深圳市政管道设计考量

　　管道敷设应有坡度，坡度方向一般均沿着物料流动方向，但也有与物料流动方向相反的。坡度一般为1/100～5/1000。输送黏度大的物料管，坡度要求大些，可至1/100。含固体结晶的物料管道坡度可至5/100左右。埋地管道及敷设在地沟中的管道，在停止生产时，其积存物料不考虑放尽，可不考虑敷设坡度。有关物料管道的坡度列于表中。

　　管路布置，除满足正常生产要求外，还应符合开、停工和处理事故的要求。开停工时，由于有关部分有开，有停，应当设置旁路管道，还应设置开工装料，停工时排料及不合格产品的再加工管道，管路应能适应操作变化，避免繁琐，浪费。

　　管道设计是指规划、布局和工程管道系统的过程，以便在工厂的各种条件下有效地输送流体（液体和气体）。设计过程涉及机械、液压和结构方面的综合考虑，以确保系统的安全性、功能性并符合行业标准。以下是管道设计关键方面的概述:1. 管道布置和走线:- 工厂布局:管道系统通常根据工厂整体设计和泵、压缩机、热交换器、反应器和容器等设备的物理位置进行布局。- 布线:正确的布线对于避免障碍物、减少弯曲数量（可能导致压降）以及确保易于维护至关重要。路线应尽可能短且直接。- 空间利用:有效利用可用空间至关重要。设计人员的目标是在不影响检查、维护和修理的可及性的情况下最大限度地减少管道长度。2. 3D建模和设计软件:- 3D 设计软件:管道设计通常使用 3D 建模软件来可视化和规划复杂的管网。常用工具包括:- AutoCAD Plant 3D- 宾利 AutoPIPE- 鹰图智能工厂- AVEVA PDMS- 3D 建模的优点:- 可视化与其他系统（例如电气、结构元件）的对应关系- 准确的空间管理和路线- 模拟流路和压降- 更轻松的设计审查和利益相关者批准3. 管道尺寸和压降计算:- 管道尺寸:根据流量、压力、温度和流体特性确定。正确的管道尺寸可确保足够的流体流量，同时最大限度地减少压力损失和能源消耗。- Darcy-Weisbach 方程:用于计算管道中摩擦引起的压降。- Hazen-Williams 方程:通常用于水流。- 流动状态:计算雷诺数有助于确定流动是层流还是湍流，这会影响压降和流动效率。- 管道壁厚:指管道壁厚。高压应用需要更重的表（例如表 80 与表 40）。4. 管道支吊架设计:- 管道支撑:正确设计的支撑可防止下垂、振动以及管道和连接设备上的过大应力。支持类型包括:- 吊架:悬挂在天花板上。- 鞍座:放置在管道下方。- 锚:防止管道沿特定方向移动。- 支撑间距:由管道材料、尺寸和温度决定。较重的管道和较高的温度需要更小的支撑间距。- 热膨胀注意事项:管道随温度变化而膨胀和收缩。支撑件需要允许这种运动而不会对系统造成压力。5. 柔韧性分析和热膨胀:- 热膨胀:高温会导致管道膨胀，从而产生应力并损坏管道和连接的设备。工程师必须使用膨胀环、波纹管或柔性接头来解决这一问题。- 灵活性分析:管道设计的关键部分，用于评估管道系统对热增长、重量、振动和外力的反应。这通常是使用 Caesar II 等专用软件来完成的。- 膨胀环:允许管道膨胀和收缩而不损坏系统。- 应力分析:确保管道能够承受热应力和机械应力。6. 管道等轴测图:- 管道等轴测图:以三个维度表示管道系统的详细图纸，显示管道、配件、阀门、法兰和其他组件。这些图纸包括:- 管道尺寸和长度- 设备和阀门位置- 海拔和坡度- 采购用物料清单 (BOM)7. 应力分析:- 应力强化因子 (SIF):这些因素导致某些点（例如弯头、焊缝和 T 形件）处的应力增加，这些地方的管道更容易发生故障。- 管道应力分析:这涉及计算管道中由于内压、热膨胀、重量和其他载荷而产生的应力。专用软件（例如 Caesar II）有助于进行此分析。8. 管道规范和标准:遵守规范和标准可确保管道系统的安全性、可靠性和耐用性。主要标准包括:- ASME B31.1:电力管道- ASME B31.3:过程管道（用于化学和石油工业）- API 570:管道检查规范- ISO 14692:石油和天然气工业管道9. 管道保温:- 隔热:减少热损失（在热管中）或热增益（在冷管中）。通常使用矿棉、硅酸钙和玻璃纤维等材料。- 隔音:有助于减少流体流动产生的噪音，尤其是在高压系统中。- 绝缘下腐蚀 (CUI):需要仔细设计以防止水分积聚，从而导致腐蚀。10. 管道系统集成:管道系统旨在与各种机械系统和设备集成。主要考虑因素包括:- 设备连接:与泵、压缩机、热交换器、反应器和储罐正确对齐。- 仪表和控制:管道系统通常配备传感器、流量计和控制阀，用于监测和控制。- 公用管道与工艺管道:- 公用管道:处理蒸汽、冷却水和压缩空气等服务。- 工艺管道:输送直接参与工业过程的流体。11. 安全注意事项:- 泄压装置:管道系统通常包括泄压阀 (PRV)，以防止出现过压情况。- 紧急关闭阀:用于在发生泄漏或破裂时快速隔离某个部分。- 安全管道布局:避免危险液体通过人流量大的区域。12. 环境和法规合规性:管道设计还必须考虑环境法规以及管道系统对周围环境的潜在影响。- 泄漏检测:系统的设计应尽量减少泄漏风险，尤其是在运输危险材料时。- 环境保护:可能需要采取二级遏制（防止泄漏）等措施。结论:有效的管道设计可确保工业设施中流体的安全、高效且经济高效的运输。它涉及工程原理、监管标准和空间限制、材料选择、热膨胀和系统集成等实际考虑因素的仔细平衡。通过遵守设计最佳实践和行业标准，管道系统可以实现最佳性能和长期可靠性。

　　2．2正常使用限状态钢管管道按正常使用限状态进行验算时，各种作用效应均应采用作用代表值计算。其作用效应组合设计值应满足文献［2］532的要求。3钢管输水管线所受应力分类

　　虽然在管道设计的相关规范、标准中没有明确给出应力分类的定义，但根据产生应力的荷载不同，可将其划分为一次应力和二次应力两大类［3］。管道强度破坏主要是由一次应力引起的断裂破坏和由二次应力引起的疲劳断裂破坏。一次应力是由压力、重力、冲击荷载、其他外力荷载等机械外荷载引起的正应力和剪切应力，它是平衡外力荷载所需要的应力。一次应力是非自限性的，它随着所加载荷的增加而增加，超过材料的屈服限或者持久强度时，将使管道发生塑性破坏或总体变形。因此，在管道的应力分析中，首先应使一次应力满足允许应力值。管道的二次应力通常是由于热胀冷缩、附加位移、安装误差、振动荷载等位移载荷引起的，是由于管道的变形受到约束所产生的正应力和剪应力。它本身不直接与外力平衡。而是为满足位移约束条件或管道自身变形的连续要求所的应力。其特点是具有自限性，即部屈服或小量塑性变形就可以使位移约束条件或自身变形连续要求得到满足，通过自身的变形协调就能使应力降低。一般来讲，对于塑性良好的钢管，只要加载，二次应力不会导致管道的破坏。也就是说，二次应力引起的主要是疲劳破坏。由一次应力和二次应力的荷载类型和受力特点可知，由于一次应力没有自限性，所以它比二次应力更危险，应该受到更加严格的限制。基于目前给排水管道工程结构设计原则，对于普通金属管线仅需要考虑环向应力、纵向应力及组合折算应力影响，即上述管道应力分析中的一次应力作用。对于管道的热膨胀、安装阶段的附加位移应力及焊缝焊接的残余应力等二次应力均未纳入结构计算范畴，其应力的影响范围及量化亦比较困难。

　　Abstract: mainly discusses the process and the quality control point classification, municipal drainage engineering construction in this paper, proposed should pay attention to in the construction of the problem and the solution.

　　深圳市政管道设计考量

　　（4）回填土应分层回填，分层夯实，每层厚度0.2-0.3m，管侧及管顶0.5m用人工夯实。回填应分层检查密实度，应符合CJJ33-89第2.3.5条的规定。5 阀门井施工

　　（1）砖砌阀门井施工工序

　　基坑开挖→井底→砌筑→支模→绑扎钢筋→混凝土浇注→养护→井内流槽施工→井内抹面→养护

　　（2）施工要点及注意事项

　　DN200-DN400球阀阀门井（方井）采用材料:垫层混凝土C10，底板为C20，KB混凝土为C25，钢筋Φ为Ⅱ级，Φ为Ⅰ级，其余钢件为Q235钢。混凝土垫层要求采用粗砂作300厚砂垫层，密实度为90%以上，井壁用Mu10机砖，M7.5水泥砂浆砌筑，外层采用五层作法。防水措施:KB、B用1:2水泥砂浆、抹面（20厚），并板端挂浆，面层用二布三油做防水层（沥青玻璃布油毡JC84-74），钢性防水套管用天然气管道网采用50mm厚油膏和沥青麻丝防水，钢套管直径比天然气管道直径大100mm以上。人孔高出地面30mm。