壓力管道的組成件一般都是標(biāo)準(zhǔn)件，因此壓力管道組成件的設(shè)計(jì)主要是其標(biāo)準(zhǔn)件的選用，管道壓力等級(jí)的確定也就是其標(biāo)準(zhǔn)件等級(jí)的確定。
管道的壓力等級(jí)包括兩部分:
以公稱壓力表示的標(biāo)準(zhǔn)管件的公稱壓力等級(jí)；
以壁厚等級(jí)表示的的標(biāo)準(zhǔn)管件的壁厚等級(jí)。
管道的壓力等級(jí)：通常把管道中由標(biāo)準(zhǔn)管件的公稱壓力等級(jí)和壁厚等級(jí)共同確定的能反映管道承壓特性的參數(shù)叫做管道的壓力等級(jí)。而習(xí)慣上為簡(jiǎn)化描述，常把管道中管件的公稱壓力等級(jí)叫做管道的壓力等級(jí)。
壓力等級(jí)的確定是壓力管道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)的核心。它是壓力管道布置、壓力管道應(yīng)力校核的設(shè)計(jì)前提條件，也是影響壓力管道基建投資和管道可靠性的重要因素。
5.1 設(shè)計(jì)條件
工程上，工藝操作參數(shù)不宜直接作為壓力管道的設(shè)計(jì)條件，要考慮工藝操作的波動(dòng)、相連設(shè)備的影響、環(huán)境的影響等因素，而在工藝操作參數(shù)的基礎(chǔ)上給出一定的安全裕量作為設(shè)計(jì)條件。這里所說(shuō)的設(shè)計(jì)條件主要是指設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度。
管道的設(shè)計(jì)壓力：應(yīng)不低于正常操作時(shí)，由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的壓力。
苛刻條件：是指導(dǎo)致管子及管道組成件大壁厚或高公稱壓力等級(jí)的條件。
設(shè)計(jì)壓力確定：考慮介質(zhì)的靜液柱壓力等因素的影響，設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)略高于由(或)外壓與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的高工作壓力。
a. 一般情況下管道元件的設(shè)計(jì)壓力確定
一般情況下，為了操作上的方便，在此不妨采用壓力容器的做法，即在相應(yīng)工作壓力的基礎(chǔ)上增加一個(gè)裕度系數(shù)。
表5-1 一般情況下管道元件的設(shè)計(jì)壓力確定
工作壓力Pw(MPa) |
設(shè)計(jì)壓力P(MPa) |
Pw≤1.8 |
P= Pw+0.18 |
1.8<Pw≤4.0 |
P= 1.1Pw |
4.0<Pw≤8.0 |
P= Pw+0.4 |
Pw>8.0 |
P=1.05 Pw |
※ 當(dāng)按該原則確定的設(shè)計(jì)壓力會(huì)引起管道壓力等級(jí)變化時(shí)，應(yīng)判斷該工作壓力是否就是由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的高工作壓力，如果是，在報(bào)請(qǐng)有關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)的情況下，設(shè)計(jì)壓力可取此時(shí)的高工作壓力，而不加系數(shù)。 | |
b. 管道中有安全泄壓裝置時(shí)，
管道中有安全泄壓裝置時(shí)預(yù)示著該管道在運(yùn)行過(guò)程中有出現(xiàn)超出其正常操作壓力的可能。設(shè)置安全泄壓裝置(如安全閥、爆破片等)的目的，就是在系統(tǒng)中出現(xiàn)超出其正常操作壓力的情況時(shí)，能將壓力自動(dòng)釋放而使設(shè)備、管道等系統(tǒng)的硬件得到保護(hù)。此時(shí)管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于安全泄壓裝置的設(shè)定壓力。
c. 管道中有高揚(yáng)程的泵
對(duì)于高揚(yáng)程的泵，尤其是往復(fù)泵，在開(kāi)始啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)，往往會(huì)在第一道切斷閥之前的管道和泵內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較高的封閉壓力，有時(shí)這個(gè)封閉壓力會(huì)達(dá)到一個(gè)很大的值。此時(shí)泵的出口管道，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取泵的大封閉壓力值。
D. 真空系統(tǒng)
真空系統(tǒng)管道承受的壓力就是其外部的大氣壓力，故其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取0.1MPa外壓；
e. 與塔或容器等設(shè)備相連的管道
與塔或容器等設(shè)備相連的管道其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于所連設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)管道內(nèi)有較高的液體液柱時(shí)，還應(yīng)考慮該液體靜壓頭的影響。事實(shí)上，對(duì)于管道來(lái)說(shuō)，其受力要比設(shè)備復(fù)雜，這是因?yàn)樗芙橘|(zhì)載荷之外，還往往遭受到由于管道的熱脹冷縮而產(chǎn)生的管系力等。因此，管道的設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)不低于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。
5.1.2設(shè)計(jì)溫度
管道的設(shè)計(jì)溫度:應(yīng)不低于正常操作時(shí)，由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的溫度。
苛刻條件: 指導(dǎo)致管子及管道組成件大壁厚、高公稱壓力等級(jí)或高材料等級(jí)的條件。
設(shè)計(jì)溫度的確定:考慮環(huán)境、隔熱、操作穩(wěn)定性等因素的影響，設(shè)計(jì)溫度應(yīng)略高于由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的苛刻條件下的高工作溫度。
a. 一般情況下管道元件的設(shè)計(jì)溫度確定
一般情況下為了操作上的方便，在此不妨也采用壓力容器的做法，在相應(yīng)工作溫度的基礎(chǔ)上增加一個(gè)裕度系數(shù)（除法蘭和螺栓以外）。