b.     管道中有安全泄壓裝置時，
管道中有安全泄壓裝置時預(yù)示著該管道在運行過程中有出現(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，能將壓力自動釋放而使設(shè)備、管道等系統(tǒng)的硬件得到保護。此時管道的設(shè)計壓力應(yīng)不低于安全泄壓裝置的設(shè)定壓力。
c.       管道中有高揚程的泵
對于高揚程的泵，尤其是往復泵，在開始啟動的短時間內(nèi)，往往會在第一道切斷閥之前的管道和泵內(nèi)產(chǎn)生一個較高的封閉壓力，有時這個封閉壓力會達到一個很大的值。此時泵的出口管道，其設(shè)計壓力應(yīng)取泵的最大封閉壓力值。
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)計壓力應(yīng)不低于所連設(shè)備的設(shè)計壓力。當管道內(nèi)有較高的液體液柱時，還應(yīng)考慮該液體靜壓頭的影響。事實上，對于管道來說，其受力要比設(shè)備復雜，這是因為它除受介質(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)計壓力一般應(yīng)不低于設(shè)備的設(shè)計壓力。
 
5.1.2設(shè)計溫度
 
管道的設(shè)計溫度:應(yīng)不低于正常操作時，由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的溫度。
 
最苛刻條件:  指導致管子及管道組成件最大壁厚、最高公稱壓力等級或最高材料等級的條件。
 
設(shè)計溫度的確定:考慮環(huán)境、隔熱、操作穩(wěn)定性等因素的影響，設(shè)計溫度應(yīng)略高于由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作溫度。
 
a.     一般情況下管道元件的設(shè)計溫度確定
 
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)上增加一個裕度系數(shù)（除法蘭和螺栓以外）。
表5－2  一般情況下管道元件的設(shè)計溫度確定
 
 
工作溫度Tw(℃) 
設(shè)計溫度T(℃)
 
-20<Tw≤15 
T= Tw-5(最低取－20)
 
15<Tw≤350 
T= Tw+20
 
Tw>350 
T= Tw+(5～15)
 
※當按該原則確定的設(shè)計溫度會引起管道壓力等級或材料變化時，應(yīng)判斷該工作溫度是否
 
  就是由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作溫度，如果是，在報請有關(guān)技術(shù)負責人批準的情況下，設(shè)計溫度可取此時的最高工作溫度，而不加系數(shù)。

法蘭、墊片的設(shè)計溫度不低于最高工作溫度的90％；
 
螺栓、螺母的設(shè)計溫度應(yīng)不低于最高工作溫度的80％。
 
b.     夾套或外伴熱管道
 
對于夾套或外伴熱的管道當工藝介質(zhì)溫度高于伴熱介質(zhì)溫度時，其設(shè)計溫度按上表選取；當工藝介質(zhì)溫度低于伴熱介質(zhì)溫度時，對夾套伴熱取伴熱介質(zhì)溫度為設(shè)計溫度，而對外伴熱則取伴熱介質(zhì)溫度減10℃與工藝介質(zhì)溫度二者的較大值為設(shè)計溫度；
 
c.      安全泄壓管道
 
安全泄壓管道取排放時可能出現(xiàn)的最高或最低溫度為設(shè)計溫度；
 
d.     蒸汽吹掃的管道
 
采用蒸汽吹掃的管道當介質(zhì)溫度高于吹掃蒸汽的溫度時，則按介質(zhì)溫度根據(jù)上表確定其設(shè)計溫度。當介質(zhì)溫度低于吹掃蒸汽溫度時，應(yīng)視具體情況而定。例如，按介質(zhì)溫度選取的管道及其元件不能承受吹掃介質(zhì)的條件時，應(yīng)適當提高等級以適應(yīng)吹掃介質(zhì)條件。
 
e.     多種工況下工作的管道
 
同一根管道，如果在兩種或兩種以上工況條件下工作時，其設(shè)計溫度應(yīng)取與內(nèi)壓(或外壓)構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作溫度，并對其它工況進行校核。
 
f.       臨氫管道
 
臨氫操作的管道，在查Nelson曲線時，應(yīng)取設(shè)計溫度再加30～50℃作為查曲線的溫度參數(shù)值。這是因為Nelson曲線為統(tǒng)計值，在鄰近曲線下方選材時而出現(xiàn)氫損傷的實例也曾發(fā)生過；
 
g.     帶襯里的管道
 
帶隔熱耐磨襯里的管道，其金屬部分的管道設(shè)計溫度應(yīng)經(jīng)計算或?qū)崪y確定。一般情況下，宜取250℃作為設(shè)計溫度；
 
h.     管系應(yīng)力計算時
 
在進行有彈簧支架的管系應(yīng)力計算時，宜取介質(zhì)的正常工作溫度作為計算參數(shù)。
 
5.2影響管道壓力等級確定的因素
 
除了上述的設(shè)計溫度和設(shè)計壓力是管道壓力等級確定的基本參數(shù)外，還有一些其它因素也將影響到管道壓力等級的確定。
 
5.2.1應(yīng)用標準體系
 
不同的標準體系，其公稱壓力等級系列是不同的，對應(yīng)的溫度-壓力表也不相同�；蛘哒f，相同的設(shè)計條件，而選用不同的應(yīng)用標準，其公稱壓力等級是不同的。因此，在確定管道公稱壓力等級之前，應(yīng)首先確定其應(yīng)用標準體系。
 
5.2.2材料
 
不同的材料，其機械性能是不同的，那么它們在標準中的溫度-壓力表上的對應(yīng)值也是不相同的。因此在確定管道的公稱壓力之前應(yīng)首先確定管道及其元件的材料。材料的選用是由設(shè)計溫度、設(shè)計壓力和操作介質(zhì)確定的。
 
管道中各元件的材料標準往往是不同的，一般情況下，管子用管材，法蘭
 
用鍛材，而閥門多用鑄材。無論用什么材料標準，它們都應(yīng)該是同等級的材料，即具有對操作條件的同等適應(yīng)性和等強度； 注意管材、板材、棒材、鑄材的配伍。
 
5.2.3操作介質(zhì)
 
一般情況下，管道的公稱壓力在對應(yīng)溫度下的許用壓力不得超出其設(shè)計壓力。
 
對由于管子及其元件失效而將造成嚴重危害或易于產(chǎn)生重大事故的介質(zhì)，在考慮其公稱壓力等級時，不應(yīng)僅僅按溫度-壓力表來確定，應(yīng)適當提高其公稱壓力等級，即提高其安全可靠系數(shù)。SH3059、SYJ1064標準對此都有詳細的規(guī)定，例如：
 
對輸送劇毒介質(zhì)的管道，當采用SH標準體系時，無論介質(zhì)的操作壓力是多少，其公稱壓力等級應(yīng)不低于PN5.0MPa；當采用JB標準體系時，應(yīng)不低于PN4.0；
 
對輸送氫氣、氨氣、液態(tài)烴等介質(zhì)的管道，當采用SH標準體系時，無論介質(zhì)的操作壓力是多少，其最低公稱壓力等級應(yīng)不低于PN2.OMPa，當采用JB標準體系時，應(yīng)不低于PN2.5MPa；
 
對輸送一般可燃介質(zhì)的管道，當采用SH標準體系時，其公稱壓力等級應(yīng)不低于PN2.0MPa，當采用JB標準體系時，應(yīng)不低于PN1.6MPa。
 
5.2.4介質(zhì)溫度及管系附加力
 
許多法蘭標準都給出這樣一個注釋:其溫度-壓力表的對應(yīng)值是指法蘭不受沖擊載荷的對應(yīng)值。事實上，法蘭遭受外部管道給予的彎曲、振動、溫度循環(huán)等附加載荷時，都將影響其密封性，甚至影響到強度的可靠性，此時應(yīng)將這些外部載荷折算成當量介質(zhì)壓力來確定管道所需的公稱壓力。
 
給予法蘭的彎曲載荷主要是由管系的熱脹冷縮引起的。一般情況下，對于PN2.0等級的法蘭，當其工作溫度大于200℃時，或PN5.0及以上等級的法蘭在工作溫度大于400℃時，均應(yīng)考慮管系對法蘭產(chǎn)生的附加載荷的影響，否則應(yīng)提高管系的公稱壓力等級。
 
5.3影晌壁厚等級確定的因素
 
5.3.1材料的許用應(yīng)力
 
材料的許用應(yīng)力是指材料的強度指標除以相應(yīng)的安全系數(shù)而得到的值。材料的機械性能指標有屈服極限、強度極限、蠕變極限、疲勞極限等，這些指標分別反映了不同狀態(tài)下失效的極限值。為了保證管道運行中的強度可靠，常將管道元件中的應(yīng)力限制在各強度指標下某一值，該數(shù)值即為許用應(yīng)力。當管道元件中的應(yīng)力超過其許用應(yīng)力值時，就認為其強度已不能得到保證。因此說，材料的許用應(yīng)力是確定管道壁厚等級的基本參數(shù)。
 
不同的設(shè)計標準，選取材料的許用應(yīng)力值是不同的。對壓力管道來說，國內(nèi)的設(shè)計標準是按GB150《鋼制壓力容器》確定的許用應(yīng)力值，ASTM材料則是取按ANSI B31.3《Process Piping》標準確定的許用應(yīng)力值。
 
5.3.2腐蝕余量
 
腐蝕余量是考慮因介質(zhì)對管道的腐蝕而造成的管道壁厚減薄，從而增加的管道壁厚值。它的大小直接影響到管道壁厚的取值，或者說直接影響到壁厚等級的確定。
 
目前我國尚沒有一套有關(guān)各種腐蝕介質(zhì)在不同條件下對各種材料的腐蝕速率數(shù)據(jù)，因此，工程上大多數(shù)情況下仍是憑經(jīng)驗來確定其腐蝕余量的。許多國內(nèi)外的工程公司或設(shè)計院通常都將腐蝕余量分為如下四級:
 
a.無腐蝕余量。對一般的不銹鋼管道多取該值；
 
b.1.6mm腐蝕余量。對于腐蝕不嚴重的碳素鋼和鉻鉬鋼多取該值；
 
c.3.2mm腐蝕余量。對于腐蝕比較嚴重的碳素鋼和鉻鉬鋼管道多取該值；
 
d.加強級(大于3.2mn)腐蝕余量。對于有固體顆粒沖刷等特殊情況下的管道，根據(jù)實際情況確定其具體值。.
 
5.3.3管子及其元件的制造壁厚偏差
 
管子及其元件在制造過程中，相對于其公稱壁厚(或者叫理論壁厚)都會有正、負偏差，因此在確定管子及其元件公稱壁厚時一定要考慮可能出現(xiàn)的負偏差值。各種鋼管標準中規(guī)定的負偏差值是不完全相同的，GB/T8163《流體輸送用無縫鋼管》、GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》規(guī)定的壁厚偏差值如下：
 
                       表5－3   常用標準的壁厚偏差值
 
 
材料標準 
壁厚（mm） 
偏差值（％）
 
GB/T8163 
≤20 
+15，-10，+12，-5，-10
 
GB/T14976 
<15
 
≥15 
+15，-12.5
 
+20，-15

5.3.4焊縫系數(shù)
 
金屬的焊接過程，實質(zhì)上是一個冶金過程，其組織帶有明顯的鑄造組織特征。一般情況下，鑄造組織缺陷較多，材料性能也有所下降。對于有縱焊縫和螺旋焊縫的焊接管子及其元件，相對于無縫管子及其元件來說，工程上常給它一個強度降低系數(shù)(即焊縫系數(shù))，以衡量其機械性能下降的程度。其焊縫系數(shù)的取值見表5-4
 
表5-4        焊接鋼管的焊縫系數(shù)      
 
 
序號 
焊接方法 
接頭形式 
焊縫型式 
檢驗型式 
焊縫系數(shù)
 
1 
鍛焊 
對焊 
直線 
按標準要求 
0.6
 
2 
電阻焊 
對焊 
直線或螺旋形 
按標準要求 
0.85
 
3 
電弧焊 
單面對焊 
直線或螺旋形 
無RT
 
10%RT
 
100%RT 
0.8
 
0.9
 
1.0
 
雙面對焊 
直線或螺旋形 
無RT
 
10%RT
 
100%RT 
0.85
 
0.9
 
1.0

RT  射線探傷
 
5.3.5設(shè)計壽命
 
a.      設(shè)計壽命與壓力管道的腐蝕余量有關(guān)。
 
對于均勻腐蝕來說，當知道其年腐蝕速率后，根據(jù)預(yù)定的設(shè)計壽命，就很容易算出其應(yīng)取的腐蝕余量了。
 
b.     設(shè)計壽命還與交變應(yīng)力作用的荷載變化次數(shù)、氫損傷的孕育時間、斷裂因子的擴展期等影響因素有關(guān)，
 
c.      與壓力管道的一次性投資、資金代嘗期和技術(shù)更新周期有關(guān)。
 
d.     美國一雜志上推薦的設(shè)計使用壽命為:碳鋼為5年；鉻鉬鋼和不銹鋼為10年。
 
SH3059標準規(guī)定的設(shè)計壽命為15年。
 
國外的一些工程公司對總承包項目規(guī)定一般為10年；非總包項目一般為15年，以便從中獲取較大的利潤。
 
5.4 常用壓力管道器材的設(shè)計標準
 
1) GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》；
 
2) GB50251-94  《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》；
 
3) GB50253-94  《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》；
 
4) GB50028-93  《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(1998年版)(2002年局部修訂條文)；
 
5) GB50030-91  《氧氣站設(shè)計規(guī)范》；
 
6) SH3059-2001 《石油化工管道設(shè)計器材選用通則》；
 
7) SH3064-1994 《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收》；
 
8) HG/T20646   《化工裝置管道材料設(shè)計規(guī)定》。