中华人民共和国国家标准

液化天然气低温管道设计规范

COde for design Of IoW temperature PiPing Of IiqUefied natural gas

GB/T 51257-2017

主编部门:中国石油天然气集团公司 批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期2 0 1 8 5 1

中国计划出版社

2017 北 京

-U.       —1—

刖   H

根据住房城乡建设部《关于印发<2014年工程建设标准规范 制订修订计划〉的通知》(建标C2013B69号)的要求,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,制定本规范。

本规范共分1。章和3个附录,主要技术内容是:总则,术语, 设计条件和基准,管道材料,管道组成件,管道布置.管道应力分 析,管道支吊架,管道施工及检验要求,保冷和防腐等。

本规范由住房城乡建设部负责管理,由全国石油天然气标准 化技术委员会液化天然气分委会负责日常管理,由中国寰球工程 有限公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中如有意 见或建议,请寄送中国寰球工程有限公司(地址:北京市朝阳区来 广营乡高科技产业园创达二路1号,邮政编码= 100012),以便今后 修订时参考。

本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:

主编单位:中国寰球工程有限公司

参编单位:中国石化工程建设有限公司

中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 中国石油天然气第六建设有限公司 中海石油气电集团有限责任公司 浙江国泰萧星密封材料股份有限公司 江苏武进不锈股份有限公司 大连大高阀门股份有限公司 圣博莱阀门有限公司

浙江振申绝热科技股份有限公司

主要起草人:代永清贾琦月李中央

张世忱

丘平唐永进张宗徐

宋亮

钟志良程明向苍义

吴发建

朱秋华张春华郎咸东

吴益民

姚月英王志强方运富

段品佳

陈锐莹戴文柏


主要审查人:杨莉娜

牛存厚

毕晓星


刘建欣施文焕付伟 扬帆曲顺利刘俊 王小林王成硕


王秀 杜光怡 刘一鸣 王邦捷 蒲波

黄永刚 夏芳


3设计条件和基准

5- 1 一般规定

5.4法兰、垫片和紧固件 ...................

6.2液化天然气站场的管道布置

7管道应力分析

7.2应力分析的范围和方法.......................................C 18

8 管道支吊架

8.2 支吊架设计

10. 2 保冷结构材料

10. 3 防腐

附录A 保冷材料技术性能

附录B 保冷辅助材料技术性能

附录C 金属保护层

本规范用词说明

引用标准名录

条文说明

COntentS

3. 1   DeSign COnditions ............................................. ( 3

APPendiX A PerfOrmanCe Of main materials for COld insulation .......................................... (

APPendiX B PerformanCe Of auxiliary materials for COld insulation .................................... ( 30 )

APPendiX C MetaI Cladding .................................... (

EXPlanatiOn Of WOrding in this COde ........................... (

LiSt Of quoted StandarClS .......................................... (

AdditiOn: EXPlanatiOn Of PrOViSiOnS ........................... (

1总 则

i.o.i为提高液化天然气低温管道设计水平,保证设计质量,做 到技术先进、安全可靠、经济合理,制定本规范。

1.0.2 本规范适用于公称压力不大于42MPa的液化天然气低温 管道的设计。

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2术 语

主要由甲烷组成,可能含有少量的乙烷、丙烷、丁烷、氮或通常 存在于天然气中的其他组分的一种无色液态流体。

将零件浸没在液氮中进行冷却,当零件温度稳定在一196C 时,保温一定时间,再自然恢复到常温的处理过程。

2. 0. 3 滴液盘 drip PIate

阀盖加长颈上设置防止冷凝水进入阀盖保冷层的一个圆盘。

2.0.4 管道 PiPing

由管道组成件、管道支吊架等组成,用以输送、分配、混合、分 离、排放、计量或控制流体流动。

按流体与设计条件划分的多根管道连接成的一组管道。

用于连接或装配成管道的元件,包括管子、管件、法兰、垫片、 紧固件、阀门以及膨胀节、过滤器、阻火器等非普通标准组成件。

2. 0. 7 气阻层 VaPOrSteP

保冷系统中用于阻止水蒸气沿管道纵向传播的结构。

3设计条件和基准

3. 1设计条件

1设置安全泄放装置的管道的设计压力不应小于安全泄放 装置的设定压力或最大标定爆破压力;

2未设置安全泄a⅛⅛⅛⅛ffi⅛放装置隔离的管道的设 计压力不应小于装置操作分幣崗新的最大压力;

3离心泵出口管刨织樹国Z小于泵的关闭压力。

3.1.2真空工况的管理设计。有安全控制装置的 管道.设计压力应取最*O. IMPa中的较小值; 无安全控制装置的管道蔷触龄.1MPa

1被隔断管道中的流体因受环境影响引起的热膨胀所导致 的压力升高;

2因管道表面冷凝、冷冻而引起的阀门、泄压装置或排放管 道故障的影响。

3.2设计基准

3.2.2设计压力大于或等于4. OMPa的管道,压力和温度不应超 出设计范围。

1由压力产生的管道名义应力不应超过材料在相应温度下 的屈服强度;

2管道持续应力应符合本规范第7. 1.8条的规定;

3管道系统预期寿命内,超过设计条件的压力和温度变化的 总次数不应大于1000次;

4持续和周期性变动不应改变管道系统中所有管道组成件 的操作安全性能;

5压力变动的上限值不应大于管道系统的试验压力;

6温度变动的下限值不应小于现行国家标准《压力管道规范 工业管道 第2部分:材料》GB/T 20801. 2规定的材料最低使用 温度。

7阀门闭合元件的压力差不宜超过阀门规定的最大额定压 力差。

1变动幅度不大于33%,每次变动时间不超过IOh,且每年 累计变动时间不超过IOOh,

2变动幅度不大于20%,每次变动时间不超过50h,且每年 累计变动时间不超过500ho

3.2.5材料许用应力应符合现行国家标准《压力管道规范工业 管道 第2部分:材料))GB∕T 20801. 2的有关规定。

4管道材料

4.1材料要求

4.1.2管道组成件不应使用脆性金属材料。

4.1.4奥氏体不锈钢管子和管件应经固溶处理并酸洗后交货。

4.1.7操作温度低于一IOtrc的阀门,其阀体和阀瓣堆焊硬质合 金后应进行深冷处理。堆焊硬质合金应符合现行行业标准《阀门 密封面等离子弧堆焊技术要求》JB/T 6438的规定。

4.1.8锻件材料缺陷不应补焊处理。

4.2低温冲击试验

4. 2. 1 -196IC冲击试验要求

试样尺寸Cmm)

三个试样平均冲击功J)

单个试样最低冲击功J)

IOXlOX55

≥42

7. 5× 10X55

≥31

5× 1O×55

>30

>21

2. 5X10X55

>15

≥11

5管道组成件

5. 1 一般规定

5.1.1管道组成件应根据介质性质、操作工况、外部环境要求和 经济合理性选用。

5.1.2管道组成件的腐蚀裕量应根据预期的使用寿命和介质对 材料的腐蚀速率确定,且应满足冲蚀和局部腐蚀的要求。

5.2管子和管件

5.2.2公称尺寸大于DNIOO的焊接管子和管件的焊缝应按照 现行国家标准《金属熔化焊焊接接头射线照相》GB/T 3323的规 定进行100%的射线探伤,验收等级为II级合格。

5.3阀 门

5.3.5双向密封的球阀应有阀腔泄压结构。对有泄压方向要求 的阀门,阀体上应有泄放方向的标志。

5.3.6阀门应具有防火、防静电结构,整个放电路径的最大电阻 值不应超过10Ωo

5. 3.7阀门承压件釆用焊接结构时应为对焊形式,应保证材料的 焊接性能及低温下焊缝的可靠性。

5.3.8阀门应釆用阀盖加长颈结构,阀盖加长颈长度H(见 图5. 3. 8)应符合现行行业标准《液化天然气阀门 技术条件》 JB/T 12621 的规定。



5. 3.8阀盖加长颈及滴液盘示意图

5.3.9滴液盘的位置应满足保冷施工的要求,其距阀盖上缘的最 小间距*(见图5. 3.8)应符合现行行业标准《液化天然气阀门 技 术条件》JB/T 12621的规定。

5. 3. IO滴液盘和阀盖加长颈之间应密封,滴液盘宜釆用焊接或 螺栓夹紧的方式固定在阀盖加长颈上。

5.3.11阀盖加长颈颈部的壁厚应根据阀门设计压力、执行机构 操作力、执行机构自重及特殊安装条件下产生的综合应力进行设 , 8 •

计,且应满足热损失要求。

5. 3. 13阀杆与填料接触面处应进行硬化处理,表面粗糙度不应 大于 Rao. 4PIrn

5. 3. 14阀门在低温工况运行和性能测试时,手柄或手轮边缘上 的最大操作力不应超过360N。传动链设计强度应大于两倍计算 操作力或扭矩。

5. 3.15阀门的下列部位应进行射线检验:

1现行国家标准《钢制阀门一般要求》GB/T 12224规定 的壳体部位;

2对接焊缝和焊接坡口。

5. 3.16射线检验结果应符合下列规定:

1阀体、阀盖铸钢件的射线检验合格标准不应低于现行行业 标准《阀门受压铸钢件射线照相检验》JB/T 6440规定的2级;

2对焊阀体的连接端部的射线检验合格标准不应低于现行 行业标准《阀门受压铸钢件射线照相检验MB/T 6440规定的1级;

3承压焊缝的射线检验合格标准不应低于现行行业标准《承 压设备无损检测 第2部分:射线检测》NB/T 47013.2规定的II级。

5.3. 17阀座最大允许泄漏*(mm3∕s×DlV)

阀门类型        软密封阀座

金属密封阀座

闸阀、截止阀、球阀和正向流向蝶阀      33

100

止回阀和反向流向蝶阀         62.5

200

5. 3. 18阀门逸散性试验应符合现行国家标准《阀门的逸散性试 验))GB∕T 26481的规定。

5. 3. 19堆焊硬质合金的阀门密封面,应进行应力消除处理;阀门 软密封面宜釆用金属支撑。

5. 3. 20除止回阀外,阀门应能在阀杆与垂直方向成45°范围内 的安装条件下正常操作。

5.4法兰、垫片和紧固件

5. 4.1法兰应釆用锻件,不应焊补。锻件应符合现行行业标准 《承压设备用碳素钢和合金钢锻件))NB∕T 47008和《承压设备用 不锈钢和耐热钢锻件》NB/T 47010∏1级锻件的要求。

5. 4.2公称尺寸大于或等于DN200的法兰,焊接凸缘的壁厚负 偏差不宜大于0.3mm

5. 4.3垫片适用温度、压力和公称尺寸宜按表5.4.3选用。

5.4.3垫片适用温度、压力和公称尺寸

序号

垫片类贖

温度

CC )

床力 (MPa)

公称尺寸

(DN)

1

低蠕变填充改性聚四瓶乙烯平垫片

-160 — 20()

W 'I. 0

⅛120

2

膨体聚四氟乙烯平垫片

—16Of 200

≤2. 0

≤ 12υθ

3

氣氯乙烯平垫片

-196-100

≤4. 5

≤600

,1

缠绕式垫片(聚四亂乙烯填充)

—16()-200

<26

≤β()()

5

缠绕式垫片(柔性石墨填充)

-196-600

<26

≤1200

6

波齿/齿形复合垫片(柔性石墨覆盖)

196600

≤26

≤12()0

7

金属环垫 (()6Crl9NilO 06Crl7Nil2Mo2)

196600

16-12

≤I200

5. 4.4低温垫片用金属材料宜按表5. 4. 4选用。

5.4.4 低温垫片用金属材料

统一数字

牌号

执行

标准

代号

(UNS 号)

钢板和钢带

锻件

S30408

06Crl9Nil0

(304)

现行国家标准《不 锈钢冷轧板和钢带》 GB/T 3280

现行行业标准《Z氏压设 备用不锈钢和耐热钢锻 件>)NB∕T 4701((∏I级)

续表5. 4.4

统一数字 代号

牌号

CUNS 号)

执行标准

钢板和钢带

锻件

S31608

06Crl7Nil2Mo2

(316)

现行国家标准《不 锈钢冷轧板和钢带“ B/T 3280

现行行业标准《承压设 备用不锈钢和耐热钢锻 件》NMTI7010 (皿级)

5. 4.5低温垫片用非金属材料宜按表5. 4. 5选用。

5.4.5低温垫片用非金属材料

名称

执行标准

柔性石墨板

现行行业标准《柔性石墨板技术条件HIVT 7758. 2

聚四範乙烯

现行行•业标准《模塑用聚四氟乙烯树脂》H(LT 2902

聚二氟瓠乙烯

现行行业标准《聚-⅜IM乙烯树脂,H( 2167

5. 4.6垫片用柔性石墨含碳量不应小于99.5%,氯含量不应大 于30μg∕g,硫含量不应大于750μg∕go

5. 4. 7低蠕变改性聚四氟乙烯和膨体聚四氟乙烯材料所用原料 应为全新料。用于缠绕式垫片的聚四氟乙烯带连续长度不应小于 50mo

5.4.8聚三氟氯乙烯的拉伸强度应大于15MPao

5. 4.9非金属平垫片及波齿/齿形复合垫片用柔性石墨覆盖层应 釆用整板制作,不应拼接。

5. 4. 10波齿/齿形复合垫片的覆盖层应釆用不含可溶性氯离子 的粘接剂粘接。金属波齿/齿形垫骨架与非金属复合后,应附着牢 固,不脱胶,无多余飞边。

5. 4.11用于突面法兰的缠绕式垫片应带内、外加强环。

5. 4. 12用于缠绕式垫片的内、外加强环和波齿/齿形复合垫片骨 架的钢板不应拼接。

5. 4. 13金属环垫应釆用锻件或无缝管材,不应焊接和补焊。

5. 4. 14用于盐雾腐蚀环境的垫片,其使用的金属材料应提供耐

• 11 • 盐雾试验报告。

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6管道布置

6. 1 -般规定

6.1.2管道布置在满足柔性分析的条件下,应遵循“管道短,弯头 少,袋形少”的原则。

6.1.3液化天然气管道不宜靠近蒸汽管道、非保温热管道,且不 宜布置在热管道的上方。

6. 1.6管道上不应釆用“8”字盲板。

6.1.7管道上的弯头和三通不宜与法兰直接焊接.宜设置一段不 小于保冷厚度的直管段。

6.1.8管道相邻两分支中心线的距离,不应小于两分支平均外径 的1.5倍。

6.1.9低温阀门宜安装在水平管道上,阀杆方向宜垂直向上,偏 置时与垂直方向夹角不应大于45°,见图6. 1.9o

6.1.9阀杆安装方向示意图

6. I. 10安全阀入口管道宜设置一段无保冷的管段。

6.1.11带有泄压孔的低温球阀或闸阀,阀门安装方向应满足工 艺系统的要求。

6.1.12除材料变化、仪表连接、维修要求等必须设置法兰连接 外,管道宜采用对焊连接。

6. 1. 13压力等级大于或等于PNlIO (CIaSS600 )的低温管道 的放空、排净宜设置双阀;当采用单阀时,端部应釆用盲法兰 密闭。

6. 1. 14管道应采用低温管托,且管托长度应满足位移量要求。

6.1.15 丁.艺要求非保冷的低温管道,在操作人员可能接触的部 位应设置防冻伤保护措施。

6.1. 16低温管道与非低温管道的连接处应设切断阀;切断阀应 靠近低温管道侧并做保冷处理。

6. 1. 17低温管道间或与其他管道间的距离应满足管道保冷层维 修和更换的需要。

6.1.18管道不应布置在通风不良的建筑物内及封闭的夹层内。

6. 1. 19管道不应穿越或跨越与其无关的建筑物、工艺装置及储 罐组。

6.2液化天然气站场的管道布置

6.2.1管道宜地上敷设;敷设在管沟内时,应釆取防止可燃气体 积聚和可燃液体溢流的措施。

6. 2. 2沿地面敷设的管道不应环绕工艺装置和储罐区,且不应妨 碍消防车辆的通行。

6. 2. 3跨越道路的管道不应设置阀门及易发生泄漏的管道附件。

6. 2.4管廊上布置的管道应符合下列规定:

1大直径管道宜靠近管廊柱子布置,小直径管道宜布置在管 廊中间;

2低温管道宜布置在管廊的下层,且应避免靠近热力管道或 有伴热的管道;

3进、出装置管道的阀门、插板和垫环宜集中布置,并应设置 操作平台。

6.2.5液化天然气储罐的管道布置应符合下列规定:

1进出储罐的管道应集中布置在罐顶靠近边沿的同一区域 内,且宜支撑在沿罐外壁设置的构架上;

2通往储罐顶的斜梯、电梯和平台宜另设构架;

3储罐顶安全阀的放空管道宜布置在储罐进出管道相对侧 的罐顶边沿区域,其操作平台应设置通往地面的梯子;

4安全阀直接向大气排放时应位于安全的区域,其出口管道 应垂直向上且应设置防积水设施;

5储罐顶部罐内泵、管道及构架布置应与罐顶起吊设备的位 置相协调,且应留出泵体安装和检修所需的空间;

6储罐顶部构架上液体管道的易泄漏部位应设置液体收集 系统;

7储罐顶部的操作通道应相互连通。

6.2. 6液化天然气气化器的低温管道布置应符合下列规定:

1气化器的进出口管道宜沿地面敷设,并应设操作通道;

2气化器周围管道上的阀门、仪表和调节阀应靠近气化器的 操作通道布置,操作通道宽度不应小于O. 8m

3气化器的进出口管道不宜布置在气化器的正上方;

4加热气化器进口管道上的切断阀距离气化器不应小于 15m,气化器布置在建筑物内时,切断阀距该建筑物不应小于 15m

5液化天然气储罐15m内的环境气化器或加热气化器进 口管道应配备自动切断阀,自动切断阀的设置应符合现行国家 标准《液化天然气LNG)生产、储存和装运)>GB∕T 20368的相关 规定;

6开架式气化器的进口管道应与出口管道、海水管道等统筹

规划,协调布置;

7中间介质气化器的管道布置不应妨碍管箱端及封头端的 拆卸;管束的抽出方向应留岀操作和检修的空间;

8多台气化器并排布置时,管道和阀门宜按相同或对称方式 布置。

6. 2. 7液化天然气外输增压泵的管道布置应符合下列规定:

1泵进出口管道对管口的作用力和力矩应符合制造厂或相 关标准的要求;

2泵进出口管道的布置应留岀泵体安装和检修所需的空间; 管道沿地面或平台敷设时,应设置操作通道;

3泵进出口管道上的易泄漏部位和泵体管口部位应设置液 体收集系统;

4泵进口管道不应有袋形,其压力降应满足工艺要求;

5泵进口管道上的过滤器周围应有滤网抽出的空间;

6泵进口水平管道有变径时,宜采用顶平偏心异径管;异径 管与泵进口之间宜设置直管段;

7泵岀口管道的异径管应靠近泵的出口。

6.3码头及栈桥的管道布置

6.3.1液化天然气装卸船管道的布置应符合下列规定:

1复位状态时,相邻液体装卸臂的最小净距不应小于0.6m 作业状态时,液体装卸臂的任何部位与码头建筑物、设备、管道等 的最小净距不应小于0. 3m

2管道的紧急切断阀距码头前沿的距离不应小于20m

3紧急切断阀宜布置在码头平台处,且在紧急情况时易于接 近。

6.3.2装卸船码头和栈桥上的管道布置应满足车辆通行的要求, 且不应沿主通道上方布置。

6.3.3装卸船码头平台上管道的易泄漏部位应设液体收集系统。

, 16 ,

6. 3.4装卸船码头逃生通道应设置水喷雾系统,操作平台前沿应 设置水幕系统。

6. 3.5管道宜靠栈桥一侧布置;当管道较多时可分层布置,层间 距不宜小于1.0m低温管道应布置在下层,与地面的净距不应小 于 0. 4m

7管道应力分析

7. 1 一般规定

7.1.1管道柔性设计应防止下列情况发生:

1管道的应力过大或疲劳引起管道破坏;

2管道连接处产生泄漏;

3管道作用在设备上的荷载过大,影响设备正常运行;

4管道作用在支吊架上的荷载过大,引起支吊架破坏;

5管道位移量过大,引起管道自身或其他管道的非正常运行 或破坏;

6机械振动、声学振动、流体锤、压力脉动、安全阀泄放等动 荷载造成的管道振动及破坏。

7.1.2管道与设备相连时,应计入管道端点处的附加位移。

7.1.3管道布置中不应釆用填函式补偿器。当空间受限制时,可 釆用金属波纹补偿器。

7.1.4连接转动设备的管道不应采用冷紧。

7.1.5管道应力分析应包括管道断面的底部和顶部之间存在的 温度梯度因素。

7.1.6往复压缩机或往复泵的进出口管道除应进行静力分析外, 还应进行流体压力脉动分析。

7.1.7跨海栈桥上管道的应力分析应包括栈桥摆动产生的水平 位移因素。

7.1.8管道应力评定应符合现行国家标准《压力管道规范工业 管道 第3部分:设计和计算)>GB∕T 20801.3的相关规定。

7.2应力分析的范围和方法

7.2.1符合下列条件之一的管道,应进行详细应力分析:

• 18 .

1与有特殊荷载要求的设备管口相连的管道;

2预期寿命内冷循环次数超过7000次的管道;

3设计温度小于或等于一70°C的管道。

7.2.2当符合下列条件之一时,管道系统可免除应力分析:

ɪ与运行良好的管道系统相比,基本相同或相当的管道系 统;

2与已通过应力分析的管道系统相比,确认有足够强度和柔

性的管道系统。

7.3应力分析条件的确定

7. 3. 1

7. 3.2

I

温度;

2

3

度;


管道计算压力廢嶄様灌窮皆慶力。


管道计算温度应根据工艺条件确定,还应符合下列规定: 与转动设备相


安全阀泄放管佃


I载评定的管道应选取操作


:温度的50%

可能出现的最高或最低温


4应计及管聞所濒曲理的題∣极端温度因素。

8管道支吊架

8.1 一般规定

8.1.1管道支吊架的选用和设置应根据管道直径、管道走向、管 道元件位置以及可生根的部位等确定,并应满足管道的承重、柔性 和防振的要求。

8.1.3管道支吊架的位置、数量和型式应满足管道应力分析的要 求。

8.1.4管道支吊架设置应便于管道的安装、拆卸和检修。

8.1.5管道支吊架应有防止冷桥产生的措施。

8.1.7压力脉动的管道的支架设置应防止管道产生共振。

8.2支吊架设计

1管道、阀门、管件及隔冷层的重力;

2管道输送流体的重力;

3水压试验或管路清洗时的介质重力;

4管道柔性件(如无约束金属波纹膨胀节)由于内压产生的 作用力;

5支吊架约束管道位移所承受的约束荷载;

6风、地震引起的荷载;

7管内流体动量瞬时突变引起的瞬态荷载;

8流体排放产生的荷载;

9保冷管托外壳螺栓预紧力。

8.3支吊架材料

8.3.2保冷管托及隔冷块宜选用高密度异氤腿酸酯或高密度聚 氨酯。

8.3.5保冷管托防雨层宜釆用0.6mm厚的不锈钢材料。

9管道施工及检验要求

9.1焊接和焊后热处理

9.1.1金属材料的焊接工作应按照批准的焊接工艺评定和焊接 工艺规程执行。

9.1.2金属材料的焊接工艺评定应符合下列规定:

1焊接工艺评定应执行现行行业标准《承压设备焊接工艺评 定》NB/T 47014的相关规定,且应满足设计文件的相关要求;

2焊接工艺评定应在工程焊接前完成,在批准后执行;

3已有合格焊接工艺评定且满足施工项目使用要求的管道材 料可不再进行焊接工艺评定’但应编制符合要求的焊接工艺规程。

1金属材料应具有制造厂的质量证明文件。质量证明文件 应有低温夏比(V形缺口)冲击试验值,且应符合低温金属材料标 准和设计文件的规定;

2焊接材料和熔敷金属的冲击试验值应符合现行国家标准 和设计文件的规定。

9.1.4金属材料的现场焊接及焊后热处理应符合现行国家标准 《工业金属管道工程施工规范》GB 50235的有关规定。

9.1.5若设计文件无要求时,管道焊缝焊后热处理条件宜符合表

9.1.5管道焊缝焊后热处理条件

母材类别

公称厚度

(mm)

焊后热处理温度 (DC)

最短保温时间

(min)

按厚度确定的最短 保温时间(mɪn/mm)

低温镣钢

≤19

不要求

(NiM4 %)

>19

60064

60

1. 2

9.1.6焊后热处理宜釆用整体热处理方法。

9.1.8焊后热处理应保证加热均匀,热处理温度应以焊件上的直 接测量值为准,并应填写热处理报告。

9.1.9焊后热处理合格的焊接接头的焊缝及热影响区应进行 100%的硬度值测定,热影响区的测定区域应接近熔合线。每个测 定区域的测定点不应少于3个,且3个点的平均值不应高于管材 的硬度值。

9.2压力试验、干燥和置换

9.2.3管道系统的液压试验应符合下列规定:

1液压试验前.管道系统应进行加固、加强;

2管道系统应拆除法兰连接的仪表件(调节阀、流量计、孔板 等).且应检查高点放空、低点排净的设置;

3液压试验釆用肓板隔离时.盲板应进行强度校核。

1气压试验前,应做好气压试验的施工方案和安全预案;

2气压试验釆用盲板隔离时,盲板应进行强度校核。

1管道系统应在压力试验合格后,进行泄漏试验;

2泄漏试验的试验介质宜釆用干燥空气,试验压力应为管道 系统的设计压力和设备试验压力的较小者;也可以按照设计文件 或者相关标准的规定,釆用卤素、氮气或者其他敏感气体进行较低 试验压力的敏感性泄漏试验;

3达到试验压力后,应采用中性发泡剂检查法兰、阀盖等部 位,无气泡、无异常为合格。

1管道系统的干燥和置换应在压力试验及泄漏试验合格后进行;

'1管道系统干燥应编制详细的施工方案;

3干燥过程中应监视管道系统的温度、压力和流量,使出口 气体的露点降至目标值;

4置换后.管道系统的氧含量应降至2%以下;

5干燥和置换合格后,管道系统应保持SOkPa(G)-IOOkPa(G) 的正压状态。

9.3试车预冷

9. 3. 1管道系统试车预冷宜釆用低温气体。

9. 3.2管道系统试车预冷应满足下列要求:

1应根据工艺系统的功能编制试车预冷程序文件;

2应编制阀门冻结的处理预案;

3应对管道系统进行全面检查,且应记录临时装置及肓板的 使用和拆除;

4应确保管道系统所有的安全阀已经完成校验并处于工作状态。

9. 3.3管道系统预冷过程应符合下列规定:

1应监控管道系统的冷却速度并及时调整低温气体流量;管 道降温速度宜为10oC∕h,且管道上、下部的温度差不应超过50笆;

2管道法兰连接螺栓的冷态紧固应符合现行国家标准《丁.业 金属管道工程施工规范》GB 50235的规定;

3应检查、记录管道支吊架位移;

4应对管道系统中的管线保冷进行巡查.保冷外壳表面应无 结霜。

9. 3.4管道系统预冷结束时,管道末端的温度应降至一120笆。

9. 3.5试车预冷合格后,应及时完成阀门和法兰的保冷。

10保冷和防腐

ɪo. 1保冷结构

10.1.2保冷结构的防水、防潮系统应密封完整,且应在管道发生 膨胀或收缩的情况下具有良好的水汽阻隔性能。

10.1.3保冷结构釆用硬质绝热材料时,应根据保冷层的收缩量 设置伸缩缝。

10.1.4保冷层应釆用同层错缝、内外层压缝方式铺设。硬质保 冷材料的拼缝宽度不应大于2mm

10.1.5保冷层应釆用捆扎固定,不应使用钩钉结构。

10.1.6保冷层捆扎材料宜釆用不锈钢带或胶带,捆扎不应损伤 保冷层。多层保冷时,应逐层捆扎。

10.1.7立式管道应设置绝热支托或支承圈。

10.1.8管道支吊架、仪表管座等附件应进行保冷。保冷支吊架 的承载部位应设置硬质保冷垫块。

10.1.9管道支吊架的保冷层厚度宜为相连管道保冷层厚度的 1/2.保冷层长度不应小于保冷层厚度的4倍或至保冷垫块。

10.1.11弯头、三通和异径管等管件的保冷材料宜在「.厂预制成

10.1. 14最低操作温度为10°C及以下的非保冷设备和管道应设 置人身防护设施,人身防护设施宜釆用不锈钢丝网。

10.2保冷结构材料

10. 2. 5防潮层应选用优芋Sd 毒的材料,且不应对绝热 层和保护层材料产生腐蚀或溶解作用。

10. 2. 6防潮层材料应⅛⅛⅛的抗蒸•气渗透性、防水性、防潮性 和阻燃性,其技术性能应T 卒湖値附录B的规定。

10. 2. 7保护层材料宜選甯4顼户* 应具有防水、防潮、抗大 气腐蚀和抗光照老化等性能P驟僥堤曷用符合本规范附录C 的规定。

10. 2. 8保护层有防火要求时,宜选用不锈钢板或镀铝钢板等金 属材料。

10. 2. 9黏结剂、密封胶和耐磨剂等保冷辅助材料不应对金属产 生腐蚀,且不应引起保冷材料溶解。黏结剂、密封胶在使用的温度 范围内应保持黏结性能和密封性能。保冷辅助材料技术性能应符 合本规范附录B的规定。

10.3防 腐

10. 3.1管道应根据不同的工况,釆取不同的防腐配套方案进行 外腐蚀控制。

10. 3.2防腐涂料应耐低温工况。

10. 3.3存在低温和常温交替工况的奥氏体不锈钢绝热管道应设 防腐涂层。

10. 3. 4裸露管道应根据管道材质和环境条件釆用相应的防腐措 施。

10. 3.5不锈钢管道应避免与低熔点金属接触。

附录A保冷材料技术性能

A. O. 1聚异紙服酸酯PlR)制品技术性能

项   目

单 位

技术性能

密度

kg∕m3

40 50

导热系数

W∕(m ∙ K)

≤0. 038 C 100°C )

≤0. 033 (50OC )

≤0. 029 (KrC )

≤0. 029 (OoC)

≤0. 026 (一 5()°C)

≤0. 022 (—lOOV)

≤(). 017 ( - InOeC )

抗压强度

2 3 °C

kPa

≥2()()

-1651,

≥280

抗拉强度

23

kPa

≥30()

165βC'

≥200

体积吸水率

%

水蒸气透湿系数

ng∕ ( Pa , s ∙ nι)

≤5. 5

闭孔率

%

295

线性热膨胀系数

M / (rn ∙ K)

≤70× 10 "

连续使用温度

oC

—1 9612()

氧指数指标

%

>30

注:表中导热系数为180天熟化后的测试值。

A. 0. 2泡沫玻璃制品技术性能应符合表Λ. 0. 2的规定。

• 28 •

≡ A. O. 2泡沫玻璃制品技术性能

物理特性

单 位

技术性能

平均密度

kg∕m3

110±8

导热系数

平均值

W∕(m ∙ K)

0. 038

最高单测值

0. 040

抗压强度

平均值

kPa

500

最低单测值

350

体积吸水率

%

≤0. 5

线膨胀系数

l∕'0C

9× 10 fi

燃烧性

不燃

使用温度

V

— 268 4 80

注:导热系数为泡沫玻璃制品在Ioec下的测定值,

附录B保冷辅助材料技术性能

B. 1防潮层

B. 1. 1涂抹型玛瑜脂技术性能

项   目

单 位

技术性能

密度

kg∕m3

12()0 1400

挥发组分

%

≥30

氧指数

≥30

水汽渗透系数

Perm

≤0. 05

黏结强度

MPa

≥0. 25

断裂伸长率

%

≥3. OO

B.1.2二次防潮层(聚酯+铝箔+聚酯结构)技术性能应符合表

B. 1.2的规定。

B. 1.2二次防潮层(聚醋+铝箔+聚酯结构)技术性能

项   目

单 位

技术性能

使用温度

B(

-60— + 70

渗透性

g/ ( m ∙ h ∙ Pa)

≤0. OOK平整状态下)

每层聚酯膜厚度

μm

212

铝箔厚度

μ^rn

≥25

总厚度

μm

>50

B. 2密封胶

B. 2.1密封胶技术性能应符合表B. 2. 1的规定。

B. 2.1密封胶技术性能

项   目

单 位

技术性能

密度

kg∕m1

IooO120

固含量

%

≥70

水汽渗透系数

Perm

≤0. 008

耐低温性

-I96βC,72小时外观无异常

耐高温性

60βC,168小时外观无异常

B.3黏结剂

B. 3. 1黏结剂技术性能应符合表B. 3. 1的规定。

B.3. 1動结剂技术性能

项   目

单 位

技术性能

密度(混合后)

kg∕m3

1800-1900

固化时间

小时

初固

4

全固

168

黏结强度(常温)

MPa

≥6. 20

黏结强度-12Or)

≥3. 58

B.4其他辅料

B. 4.1  双组分深冷隔汽阻技术性能应符合表B. 4. 1的规定。

B.4. I双组分深冷隔汽阻技术性能

项   目

单 位

技术性能

密度(混合后)

kg∕m3

IIOO-1200

固含量

%

70 75

固化时间

小时

初固

48

全固

336

水汽渗透系数

Perm

≤0. Ol

B. 4.2耐磨剂技术性能应符合表B. 4. 2的规定。

≡ B. 4. 2 耐磨剂技术性能

项   目

单 位

技术性能

密度

kg∕m3

1000—1200

固含量

%

45 50

耐热性

IOoeC,5小时.无流淌、无起泡

抗冻性

—196C,2小时,无流落,无变色

黏结力

6小时候手指刮剥无脱落

附录C金属保护层

C. 0. 1金属保护层

类别

绝热层 外径 (mm)

外保护层

材料

标准

形式

厚度(mm)

管道

<760

铝合金 薄板

现行国家标准《一般工 业用铝及铝合金板、带材》 GB/T 3880. 1-3

平板

0. 40 — 0. 60

不锈钢

薄板

现行国家标准《不锈钢冷

轧板和钢带》GB/T 3280

0. 30 — 0. 35

镀铝钢板

热浸法铝覆层薄钢板规格

0. 50 — 0. 60

管道

≥760

铝合金

薄板

现行国家标准《一般工 业用铝及铝合金板、带材》 GB/T 3880. I 3

平板

0. 80

不锈钢 薄板

现行国家标准《不锈钢冷 轧板和钢带》GB/T 3280

0. 40 — 0. 50

镀铝钢板

热浸法铝覆层薄钢板规格

0. 60 — 0. 80

阀门 和法 兰等 不规 则表 面

所有

铝合金

薄板

现行国家标准《一般T 业用铝及铝合金板、带材》 GB/T 3880. 1 3

平板

0. 80—1. 0()

不锈钢 薄板

现行国家标准《不锈钢冷 轧板和钢带》GB/T 3280

0. 40 — 0. 60

镀铝钢板

热浸法铝覆层薄钢板规格

0. 80—1. OO

本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不 同的用词说明如下:

1 表示很严格,非这样做不可的:

正面词采用“必须”,反面词釆用“严禁”;

2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:

正面词釆用“应”,反面词釆用“不应”或“不得”;

3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:

正面词釆用“宜”,反面词采用“不宜”;

4) 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,釆用“可”。

2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合•••••• 的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

《工业金属管道工程施工规范》GB 50235

《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》GB/T 229

《不锈钢冷轧板和钢带))GB∕T 3280

《金属熔化焊焊接接头射线照相》GB/T 3323

《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T 3880. 13

《钢制阀门一般要求>)GB∕T 12224

《管道支吊架 第1部分:技术规范))GB∕T 17116. 1

《覆盖奥氏体不锈钢用绝热材料规范》GB/T 17393

《液化天然气(LNG)生产、储存和装运>)GB∕T 20368

《压力管道规范 工业管道 第2部分:材料))GB∕T 20801. 2

《压力管道规范 工业管道 第3部分:设计和计算》GB/T 20801.3

《阀门的逸散性试验))GB∕T 26481

《阀门壳体最小壁厚尺寸要求规范》GB 26640

《聚三氟氯乙烯树脂》HG 2167

《模塑用聚四氟乙烯树脂))HG∕T 2902

《阀门密封面等离子弧堆焊技术要求》JB/T 6438

《阀门受压铸钢件射线照相检验MB/T 6440

《阀门用低温钢铸件技术条件》JB/T 7248

《柔性石墨板 技术条件MB/T 7758. 2

《阀门铸钢件外观质量要求)>JB∕T 7927

《液化天然气阀门技术条件MB/T 12621

《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》NB/T 47008

《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件))NB∕T 47010

《承压设备无损检测 第2部分:射线检测》NB/T 47013.2

《承压设备焊接工艺评定》NB/T 47014

中华人民共和国国家标准

液化天然气低温管道设计规范

GB/T 51257-2017

条文说明

编制说明

《液化天然气低温管道设计规范》GB/T 51257-2017,经中华 人民共和国住房和城乡建设部2017831日以第1663号公 告批准发布。

本规范在制定过程中,编制组进行了深入的调查研究,总结了 我国液化天然气站场设计的实践经验,同时参考了国外相关标准 及规范的内容。

为了便于广大设计、施工、科研及大专院校的有关人员在使用 本规范时能正确理解和执行条文规定,《液化天然气低温管道设计 规范》编制组按章、节、条的顺序编制了本规范的条文说明。但是, 本规范的条文说明不具备与规范正文同等的法律效力,仅作为使 用本规范时加深理解和把握规范条款的参考。

6.3码头及栈桥的管道布置

9.2压力试验、干燥和置换

10. 2 保冷结构材料

10. 3 防腐

• 41

1总 则

1.0.2本规范的公称压力上限为42MPa,与国家现行监察规程 的要求保持一致。

2术 语

2. 0.2深冷处理的要求与零件材质相关。深冷处理的保温时间 根据零件的厚度确定,一般要保温2h~4ho深冷处理完成后,零 件在低温下具有稳定的物理尺寸。

2. 0.3阀盖加长颈指阀盖支承处至阀盖填料函底部之间的部分。 升降式阀杆的阀门为阀盖较低衬套顶端到填料函底部之间的部 分;90°转阀门为较低阀盖轴承顶端到填料函底部之间的部分。

3设计条件和基准

3.1设计条件

3.1.3设计时需要根据管道系统的极端温度进行管道材料的选 择,在管道材料选定后,依据最苛刻的温度-压力的组合工况确定 设计温度,同一管道中的不同管道组成件的设计温度可以不同。

4管道材料

4. 1材料要求

4.2低温冲击试验

5管道组成件

5.2管子和管件

5.3 阀 门

5.3.3为尽量减少泄漏点,液化天然气阀门不宜釆用分体式阀 体。

5.3.6由于液化天然气介质的易燃易爆特性,阀门结构须满足防 火和防静电要求。阀门的防火设计按现行美国石油协会标准《阀 门耐火试验规范》APl 6FA、《装配非金属阀座和90。旋转阀门耐火 试验规范》APl 607的防火型式试验来评定。

5.3.8阀盖加长颈的长度需要满足液化天然气气化空间的要求, 使阀杆填料的工作温度保持在其允许操作温度区间内。

• 47 • 相同。

5. 3. 17阀门的低温测试参照现行行业标准《液化天然气阀门 性能测试MB/T 12622的有关规定。

5. 3. 19由于非金属密封材料在低温下发生冷流,从而影响阀座 密封,金属支撑的软密封阀座可有效避免密封失效的发生。

5. 3. 20此条不适用与冷箱直接连接的阀门。

5.4法兰、垫片和紧固件

5. 4.3垫片交付时需要提供最低使用温度下的密封性能测试报

O

5. 4. 15按照现行行业标准《钢制管法兰紧固件(PN系列)》 HG/T 20613和《钢制管法兰紧固件(CIaSS系列)))HG∕T 20634 中的规定,不锈钢螺栓和螺母仅适用于PN50(Class300)及以下的 压力等级.因此须对PNlK)(CIaSS600)及以上的压力等级的不锈 钢螺栓和螺母进行固溶和应变硬化处理并进行强度校核。

6管道布置

6. 1 -般规定

6.1.4低温管道的热补偿.优先釆用自然补偿,也可釆用IT型补 偿器。

6.1.6由于“8”字肓板的外露部分会产生“冷桥”效应,因此釆用 插板和垫环。

6.1.7为了拆卸法兰螺栓时不破坏管道上的保冷层.弯头、二:通 等管件需要接一段短管后再与法兰焊接。

6.1.10设置无保冷管段的目的是为了保证安全阀前管道内的介 质为气相。

6.2液化天然气站场的管道布置

6.3码头及栈桥的管道布置

7管道应力分析

7.1 一般规定

9管道施工及检验要求

9.1焊接和焊后热处理

9. 1. 1金属材料的焊接工作包括焊接材料、焊接设备及焊接工艺 参数的选用,上述要素均在批准合格的焊接工艺评定报告中体现。

9.2压力试验、干燥和置换

9.2.5本条第1款,由于液化天然气为易燃易爆介质,特制订本 款。

9.3试车预冷

9.3.2本条第2款,管道预冷一旦开始就很难停止,为了确保低 温管道试车预冷的顺利进行,对临时装置及盲法兰的使用和拆除 都要仔细进行记录,以免遗漏。

9. 3.3本条第1款.管道预冷期间,需要通过永久安装的、有规律 间隔的温度指示器对管道和相关的设备进行持续的观察,并进行 巡检及记录。

本条第4款,管道预冷过程中,当管道支撑点的实际位移量与 计算值差异很大时,需要停止预冷.并详细检查管道系统,分析管 道位移的异常原因.制定解决方案,待处理完毕方可继续进行预冷 作业。

9.3.5试车预冷过程中.由于温度变化.螺栓连接处存在泄漏的 风险,故阀门和法兰的保冷宜在试车预冷合格后完成。如果预冷 过程中可能产生泄漏的风险已经施匸单位相关负责人考虑,且经 建设单位负责人同意.也可以在预冷前进行阀门和法兰的保冷施

10保冷和防腐

10.1保冷结构

10. 1. 1目前.国内主要LNG项目的保冷结构釆用PIR、泡沫玻 璃的单一结构或PIR+泡沫玻璃复合结构。PlRPIR +泡沫玻 璃复合的保冷结构.在最外层和次外层间设置二次防潮层.提升保 冷系统的防潮性能。

10. 1.2基于保冷系统的特殊性,每一根管线作为一个独立的保 冷单元.防潮层可阻止水(水汽)在保护层和保冷材料之间流动引 起的保冷系统失效。

10.1.3为解决保冷结构中硬质绝热材料收缩问题,需要根据保 冷层的收缩量设置伸缩缝。伸缩缝的设置参考现行国家标准《工 业设备及管道绝热工程设计规范》GB/T 50264的规定。

10. 1. 14非保冷设备和管道的最低操作温度为I(TC及以下时. 为防止发生冻伤等人身伤害事故,在工作人员可能触及的地方,需 要安装不锈钢丝网护罩或扶手进行隔离。

10.2保冷结构材料

10. 2. 6防潮层主要用于保冷层外侧防潮,阻止水汽透过防潮层 进入保冷层内,引起保冷层失效。

10. 2. 9在泡沫玻璃结构中需要增加耐磨层,以防止泡沫玻璃对 内层材料或管道及设备的磨损。

10.3防 腐

10. 3. 3根据现行美国国家腐蚀工程师协会标准《保温和防火材 料下的腐蚀控制系统方法的标准做法》NACE SP01982. 1. 1. 3 款温度的影响,结合涂料使用温度,制定此条。

10. 3.4根据现行行业标准《石油化工设备和管道涂料防腐蚀设 计规范》SH/T 3022的第4. 2节,露空不锈钢管道一般不做防腐。 但由于液化天然气站场多建于沿海地区,需要考虑不锈钢管道的 防氯离子侵蚀。

10. 3.5本条是防止低熔点金属融化在不锈钢管道上引起液体金 属开裂。

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