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,不銹鋼(gang)管道(dao)口徑大小的確定是管道設計的首要任務之一。
1. 管徑的(de)經濟(ji)性最優原則
管(guan)徑(jing)(jing)應根(gen)據流(liu)體(ti)的(de)流(liu)量、性質、流(liu)速及管(guan)道允許的(de)壓力(li)損(sun)失等確(que)定。對(dui)大直徑(jing)(jing)厚壁合金鋼等管(guan)道管(guan)徑(jing)(jing)的(de)確(que)定,應進行建設費用和運行費用方面的(de)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(gang)管件的尺寸,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. 滿足壓力降要求原則
管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力降(jiang)計(ji)(ji)算(suan)是按閥門全開的(de)情況下計(ji)(ji)算(suan)的(de),管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)壓(ya)(ya)力降(jiang)必須小(xiao)于(yu)允許(xu)壓(ya)(ya)力降(jiang),否則(ze)工(gong)藝所(suo)需(xu)最大(da)(da)(da)(da)流(liu)量將(jiang)低于(yu)所(suo)需(xu)值(zhi)。允許(xu)壓(ya)(ya)力降(jiang)較(jiao)(jiao)小(xiao)的(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao),應選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)低的(de)流(liu)速,允許(xu)壓(ya)(ya)力降(jiang)較(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)(da)的(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)可選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)高的(de)流(liu)速。對于(yu)同(tong)(tong)一(yi)介質(zhi)在(zai)不(bu)同(tong)(tong)管(guan)(guan)徑(jing)的(de)情況下,流(liu)速雖相(xiang)等,管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力降(jiang)卻相(xiang)差很大(da)(da)(da)(da)。在(zai)計(ji)(ji)算(suan)管(guan)(guan)徑(jing)時,允許(xu)壓(ya)(ya)力降(jiang)相(xiang)同(tong)(tong),管(guan)(guan)徑(jing)不(bu)同(tong)(tong)的(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)應選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)不(bu)同(tong)(tong)的(de)流(liu)速,小(xiao)管(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)低流(liu)速,大(da)(da)(da)(da)管(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)高流(liu)速。黏度(du)(du)較(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)(da)的(de)流(liu)體(ti),管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力降(jiang)較(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)(da),應選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)低的(de)流(liu)速,黏度(du)(du)較(jiao)(jiao)小(xiao)的(de)流(liu)體(ti)管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力降(jiang)較(jiao)(jiao)小(xiao),應選(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)高的(de)流(liu)速。
3. 工藝(yi)控制要(yao)求原則(ze)
一(yi)般調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)(jiang)應占整個控制系(xi)統(tong)總壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)(jiang)的(de)(de)30%左右,在流量比較平穩(wen)的(de)(de)管(guan)道(dao)系(xi)統(tong)中,可取調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)(jiang)占系(xi)統(tong)總壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)(jiang)的(de)(de)20%。如果調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)(jiang)很小,為了改變(bian)流量,調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)閥(fa)桿行程需變(bian)化很大的(de)(de)比例,當要控制低流量時(shi),調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)將幾乎關閉,這樣就使得流量控制變(bian)得困難。
4. 限制(zhi)管壁(bi)磨損原則(ze)
在(zai)(zai)大多數情況(kuang)下(xia),金(jin)屬的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能主要依靠(kao)其接(jie)觸腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)表面(mian)的(de)(de)一層保護(hu)膜,管(guan)(guan)內介(jie)質(zhi)流(liu)速過高會(hui)損(sun)(sun)壞保護(hu)膜,引起管(guan)(guan)道沖蝕(shi)(shi)(shi)和(he)磨損(sun)(sun),最終將(jiang)(jiang)縮短(duan)管(guan)(guan)道的(de)(de)預期(qi)使用壽命。例如(ru)(ru),當銅鎳合金(jin)管(guan)(guan)內為海水介(jie)質(zhi)時(shi),允(yun)許(xu)的(de)(de)流(liu)速為1.5~3m/s,當流(liu)速達到45m/s時(shi),其腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率將(jiang)(jiang)是不(bu)允(yun)許(xu)的(de)(de)。工(gong)藝(系統)工(gong)程師在(zai)(zai)進行管(guan)(guan)道工(gong)藝計算時(shi),應(ying)該注意在(zai)(zai)下(xia)列條件下(xia)會(hui)使腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率加(jia)快(kuai),必須采取限制(zhi)流(liu)速的(de)(de)措(cuo)施(shi):①. 腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)會(hui)引起管(guan)(guan)壁脆弱。②. 軟(ruan)金(jin)屬(如(ru)(ru)鉛或(huo)銅)。③. 工(gong)藝介(jie)質(zhi)中存在(zai)(zai)有(you)磨損(sun)(sun)性的(de)(de)固體顆粒。④. 帶有(you)大量不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)件的(de)(de)管(guan)(guan)道將(jiang)(jiang)導致高的(de)(de)湍流(liu)。
如(ru)果遇到(dao)此類問題(ti),當沒有資料數據,又無法(fa)解決懷疑的(de)腐蝕問題(ti)時,應該采(cai)取(qu)限制流速(su)的(de)辦法(fa),建(jian)議液體最(zui)大流速(su)為(wei)2m/s。部(bu)分腐蝕介(jie)質的(de)最(zui)大流速(su)見表(biao)3.2.1。

5. 滿足介質安全輸送的(de)規定
特殊介質的流(liu)(liu)速(su)還應(ying)符(fu)(fu)合(he)相應(ying)的國(guo)家標準。氧氣流(liu)(liu)速(su)應(ying)符(fu)(fu)合(he)GB 50030《氧氣站設計(ji)規范》,氫(qing)氣流(liu)(liu)速(su)應(ying)符(fu)(fu)合(he)GB50177《氫(qing)氣站設計(ji)規范》,乙(yi)炔流(liu)(liu)速(su)應(ying)符(fu)(fu)合(he)GB 50031《乙(yi)炔站設計(ji)規范》。部分流(liu)(liu)體的最大流(liu)(liu)速(su)可參見表(biao)3.2.2。

注:本表摘自(zi)《化學工程手冊》。氫氣和氧氣的具體流速應根據壓力和管道材質按有(you)關規范(fan)及標準做調整。
6. 滿足(zu)噪聲控制(zhi)要求(qiu)
管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)在(zai)高流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)、節流(liu)(liu)(liu)(liu)、氣穴、湍流(liu)(liu)(liu)(liu)等情況下都(dou)會(hui)產生噪(zao)(zao)聲(sheng)。工藝(系(xi)(xi)統(tong))工程師應(ying)確定合適(shi)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su),對管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)閥(fa)門(包括控制(zhi)閥(fa))、特殊管(guan)(guan)(guan)(guan)件(如噴射器等)和由于管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)中(zhong)物料流(liu)(liu)(liu)(liu)向(xiang)突變的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)以(yi)及火(huo)炬管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)、安全(quan)閥(fa)放空管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)等,在(zai)工作時(shi)由于高流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)湍流(liu)(liu)(liu)(liu)引起(qi)的(de)(de)高噪(zao)(zao)聲(sheng)進(jin)行控制(zhi)。流(liu)(liu)(liu)(liu)體在(zai)閥(fa)門或管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)內的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)越(yue)快(kuai),噪(zao)(zao)聲(sheng)也越(yue)高,降低流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)可(ke)減(jian)小(xiao)噪(zao)(zao)聲(sheng)。在(zai)無氣穴的(de)(de)情況下,流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)增(zeng)加1倍,噪(zao)(zao)聲(sheng)增(zeng)加18dB。對噪(zao)(zao)聲(sheng)限制(zhi)較嚴的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao),需(xu)對流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)加以(yi)限制(zhi),一般采用擴大管(guan)(guan)(guan)(guan)徑的(de)(de)方法來(lai)降低流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)。對于截面與(yu)流(liu)(liu)(liu)(liu)向(xiang)急劇變化的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)段(duan),其流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)還應(ying)進(jin)一步(bu)降低。在(zai)實際使用中(zhong),不(bu)同的(de)(de)環境(jing)對管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)噪(zao)(zao)聲(sheng)有不(bu)同的(de)(de)要(yao)求,但氣流(liu)(liu)(liu)(liu)輸送情況不(bu)受此限制(zhi),因為氣流(liu)(liu)(liu)(liu)中(zhong)固體顆粒與(yu)管(guan)(guan)(guan)(guan)壁的(de)(de)摩擦將大大增(zeng)加管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)噪(zao)(zao)聲(sheng)。管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)內流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)的(de)(de)限制(zhi)值見表3.2.3。
當無法用降低流(liu)速的辦法控制噪聲(sheng)時,可(ke)查閱有關噪聲(sheng)控制設計規范,如HG/T20570.10-1995《工藝系統專業噪聲(sheng)控制設計》,用其他方法控制管(guan)道系統噪聲(sheng)。

7. 符合管材的標準規格(ge)
公(gong)(gong)制(zhi)和英制(zhi)管道(dao)具有(you)不(bu)同(tong)的外徑(jing)及壁厚系列(lie)。常用(yong)公(gong)(gong)稱(cheng)直徑(jing)的管道(dao)外徑(jing)見本書有(you)關章節(jie)。除(chu)另有(you)規(gui)定或(huo)采(cai)取有(you)效措施(shi)外容易堵塞的液體(ti)不(bu)宜采(cai)用(yong)公(gong)(gong)稱(cheng)直徑(jing)小于(yu)25mm的不(bu)銹(xiu)鋼管道(dao)。

