压力管道技术 岳进才

目 录

第一章 绪论……………………………………………………………………………………1
第一节 压力管道的特点…………………………………………………………………1
一、压力管道的定义及分类……………………………………………………………1
二、压力管道的特点……………………………………………………………………2
第二节 压力管道的研究范畴……………………………………………………………3
一、设计…………………………………………………………………………………3
二、制造…………………………………………………………………………………7
三、安装…………………………………………………………………………………7
四、应用（运行〕………………………………………………………………………8
第三节 压力管道的基本要求……………………………………………………………8
一、安全性………………………………………………………………………………9
二、经济性………………………………………………………………………………9
第二章 应用标准体系…………………………………………………………………………11
第一节 国际上常用的标准体系…………………………………………………………11
一、德国及前苏联应用标准体系………………………………………………………11
二、美国及日本应用标准体系…………………………………………………………12
三、国际标准化组织的应用标准体系…………………………………………………14
四、英国及法国应用标准体系…………………………………………………………14
第二节 国内常用的标准体系……………………………………………………………15
一、石化行业应用标准体系……………………………………………………………15
二、化工行业应用标准体系……………………………………………………………16
三、机械行业应用标准体系……………………………………………………………17
四、中国国家应用标准体系……………………………………………………………17
第三节 常用压力管道应用标准配伍表…………………………………………………19
附录F2－1 常用的管子标准及其外径尺寸对比………………………………………21
第三章 材料……………………………………………………………………………………22
第一节 金属材料基本知识（一）………………………………………………………22
一、金属的微观结构……………………………………………………………………22
二、金属材料的基本性能………………………………………………………………28
三、温度对金属材料性能的影响………………………………………………………30
四、常见元素对金属材料性能的影响…………………………………………………32
第二节 常用金属材料……………………………………………………………………36
一、常用黑色金属材料…………………………………………………………………37
二、常用有色金属材料…………………………………………………………………43
第三节 石油化工生产过程中常见的腐蚀环境…………………………………………44
一、常见的腐蚀类型及定义……………………………………………………………44
二、常见的几种腐蚀介质………………………………………………………………48
三、常见的几种腐蚀环境………………………………………………………………52
第四节 压力管道常用金属材料的基本限制条件………………………………………54
一、一般限制条件………………………………………………………………………54
二、常用材料的应用限制………………………………………………………………56
三、其它方面对材料的限制……………………………………………………………57
第五节 常用非金属材料…………………………………………………………………58
一、常用工程塑料及其衬里管…………………………………………………………59
二、常用橡胶衬里管子…………………………………………………………………62
三、其它非金属及其衬里管子…………………………………………………………63
四、非金属材料及其衬里的设计与施工………………………………………………63
附录F3－1 常用金属材料的物理参数…………………………………………………66
第四章 管道压力等级…………………………………………………………………………69
第一节 设计条件…………………………………………………………………………69
一、设计压力……………………………………………………………………………69
二、设计温度……………………………………………………………………………70
第二节 影响管道压力等级确定的因素…………………………………………………71
一、影响公称压力等级确定的因素……………………………………………………71
二、影响壁厚等级确定的因素…………………………………………………………71
第三节 压力等级的确定方法……………………………………………………………74
一、管道压力等级确定的原则…………………………………………………………74
二、公称压力等级的确定方法…………………………………………………………75
三、壁厚等级的确定方法………………………………………………………………76
第四节 特殊管道元件的强度设计………………………………………………………77
一、法兰强度设计………………………………………………………………………77
二、常用非标准管件的壁厚确定………………………………………………………84
三、管道的开孔补强……………………………………………………………………86
附录F4－1 常用垫片的比压力y和垫片系数m………………………………………90
附录F4－2 盲板或平盖封头的计算直径和结构特征参数……………………………91
第五章 管道元件应用…………………………………………………………………………92
第一节 管子………………………………………………………………………………92
一、焊接钢管……………………………………………………………………………92
二、无缝钢管……………………………………………………………………………93
三、复合管和衬里管……………………………………………………………………95
四、其它类管子…………………………………………………………………………95
第二节 管件……………………………………………………………………………… 96
一、连接型式……………………………………………………………………………96
二、对焊管件……………………………………………………………………………97
三、承插焊和螺纹连接管件……………………………………………………………98
四、其它管件……………………………………………………………………………100
第三节 法兰及紧固件…………………………………………………………………… 101
一、法兰…………………………………………………………………………………101
二、螺栓/螺母………………………………………………………………………… 102
三、垫片…………………………………………………………………………………102
四、盲板、8字盲板、限流孔板和混合孔板…………………………………………103
第四节 阀门及其它管道设备…………………………………………………………… 104
一、对阀门的一般要求…………………………………………………………………104
二、闸阀、截止阀、止回阀……………………………………………………………107
三、蝶阀、球阀、疏水阀………………………………………………………………107
四、仪表调节阀和安全阀………………………………………………………………108
五、其它管道设备………………………………………………………………………108
第六章 管系静应力分析………………………………………………………………………110
第一节 静力分析的基础知识……………………………………………………………110
一、基本概念……………………………………………………………………………110
二、管道元件变形的几种基本型式……………………………………………………112
三、强度理论……………………………………………………………………………118
四、强度分析……………………………………………………………………………124
第二节 管系静应力的计算与评定………………………………………………………128
一、管系静应力分析的目的及任务……………………………………………………129
二、管系静应力的分析方法……………………………………………………………130
三、ANSI简单判断法 …………………………………………………………………131
四、CAESAR II详细应力分析法………………………………………………………132
第三节 管系的热胀及柔性设计…………………………………………………………140
一、热膨胀的概念………………………………………………………………………141
二、管系柔性的概念……………………………………………………………………143
三、影响管系柔性的因素………………………………………………………………144
四、管系的柔性设计……………………………………………………………………145
附录F6－1 常用管件的应力增强系数和柔性系数……………………………………149
第七章 管系动应力分析………………………………………………………………………151
第一节 机械振动理论……………………………………………………………………151
一、基本概念……………………………………………………………………………151
二、机械振动研究的目的和方法………………………………………………………152
三、机械振动理论………………………………………………………………………152
第二节 往复压缩机管道的振动分析与设计……………………………………………158
一、第一振系的分析与设计……………………………………………………………159
二、第二振系的分析与设计……………………………………………………………160
三、第三振系的分析与设计……………………………………………………………163
四、第五振系的分析与设计……………………………………………………………166
五、管道振动设计的其它问题…………………………………………………………167
第三节 其它常见的管道振动设计………………………………………………………168
一、两相流介质呈柱塞流时引起的管道振动分析及设计……………………………168
二、水锤引起的管道振动分析及设计…………………………………………………168
三、介质涡流引起的管道振动分析及设计……………………………………………169
四、转动机械动不平衡引起的管道振动分析及设计…………………………………169
五、风载荷引起的管道振动分析及设计………………………………………………169
六、地震载荷引起的管道振动分析及设计……………………………………………169
第四节 管道的低循环疲劳破坏及设计…………………………………………………170
一、基本概念……………………………………………………………………………170
二、低循环疲劳的分析与计算…………………………………………………………172
三、低循环疲劳设计时应注意的问题…………………………………………………174
附录F7－1 常见材料的设计疲劳曲线…………………………………………………175
第八章 管道支撑………………………………………………………………………………179
第一节 概述………………………………………………………………………………179
一、管道支吊架的分类…………………………………………………………………179
二、支吊架的结构组成…………………………………………………………………181
第二节 支吊架的型式选用………………………………………………………………183
一、一般选用原则………………………………………………………………………183
二、常用支吊架型式及其选用…………………………………………………………184
三、弹簧支吊架…………………………………………………………………………192
第三节 支吊架的位置确定………………………………………………………………197
一、支吊架位置确定的原则……………………………………………………………197
二、管道允许跨距的确定………………………………………………………………199
第四节 支吊架的载荷计算及强度设计…………………………………………………202
一、载荷的分类及计算…………………………………………………………………202
二、管道支撑件的强度设计……………………………………………………………206
第九章 采购与制造……………………………………………………………………………209
第一节 金属材料的基本知识（二）……………………………………………………209
一、冶炼方法及其对材料性能的影响…………………………………………………209
二、加工变形及其对材料性能的影响…………………………………………………211
三、热处理及其对材料性能的影响……………………………………………………213
第二节 检测技术…………………………………………………………………………219
一、化学成分分析………………………………………………………………………219
二、机械性能试验………………………………………………………………………220
三、耐腐蚀性试验………………………………………………………………………222
四、宏观组织检验………………………………………………………………………223
五、微观组织检验………………………………………………………………………226
六、无损检测……………………………………………………………………………227
第三节 管道及其元件的常用制造方法…………………………………………………231
一、铸造…………………………………………………………………………………231
二、压力变形加工………………………………………………………………………234
第四节 管道元件的采购和技术要求……………………………………………………237
一、编写询标技术文件…………………………………………………………………237
二、参加技术谈判………………………………………………………………………238
三、编写订货技术文件…………………………………………………………………240
四、中间技术资料确认…………………………………………………………………241
附录F9－1 常用的检查试验标准………………………………………………………242
附录F9－2 布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度对照表…………………………………243
第十章 施工安装………………………………………………………………………………244
第一节 金属焊接的基本知识（一）……………………………………………………244
一、金属焊接的分类……………………………………………………………………244
二、电弧焊接过程的金属理论…………………………………………………………247
三、焊接接头缺陷………………………………………………………………………251
四、焊接接头的检查与试验……………………………………………………………254
第二节 金属焊接的基本知识（二）……………………………………………………256
一、焊接技术……………………………………………………………………………256
二、常用材料的焊接……………………………………………………………………261
第三节 常用压力管道施工规范介绍……………………………………………………264
一、适用范围及管道分类………………………………………………………………264
二、管道及其元件安装前的检查………………………………………………………265
三、管道的焊接与检验…………………………………………………………………266
四、管道的压力及密封试验……………………………………………………………268
第四节 设计人员在施工中的任务………………………………………………………270
一、设计文件的技术交底………………………………………………………………270
二、处理施工中与设计有关的技术问题………………………………………………271
二、一些常见的施工问题………………………………………………………………271
附录F10－1 常用管道焊接坡口型式及尺寸 …………………………………………274
附录F10－1 常用管道施工标准 ………………………………………………………276
第十一章 运行使用……………………………………………………………………………277
第一节 运行前的检查……………………………………………………………………277
一、竣工文件检查………………………………………………………………………277
二、现场检查……………………………………………………………………………281
三、建档、标识及数据采集……………………………………………………………283
第二节 运行中的检查和监测……………………………………………………………285
一、运行初期检查………………………………………………………………………285
二、巡线检查及在线监测………………………………………………………………287
三、末期检查及寿命评估………………………………………………………………287
第三节 压力管道事故的呈报及分析……………………………………………………289
一、压力管道事故的呈报………………………………………………………………289
二、压力管道事故的分析………………………………………………………………289
三、工程引例……………………………………………………………………………291