Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 06509.4—2016
炼油化工工程管道设计规范第4部分：管道应力分析
Piping specification for oil refining and petrochemical engineering-
Part 4:Piping stress analysis
2016-0127发布
2016一04一01实施
中国石油天然气集团公司 发布 Q/SY06509.4—2016
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 设计要求 4. 1 一般要求 4. 2 评定准则 5设计条件 5. 1 计算压力 5. 2 计算温度 5. 3 基准温度 5. 4 摩擦系数 5. 5 腐蚀裕量 5. 6 附加位移 5. 7 压力试验· 5.8 附加荷载
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设计方法 6. 1 设计方法的分类 6.2 设计方法的确定附录A（资料性附录) 金属热膨胀系数参考文献
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13 Q/SY06509.4—2016
前言
Q/SY06509《炼油化工工程管道设计规范》是炼油化工工程设计系列标准之一。该标准分为以下8个部分：
第1部分：装置布置；第2部分：管道布置；
-
一第3部分：管道材料选用及等级；一第4部分：管道应力分析；
第5部分：管道伴热管；第6部分：管道夹套管；第7部分：管道支吊架；
一
第8部分：管道金属膨胀节。 本部分为Q/SY06509的第4部分。 本部分按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则 」第1部分：标准的结构和编写》给出的规则
起草。
本部分由中国石油天然气集团公司工程建设分公司提出。 本部分由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油石化工程建设专业标准化技术委员会归口。 本部分起草单位：中国寰球工程公司。 本部分主要起草人：张世、刘娜、李中央、代永清、马颖辉、白海波。
II Q/SY06509.4—2016
炼油化工工程管道设计规范第4部分：管道应力分析
1范围
Q/SY06509的本部分规定了炼油化工管道应力分析的设计要求、设计条件及设计方法等内容本部分适用于中国石油天然气集团公司石油炼制、石油化工建设工程及其他相关工程的新建、扩
建或改建工程中地上的工业金属管道及非金属衬里工业金属管道的应力分析设计。
2规范性引用文件
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下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T20801 压力管道规范工业管道 GB 50009 建筑结构荷载规范 JB 4732 钢制压力容器分析设计标准 SH/T 3039 石油化工非理地管道设计通则 SH/T 3041 石油化工管道柔性设计规范 APIStd610 石油、石化和天然气工业用离心泵（Centrifugalpumpforgeneralrefineryservice） APIStd617 石油及化工和气体工业用离心压缩机（Axialandcentrifugalcompressorsand
expander- compressors for petroleum, chemical and gas industry services)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
持续应力 sustained stresses 由压力、重力和其他持续荷载共同作用时，管道和管道元件所产生的轴向应力。
3. 2
位移应力 displacementstress 管道组成件中由位移应变引起的应力。
3. 3
偶然荷载 occasional load 临时性荷载和瞬态荷载（如风、地震、安全阀开启冲击力等）称为偶然荷载
3. 4
冷紧 coldspring 安装阶段对管道施加的预变形，以补偿使用工况下管道可能发生的反向变形。
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4.2评定准则
4.2.1管道应力评定
4.2.1.1持续应力应满足由压力、重力和其他持续荷载共同作用时，管道和管道元件的轴向应力应不大于最高工作温度下的材料许用应力：即满足公式（1）条件。
St = I:D+ （1)
4T。
Z
MA = /(i;MA:)2 + (i,MA.)2
式中： St 持续荷载作用时的轴向应力，单位为兆帕（MPa）； Sw 最高工作温度下的材料许用应力，单位为兆帕（MPa）； Z 管道或管道元件的抗弯截面模量，单位为立方毫米（mm）； T. 有效厚度，为名义厚度减去厚度附加量和材料厚度负偏差以后的厚度，单位为毫米（mm)；
设计压力，单位为兆帕（MPa）； D 管外径，单位为毫米（mm）； MA 所考虑荷载组合工况下产生的弯矩，单位为牛顿毫米（N·mm）； MAi 所考虑荷载组合工况下产生的平面内弯矩，单位为牛顿毫米（N·mm)； MAo 所考虑荷载组合工况下产生的平面外弯矩，单位为牛顿毫米（N·mm）；
p
平面内应力增大系数； i。 平面外应力增大系数。
i;
4. 2.1. 2 位移应力范围应满足以下要求：
a) 管道系统中任何一处由位移引起的应力范围不应超出许用的位移应力范围。许用的位移应力
范围一般应按公式（2）计算：
Se≤S=f(1.25S。+0.25S.)
(2)
b） 如果公式（2）规定的荷载组合工况下计算得到的管道轴向应力小于材料在最高工作温度下
的许用应力S，则许用应力范围可按公式（3）计算：
SA = f1. 25(S。+ Sh) - S.J
(3)
式中： Se- 在循环荷载作用时的最大应力范围，按GB/T20801.3一2006中公式（37）计算，单位为
兆帕（MPa）；
S 管道元件或管道材料在最低工作温度下的许用应力，单位为兆帕（MPa）；
许用应力范围折减系数，按GB/T20801.3一2006中7.3.3.2取值。
f
4.2.1.3持续荷载与偶然荷载组合工况的应力应满足：管道在工作状态下，受到的压力、重力、其他持续荷载和偶然荷载所产生的轴向应力之和，应满足公式（4）规定。
Su = 14: D + ≤1.33s
(4)
T
4T。
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Mg=/(i;,Mi)2 +(i.MBo)2
式中： SLa一持续荷载和偶然荷载所产生的轴向应力之和，单位为兆帕（MPa）； Sh——最高工作温度下的材料许用应力，单位为兆帕（MPa)； Z—一管子或管道元件的抗弯截面模量，单位为立方毫米（mm"）； Mg一一所考虑荷载组合工况下产生的弯矩，单位为牛顿毫米（N·mm）； Mi—所考虑荷载组合工况下产生的平面内弯矩，单位为牛顿毫米（N·mm）； M一一所考虑载荷组合工况下产生的平面外弯矩，单位为牛顿毫米（N·mm）。 注1：风载和地震荷载无需同时与其他临时性荷载构成组合工况，注2：压力p中计人了阅门关闭时引起的短时压力升高值。M中计人了安全阀打开时的冲击反力产生的力矩。 注3：阀门开关、安全阀泄放产生的荷载无需同时与其他临时性荷载构成组合工况
4. 2. 2 设备管口荷载
设备管口允许荷载应符合下列要求： a) 作用于转动设备管口的荷载不应超过由设备制造商与设计单位协商确定的允许值，若设备制
造商没有提出限制性要求，应符合下列标准： 1) 离心泵应符合APIStd610的规定 2） 离心压缩机应符合APIStd617的规定。 3）汽轮机、透平宜符合NEMASM23管口荷载允许值的要求。
b) 作用于空冷器管口的荷载不应超过由设备制造商与设计单位协商确定的允许值。若设备制
造商没有提出限制性要求，宜符合APIStd661的规定。 作用于储罐管口的荷载不应超过由设备制造商与设计单位协商确定的允许值。若设备制造商没有提出限制性要求：宜符合APIStd650的规定
c)
d) 作用于静设备管口的荷载不应超过设备制造商或设备专业规定的允许值，否则应与设备制
造商或设备专业协商。 e） 与工业炉相接的管道，应将炉子管口的荷载提交工业炉专业认可，计算时宜考虑炉管的柔性
以及可能的变形对管道系统柔性的影响。
4.2.3 管道系统位移
管道系统的布置和支吊架设计应考虑管道位移的影响。
4. 2. 4 法兰核算
当管法兰承受外加轴向力或外加弯矩时，法兰可依据GB/T20801.3一2006中6.4b）的规定核算。
5设计条件
5.1计算压力
计算压力应符合下列要求： a） 管道计算压力应根据管线的设计压力确定， b) 管道计算压力应不低于正常操作中预计的最高压力或在最苛刻温度下同时发生的内压或外
压，取其最危险工况
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