压力管道焊接基础工艺设计.doc
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1、压力管道设计说明书设计题目:压力管道焊接工艺设计设计参数:2.1工作压力:5MPa2.2工作温度:-1080摄氏度2.3外形:圆柱体2.4工质:原油2.5材料:L245管线钢设计要求:3.1压力管道结构受力分析3.2强度计算,确定最小壁厚3.3焊接工艺分析3.4编写焊接工艺卡3.5.编写热处理工艺卡3.6绘制焊接工艺草图一、 总体概述长输管道作为铁路、公路、海运、民用航空和长输管道五大运输行业之一,其输送介质除常见石油、天然气外,还有工业用气体如氧气、二氧化碳、乙烯、液氧等介质。大部分输送介质管道在中国全部有成功建设和运行业绩。近几年,中国管道建设发展很快速。在管线建设施工中,环焊缝焊接方法从
2、传统手工焊、管道下向手工焊、半自动下向焊到现在全自动焊,管线钢级从Q235 、16Mn、L290(X42)、L360(X52)、L415(X60)、L450(X65)和L485(X70)提升到现在L550(X80),直径从200mm增加到1219 mm,水管线直径已超出 mm,壁厚从6 mm增加到30 mm,输送压力从4MPa增加到15MPa。从广义上了解,压力管道是指全部承受内压或外压管道,不管其管内介质怎样。压力管道是管道中一部分,管道是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和阻止流体流动,由管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其它组成件或受压部件和支承件组成装配总成。压力管道含
3、有以下特点:(1)、压力管道是一个系统,相互关联相互影响,牵一发而动全身。 (2)、压力管道长径比很大,极易失稳,受力情况比压力容器更复杂。压力管道内流体流动状态复杂,缓冲余地小,工作条件改变频率比压力容器高(如高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等全部有可能影响压力管道受力情况)。 (3)、管道组成件和管道支承件种类繁多,多种材料各有特点和具体技术要求,材料选择复杂。 (4)、管道上可能泄漏点多于压力容器,仅一个阀门通常就有五处。(5)、压力管道种类多,数量大,设计,制造,安装,检验,应用管理步骤多,和压力容器大不相同。 运输管道承受着所运输介质压力和温度作用,同时还遭受所经过地带
4、多种自然环境和人为原因影响,对钢材强度、韧性、和可焊性提出了相当高要求,在使用过程中可能发生多种破漏或断裂事故。为确保管道安全运行和预防管道事故产生应从设计、施工和操作三方面这首,其中设计中合理选择材料和焊接工艺是相当关键。二、受力分析内容:参考标准:SHJ.41-91石油化工企业管道柔性设计规范1.管道柔性设计任务压力管道柔性设计任务是使整个管道系统含有足够柔性,用以预防因为管系温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点附加位移而发生下列情况1)因应力过大或金属疲惫而引发管道破坏;2)管道接头处泄漏;3)管道推力或力矩过大, 而使和管道连接设备产生过大应力或变形,影响设备正常运行;4)
5、管道推力或力矩过大引发管道支架破坏。2.分析步骤:1) 工程要求2) 管道基础情况3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系,尽可能利用自然赔偿4) 用目测法判定管道是否进行柔性设计5) L 型 U 型管系可采取图表法进行应力分析6) 立体管系可采取公式法进行应力分析7) 宜采取计算机分析方法进行柔性设计管道8) 采取 CAESAR II 进行应力分析9) 调整设备部署和管道部署10)设置、调整支吊架11)设置、调整赔偿器12)评定管道应力13)评定设备接口受力14)编制设计文件15)施工现场技术服务三、L245管线钢化学成份及力学性能L245就是一个低压流体卷制管,其性能和20#无缝管差不多钢种
6、力学性能化学成份屈服强度抗拉强度伸长率CSiMnSPMPakg/mmMPakg/mm小于小于小于小于L245245415210.261.150.0300.030参考GB50316-工业金属管道设计规范四、管壁厚度计算4.1材质:L245、工作压力为4MPa、工作温度:-10804.2公称外径壁厚理论质量试验压力/mpamm管体公差/mm许可公差kg/mL210L245l290l230355.6-0.755.214.648.333.847.88.66.455.114.55.38.99.87.161.0255.99.810.97.967.745.66.510.912.14.3对压力管道来说,大多数
7、全部属于薄壁管子,故当S 0.385 时,直管壁厚应按厚壁管道计算公式确定。对于外压直管壁厚,应依据GB150钢制压力容器要求方法确定。4.4壁厚等级确实定将上式计算值先按四舍五入标准进行园整,然后查对应应用标准,和计算值最靠近且稍高对庇壁厚就是该管道公称壁厚。对应有管子表号时,就用管子表号表示,无对应管子表号时,就用壁厚值表示。管子表号或壁厚值所表示参数就是该管道公称壁厚等级。管道上其它组成件(如弯头、三通、异径管、封头等) ,也以上述确定数字或代号表示其公称壁厚等级,并由此确定它们和管子是等强度。由以上数据和公式,能够得到该管道外径D1为355.6mm,壁厚为5.2mm 内径为342.2m
8、m五、L245管线钢结构及材质分析5.1产品结构及材质分析5.1.1、产品结构(详见工艺草图) 外径D1为355.6mm,壁厚为5.2mm 内径为342.2mmL245管线钢。产品为直焊缝。5.1.2、材质性质分析(1)、化学性能分析钢化学成份( 质量分数) %1钢号CSiMnPSL2450.130.240.760.0220.014 (2)、材质力学性能分析X70 ,L245 钢力学性能2钢号s/Mpab/Mpa5/ %冲击吸收功( - 20 )/ JL2453804852256(3)焊接性分析 L245 是一个优质非合金钢, GB/ T9711. 2 标准要求碳当量为0142 ,实际碳当量为
9、0123 ,供货状态是正火,组织为铁素体加珠光体,无脆硬倾向,焊接性很好。该次工艺评定壁厚范围为11 mm ,厚度不大,考虑施工方便及经济性,通常对于单纯L245 - L245 焊接接头焊前无预热要求。综合考虑这种钢焊接冷裂纹敏感性,为了确保良好焊接接头质量,避免焊接冷裂纹产生,确定预热温度为100 ,层间温度为100150 .六、焊接材料及焊接规范(附:焊接工艺卡)6.1焊接材料选择6.1.1焊丝选择为确保焊接接头强韧性,采取H08MnNiMoA型焊丝4,采取CHF602型焊剂。其中焊丝和焊剂化学成份以下表:H08MnNiMoA型焊丝化学成份型号CSiMnCrMoNiSPH08MnNiMoA
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