工業管道器材選用是根據工程設計的總體要求、工藝數據條件和采購特點等因素,對管子、管件、閥門、法蘭、墊片、緊固元件、特殊管道器材、隔熱材料、涂漆材料等的選用,包括管道材料的標準、材質、規格、結構形式、連接形式等內容的選定。在國內外一些大型工程公司,工業管道器材選用的具體工作還包括管道材料數量匯總、向采購部門提出請購單、編制管道材料的采購技術要求文件、對管道材料提供商文件的評閱、施工現場工業管道器材的檢驗和試驗等內容。工業管道器材選用的工作貫穿工程設計的整個過程。在工程項目的詢價、設計、采購、施工及后期服務等階段均離不開工業管道器材的選用。
①. 標準系列化
目前大多數管道及其元件都進行了系列化,并有相應的應用標準作支持。因此,管道材料設計時首先要考慮的問題就是管道及其元件標準系列的選用。一個管系中各元件所用系列標準的集合稱為應用標準體系。這些標準應包括管子系列標準、管件系列標準、法蘭及其連接件系列標準、閥門標準等。這些標準通過一定的規則在一個管系中得到應用,它們之間相互銜接、相互配合,從而確定了管道及其元件的基本參數。這些標準中尤其以管子標準和法蘭標準最具有代表性,它們是其他應用標準的基礎。
世界上各國應用的管道標準體系有很多,不同的國家有不同的應用標準和標準體系,而在我國,不同的行業又各采用不同的應用標準和標準體系。這些標準之間千差萬別,甚至有些標準和標準體系相差甚遠,相互之間無法配套使用和互換,從而給使用者帶來了不少麻煩。為此,工業管道設計的第一步就是選擇應用標準體系,并作為裝置內各個專業設計的統一規定,以避免各相關專業因采用不能互換的其他應用標準體系而導致錯誤。
工程應用:配管設計的管子標準系列不同引起的錯誤
圖16.2所示的是在某施工現場發現的,因設計引起的錯誤。兩個裝置在界區接點,因管子標準系列不同引起管子外徑不同而連接不上。左側為ASME標準管子,右側為HG 20553II標準系列管子,都是DN500的公稱直徑,但是左側管子外徑為508mm,右側管子外徑為530mm。
②. 國際化
現在的工程項目越來越國際化,這就要求工業管道器材設計時按照工程項目的具體要求,選用國際化標準的管道器材。管道器材選用設計標準規范也逐漸在統一向通用的國際化標準看齊。
③. 經濟性
經濟性是指管道的一次投資費用和操作維護費用的綜合指數低。一般情況下,如果一次投資較高的話,其可靠性好,操作、維護費用低。對于特別重大和復雜的決策,可借助計算機分析取技術和經濟的最優化組合,如圖16.3所示。在設計時,要力爭做到管系中各元件具有相同的強度和壽命選用。
④. 多學科性
工業管道器材設計是配管設計的基礎技能之一,工業管道器材設計既要求從事這項設計的工程技術人員具有材料、力學、機械、技術經濟等多學科知識,還要求能夠運用好計算機和外語兩個最重要的工具,結合項目實際的采購情況,根據工藝專業的工藝管道數據表要求,根據管道布置、設備布置和管道應力分析的特殊要求,根據甲方提出的要求,并遵循相關法規和規定,用計算機文本、表格或者數據庫表示出來,成為一個系統的、集體的、創造性的智力勞動。
⑤. 復雜性
工業管道工程設計過程中實際應用的管道器材種類很多,使用工況也千差萬別,影響因素和環節也比較多。工業管道是一個系統,各環節相互關聯、相互影響,管道組成件和管道支撐件的種類繁多,各種材料各有特點和具體技術要求,材料選用復雜。管道長徑比很大,極易失穩,受力情況比壓力容器更復雜。管道內流體流動狀態復雜,緩沖余地小,工作條件變化頻率比壓力容器高(如高溫、高壓、低溫、低壓、位移變形、風、雪、地震等都可能影響管道受力情況)。在做管道器材選用工作時需要全面考慮。管道器材選用和裝置布置、管道布置、配管應力分析一樣都是完成工程項目配管(管道)設計專業工作的基本技術技能。