不銹鋼管道分支處補(bǔ)強(qiáng)方式的選擇,一般是通過定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合的方式來確定。定量計(jì)算的詳細(xì)講述見本書第三章中支管連接形式的選用與強(qiáng)度計(jì)算工程應(yīng)用。
1. 分支管連接方式的選用,主要根據(jù)管道的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、腐蝕余量等設(shè)計(jì)條件確定。分支的方法基本為兩種,對(duì)于低壓大直徑管則直接把分支管焊于主管上;其他多數(shù)是利用分支管件進(jìn)行分支。
①. 當(dāng)從主管引出支管,支管直徑與主管直徑的比值大于等于0.5時(shí),采用異徑三通或等徑三通;當(dāng)主支管為等徑時(shí),應(yīng)采用三通。GB 50316規(guī)定:公稱壓力大于或等于10MPa的管道,主支管為異徑時(shí),不宜采用焊接支管,宜采用三通或在主管上開孔并焊接支管臺(tái)。當(dāng)主管直徑大于DN65而支管直徑為DN40和以下時(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)壓力的大小,采用支管臺(tái)或半管接頭。
有的規(guī)范規(guī)定,一般主管尺寸的一半并降低兩個(gè)尺寸系列,就沒有三通可供使用了,如主管為12”,標(biāo)準(zhǔn)三通一般可做到5"(不常用的口徑),再低就沒有三通可供選用了。
②. 普通無(wú)腐蝕性的低溫介質(zhì)(如LNG),在中、低壓條件下(一般不大于9MPa),小尺寸的分支(≤2”),選用半管接頭(half coupling),在高壓條件下(一般大于9MPa),小尺寸的分支(≤2")選用對(duì)焊支管座(weldolet)。
③. 普通無(wú)腐蝕性的低溫介質(zhì)(如LNG),在中、低壓條件下(一般<6MPa),大尺寸的分支(>2”),選用補(bǔ)強(qiáng)板連接(reinforcing pad);在高壓條件下(一般大于6MPa),大尺寸的分支(>2”)選用對(duì)焊支管座(Weldolet)。
④. 等級(jí)表中低溫管道的分支形式主要包括標(biāo)準(zhǔn)三通、半管接頭、對(duì)焊支管座、補(bǔ)強(qiáng)板連接、直接開口(較少)等形式。
⑤. 其他工況支管連接方式的選用:
a. 主管直徑小于DN50時(shí),支管小于主管,則用異徑三通或等徑三通加異徑短管。
b. 設(shè)計(jì)壓力等于或大于2.0MPa、設(shè)計(jì)溫度超過250℃以及支管與主管公稱直徑之比大于0.8,或承受機(jī)械振動(dòng)、壓力脈動(dòng)和溫度急劇變化的管道分支,應(yīng)采用等徑異徑三通;公稱直徑小于或等于40mm的管道,應(yīng)采用承插焊(或螺紋)鍛制三通;公稱直徑等于或大于50mm的管道,應(yīng)采用對(duì)焊三通、對(duì)焊加強(qiáng)管接頭(對(duì)焊支管臺(tái))或嵌入式(鞍形)支管接頭。
c. 支管通過加強(qiáng)管接頭(支管臺(tái))與主管連接是指將一個(gè)螺紋、承插焊或?qū)傅墓芙宇^或半管接頭(支管臺(tái))直接焊于主管上而制成,螺紋、承插焊支管臺(tái)用于直徑≤DN40(NPS1 1/2)的支管連接。螺紋、承插焊支管臺(tái)在任何情況下其額定等級(jí)應(yīng)大于等于2000lb。
d. 其他支管連接可用直接焊接,但必須經(jīng)校核后明確是否增加補(bǔ)強(qiáng)。直接焊接在主管上的支管連接,不宜用于有機(jī)械振動(dòng)、壓力脈動(dòng)和溫度急劇變化的部位及設(shè)計(jì)溫度超過425℃的管道,當(dāng)支管連接處承受由于支管熱變形,外荷載及支架位移等引起的應(yīng)力時(shí),應(yīng)對(duì)附加荷載在支管連接處產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析并采取必要的加強(qiáng)措施。
⑥. 依據(jù)管道等級(jí)中已經(jīng)確定的法蘭壓力等級(jí)或公稱壓力來選用支管連接件。
一般,當(dāng)法蘭的公稱壓力公稱壓力≤2.5MPa(磅級(jí)系列≤150lb)時(shí),綜合考慮其他工況后,支管可直接焊接在主管上;當(dāng)公稱壓力≥4.0MPa(磅級(jí)系列公稱壓力≥300lb)時(shí),則根據(jù)主管支管公稱直徑的不同按對(duì)焊三通、對(duì)焊加強(qiáng)管接頭、承插焊或螺紋連接三通、承插焊或螺紋加強(qiáng)管接頭的順序選用。
2. 管件壁厚
在確定支管連接件的管子表號(hào)時(shí),應(yīng)根據(jù)管子與管件等強(qiáng)度的原則以及管件與管子連接方式而定。例如,當(dāng)管子與管件采用對(duì)焊連接時(shí),管子與管件的管子表號(hào)應(yīng)一致;而當(dāng)管子與管件采用承插焊或螺紋連接時(shí),標(biāo)準(zhǔn)的承插焊和螺紋管件的管子表號(hào)只有Sch80、Sch60、XXS,最低的管子表號(hào)就是Sch80,也就是說只要當(dāng)承插焊或螺紋管件所連接的管子表號(hào)不大于Sch80時(shí),承插焊或螺紋管件的管子表號(hào)就選Sch80。而當(dāng)所連接的管子表號(hào)大于Sch80時(shí),承插焊或螺紋管件的管子表號(hào)就選Sch60或XXS。
當(dāng)對(duì)焊三通主管、支管所連接的管子的管子表號(hào)不同時(shí),應(yīng)注意三通主管、支管端部的管子表號(hào)應(yīng)分別與其所連接的管子的管子表號(hào)相同,這樣就非常方便管道施工,管件不必現(xiàn)場(chǎng)再打坡口。
3. 支管直接焊于主管的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算
GB/T 20801、SH/T 3059、GB 50316 等規(guī)范與ASME B31.3關(guān)于面積補(bǔ)強(qiáng)法的計(jì)算基本相同。
4. 分支管與主管連接的管件選擇參見表4.6.8。