Ao planejar uma planta química, o projeto e a seleção dos materiais de tubulação são de grande importância, pois estão relacionados à confiabilidade, segurança e eficiência econômica de toda a planta química. Com base na experiência profissional relevante, o autor resume brevemente as normas e precauções relevantes para o projeto e seleção de materiais de tubulação em fábricas de produtos químicos.
0. Por que devemos projetar e selecionar cientificamente materiais de tubulação para plantas químicas?
Porque o meio de Transporte por dutos em fábricas de produtos químicos possui certas peculiaridades: complexo e perigoso, o projeto e a seleção dos materiais da tubulação estão relacionados à segurança de todo o sistema. Se o projeto for inadequado, é fácil causar rupturas de tubulações e acidentes de segurança química, causando graves perdas econômicas e enormes problemas sociais. Portanto, é necessário projetar e selecionar cientificamente os materiais de tubulação das plantas químicas. O projeto deve estar em conformidade e deve-se tomar cuidado para atender aos padrões e especificações relevantes.
1. A base da seleção do material do gasoduto
Uma seleção razoável da tubulação e de seus materiais componentes e a determinação do nível de pressão da tubulação baseiam-se principalmente nas propriedades do meio, pressão de projeto, temperatura de projeto, toxicidade, risco de incêndio, desempenho de processamento de material, desempenho de soldagem e economia.
2. Princípios de design
Os materiais de tubulação da planta química devem ser projetados de acordo com TSGD 0001-2009, GB/T 20801-2006, GB 50316-2000 (edição de 2008), SH/T 3059-2012 e outras normas.
3. Classificação de Sistemas de tubulação
Os sistemas de tubulação incluem tubos, conexões, flanges, juntas, fixadores, válvulas, etc.
A tensão admissível do material é diferente em diferentes normas e devemos usar o valor da Tabela A.1 de 20801.2-2006.
3.1 Tubo
Os tubos são os mais comumente usados e possuem os componentes maiores. Os tubos devem ser marcados com padrões de fabricação e padrões de tamanho. Os padrões de fabricação comuns incluem GB/T 3091-2008, GB/T 8163-2008 e GB/T 14976-2012. A seleção dos padrões de fabricação deverá obedecer ao disposto na Tabela 1 da TSGD 0001-2009. Em particular, GB/T 8163 não pode ser usado para pipelines GC1. O padrão de tamanho para tubulações químicas é HG/T 20553-2011. As séries de diâmetro externo comumente usadas são divididas em séries em polegadas (Série Ia) e séries métricas (Série II). Série de espessura de parede: Os tubos métricos são representados pela espessura da parede e os tubos em polegadas são representados pelo número de medição do tubo. Os tubos da Série II não podem ser conectados com roscas de parafuso. Se forem utilizados tubos da Série Ia, o tipo de rosca da conexão do tubo roscado e da válvula deve ser especificado.
Seleção de tubos de aço sem costura: Meios extremos, altamente perigosos, inflamáveis ou temperaturas de alta pressão, ou a resistência à vibração mecânica, pulsação de pressão e flutuações de temperatura da tubulação devem escolher tubos de aço sem costura; Tubos de aço sem costura devem ser escolhidos para qualquer tubulação média com classe de pressão PN100, Classe 600 ou superior. Sob a condição de seleção de tubos de aço sem costura, para tubos grandes, é necessário selecionar o seguinte: tubo de aço soldadoe a solda do tubo de aço deve passar por 100% de detecção de falhas por raios X; Para tubos líquidos GC1, o tubo soldado deve ter as mesmas propriedades mecânicas que os tubos sem costura.
Notas sobre o cálculo da espessura da parede do tubo:
- (1) O valor do desvio negativo da espessura do material deve ser selecionado de acordo com o padrão de fabricação da tubulação, e o desvio negativo da espessura é diferente em diferentes padrões de fabricação.
- (2) A tolerância de espessura é a soma da tolerância de corrosão e erosão, bem como da profundidade de usinagem. A espessura permitida do tubo de conexão roscada deve adicionar a profundidade da rosca.
3.2 Acessórios para tubos
Acessórios para tubos são componentes mecânicos de sistemas de tubulação que conectam ou montam vedações de pressão, incluindo cotovelos, tês, redutores, tampas de tubos, conexões de flange e juntas flexíveis.
Os padrões de tubos mais comumente usados são GB/T 14383-2008, GB/T 12459-2005 e GB/T 13401-2005. As formas de conexão de tubos comumente usadas são divididas em Soldagem de topo Conexão, Soquete welding Conexãofio ConexãoE Conexão de flangee a soldagem é preferida. Geralmente, tubos e conexões com DN ≥ 50 são conectados por soldagem de topo. Quando tubos e acessórios para tubos com DN ≤ 40 são conectados por soldagem de topo, o desalinhamento tem grande influência, há risco de queima e a qualidade da soldagem não é garantida. Geralmente, a soldagem de topo não é usada, e a soldagem de soquete ou conexão roscada deve ser usada.
O material para conexões de tubos soldados por encaixe são peças forjadas, que são comumente usadas em tubos ≤ DN40. As conexões de tubo soldado por soquete são confiáveis e fáceis de instalar e fabricar, sem a necessidade de filmagem. No entanto, eles são inadequados para os seguintes tubos: tubos com espessura de parede ≥ Sch.160, tubos com meio de corrosão em fendas, tubos com requisitos de limpeza, como óleo lubrificante, tubos com requisitos de 100% de detecção de falhas para soldas de encaixe, tubos compostos e tubos de revestimento . Uma conexão roscada é frequentemente usada em casos onde a soldagem não é fácil e as peças precisam ser desmontadas. Por exemplo, tubos de aço galvanizado para ar de instrumento ≤ DN80 são conectados por uma rosca. Limitações de aplicação de conexões roscadas: Tubulação para meios altamente tóxicos, frestas ou corrosão sob tensão e onde podem ocorrer cargas alternadas.
Cuidado:
- (1) O diâmetro externo dos acessórios para tubos da série I pode ser omitido e o diâmetro externo ou tamanho especial dos acessórios para tubos da série II deve ser marcado.
- (2) Para acessórios para tubos sem costura soldados de topo, a qualidade do material e o padrão do tubo de aço devem ser especificados, por exemplo 20 (GB 9948);
- (3) Todas as extremidades de solda de topo das conexões de tubos soldados devem ser marcadas com a espessura da parede. Se a espessura da parede das duas extremidades do tubo redutor soldado for diferente, a espessura da parede de ambas as extremidades deverá ser marcada.
- (4) A conexão roscada deve ter uma rosca de tubo cônica. A rosca cônica do tubo é dividida em uma rosca cônica de 55° e uma rosca cônica de 60° (a seleção deve ser observada).
3.3 Flanges
O flange é o critério para determinar o nível de pressão nominal da tubulação. A pressão operacional permitida do flange deve ser determinada de acordo com os parâmetros nominais de pressão-temperatura listados na norma do flange. Os flanges são geralmente divididos em sistemas europeus e americanos.
Observações:
- (1) O flange do sistema europeu é adequado para flanges de aço com pressão nominal ≤ PN160. Se a pressão for > PN160, somente o flange do sistema americano poderá ser selecionado.
- (2) O diâmetro externo dos tubos de aço aplicáveis ao flange do sistema europeu inclui duas séries: A (tubo britânico) e B (tubo métrico). O flange dos tubos de aço da série B deve ser marcado com B.
- (3) Ao selecionar o flange do pescoço de solda, a espessura da parede do tubo de conexão na extremidade da solda de topo deve ser levada em consideração;
- (4) Se a superfície de vedação do flange tiver uma superfície macho e fêmea (M&F) ou macho e fêmea (T&G), O bico voltado para baixo do dispositivo tem uma superfície elevada mesa ou Flange de superfície de molao que facilita o alinhamento e a instalação da vedação.
3.4 Selos
As vedações são geralmente divididas em vedações não metálicas, semimetálicas e metálicas.
Observações:
- (1) Não é permitida a utilização de selos de amianto ou selos que contenham amianto.
- (2) Flanges de tubo padrão com pressão nominal ≤ PN20, como juntas semimetálicas, como juntas enroladas, juntas revestidas de metal ou Vedações de juntas de anel metálicodevem adotar estruturas rígidas, como soldagem pescoço a pescoço;
- (3) Ao utilizar vedações espirais, além do tipo básico, deve-se utilizar como material de enchimento o anel interno para vedações espirais com pressão nominal ≥ PN63, pressão nominal ≥ Classe600 e PTFE. Além do anel externo, o anel interno pode ser adicionado ao trocador usado no flange RF > DN600 para aumentar a rigidez e evitar danos.
3.5 Fixadores
Diferentes fixadores são escolhidos para os flanges dos sistemas europeu e americano.
Observações:
- (1) Preste atenção aos requisitos de uso de fixadores de nível comercial.
- (2) Os parafusos do Flange cega para óculos e a válvula de mangote precisa ser estendida, o comprimento da extensão deve ser calculado de acordo com a situação real.
3.6 Válvulas
As válvulas comumente usadas são válvulas gaveta, válvulas globo, válvulas de retenção, válvulas esféricas, válvulas borboleta, válvulas de drenagem, válvulas de segurança, válvulas de controle, etc. uma das dificuldades.
Observações:
- (1) Caso a tubulação necessite utilizar válvulas esfera e válvulas macho com sede não metálica, as válvulas devem ter estrutura à prova de fogo e antiestática, e a pressão e temperatura devem ser verificadas de acordo com as condições de projeto.
- (2) As válvulas com tampas roscadas não podem ser utilizadas em tubulações para meios extremamente perigosos e líquidos altamente perigosos, bem como para hidrocarbonetos liquefeitos.
- (3) Para válvulas cuja temperatura esteja acima de 600°C (exceto válvulas de retenção), é melhor usar a estrutura estendida da tampa da válvula com dissipador de calor.
- (4) Para válvulas criogênicas com temperatura abaixo de -46°C (exceto válvulas de retenção), a estrutura estendida da tampa da válvula deve ser selecionada.
- (5) No final da válvula de soldagem, se o processo de soldagem e tratamento térmico deformar a sede da válvula, um corpo de válvula longo ou uma extremidade de tubo curta deve ser escolhido.
- (6) Para tubulações da classe GC1, uma válvula petroquímica especial deve ser selecionada.
