1. 非金屬管道的設(shè)計應(yīng)滿足設(shè)計條件下的力學(xué)、耐腐蝕、蠕變和熱膨脹等性能要求。非金屬管道(非金屬管道包括纖維增強(qiáng)塑料、纖維增強(qiáng)塑料襯里、聚乙烯及其他非金屬材料管道)的材料及性能應(yīng)符合相應(yīng)材料的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
非金屬管道的原材料不得使用或者添加再生料(回收料)[再生料(回收料)是指已使用過的塑料制品經(jīng)清潔、破碎、研磨或者造粒后制得的材料]。
2. 設(shè)計條件要素:
①. 設(shè)計溫度下的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和彈性模量;
②. 設(shè)計條件下的蠕變速率;
③. 許用應(yīng)力;
④. 延展性和塑性;
⑤. 沖擊和熱沖擊性能;
⑥. 溫度限制;
⑦. 熔化和氣化轉(zhuǎn)變溫度;
⑧. 氣孔和滲透性;
⑨. 試驗(yàn)方法;
⑩. 連接方法及其有效性。
3. 設(shè)計條件的耦合。
①. 非金屬管道設(shè)計應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度和流體特性等工藝條件,并結(jié)合環(huán)境和各種荷載等條件進(jìn)行;
②. 非金屬管道系統(tǒng)的每個組成件的設(shè)計壓力,不應(yīng)小于運(yùn)行中遇到的內(nèi)壓和外壓與溫度偶合時最苛刻條件下的壓力。最苛刻條件應(yīng)為強(qiáng)度計算中管道組成件需要最大厚度及最高公稱壓力時的參數(shù);
③. 非金屬管道的設(shè)計溫度應(yīng)為管道在運(yùn)行時,壓力和溫度相偶合的最苛刻條件下的溫度。在確定設(shè)計溫度時,應(yīng)考慮介質(zhì)溫度、環(huán)境溫度、陽光輻射或其他熱源造成的苛刻溫度;
④. 酸、堿、油介質(zhì)的影響。
4. 配管設(shè)計非金屬管選用應(yīng)特別注意的可能性。
①. 發(fā)生火災(zāi)時的破壞。筆者調(diào)研某事故現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)金屬管道未遭到火災(zāi)破壞,一些非金屬管道因火災(zāi)遭破壞較嚴(yán)重;
②. 毒性影響;
③. 非金屬管熱膨脹系數(shù)一般比金屬管大,需注意非金屬管道的撓性問題。非金屬材料的線性膨脹系數(shù)較大,導(dǎo)熱性差,剛性差。選用非金屬材料必須考慮其加工工藝性能和連接性能。對于襯里的材料,需考慮襯里材料和基體材料的黏結(jié)力和親和力,當(dāng)用于負(fù)壓工況時尤其應(yīng)注意。
5. 溫度稍微上升時材料拉伸強(qiáng)度的減弱。一些非金屬材料的強(qiáng)度受流體溫度、太陽直曬溫升的影響較大。露天敷設(shè)的管道應(yīng)含有穩(wěn)定劑。對長期暴露在陽光下的非金屬管道應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的隔離防護(hù)措施。
6. 設(shè)計選用時應(yīng)根據(jù)所輸送介質(zhì)的腐蝕、磨蝕情況以及電絕緣、阻力降等要求選用適當(dāng)?shù)牟牧虾托褪降墓懿?。各種非金屬管的耐腐蝕性能、物理性能以及規(guī)格尺寸、偏差等可從相關(guān)的設(shè)計資料、設(shè)計手冊查找。由于非金屬管的標(biāo)準(zhǔn)化程度不如鋼管高,使用時要注意各制造廠在制造工藝、規(guī)格尺寸、各種性能等方面的差異。
7. 裝置生產(chǎn)過程中各種操作工況和使用操作條件,如壓力、溫度和被輸送流體的物化性質(zhì)(組成、腐蝕性、物態(tài)、間歇或連續(xù)操作)。
8. 各種工程材料的特性,正確地選擇所使用的材料,分析在裝置生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的各種材料問題(如材料韌性降低的影響,同時要考慮所選用材料的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性)。
9. 對于新型材料和特殊材料的選用要嚴(yán)格建立在試驗(yàn)與生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過充分論證后方可選擇使用。
10. 當(dāng)介質(zhì)腐蝕性強(qiáng),不適宜選用一般碳鋼及合金鋼,須選用貴重合金時,為了考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用性,可用非金屬材料(例如PVC、PP、PTFE等)。需注意以下幾點(diǎn):
①. 允許使用的溫度及壓力范圍,襯里管道的真空度大小。
②. 塑料管道及附件受光和氧作用引起的老化現(xiàn)象,塑料管道在特定溫度下對介質(zhì)的腐蝕性能。
③. 壓力和溫度突變的場合。
④. 塑料在某些介質(zhì)作用下失去彈性而發(fā)生的脆性現(xiàn)象。
11. 熱塑性塑料一般不用于地面上輸送可燃性流體。對可燃、易燃的非金屬材料,必須采取防火措施。
12. 脆性材料(硼硅玻璃、陶瓷)不得用于輸送有毒、可燃易爆及危險性介質(zhì)。
13. 非金屬管道不得用于輸送可燃、毒性危害程度為極度或高度危害的介質(zhì)。
14. 各種不同的非金屬材料對各種流體有著不同的耐腐蝕性能。可根據(jù)有關(guān)非金屬材料手冊、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品樣本加以選擇。
15. 熱固性樹脂材料用于輸送有毒或可燃性流體時,應(yīng)采取安全防護(hù)措施。
16. 塑料類管子的壁厚必須考慮塑料的蠕變,防止管子在預(yù)期壽命內(nèi)不會因蠕變而發(fā)生破裂,根據(jù)不同塑料選用其安全系數(shù)。各種高分子材料的性能差別較大,且在選用時應(yīng)對各類材料性能加以綜合分析、對比評估,選出合適材料并進(jìn)行試驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證材料性能的可靠性。同時還需要了解所選材料加工工藝性能和制造、安裝、維修等性能。
17. 非金屬管道不得用于有劇烈振動和劇烈循環(huán)的場合。
18. 非金屬管道不宜在火災(zāi)爆炸危險區(qū)內(nèi)的地上敷設(shè)。
19. 硬聚乙烯管道(PVC-U)不得用于輸送氣體介質(zhì)。
20. 需減少熱損失和防止管內(nèi)液體凝結(jié)、結(jié)晶或凍結(jié)的非金屬管道應(yīng)進(jìn)行保溫,管道保溫應(yīng)采用不可燃的輕質(zhì)材料。埋地的非金屬管道不得采用法蘭連接,管道上的閥門應(yīng)設(shè)在閥門井內(nèi)。
21. 非金屬壓力管道元件[非金屬壓力管道元件包括聚乙烯(帶金屬骨架的聚乙烯、纖維增強(qiáng)聚乙烯)及其他非金屬材料管、管件和閥門;纖維增強(qiáng)塑料及纖維增強(qiáng)塑料襯里管和管件制造單位應(yīng)當(dāng)有可靠的技術(shù)資料和試驗(yàn)方法,以確保原材料及非金屬壓力管道元件的適用性。
非金屬壓力管道元件的制造單位應(yīng)當(dāng)對其制造工藝進(jìn)行工藝評定或工藝驗(yàn)證。
22. 按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、工程規(guī)定(設(shè)計要求)等對非金屬管道的支撐、防護(hù)、熱變形補(bǔ)償和接頭連接型式進(jìn)行設(shè)計。
23. 非金屬管道不允許使用在超過設(shè)計壓力、設(shè)計溫度的環(huán)境下;非金屬管道的最高使用溫度不高于其材料的熱變形溫度減20℃;非金屬管道的最高設(shè)計壓力與其使用溫度相關(guān),應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或者應(yīng)用實(shí)例的工況考慮其溫度折減系數(shù);除纖維增強(qiáng)塑料及纖維增強(qiáng)塑料襯里壓力管道元件可以用于GC1(3)級管道外,其他非金屬壓力管道元件不得用于GC1級管道。
24. 應(yīng)當(dāng)根據(jù)非金屬管道和介質(zhì)重量以及非金屬管道的長度設(shè)計支吊架。管道支架、導(dǎo)向架和固定架的選擇和采用,除應(yīng)當(dāng)核算局部載荷或者應(yīng)力的負(fù)面影響外,還應(yīng)避免點(diǎn)荷載和非金屬管道與支架間的點(diǎn)支撐。
25. 當(dāng)非金屬管道有阻燃性能要求時,應(yīng)采用阻燃樹脂、添加阻燃劑或其他措施。
26. 非金屬管道有防靜電性能要求時應(yīng)當(dāng)采取有效的防靜電措施。
27. 架空敷設(shè)的非金屬管道與高于其使用溫度的設(shè)備、非金屬管道(無隔熱)的凈距不應(yīng)小于0.5m,否則應(yīng)采取隔熱防護(hù)措施。
28. 非金屬管道法蘭與異種材料法蘭相接時應(yīng)采用相應(yīng)的墊片或墊環(huán)。
29. 對非金屬管道系統(tǒng)可能出現(xiàn)的水錘、負(fù)壓進(jìn)行專項(xiàng)核算。