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第1章 管道器材及其选择1

1．1钢管的种类和尺寸1

1．1．1管子的分类1

1．1．2管子的种类1

1．1．3各标准的对照5

1．1．4钢管的尺寸系列5

1．1．5钢管的选择9

1．2管件19

1．2．1管件的种类19

1．2．2管件连接处的形状19

1．2．3管件的选择20

1．3法兰22

1．3．1法兰与管子的连接22

1．3．2法兰密封面23

1．3．3压力-温度等级24

1．4法兰用垫片62

1．4．1垫片的种类62

1．4．2垫片系数m和预紧比压y62

1．4．3常用垫片的特性65

1．4．4垫片的选用76

1．4．5垫片的设计76

1．4．6垫片密封不佳的原因和安装注意事项76

1．5螺栓、螺母78

1．5．1螺栓和螺母的形状78

1．5．2螺纹的形状79

1．5．3各种形状螺栓的适用范围80

1．5．4螺栓、螺母的材质80

1．5．5法兰用螺栓、螺母的选择83

1．6阀门83

1．6．1阀门的分类84

1．6．2阀门的参数85

1．6．3阀门的密封87

1．6．4阀门的连接88

1．6．5阀杆及其填料90

1．6．6石油化工常用的阀门93

1．6．7阀门的选择117

1．6．8阀门选用经验127

1．7选择管道器材的依据130

1．7．1管系的设计压力和设计温度130

1．7．2管道器材的设计压力130

1．7．3管道器材的设计温度130

1．7．4管系中压力温度有变动时压力温度等级的划分131

2．1．2限制第二次危险的危害范围132

2．1．1预防第二次危险的发生132

2．1安全设计的措施132

第2章 装置的平面布置132

2．1．3抢救和疏散133

2．2设备平面布置的原则133

2．2．1设备布置露天化133

2．2．2流程式布置工艺设备133

2．2．3缩短管廊长度、有效利用管廊空间134

2．2．4其他134

2．3爆炸性气体危险区的划分134

2．3．1产生爆炸的条件135

2．3．2防止产生气体爆炸的主要措施135

2．3．3确定气体爆炸性危险区域的主要因素135

2．3．4释放源的分级135

2．3．5爆炸性气体环境危险区域的划分136

2．3．6爆炸危险区域内的通风137

2．3．7爆炸性气体环境危险区域的范围137

2．3．8爆炸性气体环境的电气装置144

2．3．9爆炸性气体危险区域划分的实例145

2．4防火间距146

2．4．1可燃性气体的火灾危险性分类146

2．4．2液化烃、可燃液体的火灾危险性分类146

2．4．3可燃固体的分类146

2．4．4与规范有关的几点说明146

2．5控制室的位置154

2．6设备平面布置设计方法和举例155

2．6．1设计前的准备155

2．6．2设计时必需的资料155

2．6．3开始平面布置规划156

2．6．4拟定平面布置规划的尺寸159

2．6．5平面布置图的绘制161

2．7．1平台、梯子162

2．7平台、梯子和道路162

2．6．6设备间标高差的确定162

2．7．2道路和通道163

2．7．3施工和检修用地164

2．8典型的布置举例164

2．8．1美国德士古石油公司基加氢装置布置图164

2．8．2典型的装置断面图164

2．8．3维修区划分举例164

第3章 管道的设计165

3．1管道设计的一般原则165

3．1．1一般管道的设计165

3．1．2仪表管道的设计166

3．2阀门安装要领177

3．2．1阀门安装的位置177

3．2．3阀门的旁通179

3．2．4启闭阀门的传动装置179

3．2．2阀门直径的确定179

3．2．5双阀的应用181

3．2．6其他181

3．2．7气动调节阀的安装182

3．2．8安全阀的安装182

3．3单元设备的管道布置188

3．3．1管廊（管桥）和管廊上管道的布置188

3．3．2塔的布置和管道设计202

3．3．3槽（容器）的布置和管道设计213

3．3．4换热器的布置和管道设计219

3．3．5泵的布置和管道设计228

3．3．6压缩机的布置和管道设计237

3．3．7加热炉的布置和管道设计247

3．3．8具有特殊要求的管道设计258

3．4管道伴热265

3．4．3管道蒸汽伴热266

3．4．1需要伴热的管道266

3．4．2伴热体的热容量266

3．4．4电伴热285

3．5公用工程管道设计294

3．5．1蒸汽管道294

3．5．2蒸汽凝结水管道300

3．5．3软管站301

3．5．4工业用水管道302

3．5．5压缩空气管道303

3．5．6氮气管道304

3．5．7燃料油管道304

3．5．8燃料气管道304

3．5．9火炬系统的管道304

3．5．10消防系统305

3．6．1储罐的类型306

3．6罐区设计306

3．6．2储罐的数量和容量309

3．6．3罐区设计安全措施310

3．6．4罐区的位置和布置317

3．6．5罐区的配管322

3．7特殊管道的设计324

3．7．1超高压管道324

3．7．2带催化剂易堵管道326

3．8设备和管道的隔热326

3．8．1概述326

3．8．2保温设计的基本原则328

3．8．3保冷设计的基本原则329

3．8．4隔热材料的种类329

3．8．5保温层材料的选择330

3．8．7防潮层材料的选择335

3．8．6保冷层材料的选择335

3．8．8外护层材料336

3．8．9保温计算336

3．8．10保冷计算344

3．8．11隔热材料的经济性比较346

第4章 管系的支承352

4．1管系支承的要领352

4．1．1管系支承装置的分类352

4．1．2吊架的荷重变化率353

4．1．3恒力吊架353

4．1．4弹簧支（吊）架356

4．1．5刚性支（吊）架357

4．1．6限制性支架358

4．1．7防振器和抑振359

4．1．8支架的附属配件363

4．3管道支吊架位置的确定367

4．2管道支吊架设计基础数据的确定367

4．4支承荷载的计算368

4．5支承点移动量的计算370

4．6计算举例372

4．7用计算机进行支架设计381

第5章 管道的应力分析386

5．1管道的荷载386

5．2管道的应力387

5．2．1管道的应力及其合成387

5．2．2应力的分类388

5．3应力和安全性判断389

5．3．1许用应力的确定389

5．3．2许用应力范围和疲劳强度390

5．4管材的物理特性391

5．4．1管材的线膨胀系数a391

5．3．3对管道安全性的判断391

5．4．2管材的弹性模量E392

5．4．3泊松比μ392

5．4．4柔性系数和应力加强系数392

5．4．5焊接系数396

5．5管道的热应力397

5．5．1管道热应力的产生397

5．5．2解决热应力问题的考虑过程398

5．5．3管道热应力的某些特性399

5．6管道的应力计算401

5．6．1热膨胀量的计算401

5．6．2补偿量的计算402

5．6．3管子截面惯性矩和断面系数的计算402

5．6．4用美国标准ANSI/ASME B31．1和B31．3的判断式分析法403

5．6．5图解法404

5．6．6管道的计算机应力分析419

5．6．7设备的允许推力和力矩427

第6章 管系的振动441

6．1管系的振动441

6．2振动的基本知识441

6．2．1有关振动的几个基本术语的定义441

6．2．2振动的形式442

6．3管系的起振力442

6．3．1管系起振的种类442

6．3．2回转机械和往复运动机械运动不平衡引起的振动442

6．3．3管道内压力的脉动443

6．3．6阀门的自激振动446

6．4．1一个自由度的弹性系统446

6．4管系固有振动频率的计算446

6．3．5风机的振动和噪声446

6．3．4流体涡流引起的振动446

6．4．2梁的横向振动448

6．4．3瑞雷近似解法450

6．4．4弯曲管系的近似振动频率451

6．4．5机械振动和振幅倍率455

6．4．6支架对管系振动的影响456

6．4．7设备基础弹性的影响456

6．5管系音响振动457

6．5．1转移矩阵的计算457

6．5．2带储罐管系的固有振动频率458

6．5．3近似计算法460

6．5．4管系允许压力脉动值465

6．5．5模拟计算机法和模型配管469

6．6防振和抑振470

6．6．2机械振动的防止471

6．6．1振动的测定471

6．6．3音响振动的防止472

6．6．4压力脉动衰减器472

第7章 管道图的绘制477

7．1管道图的种类477

7．2管道图的绘制方法477

7．2．1平面、立面管道布置图477

7．2．2立体管道图的绘制方法493

7．2．3管段图的绘制方法493

7．3配管模型设计504

7．3．1模型的分类505

7．3．2模型的设计505

7．3．3模型的坐标系508

7．3．4模型工作量的估算510

7．3．5模型工场的配备512

7．4．1计算机辅助工程设计的功能513

7．4计算机辅助工程设计513

7．4．2计算机辅助工程设计系统的组成514

7．4．3计算机辅助配管工程设计的软件516

7．5配管图的校核517

7．6配管设计的开展522

7．6．1工程公司的组织结构522

7．6．2工程设计部门的结构523

7．6．3工程设计的开展523

7．6．4配管设计的开展525

附录1铁素系金属的纵向弹性模数527

附录2有色金属的纵向弹性模数528

附录3各种金属的单位线胀率529

附录4常用国产钢管截面惯性矩I和抗弯断面模数Z533

附录5常用配管缩写和符号534

附录6组织机构英文缩写541