不銹鋼管道口徑的確定工作,有的設計單位由工藝專業負責,有的設計單位由管道專業負責,無論如何分工,不銹(xiu)鋼管道口徑大小的確定是管道設計的首要任務之一。
1. 管徑的經濟性最優原則
管(guan)徑(jing)應根據流體的流量、性質、流速及管(guan)道允許的壓(ya)力(li)損失等(deng)(deng)確定。對大(da)直(zhi)徑(jing)厚壁合金鋼等(deng)(deng)管(guan)道管(guan)徑(jing)的確定,應進行建設費用和運行費用方(fang)面的經濟比(bi)較。
管徑選擇對裝置的經濟效果十分重要,隨著管徑的增大,不僅增大了管壁厚度和管子重量,還增大了閥門和不(bu)銹鋼管(guan)件的尺寸,增加了保溫材料的用量,因此在計算管徑時,在允許壓力降的前提下應盡量選用較高的流速,以減小管徑。但是,隨著流速的增高,管內摩擦阻力也加大,增加了壓縮機和泵的功率消耗及操作費用。因此,需在建設投資和操作費用之間尋找最佳結合點,即以總成本最低來求得經濟管徑。
2. 滿足(zu)壓(ya)力降要求(qiu)原則
管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)計算是(shi)按(an)閥門全開(kai)的(de)(de)情(qing)況下計算的(de)(de),管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)必須(xu)小(xiao)(xiao)于允(yun)(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang),否則工(gong)藝所需(xu)最大(da)(da)流(liu)(liu)量將(jiang)低(di)于所需(xu)值。允(yun)(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao),應選(xuan)用(yong)較(jiao)低(di)的(de)(de)流(liu)(liu)速(su),允(yun)(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)可選(xuan)用(yong)較(jiao)高的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)。對于同一介質在(zai)不(bu)同管(guan)(guan)(guan)徑(jing)的(de)(de)情(qing)況下,流(liu)(liu)速(su)雖相(xiang)等,管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)卻(que)相(xiang)差(cha)很(hen)大(da)(da)。在(zai)計算管(guan)(guan)(guan)徑(jing)時,允(yun)(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)相(xiang)同,管(guan)(guan)(guan)徑(jing)不(bu)同的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)應選(xuan)用(yong)不(bu)同的(de)(de)流(liu)(liu)速(su),小(xiao)(xiao)管(guan)(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)用(yong)較(jiao)低(di)流(liu)(liu)速(su),大(da)(da)管(guan)(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)用(yong)較(jiao)高流(liu)(liu)速(su)。黏度較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)流(liu)(liu)體(ti),管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)大(da)(da),應選(xuan)用(yong)較(jiao)低(di)的(de)(de)流(liu)(liu)速(su),黏度較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)小(xiao)(xiao),應選(xuan)用(yong)較(jiao)高的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)。
3. 工(gong)藝控制要求原(yuan)則
一般調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)壓(ya)(ya)力降(jiang)應占(zhan)整個(ge)控(kong)制系(xi)統總壓(ya)(ya)力降(jiang)的30%左(zuo)右(you),在流(liu)(liu)量比較(jiao)平穩的管道系(xi)統中,可取調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)壓(ya)(ya)力降(jiang)占(zhan)系(xi)統總壓(ya)(ya)力降(jiang)的20%。如果調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)壓(ya)(ya)力降(jiang)很小,為了(le)改(gai)變(bian)流(liu)(liu)量,調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)桿行程需變(bian)化很大(da)的比例,當要控(kong)制低流(liu)(liu)量時,調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)將幾乎關閉,這(zhe)樣就使得流(liu)(liu)量控(kong)制變(bian)得困難。
4. 限制管壁磨損原則(ze)
在(zai)大多數情(qing)況下,金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)主要依靠其接觸腐(fu)蝕(shi)介(jie)(jie)(jie)質(zhi)表面的(de)一層保護膜,管(guan)(guan)(guan)內介(jie)(jie)(jie)質(zhi)流(liu)速(su)(su)過高會(hui)損壞保護膜,引(yin)(yin)起管(guan)(guan)(guan)道(dao)沖蝕(shi)和磨(mo)損,最終(zhong)將(jiang)縮(suo)短管(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)預(yu)期使用壽命(ming)。例如(ru),當銅鎳(nie)合(he)金(jin)(jin)管(guan)(guan)(guan)內為(wei)(wei)海(hai)水介(jie)(jie)(jie)質(zhi)時(shi),允(yun)許的(de)流(liu)速(su)(su)為(wei)(wei)1.5~3m/s,當流(liu)速(su)(su)達到45m/s時(shi),其腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)將(jiang)是不(bu)允(yun)許的(de)。工藝(yi)(系統)工程(cheng)師(shi)在(zai)進行(xing)管(guan)(guan)(guan)道(dao)工藝(yi)計算時(shi),應該注意在(zai)下列(lie)條(tiao)件(jian)下會(hui)使腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)加快,必須采取限制流(liu)速(su)(su)的(de)措施:①. 腐(fu)蝕(shi)介(jie)(jie)(jie)質(zhi)會(hui)引(yin)(yin)起管(guan)(guan)(guan)壁脆弱。②. 軟金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(如(ru)鉛(qian)或(huo)銅)。③. 工藝(yi)介(jie)(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)存在(zai)有(you)磨(mo)損性(xing)的(de)固(gu)體顆粒。④. 帶有(you)大量(liang)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)(guan)件(jian)的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)將(jiang)導致高的(de)湍流(liu)。
如果遇到此類問題,當沒有資料數據,又無法解(jie)決(jue)懷疑的腐(fu)蝕問題時(shi),應該采取限(xian)制流(liu)速的辦(ban)法,建議液(ye)體最(zui)大(da)流(liu)速為2m/s。部分腐(fu)蝕介質的最(zui)大(da)流(liu)速見表3.2.1。

5. 滿(man)足介質安全輸送的規定
特殊介質的(de)流速(su)還應(ying)符(fu)合相應(ying)的(de)國(guo)家(jia)標(biao)準。氧氣流速(su)應(ying)符(fu)合GB 50030《氧氣站設計(ji)規范(fan)(fan)》,氫(qing)氣流速(su)應(ying)符(fu)合GB50177《氫(qing)氣站設計(ji)規范(fan)(fan)》,乙炔流速(su)應(ying)符(fu)合GB 50031《乙炔站設計(ji)規范(fan)(fan)》。部分(fen)流體(ti)的(de)最大(da)流速(su)可參見表(biao)3.2.2。

注:本表摘自(zi)《化學工(gong)程手冊》。氫氣和氧氣的具(ju)體流速應根據壓力和管道材質按有(you)關規(gui)范及(ji)標準做調整。
6. 滿(man)足噪(zao)聲(sheng)控制要求(qiu)
管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)在(zai)(zai)高(gao)(gao)流(liu)(liu)速、節流(liu)(liu)、氣(qi)(qi)穴、湍流(liu)(liu)等(deng)(deng)情況下(xia)都會產生噪(zao)(zao)聲。工(gong)(gong)藝(系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong))工(gong)(gong)程師應確定合適的(de)(de)(de)流(liu)(liu)速,對(dui)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)門(包括控制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa))、特殊管(guan)(guan)(guan)件(jian)(如噴射(she)器等(deng)(deng))和由于(yu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)中物料(liao)流(liu)(liu)向突變(bian)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)以(yi)及火炬(ju)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、安全閥(fa)(fa)放空管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)等(deng)(deng),在(zai)(zai)工(gong)(gong)作(zuo)時(shi)由于(yu)高(gao)(gao)流(liu)(liu)速湍流(liu)(liu)引起的(de)(de)(de)高(gao)(gao)噪(zao)(zao)聲進(jin)行控制(zhi)(zhi)。流(liu)(liu)體在(zai)(zai)閥(fa)(fa)門或管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內(nei)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)速越快,噪(zao)(zao)聲也(ye)越高(gao)(gao),降低流(liu)(liu)速可減小噪(zao)(zao)聲。在(zai)(zai)無氣(qi)(qi)穴的(de)(de)(de)情況下(xia),流(liu)(liu)速增(zeng)加1倍,噪(zao)(zao)聲增(zeng)加18dB。對(dui)噪(zao)(zao)聲限制(zhi)(zhi)較嚴(yan)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao),需(xu)對(dui)流(liu)(liu)速加以(yi)限制(zhi)(zhi),一般采(cai)用擴(kuo)大管(guan)(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)方(fang)法來(lai)降低流(liu)(liu)速。對(dui)于(yu)截面(mian)與(yu)流(liu)(liu)向急劇變(bian)化的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)段(duan),其流(liu)(liu)速還應進(jin)一步降低。在(zai)(zai)實際(ji)使用中,不同的(de)(de)(de)環境(jing)對(dui)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪(zao)(zao)聲有(you)不同的(de)(de)(de)要(yao)求,但(dan)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)輸送情況不受(shou)此限制(zhi)(zhi),因(yin)為氣(qi)(qi)流(liu)(liu)中固體顆(ke)粒與(yu)管(guan)(guan)(guan)壁的(de)(de)(de)摩擦將大大增(zeng)加管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪(zao)(zao)聲。管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內(nei)流(liu)(liu)速的(de)(de)(de)限制(zhi)(zhi)值見表3.2.3。
當(dang)無法用降低流(liu)速(su)的(de)辦法控(kong)(kong)(kong)制(zhi)噪聲時,可查閱有關噪聲控(kong)(kong)(kong)制(zhi)設計規范,如HG/T20570.10-1995《工藝系統專業(ye)噪聲控(kong)(kong)(kong)制(zhi)設計》,用其他(ta)方法控(kong)(kong)(kong)制(zhi)管道系統噪聲。

7. 符合(he)管(guan)材的標準規格
公制(zhi)和英(ying)制(zhi)管道(dao)(dao)具(ju)有不(bu)同的(de)(de)外徑(jing)及壁厚(hou)系列。常(chang)用公稱直徑(jing)的(de)(de)管道(dao)(dao)外徑(jing)見本書(shu)有關章節。除另有規定或采(cai)取(qu)有效措(cuo)施外容易堵(du)塞(sai)的(de)(de)液體(ti)不(bu)宜采(cai)用公稱直徑(jing)小于25mm的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)管道(dao)(dao)。

