工程上，工藝操作參數(shù)不宜直接作為壓力管道的設計條件，它要考慮工藝操作的波動、相連設備的影響、環(huán)境的影響等因素，而在工藝操作參數(shù)的基礎上給出一定的安全裕量。也就是說，設計條件是在工藝操作條件的基礎上，同時考慮其它因素的影響而得到的。這里所說的設計條件主要是指設計壓力和設計溫度。
一、設計壓力
一般情況下，管道的設計壓力應不低于正常操作時，由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的壓力。最苛刻條件是指導致管子及管道組成件最大壁厚或最高公稱壓力等級的條件。考慮介質(zhì)的靜液柱壓力等因素的影響，設計壓力一般應略高于由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作壓力。為了操作上的方便，在此不妨采用壓力容器的做法，即在相應工作壓力的基礎上增加一個裕度系數(shù)。裕度系數(shù)見表4-1：
表4-1 一般情況下管道元件的設計壓力確定
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工作壓力（Pw） Mpa
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設計壓力（P）MPa
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Pw≤1.8
1. 8<Pw≤4.0
4.0<Pw≤8.0
Pw>8.0
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P=Pw+0.18
P=1.1Pw
P=Pw+0.4
P=1.05Pw
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當按該原則確定的設計壓力會引起管道壓力等級變化時，應判斷該工作壓力是否就是由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作壓力，如果是，在報請有關(guān)技術(shù)負責人批準的情況下，
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設計壓力可取此時的最高工作壓力，而不必再加系數(shù)。
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除此之外，對于下列特殊情況應特殊考慮其設計壓力：
a、管道中有安全泄壓裝置時，往往預示著該管道在運行過程中有出現(xiàn)超出其正常操作壓力的可能。設置安全泄壓裝置（如安全閥、爆破片等）的目的，就是在系統(tǒng)中出現(xiàn)超出其正常操作壓力的情況時，能將壓力自動釋放而使設備、管道等系統(tǒng)等硬件得到保護。此時管道的設計壓力應不低于安全泄壓裝置的設定壓力與按表4-1確定的壓力二者中的最大值；
b、對于高揚程的泵，尤其是往復泵，在開始啟動的短時間內(nèi)，往往會在第一道切斷閥之前的管道和泵內(nèi)產(chǎn)生一個較高的封閉壓力，有時這個封閉壓力會達到一個很大的值。此時泵的出口管道，其設計壓力應取泵的最大封閉壓力值。這個壓力值由工藝和機械專業(yè)提供；
c、真空系統(tǒng)管道承受的壓力就是其外部的大氣壓力，故其設計壓力應取0.1MPa外壓；
d、與塔或容器等設備相連的管道，其設計壓力應不低于所連設備的設計壓力。當管道內(nèi)有較高的液體液柱時，還應考慮該液體靜壓頭的影響。事實上，對于管道來說，其受力要比設備復雜，這是因為它除受介質(zhì)載荷之外，還往往遭受到由于管道的熱脹冷縮而產(chǎn)生的管系力等。因此，管道的設計壓力一般應不低于設備的設計壓力。
二、設計溫度
一般情況下，管道的設計溫度應不低于正常操作時，由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的溫度，最苛刻條件是指導致管子及管道組成件最大壁厚、最高公稱壓力等級或最高材料等級的條件。考慮環(huán)境、隔熱、操作穩(wěn)定性等因素的影響，設計溫度應略高于由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作溫度。為了操作上的方便，在此不妨也采用壓力容器的做法，即在相應工作壓力的基礎上增加一個裕度系數(shù)。除法蘭和螺栓以外，其它管道元件的設計溫度可按表4-2選取：
表4-2 一般情況下管道元件的設計溫度確定
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最高工作溫度（Tw）℃
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設計溫度（T）℃
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-20<Tw≤15
15<Tw≤350
Tw>350
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T=Tw-5(最底取-20)
T=Tw+20
T=Tw+(5～15)
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當按該原則確定的設計溫度會引起管道壓力等級或管道材料變化時，應判斷該工作溫度是否就是由內(nèi)壓（或外壓）與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作溫度，如果是，在報請有關(guān)技術(shù)負責人批準
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的情況下，設計溫度可取此時的最高工作溫度，而不必再加系數(shù)。
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法蘭、墊片的設計溫度應不低于最高工作溫度的90%。
螺栓、螺母的設計溫度應不低于最高工作溫度的80%。
除此之外，對下列情況還應特殊考慮其設計溫度：
a、對于夾套或外伴熱的管道，當工藝介質(zhì)溫度高于伴熱介質(zhì)溫度時，其設計溫度按表4-2選取。當工藝介質(zhì)溫度低于伴熱介質(zhì)溫度時，對夾套伴熱取伴熱介質(zhì)溫度為設計溫度，而對外伴熱則取伴熱介質(zhì)溫度減10℃與工藝介質(zhì)溫度二者的較大值作為設計溫度；
b、安全泄壓管道，取排放時可能出現(xiàn)的最高或最低溫度為設計溫度；
c、采用蒸汽吹掃的管道，當介質(zhì)溫度高于吹掃蒸汽的溫度時，則按介質(zhì)溫度根據(jù)表4-2確定其設計溫度。當介質(zhì)溫度低于吹掃蒸汽溫度時，應視具體情況而定。例如，按介質(zhì)溫度選取的管道及其元件不能承受吹掃介質(zhì)的條件時，應適當提高等級以適應吹掃介質(zhì)條件。管道的熱脹補償和對邊界點的推力在遭受吹掃介質(zhì)短時間作用時，也應能滿足要求；
d、同一根管道，如果在兩種或兩種以上工況條件下工作時（如加氫裂化裝置的反應流出物管道有正常工作工況和高溫再生工況兩種操作工況），其設計溫度應取與內(nèi)壓（或外壓）構(gòu)成的最苛刻條件下的設計溫度，并對其它工況進行校核；
e、臨氫操作的管道，在查Nelson曲線時，應取設計溫度再加30℃~50℃作為查曲線的溫度參數(shù)值。這是因為Nelson曲線為統(tǒng)計值，在鄰近曲線下方選材時而出現(xiàn)氫損傷的實例也曾發(fā)生過；
f、按表4-2的要求增加上溫度裕度后，如果影響到選材的變化，或者材料的性能將發(fā)生較大的變化時，應酌情增加溫度裕度的量或者不增加溫度裕度。如催化裂化裝置的煙氣管道，在700℃高溫的基礎上，溫度每增加或減少10℃，其許用應力變化幅度很大，計算出的管子壁厚變化幅度也很大。
g、帶隔熱耐磨襯里的管道，其金屬部分的管道設計溫度應經(jīng)計算或?qū)崪y確定。一般情況下，宜取250℃作為設計溫度；
h、在進行有彈簧支架的管系應力計算時，宜取介質(zhì)的正常工作溫度作為計算參數(shù)。
思考題：
1. 什么是設計壓力？
2、什么是設計溫度？
3、試述管道設計時的設計壓力如何確定？
4、試述管道設計時的設計溫度如何確定？
5、往復泵的設計壓力確定時應注意什么問題？
6、伴熱管道的設計溫度如何確定？
7、管道法蘭、墊片的設計溫度如何確定？
8、管道螺栓、螺母的設計溫度如何確定？
