管道试压封头的选用及设计

　　随着中高压大口径管道增多，以往凭经验、查手册确定试压封头的方法难以满足现场需要，尤其是采用压缩空气试压时，甚至因封头选用不当发生试压事故。本文以现行压力容器、金属管道设计规范及管件标准为依据，讨论现场常用试压封头计算公式的选用，并对带加强肋平盖封头设计进行探讨，在长庆气田施工中多次应用验证，这些方法 、 、经济。

　　1 管道试压封头的结构形式常用管道试压封头有椭圆形封头(管帽)、平盖封头(平管底、承插焊平盖封头、带加强肋平盖封头)、盲板法兰和法兰盖。按其与管道的连接形式有：与筒体成一体或与筒体对接、与筒体角焊或其它焊接、螺栓连接，结构简图详见GB150-1998 《钢制压力容器》中表7-7、GB12459-90s|{J408—90)《钢制对焊无缝管件》、SHJ409-90《钢板制对焊无缝管件》、GB50316-2000《工业金属管道设计规范》表6.6。

　　2 常用试压封头的设计选用

　　2.1 椭圆形封头一般用于大口径、中高压管道，通常按公式 (1)计算管子表号(Sch)或按公式(2)计算封头壁厚，然后查GB12459 (SHJ408，SHJ409)选用管帽材质、型号，确定代号(一般DN300mm、PN6.4 a以上应采用椭圆形管帽)。Sch= ×1000 (1)I I 油面正常、储气罐正常工作的情况下，声波除灰器定时自动启动，使对流段翅片管上的积灰随烟气一起排出，从而提高锅炉热效率，降低排烟温度。振片式大功率高强声波除灰器在现场应用后，高压锅炉排烟温度可降低30℃，锅炉热效率可提高1.2%。

　　3 应用效果

　　(1)节油效果好。技改前后对比注汽锅炉热效率平均提高2.4%，一年累计节约燃油576t，每吨原油价格为1000元，则年节约燃料费57.6万元。

　　(2)清灰周期延长。技改后，清灰周期由平均20d延长到60d，节约了大量的人工清灰用水，大大降低了工人的劳动强度，有效改善了职工的工作环境

　　(3)有利于改善环境。由于锅炉排烟温度大幅度降低，使周边空气质量改善。

　　(4)清灰实现了自动、连续作业，减少了工人的劳动量。 = 面+c (2) 式中 P一管道设计压力/MPa，试压时可取试验压力; [盯] 一设计温度下材料许用应力/MPa;一封头壁厚/ram;一焊缝系数，整体冲压 =1;C一封头壁厚附加量，C=1-3ram;D;一管道内径/mm。

　　2.2 平盖封头平盖封头可用于小口径低压管道试压(DN200ram、PN 4.0 SPa以上宜采用椭圆封头或带加强肋平盖)，

　　计算方法有三种：

　　一是按GB50316《工业金属管道设计规范》中第6.6条计算，见公式(3)，适用于DN400mm、PN2.5 MPa以下管道试压;

　　二是按GB150-1998第7.4条计算，见公式(4);

　　三是按GB12459管子表号Seh确定封头壁厚，适用于DN15～DN80mm锻钢制承插焊管件Seh80、Schl60两级平焊管帽。 =Kl(Di+2C)√ +C (3) 8=De√ +c (4)

　　式中 Kl、 一结构 征系数，见GB50316规范中表6.6.1;

　　D —管道计算直径/mm，一般可取D =Di;

　　K一结构 征系数，见GB150表7.7。

　　一般情况下公式(4)较(3)计算值偏大，用 (4)式计算平盖封头时，因K=0.44 ti/t ，ti为管道计算壁厚，可近似取为管道名义壁厚t减2～3mm，t 为管道的有效壁厚，可近似取管道名义壁厚t，故计算时可近似取K=0.44(t一2)/￡，以简化计算。

　　2.3 带加强肋平盖封头计算带加强肋平盖封头厚度时可用当量直径D 代入公式(4)计算，仅用于试压时也可用公式 (5)计算，当量直径D 为根据支撑节距按图1确定的 内切圆直径。 0·51 Dc √南+c (5) 带加强肋平盖封头应符合构造要求：底板厚度不小于8mm，支撑加强肋应等间隔对称布置，肋板厚度不小于10mm，肋板高度H 应满足公式 (6)的要求。 H≥ +10 (6) 式中[r]h 一贴角焊缝许用应力/MPa; 一焊缝高度/mm。图1 币加强肋平盖封头

　　2.4 盲板法兰、法兰盖盲板法兰按式(7)计算厚度，法兰盖按设计压力直接选用标准法兰。厂-ij 一 =0.44 D / +c (7) Y L J

　　2.5 其它注意事项一般可选试压介质为清水或压缩空气，设计温度≤150"(2，封头壁厚附加量取1-3rnm，许用应力为：20R材质时， [盯] =130MPa;16Mn材质时，[ ] =170MPa;(/235材质时，[盯] =120MPa。试压封头的结构应按管道公称直径、试验压力合理选用，封头壁厚应按管子表号或计算确定，所有封头焊缝需采用全焊透结构，对接焊缝壁厚偏差大于3mm时应按1：3斜度过渡，中高压封头应经无损检测合格方可应用，带加强肋平盖封头宜以一直管段成对焊接经水压试验后使用。