椭圆形封头在压力管道中的设计条件

　　工程上，工艺操作参数不宜直接作为椭圆形封头在压力管道的设计条件，它要考虑工艺操作的波动、相连设备的影响、环境的影响等因素，而在工艺操作参数的基础上给出一定的 裕量。也 是说，设计条件是在工艺操作条件的基础上，同时考虑其它因素的影响而得到的。这里所说的设计条件主要是指设计压力和设计温度。

　　一、设计压力

　　一般情况下，椭圆形封头在管道的设计压力应不低于正常操作时，由内压(或外压)与温度构成的 苛刻条件下的压力。 苛刻条件是指导致管子及管道组成件 壁厚或 公称压力等级的条件。考虑介质的静液柱压力等因素的影响，设计压力一般应略高于由内压(或外压)与温度构成的 苛刻条件下的 工作压力。为了操作上的方便，在此不妨采用压力容器的做法，即在相应工作压力的基础上增加一个裕度系数。裕度系数见表4-1：

　　表4-1 一般情况下椭圆形封头的设计压力确定

　　工作压力(Pw) Mpa设计压力(P)MPa

　　Pw≤1.8

　　1. 8

　　4.0

　　Pw>8.0P=Pw+0.18

　　P=1.1Pw

　　P=Pw+0.4

　　P=1.05Pw

　　当按该原则确定的设计压力会引起椭圆形封头在管道压力等级变化时，应判断该工作压力是否 是由内压(或外压)与温度构成的 苛刻条件下的 工作压力，如果是，在报请有关技术负责人批准的情况下，

　　设计压力可取此时的 工作压力，而不必再加系数。

　　除此之外，对于下列 殊情况应 殊考虑其设计压力：

　　a、椭圆形封头在管道中有 泄压装置时，往往预示着该管道在运行过程中有出现超出其正常操作压力的可能。设置 泄压装置(如 阀、爆破片等)的目的， 是在系统中出现超出其正常操作压力的情况时，能将压力自动释放而使设备、管道等系统等硬件得到保护。此时管道的设计压力应不低于 泄压装置的设定压力与按表4-1确定的压力二者中的 值;

　　b、对于高扬程的泵，尤其是往复泵，在开始启动的短时间内，往往会在 道切断阀之前的管道和泵内产生一个较高的封闭压力，有时这个封闭压力会达到一个很大的值。此时泵的出口管道，椭圆形封头的设计压力应取泵的 封闭压力值。这个压力值由工艺和机械 提供;

　　c、真空系统管道承受的压力 是其外部的大气压力，故其设计压力应取0.1MPa外压;

　　d、与塔或容器等设备相连的椭圆形封头时，其设计压力应不低于所连设备的设计压力。当管道内有较高的液体液柱时，还应考虑该液体静压头的影响。事实上，对于管道来说，其受力要比设备复杂，这是因为它除受介质载荷之外，还往往遭受到由于管道的热胀冷缩而产生的管系力等。因此，管道的设计压力一般应不低于设备的设计压力。

　　二、设计温度

　　一般情况下，椭圆形封头在管道的设计温度应不低于正常操作时，由内压(或外压)与温度构成的 苛刻条件下的温度， 苛刻条件是指导致管子及管道组成件 壁厚、 公称压力等级或 材料等级的条件。考虑环境、隔热、操作稳定性等因素的影响，设计温度应略高于由内压(或外压)与温度构成的 苛刻条件下的 工作温度。为了操作上的方便，在此不妨也采用压力容器的做法，即在相应工作压力的基础上增加一个裕度系数。除法兰和螺栓以外，其它管道元件的设计温度可按表4-2选取：

　　表4-2 一般情况下管椭圆形封头的设计温度确定

　　 工作温度(Tw)℃设计温度(T)℃

　　-20

　　15

　　Tw>350T=Tw-5( 取-20)

　　T=Tw+20

　　T=Tw+(5～15)

　　当按该原则确定的设计温度会引起椭圆形封头在管道压力等级或管道材料变化时，应判断该工作温度是否 是由内压(或外压)与温度构成的 苛刻条件下的 工作温度，如果是，在报请有关技术负责人批准

　　的情况下，设计温度可取此时的 工作温度，而不必再加系数。

　　法兰、垫片的设计温度应不低于 工作温度的90%。

　　螺栓、螺母的设计温度应不低于 工作温度的80%。

　　除此之外，对下列情况还应 殊考虑其设计温度：

　　a、对于夹套或外伴热的管道及椭圆形封头，当工艺介质温度高于伴热介质温度时，其设计温度按表4-2选取。当工艺介质温度低于伴热介质温度时，对夹套伴热取伴热介质温度为设计温度，而对外伴热则取伴热介质温度减10℃与工艺介质温度二者的较大值作为设计温度;

　　b、 泄压管道，取排放时可能出现的 或 温度为设计温度;

　　c、采用蒸汽吹扫的管道及椭圆形封头，当介质温度高于吹扫蒸汽的温度时，则按介质温度根据表4-2确定其设计温度。当介质温度低于吹扫蒸汽温度时，应视具体情况而定。例如，按介质温度选取的管道及其元件不能承受吹扫介质的条件时，应适当提高等级以适应吹扫介质条件。管道的热胀补偿和对边界点的推力在遭受吹扫介质短时间作用时，也应能满足要求;

　　d、同一根管道，如果在两种或两种以上工况条件下工作时(如加氢裂化装置的反应流出物管道有正常工作工况和高温再生工况两种操作工况)，其设计温度应取与内压(或外压)构成的 苛刻条件下的设计温度，并对其它工况进行校核;

　　e、临氢操作的管道及椭圆形封头，在查Nelson曲线时，应取设计温度再加30℃~50℃作为查曲线的温度参数值。这是因为Nelson曲线为统计值，在邻近曲线下方选材时而出现氢损伤的实例也曾发生过;

　　f、按表4-2的要求增加上温度裕度后，如果影响到选材的变化，或者材料的性能将发生较大的变化时，应酌情增加温度裕度的量或者不增加温度裕度。如催化裂化装置的烟气管道，在700℃高温的基础上，温度每增加或减少10℃，其许用应力变化幅度很大，计算出的管子壁厚变化幅度也很大。

　　g、带隔热耐磨衬里的管道及椭圆形封头，其金属部分的管道设计温度应经计算或实测确定。一般情况下，宜取250℃作为设计温度;

　　h、在进行有弹簧支架的管系应力计算时，椭圆形封头宜取介质的正常工作温度作为计算参数。