管道支管连接补强及计算.pdf

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1、第52卷第l期2015年2月化工设备与管道PROCESSEQUⅡ’MENT&PIPINGVr01．52No．1Feb．2015管道支管连接补强及计算李莉(中国昆仑工程公司，北京100037)摘要：管道设计中，支管连接方式的确定为管道设计重要内容。主要探讨在不能选用标准管件、需要通过焊接支管连接时，焊接支管补强形式的确定及补强面积计算。同时综合ASME、GB、SH标准对管道补强的相关规定，对焊接支管连接及补强计算中需要考虑的其他因素做了阐述。关键词：支管连接形式：补强面积；管道分支中图分类号：TQ050．2；TH123文献标识码：A文章编号：1009-328l(2015)01-0067-003管

2、道设计时，常见的管道分支结构有整体管件型、加强管接头型、焊接支管型三类。由于支管连接的主管本身必须开孔，从而使主管强度降低，除非主管的壁厚比管道承压所需的厚度大很多，否则必须采用补强措施。但是有些支管连接在结构上已经有足够的耐压强度或补强，足以承受内外压力，按相应管件标准选用的整体管件型、加强管接头型分支方式属于此类情况不需要补强。焊接支管作为管道分支结构的一种，需要根据使用工况确定为开孑L焊和开孔补强两种形式。在工艺管道分支管道设计时，一般优先选择标准管件，但对于一些特殊的管道，如火炬管道、蒸汽凝液管道，要求支管与主管连接时支管应顺介质流45。斜接在主管顶部，此时在分支连接采用标准管件有一定

3、局限，多数情况下需要采用焊接支管，因此焊接支管的补强校核是管道设计中重要的环节。在设计工作中，焊接支管的补强计算可以遵循ASMEB31．3／B31．4【m】、GB／T20801【31、SH／T3059141的相关规定。综合看来，ASME标准的规定更为严谨全面，SH标准可操作性较强，GB标准与ASMEB31．3的要求一致。因此在设计工作中，尤其是石化行业特殊工况的管道分支计算，采纳ASME标准中的要求更为安全可靠。本文参考AsME、GB、SH标准中的相关内容，主要讨论焊接支管补强的确定及补强面积计算，以及在管道补强计算时需要考虑的相关因素。1焊接支管补强的确定114l1．1焊接支管补强的判断标准

4、在管道分支设计时，按ASMEB31．4《液化烃和其他液体管线输送系统》的相关规定，焊接支管的连接结构形式‘u可以按表1选择。表1焊接支管连接结构形式TablelDesigIlcriterjaforweldedbranchcollIlections环向应力／管材屈连接支管开孑L直径一‘主管公称直径，％服强度t％≤25>25～50>50≤20剪⑨④⑤>20～50窑-②②、D>50圆爱)、2、¨注：①当不采用三通、四通或整体加强时，应采用环绕主管的加强构件。严禁采用补强圈、局部鞍板或其他局部补强构件。②补强构件可采用全环绕型、补强圈或局部鞍板型，或焊接高压管接头。③公称直径小于或等于50mm的支管连

5、接用开孔不用补强，但对经常承受振动和其他外力的小支管，应采取适当的加强措施。④不强制规定开孑L补强，但对承受苛刻外载荷的工况可能需要补强。⑤当需要设置补强构件，且支管直径要求补强构件围绕主管超过半周时，不论计算环向应力大小均应采用全环绕型补强构件、三通、四通或整体加强。从表1及备注中可以看出：确定支管连接是否需要补强及补强形式主要取决于两个因素：环向应力与管材屈服强度的比值(州以)、支管开孑L直径与主管公称直径的比值，在两个比值确定后，可以根据表1及管道的工作情况，初步确定支管补强形式，并进一步进行补强面积核算。1．2环向应力的计算环向应力的计算公式：afPD

6、2Sa收稿日期：2013．07—

7、12；修回日期：2013．08．22作者简介：李莉(1971一)，女，四川省乐至人，高级工程师。长期主要从事系统、管道的设计工作。化工设置与鼍遵第52卷第1期式中P一管道设计压力，MPa；卜管道平均直径，mm，等于(Do+Di)／2，风为管道外径，D；为管道内径；&——管道壁厚，l砌。管道环向应力计算后，根据选用的管材的标准，在ASMEB31．3、ASM[EB31．4、以及GB／T20801可查出钢管的屈服强度吼，从而％慨比值可以确定；再计算支管开孑L直径与主管公称直径的比值，根据这两个因素，可以初步判断支管连接选用表1中的①～⑤的连接方式。2焊接支管的补强面积计算2．1补强面积计算公式当根据

8、表l选择了焊接支管的连接形式后，如果支管连接需要补强，就要进行补强面积计算，补强面积的计算方法如下所述。主管开孔补强一般按照等面积补强的原则，满足以下公式口】：彳2叫3叫4叫5≥彳l式中彳．——因开孔削弱而需要补强的面积，InIn2；彳：——补强范围内主管上除承受压力所需面积之外的多余截面积，mm2；彳，——补强范围内支管上除承受压力所需面积之外的多余截面积，nlIll2；4。——补强范围内的补强