Al planificar una planta química, el diseño y la selección de los materiales de las tuberías son de gran importancia ya que están relacionados con la confiabilidad, seguridad y eficiencia económica de toda la planta química. Basado en experiencia profesional relevante, el autor resume brevemente las normas y precauciones relevantes para el diseño y selección de materiales de tuberías en plantas químicas.
0. ¿Por qué deberíamos diseñar y seleccionar científicamente materiales de tuberías para plantas químicas?
Debido a que el medio de transporte por tuberías en las plantas químicas tiene ciertas peculiaridades: complejo y peligroso, el diseño y la selección de los materiales de las tuberías están relacionados con la seguridad de todo el sistema. Si el diseño es inadecuado, es fácil provocar roturas de tuberías y accidentes de seguridad química, provocando graves pérdidas económicas y enormes problemas sociales. Por lo tanto, es necesario diseñar y seleccionar científicamente los materiales de las tuberías de las plantas químicas. El diseño debe ser conforme y se debe tener cuidado para cumplir con las normas y especificaciones pertinentes.
1. La base para la selección del material del gasoducto.
La selección razonable de tuberías y los materiales que las componen y la determinación del nivel de presión de las tuberías se basan principalmente en las propiedades del medio, la presión de diseño, la temperatura de diseño, la toxicidad, el riesgo de incendio, el rendimiento del procesamiento de materiales, la soldadura y la economía.
2. Principios de diseño
Los materiales de las tuberías de las plantas químicas deben diseñarse de acuerdo con TSGD 0001-2009, GB/T 20801-2006, GB 50316-2000 (edición 2008), SH/T 3059-2012 y otras normas.
3. Clasificación de los Sistemas de Tuberías
Los sistemas de tuberías incluyen tuberías, accesorios, bridas, juntas, sujetadores, válvulas, etc.
La tensión permitida del material es diferente en diferentes normas y debemos utilizar el valor de la Tabla A.1 de 20801.2-2006.
3.1 Tubo
Los tubos son los más utilizados y tienen los componentes más grandes. Las tuberías deben estar marcadas con estándares de fabricación y estándares de tamaño. Los estándares de fabricación comunes incluyen GB/T 3091-2008, GB/T 8163-2008 y GB/T 14976-2012. La selección de normas de fabricación deberá cumplir con lo establecido en la Tabla 1 del TSGD 0001-2009. En particular, GB/T 8163 no se puede utilizar para tuberías GC1. El tamaño estándar para tuberías de productos químicos es HG/T 20553-2011. Las series de diámetro exterior comúnmente utilizadas se dividen en series en pulgadas (Serie Ia) y series métricas (Serie II). Serie de espesor de pared: las tuberías métricas están representadas por el espesor de la pared y las tuberías en pulgadas están representadas por el número de medida de la tubería. Los tubos de la Serie II no se pueden conectar con roscas. Si se utilizan tuberías Serie Ia, se debe especificar el tipo de rosca de la tubería roscada y la conexión de la válvula.
Selección de tubos de acero sin costura: Los medios extremos, altamente peligrosos, inflamables o temperaturas de alta presión, o la resistencia a la vibración mecánica, pulsaciones de presión y fluctuaciones de temperatura de la tubería deben elegir tubos de acero sin costura; Se deben elegir tubos de acero sin costura para cualquier tubería mediana con clase de presión PN100, Clase 600 o superior. Bajo la condición de seleccionar tubos de acero sin costura, para tubos grandes, es necesario seleccionar lo siguiente: el tubo de acero soldado y la soldadura del tubo de acero deben pasar el 100% de la detección de fallas por rayos X; Para las tuberías de líquido GC1, la tubería soldada debe tener las mismas propiedades mecánicas que las tuberías sin costura.
Notas sobre el cálculo del espesor de la pared de la tubería:
- (1) El valor de desviación de espesor negativo del material debe seleccionarse de acuerdo con el estándar de fabricación de la tubería, y la desviación de espesor negativo es diferente en diferentes estándares de fabricación.
- (2) La tolerancia de espesor es la suma de la tolerancia a la corrosión y la erosión, así como la profundidad de mecanizado. El espesor permitido del tubo de conexión roscada debe sumar la profundidad de la rosca.
3.2 Accesorios de tubería
Los accesorios para tuberías son componentes mecánicos de sistemas de tuberías que conectan o montan sellos de presión, incluidos codos, tes, reductores, tapas de tuberías, conexiones de brida y juntas flexibles .
Los estándares de tuberías más utilizados son GB/T 14383-2008, GB/T 12459-2005 y GB/T 13401-2005. Las formas de conexión de tuberías de uso común se dividen en Conexión de soldadura a tope , toma W Conexión antigua cable Conexión Y se prefiere la conexión y soldadura de bridas. Generalmente, las tuberías y accesorios con DN ≥ 50 se conectan mediante soldadura a tope. Cuando se conectan tuberías y accesorios de tuberías con DN ≤ 40 mediante soldadura a tope, la desalineación tiene una gran influencia, existe riesgo de quemaduras y no se garantiza la calidad de la soldadura. Generalmente, no se utiliza soldadura a tope, y se debe utilizar soldadura por enchufe o conexión roscada.
El material para las conexiones de tuberías soldadas son forjados, que se utilizan comúnmente en tuberías ≤ DN40. Los accesorios de tubería soldados por encaje son confiables y fáciles de instalar y fabricar sin necesidad de filmar. Sin embargo, no son adecuados para las siguientes tuberías: tuberías con un espesor de pared ≥ Sch.160, tuberías con medios de corrosión en grietas, tuberías con requisitos de limpieza como aceite lubricante, tuberías con requisitos de detección de defectos del 100% para soldaduras de encaje, tubos compuestos y tubos de revestimiento. . Una conexión roscada se utiliza a menudo en casos en los que soldar no es fácil y es necesario desmontar piezas. Por ejemplo, los tubos de acero galvanizado para aire de instrumentación ≤ DN80 están conectados mediante una rosca. Limitaciones de aplicación de conexiones roscadas: Tuberías para medios altamente tóxicos, grietas o corrosión por tensión y donde pueden ocurrir cargas alternas.
Cuidadoso:
- (1) Se podrá omitir el diámetro exterior de los accesorios de tubería de la serie I y se deberá marcar el diámetro exterior o el tamaño especial de los accesorios de tubería de la serie II.
- (2) Para accesorios de tubería sin costura soldados a tope, se debe especificar la calidad del material y el estándar de la tubería de acero, por ejemplo 20 (GB 9948);
- (3) Todos los extremos soldados a tope de las conexiones de tuberías soldadas deberán estar marcados con el espesor de la pared. Si el espesor de la pared de los dos extremos del tubo reductor soldado es diferente, se debe marcar el espesor de la pared de ambos extremos.
- (4) La conexión roscada debe tener una rosca de tubo cónica. La rosca cónica del tubo se divide en una rosca cónica de 55° y una rosca cónica de 60° (se debe tener en cuenta la selección).
3.3 Bridas
La brida es el criterio para determinar el nivel de presión nominal de la tubería. La presión de funcionamiento permitida de la brida debe determinarse de acuerdo con los parámetros de presión y temperatura nominales enumerados en la norma de bridas. Las bridas generalmente se dividen en sistemas europeos y americanos.
Comentarios:
- (1) La brida del sistema europeo es adecuada para bridas de acero con presión nominal ≤ PN160. Si la presión es > PN160 sólo se podrá seleccionar la brida del sistema americano.
- (2) El diámetro exterior de los tubos de acero aplicables a la brida del sistema europeo incluye dos series: A (tubo británico) y B (tubo métrico). La brida de los tubos de acero de la serie B debe estar marcada con B.
- (3) Al seleccionar la brida con cuello soldado, se debe tener en cuenta el espesor de la pared del tubo de conexión en el extremo soldado a tope;
- (4) Si la superficie de sellado de la brida tiene una superficie machihembrada (M&F) o machihembrada (T&G), la boquilla orientada hacia abajo del dispositivo tiene una superficie de mesa elevada. o Brida de superficie de resorte que facilita la alineación e instalación del sello.
3.4 Sellos
Los sellos generalmente se dividen en sellos no metálicos, semimetálicos y metálicos.
Comentarios:
- (1) No está permitido el uso de juntas de amianto o juntas que contengan amianto.
- (2) Las bridas de tuberías estándar con presión nominal ≤ PN20, como juntas semimetálicas, como juntas laminadas, juntas revestidas de metal o sellos de juntas de anillos metálicos, deben adoptar estructuras rígidas como soldadura cuello a cuello;
- (3) Cuando se utilizan sellos en espiral, además del tipo básico, se debe utilizar como material de relleno el anillo interior para sellos en espiral con presión nominal ≥ PN63, presión nominal ≥ Class600 y PTFE. Además del aro exterior, se puede añadir el aro interior al intercambiador utilizado en la brida RF > DN600 para aumentar la rigidez y evitar daños.
3.5 Sujetadores
Se eligen diferentes sujetadores para las bridas de los sistemas europeo y americano.
Comentarios:
- (1) Preste atención a los requisitos para el uso de sujetadores de calidad comercial.
- (2) Es necesario extender los tornillos de la brida ciega de las gafas y la válvula de manguito; la longitud de la extensión debe calcularse de acuerdo con la situación real.
3.6 Válvulas
Las válvulas de uso común son válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de retención, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de drenaje, válvulas de seguridad, válvulas de control, etc. una de las dificultades.
Comentarios:
- (1) Si la tubería necesita utilizar válvulas de bola y válvulas de tapón con asientos no metálicos, las válvulas deben tener una estructura ignífuga y antiestática, y la presión y la temperatura deben verificarse de acuerdo con las condiciones de diseño.
- (2) Las válvulas con cierre de rosca no se pueden utilizar en tuberías para medios extremadamente peligrosos y líquidos altamente peligrosos, así como para hidrocarburos licuados.
- (3) Para válvulas cuya temperatura sea superior a 600 °C (excepto válvulas de retención), es mejor utilizar la estructura de tapa de válvula extendida con disipador de calor.
- (4) Para válvulas criogénicas con una temperatura inferior a -46 °C (excepto válvulas de retención), se debe seleccionar la estructura de cubierta de válvula extendida.
- (5) Al final de la válvula de soldadura, si el proceso de soldadura y tratamiento térmico deforma el asiento de la válvula, se debe elegir un cuerpo de válvula largo o un extremo de tubo corto.
- (6) Para tuberías clase GC1, se debe seleccionar una válvula petroquímica especial.
