

2.3、環(huán)境影響

 　　(1)流體冷卻　管道中流體的冷卻使管內(nèi)壓力降至低于大氣壓力,甚至產(chǎn)生內(nèi)部真空。在這種情況下,管道應能承受外壓或應采取防止出現(xiàn)真空的措施。

 　　(2)流體膨脹　管道中流體的膨脹可能會增加壓力,管道系統(tǒng)應設計成能經(jīng)受住所增加的壓力或應作出釋放超壓的規(guī)定。

 　　(3)低溫　當管道系統(tǒng)的設計最低溫度< 0℃時,應考慮濕氣凝結(jié)和結(jié)冰的可能性,并在設計中采取措施以防止因此而出現(xiàn)的故障。對低溫環(huán)境條件應考慮位移應力分析。

2.4、動力效應

 　　(1)沖擊　管道設計中應考慮由于外部或內(nèi)部條件引起的沖擊力。其中包括流體流速的變化、水擊、液體或固體物質(zhì)的撞擊、暴漲或噴發(fā)。

 　　(2)風載　設計室外管道時,應考慮風載的影響,可應用氣象資料來決定風力。

 　　(3)振動　應合理設計管道的布置或支撐,以消除過度和有害的振動影響,振動可能由輸送物的沖擊、壓力脈動或紊流旋渦而產(chǎn)生。

 　　(4)地震　設計管道、管道支架和約束時應考慮由地震引起的水平力。

 　　(5)反作用　在管道設計、布置和支撐方面,應考慮能承受由于流體的減速或排放而產(chǎn)生的反作用力。

2.5、重載的影響

 　　(1)動載荷　動載荷包括輸送的流體自重,還應考慮由于環(huán)境條件下造成的雪和冰的載荷。

 　　(2)靜載荷　靜載荷包括管道組件、保溫材料、防護襯里和套層以及其他疊加在管道上的永久載荷。

 　　(3)試驗或清洗流體載荷　試驗用的和清洗用的介質(zhì)載荷。

2.6、熱膨脹的影響

 　　(1)約束而產(chǎn)生的熱載荷　由于被約束和固定而使管道不能自由熱膨脹和收縮而引起軸向力和力矩。

 　　(2)溫度梯度形成的載荷　這些載荷是由于溫度發(fā)生急劇的變化,或由于溫度分布不均勻而在管壁中產(chǎn)生的應力所形成的,如由于一股高溫流體通過一根比較厚的管道或由于層流而產(chǎn)生管線的彎曲。

 　　(3)膨脹特性不同而產(chǎn)生的載荷　由于兩種材料具有不同的熱膨脹性能結(jié)合在一起而產(chǎn)生的。如雙金屬管、有襯里的管道、帶夾套的管道、金屬與非金屬結(jié)合的管道。

2.7、其他影響

 　　(1)支架和管端位移　管道設計中應考慮管道支架、固定架和連接設備位移的影響。

 　　(2)韌性降低　應考慮管道材質(zhì)韌性降低的有害影響。如由焊接、熱處理、成形、彎曲或低溫操作。

 　　(3)循環(huán)載荷　管道設計中應考慮由于應力循環(huán)、熱循環(huán)和其他循環(huán)而產(chǎn)生的疲勞。

 　　(4) 空氣冷凝　當在大氣中操作溫度低于- 191℃時,會發(fā)生冷凝和氧的富集,因而在選擇材料包括保溫材料應予考慮,并應采取適當?shù)谋Ｗo或處理的措施。

 　　(5)螺栓連接　金屬管道組件上的承壓螺栓連接用的螺紋孔應有足夠深度,以使螺紋的嚙合長度為7～8倍螺紋公稱直徑。

 　　限于篇幅，文章第二章節(jié)的部分內(nèi)容省略，詳細文章請郵件至作者索要。

5、防腐措施

 　　管道表面易受周圍大氣或土壤等腐蝕, 因而必須采取措施進行防腐, 為區(qū)別輸送不同介質(zhì)的管道也必須在管道最外層表面上涂以不同顏色的油漆或色環(huán)。

5.1、地上管道的防腐

 　　地上管道外表面與周圍大氣相接觸,易受腐蝕,通常采用涂料(油漆)使金屬與周圍大氣、水分、灰塵及腐蝕性介質(zhì)相隔絕,從而受到防腐保護。常用防腐涂料有酚醛樹脂、瀝青、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、橡膠和無機富鋅涂料等。常用涂漆方法有人工涂刷和機械噴涂兩種。

5.2、埋地管道的防腐

 　　埋地管道會受到土壤腐蝕,主要為電化學腐蝕。其土壤腐蝕性主要與土壤中可溶部分的性質(zhì)、數(shù)量、含水量、透水性、微生物和有機物等有關。埋地管道穿越鐵路、道路、溝渠以及改變埋設深度時的彎管處。防腐蝕涂層可選用石油瀝青或環(huán)氧煤瀝青防腐漆。根據(jù)防腐等級選用不同的層結(jié)構(gòu)和涂層總厚度。

5.3、海水管道的防腐

 　　海水管道在海洋環(huán)境中的腐蝕速率依所處位置的不同而異。所處的位置有海洋大氣、飛濺帶、潮差帶、全浸帶和海泥帶等。對海水管道涂層的主要要求有抗拉伸、抗彎曲、抗水滲透、抗陰極剝離、耐沖擊和良好的粘附性等。防腐蝕涂層可選用煤焦油瓷漆、瀝青類或熔結(jié)環(huán)氧粉未涂層等。

6、結(jié)語

 　　鋼制管道作為石油和天然氣的一種經(jīng)濟、安全、不間斷的長距離輸送工具得到了巨大的發(fā)展,這種發(fā)展在將來仍將持續(xù)下去。鋼制管道主要用以輸送、分配、混合、分離、排放、計量或控制流體流動等功能。管線管道的管子應具有高強度、高抗撓剛度、高的抗震性和高耐沖擊性,并采用優(yōu)良的焊接技術將管子焊接成沒有接頭的整體結(jié)構(gòu),這就大大提高了管道輸送壓力和大口徑增加,降低了成本和維修費用。