ICS 75.020 P 72 备案号：J232-2016
SH
中华人民共和国石油化工行业标准
SH/T3041—2016 代替SH/T3041—2002
石油化工管道柔性设计规范
Specification for design of piping flexibility in
petrochemical industry
中国心化生服育
2016-01-15发布
2016-07-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布 SH/T3041—2016
目 次
前言
IT
范围 2 规范性引用文件 3 基本规定
分析方法和范围· 计算参数·
4
5
6评定标准· 附录A（资料性附录）钢材平均线膨胀系数和钢材单位线膨胀量附录B（资料性附录） 钢材弹性模量附录C（资料性附录） 常用钢管许用应力附录D（规范性附录） 柔度系数和应力增强系数本规范用词说明
10
19 SH/T3041—2016
Contents
Foreword
I
Scope 2 Normative references
General Requirement
3
Design method
4
Calculation parameters Evaluation standard
5
6
AnnexA（Informative)Steel mcan coefficientof linear thcrmal expansion and total linear
thermal expansion*
8
AnnexB（Tnformative）Elasticmoduhusof steel AnmexC（Informative）Allowable stressofconmon steelpipe. AnnexD（Nornative）Flexibilityand Stress IntensificationFactors Explanationof wording in this specificalion*
10
.
11
.14
9
1I SH/T3041—2016
前言
根据国家工业和信息化部《2013年第一批行业标准计划》（工信厅科[2013]102号）的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，修订本规范。
本规范共分6章利5个附录。 本规范的主要技术内容是：规定了石汕化工非理地碳素钢、合金钢及不锈钢管道的柔性设计方法、
计算参数和评定标准。
本规范是在SH/T3041一2002《石油化工管道柔性设计规范》的基础.上修订而成。修订的主要技术内容是：
基本规定中增加了动荷载的影响一计算参数的确定中删除了三个方向的冷紧比不同时，冷紧值的计算：一评定标准中增加了一次应力的校核条件，修改了二次应力的校核条件：删除了设备或固定点上
的推力和力矩的计算：一附录A中增加了钢材单位线膨胀量：一附录D中增加了对焊法兰、平焊法兰、承插焊法兰、松套法兰以及螺纹法兰等管件的柔度系
数和应力增强系数。 本规范由中国石油化工集团公司负责管理，由中国石油化工集团公司配管设计技术中心站负责月
常管理，由中国石化工程建设有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议，请寄送管理单位和主编单位。
本规范口常管理单位：中国石油化工集团公司配管设计技术中心站
通讯地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101 电话：010-84877282 传真：010-64949514
本规范主编单位：中国石化工程建设有限公司
通讯地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101
本规范主要起草人员：马金国 唐永进 张发有本规范主要审查人员：李水红 葛春玉 丘平 王金富 汪建羽 岳志波 雷云周杨平辉
丛林袁灿 康久常 张德姜 张宝江 陈永亮 杨青安威许丹 张 波 张奉忠 胡晓应 吴英敏 高中 工晓伟
本规范1991年首次发布，2002年第1次修订，本次为第2次修订。
III SH/T 30412016
石油化工管道柔性设计规范
1范围
本规范规定了石油化工非埋地碳素钢、合金钢及不锈钢管道的柔性设计方法、计算参数和评定标准。 本规范适用于石油化工非埋地碳紫钢、合金钢及不锈钢管道的柔性设计。
2规范性引用文件
下列文件对于本规范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规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
GB3087低中压锅炉用无缝钢管 GB/T30911 低压流体输送用焊接钢管 GB5310高压锅炉用无缝钢管 GB6479 高压化肥设备用无缝钢管 GB/T 8163 3输送流体用无缝钢管 GB9948石油裂化用无缝钢管 GB/T12771 流体输送用不锈钢焊接钢管 GB/T 14976 流体输送用不锈钢无缝钢管 SH/T3039 石油化工非地管道抗震设计通则 APIStd610 石汕、石油化工和天然气工业用离心泵（CentrifiugalPumpsforPetroleum，
Petrochemical and Natural Gas Industries)
APIStd617石油、化工和气休工业用轴流、离心压缩机及膨胀机-压缩机（AxialandCentrifiugal Compressors and Expander-compressors for Petroleum, Chemical and Gas Industry Services)
ASMEB16.5 管法兰和管件（PipeFlangesandFlangedFittings） ASMEB16.9 工厂制造的锻钢对焊管件（Factory-MadeWroughtButtweldingFittings） ASMEB16.11承插焊式和螺纹式锻造管件（ForgedFittings，Socket-WeldingandThreaded） ASMEB31.3工艺管道（ProcessPiping） NEMASM23用于机械驱动的汽轮机（SteamTurbinesforMechanicalDriveService）
3 基本规定 3.1 管道系统在各种工况下应具有足够的柔性，不得因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等造成下列问题：
a） 管道应力过大或金属疲劳引起管道破坏： b）管道连接处产生泄漏： c） 管道推力和／或力矩过大，使与其相连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行； d）管道推力和／或力矩过大引起管道支吊架破坏。
3.2在管道柔性设计中，应计及下列管道端点的附加位移：
a) 静设备热胀冷缩对连接管道施加的附加位移； b) 转动机器热胀冷缩对连接管道施加的阴加位移； c） 加热炉对连接管道施加的附加位移；
1 SH/T3041-2016
d） 储罐等设备基础沉降对连接管道施加的附加位移： e） 支管不与主管一起分析时，主管对支管施加的附加位移
3.3对于复杂的管道系统可用固定点将其划分成儿个形状较为简单的管系，再进行分析计算。 3. 4 确定管道固定点位置时，应使两固定点问的管道能够满足柔性要求 3. 5 管道设计宜利用改变管道走向增加柔性。当受条件限制时，可采用补偿器增加柔性。 3.6有毒介质或可燃介质管道不得采用填料函式补偿器。 3.7 采用Ⅱ形补修器时，1形补偿器宜设置在管道两固定点中部。 3.8 与转动机器连接的管道不得采用冷紧。 3. 9 管道买用冷紧时 冷紧有效系数宜取三分之二 3.10 在管道柔性设计中， 应计及支架摩擦力的影响，摩擦系数应按表3.10的规定选取
福
表3.10摩擦系数
D 除原类
接触面铜混凝土钢一钢
擦系效
1
ROCHEMICA
摩擦
T
聚四氟乙烯一不锈钢
动摩擦
铜销
道
3. 当采 用吊杆或弹簧吊架承受管道荷载时，可不计及摩擦力的影响。 3. 往复 压缩机和往复泵的进出口管道除应进行柔性设计外，还应进行振动分析 3.13 管道柔 性设计应计及下列动荷载：
-
力冲击、流体 流速变化和杜塞流等情形产生的冲击力露大 布置的管道受到的风荷载：地震荷载：流体非放产生的反作用力
1
分析方法和范围
4
4.1管道不维设计包括简化分析方法租计算机分析方法分析方法应根据管道所连接的设备类型、管道操作温度和公称直座等条件确定 4.2下列管道宣采用计算机分析方法进行乘性设计：
a) 操作温度高于等天400℃或低于等于-70℃的管道： b) 进出加热炉及费汽发生器的高温管道： c) 进出反应器的高品管道； d) 进出汽轮机的蒸汽管道 e) 进出离心压缩机、往复式压缩机的工艺管道： f) 与离心泵连接的管道，可根据设计要求或按图4.2确定渠性设计方法； g) 设备管口有特殊受力要求的管道： ) 利用简化分析方法分析后，表明需要进一步详细分析的管道。
2 SH/T3041—2016
-240°C
. : 204°℃
计算机分折方法
-1-10°C
.149°℃
-
简化分析方法
-60°℃
93℃
38℃ 21℃
3℃
PRESS
21°℃
150 200 250 300 350 100 150 500 50
80
100
U
公称直径DN
ET 2 足公 4.3-1~
图4.2离心泵柔性设计方法的选择
4. 3 下列管道可不进行柔性计算：
污
行良好的管道柔性相同或基本相当的管道和 分析的管道比较，确认有足够柔性的管道对 有同一直径、同一壁厚、无支管、不多于两个固定点，无中间约束并能
2
31
4.3-3要求的非极度危害和非高度危害介质管道，且不适用于下列管道在剧烈循环条件下运行，有疲劳危险的管道：管件应力增强系数大于或等于5的大直径薄壁管道：不在连接固定点方向的端点附加位移量占总位移量大部分的管道；不等腿“U”形弯管，或近似直线的锯齿状管道。
CHEMICA
天
DY (-U）2
K
4. 31)
VAX+AY+Z
(4.3-2)
Y
1
A
K,
20800S
(4.33)
E
O 管道外径 mm: 管道总线位移全补偿值 mm 管道在调固定点问的展开长度，m；管道两固定点间的直线距离，m：判断系效管道沿坐标轴x方向的线位移全补偿值，mm; 管道沿坐标轴Y身向的线位移全补偿值，mm：管道沿坐标轴Z方向的线位移全补偿值，mm；
式中： D. Y L U K AX AY △Z SA 允许位移应力范围，MPa： E. 冷态的弹性模量，MPa。
3 SH/T3041—2016
5计算参数 5.1管道计算温度应根据工艺条件及下列规定确定：
a）对于无绝热层管道，介质温度低于65℃时，计算温度应取介质温度；介质温度等于或高于
65℃时，计算温度应取介质温度的95%； b） 对于有绝热层管道，除另有计算或经验数据外，计算温度应取介质温度； c） 对于夹套管道，计算温度应取内管或套管介质温度的较高者； d) 对于外伴热管道，计算温度应根据具体条件确定： e） 对于衬里管道，计算温度应根据计算或经验数据确定： f) 对于安全泄压管道，计算温度应取排放时可能出现的最高或最低温度； g） 进行管道柔性设计时，计算温度的选取应计及正常操作温度，还应计及开车、停车、除焦、
再生及蒸汽吹扫等工况的温度。
5.2除另有规定外，管道安装温度宜取20℃。 5.3管道计算压力应取计算温度下对应的压力 5.4当管道端点无附加角位移时，管道线位移全补偿值应按下列公式计算。
ax=Axb-axa-Axab AY =AYB-AYA-AYAB AZ=AZB-AZA-AZAB AXAB = α,(X, -XA)(T-T,) AYAB = α(Y - YA)(T - T,) AZAB =α(Z-ZA)(T-T)
..(5.4-1) +**(5.42) ....(5.4-3) .* (5.4-4) ..(5.45) (5.4-6)
: 4PB 管道的末端B沿坐标轨X方向的附加线位移，mm： AXA 管道的始端A沿坐标轴X方向的附加线位移，mm; AXAB 管道AB沿坐标轴X方向的热伸长值，mm:
4yB 管道的未端B沿坐标轴Y方向的附加线位移，mm； AyA 管道的始端A沿坐标轴Y方向的附加线位移，mm AYAB 管道AB沿坐标轴Y方向的热仲长值，mm； AZB 管道的末端B沿坐标轴Z方向的附加线位移，mm; AZA 管道的始端A沿坐标轴Z方向的附加线位移，mm： 42,AB 管道AB沿坐标轴Z方向的热伸长值，mm; at 管道材料在安装温度与计算温度问的平均线膨胀系数，mm/mm℃； XB 管道端B的X坐标值，mm; XA 管道始端A的X坐标值，mm： T 管道计算温度，℃； T. 管道安装温度，℃。 YB 管道术端B的Y坐标值，mm: YA 管道始端A的Y坐标值，mm； Zp 管道末端B的Z坐标值，mm; ZA 管道始端A的Z坐标值，mm:
4