本《手册》编写的宗旨为:在管道设计、器材采购、工程施工过程中全面贯彻、正确运用有关现行国家标准规范和石化、化工、石油行业标准、规范、规定，并适当介绍ASME.API、BS、JIS 等标准中的有关内容，以满足承包国外项目设计的需要:设计人员到现场合施工，要独自解释和处理施工中的设计问题，要正确判断管道器材的质量以及对施工质量的要求等，以提高设计人员对问题处理的应变能力。但是，又不能将许多的标准、规范、手册等设计必备资料携带到现场，因此，将会感到束手无策:那么，携带本《手册》到现场既方便对问题的解决又处理得有理有据，保证施工得以顺利进行。这也是本手册的另一宗旨。
基于上述宗旨，本《手册》一般只讲要求，不讲或少讲基本道理:对计算只给出较简单的近似方法，并多用列线图和查表方法。
本《手册》不仅供设计人员使用，同时可供管道器材的采购和管道施工以及生产管理人员使用，也可供大专院校有关专业或相邻专业师生参考使用。
我们衷心希望本《手册》能成为广大设计人员的良师益友;作为提高设计水平、加快设计质量和速度的有用工具书。
本《手册》在编写过程中得到中石化洛阳工程有限公司和中国石化工程建设有限公司领导与该两单位配管室领导的热情支持和大力协助，并得到中石化上海工程有限公司康美琴副总工程师的帮助，在此一并致以谢忱。
由于编写时间仓促、编者水平有限，《手册》中还可能存在各种不足之处，恩请读者提出宝贵意见。
编写人员:中石化洛阳工程有限公司王金富、张大船、杨瑞萍、郝正泉、张林清、李玲、王京红、王怀义、厉华、樊桂华、王炬、张国信;中国石化工程建设有限公司张德姜、高丽萍、林树;中石化上海工程建设公司康美琴;
校审人:李苏秦;
主编人:王怀义、张德姜。
目录 3
第一章 管径和管道压力损失计算 9
第一节 一般要求 9
第二节 单相流体 9
一、流体在管道内的流速和最大压力损失推荐值 9
二、不可压缩流体管道的管径 13
三、可压缩流体管道的管径 19
四、输送气体管道的管径 21
五、其他介质管道的管径 21
第三节 蒸汽凝结水管径及阻力降计算 22
附录一 流体在碳钢管道中的流动 23
附录二 各国推荐的管子绝对粗糙度 25
附录三 常用流速的范围表 26
附录四 油品管道的流量和阻力降 29
附录五 饱和水蒸气管道的质量流量和阻力降 31
附录六 管内气体等温流动计算用ψ（Ma）值 32
附录七 管内气体绝热流动计算用X（Ma）值 34
附录八 水管道的流量和阻力降 36
附录九 空气管道的流量和阻力降 37
第二章 装置（单元）的布置 39
第一节 《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160—2008）的有关规定 39
一、可燃物质的火灾危险性分类 39
二、石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距 40
三、石油化工企业总平面布置的防火间距 41
四、工艺装置内布置 46
五、储运设施 52
六、消防 57
七、防雷 63
八、静电接地 63
第二节 《建筑设计防火规范》（GB 50016—2006）的有关规定 64
一、生产厂房、仓库的火灾危险分类 64
二、厂房（仓库）的耐火等级与构件的 耐火极限 65
三、厂房（仓库）的耐火等级、层数、面积和平面布置 66
四、厂房的防火间距 66
五、甲、乙、丙类液体、气体储罐（区） 69
六、厂房（仓库）的防爆 75
七、厂房的安全疏散 76
八、生产的火灾危险性分类举例 77
第三节 《石油库设计规范》（GB 50074—2002）的有关规定摘录 78
第四节 《爆炸和火灾危险环境电力设计规范》（GB 50058—92）的有关规定 84
一、爆炸性气体环境 84
二、爆炸性气体环境危险区域划分 84
三、爆炸性气体环境危险区域的范围 85
四、防止爆炸的措施 91
五、火灾危险环境 93
第五节 《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（GB 50493—2009）的有关规定 93
一、一般规定 93
二、检（探）测点的确定 94
三、检（探）测器和指示报警设备的安装 96
第六节 装置（单元）设备布置 96
一、设备布置要点 96
二、《石油化工工艺装置布置设计规范》（SH 3011—2011）的有关规定 101
附录一 116
1 释放源与明火风向平面位置关系实例分析图 116
2 79个城市和地区的风向玫瑰图 117
附录二 各级危害毒物的名称、有毒气体、蒸汽特性 121
第三章 管道设计基础 123
第一节 管道的分级（类）和流体分类 123
一、《压力容器压力管道设计许可规则》的管道分类 123
二、《压力管道规范 工业管道第1部分：总则》（GB/T 20801.1—2006）的压力管道分级 124
三、《工业金属管道设计规范》（GB 50316—2000）（2008年版）对输送的流体分类 125
四、SH/T 3059对管道的分级 125
五、中国曾有某些标准或习惯上对工业管道的分级（类） 126
六、ASME B31.3对输送流体的分类 127
七、TSG D0001—2009对工业管道级别及其介质毒性程度、腐蚀性和火灾危险性划分 129
第二节 管道设计条件 129
一、设计压力 129
二、设计温度 130
三、与设计有关的其他因素 131
第三节 设计基准 132
一、压力－温度参数值（等级） 132
二、公称压力（PN，CLASS） 133
三、公称直径［DN（mm），NPS（in）］ 135
四、许用应力 136
五、设计寿命及最低设计压力等级 158
六、钢管及钢制管件厚度的规定 158
附录一 GB 50316的3.2.3.3确定许用应力的基准 159
附录二 国外标准、规范用于确定许用应力的安全系数 160
附录三 《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》（DL/T 5366—2006）确定钢材的许用应力 164
附录四 GB/T 20801.3—2006确定材料的许用应力准则和纵向焊接接头系数 164
第四章 管道器材 166
第一节 钢管 166
一、国产常用配管用钢管 166
二、石化常用配管用钢管材料及使用温度范围 168
三、日本JIS、JPI配管用钢管材料及适用范围 169
四、国内外配管用钢管材料标准对照 171
五、钢管外径系列和产品标准的尺寸 172
六、ISO 4200、ISO 65规定的外径系列 178
七、各国钢管外径系列对照 179
八、钢管壁厚的壁厚系列 181
九、国产无缝钢管 208
十、国产焊接钢管 230
十一、国外常用配管用钢管的化学成分和机械性能对照 253
十二、钢管选用的一般规定 264
十三、耐腐蚀材料 276
十四、高硫、高酸原油加工装置的主要管道设计选材 282
第二节 管件 291
一、中石化SH标准《石油化工管道器材标准》对管件的规定 291
二、GB 50316对管件的规定 295
三、TSG D0001—2009规定的管道元件的使用 297
四、管道上的焊缝和支管连接 299
五、异径管连接的管件选择 308
第三节 钢制管法兰、垫片及紧固件 309
一、钢制管法兰 309
二、垫片 395
三、紧固件 424
第四节 阀门 460
一、阀门的分类 460
二、阀门的基本参数 461
三、阀门的流量系数（尺寸系数） 463
四、阀门的流阻系数 465
五、阀门的选用 466
六、阀门的型号、规格和适用范围 486
七、法兰、阀门材料的压力－温度等级 497
八、蒸汽疏水阀 549
九、阀门与管道连接形式 554
十、阀门的试验 554
第五节 常用管道器材的综合选用 557
一、管道等级代号的确定 557
二、阀门型号的确定 558
三、石油化工装置常用管道等级表 561
附录一 优质碳素结构钢（GB/T 699）和碳素结构钢（GB/T 700） 605
附录二 低合金高强度结构钢（GB/T 1591） 609
附录三 国内外紧固件的材料标准参考资料 612
附录四 美国API 600规定的阀门内件材料 623
附录五 英国BS 1873规定的阀门内件材料、硬度及应用范围 624
附录六 各国标准碳钢（铸）压力－温度额定值对照曲线 626
附录七 各类阀门的设计标准和适用范围 627
附录八 各种合金的高温硬度 631
附录九 司太立耐热耐磨硬质合金 632
附录十 金属材料的耐蚀性能 635
附录十一 阀体、钢材的中外标准和牌号对照 644
附录十二 我国阀门行业目前常用的国际标准和国外先进标准 655
附录十三 我国阀门行业现行国家标准等同、等效或非等效的国外先进标准 664
附录十四 旋转式调节阀（耐莱斯产品） 666
附录十五 橡胶管 668
附录十六 塑料管 672
附录十七 各国不锈钢和耐热钢牌号对照表 677
第五章 管道设计 683
第一节 《防火规》（GB 50160—2008）对管道布置设计的规定 683
一、厂内管线综合 683
二、工艺及公用物料管道 684
三、含可燃液体的生产污水管道 685
四、泄压排放 685
第二节 《工业金属管道设计规范》（GB 50316—2000）（2008年版）对管道设计的规定 688
一、管道的布置 688
二、管道系统的安全 692
三、输送A1类和A2类流体管道的补充规定 695
第三节 《石油化工金属管道布置设计规范》（SH 3012—2011） 697
一、一般规定 697
二、管廊的管道布置 701
三、常用设备的管道布置 702
四、特殊管道的布置 705
五、取样管道的布置 706
六、泄放管道的布置 707
七、公用系统管道的布置 709
八、阀门的布置 711
九、管件和管道附件的布置 713
十、管道上的仪表或测量元件的布置 715
十一、管道支吊架的布置 717
第四节 工艺设备的管道设计 719
一、管廊（桥）上管道 719
二、塔和立式容器的管道 723
三、加热炉管道 741
四、冷换设备的管道 745
五、泵的管道 751
六、压缩机的管道 763
第五节 工艺及公用工程管道设计 772
一、液化烃管道 772
二、可燃气排放管道（火炬线） 773
三、蒸汽及凝结水管道 774
四、压缩空气和惰性气体管道 776
五、消防水喷淋系统 776
第六节 管道上常用阀门的布置 783
一、旁通阀的设置 783
二、阀门的传动 783
三、双阀的应用 783
四、阀门的适宜位置和所需空间 784
第七节 安全阀的安装 785
一、安全阀的安装 785
二、安全阀入口管道 786
三、安全阀出口管道 786
第八节 管道上调节阀和一次仪表的安装 788
一、调节阀 788
二、孔板 791
三、流量计 793
四、压力表 798
五、温度测量仪表 798
第九节 工艺／储运设备、管道的吹扫 800
一、管道的吹扫方式 800
二、设备的吹扫／水洗方式 800
三、吹扫方向 801
四、管道吹扫接头管径的确定 801
五、塔和容器吹扫接头管径的确定 802
六、储运设施的扫线 802
七、吹扫介质 802
八、固定和半固定式吹扫管道 803
第十节 工艺／储运设备、管道的排液、放空 804
一、设备的排液和排液管 804
二、设备的排气和排气管 805
三、管道的排气和排液 805
第十一节 蒸汽疏水阀及其管道 808
一、蒸汽疏水阀的设置 808
二、蒸汽疏水阀进出口管道 809
附录一 地上并排平行敷设的管道间距 811
附录二 ASME/HG和API/MSS系列管道连接最小结构尺寸 815
附录三 SH系列管道连接最小结构尺寸 843
附录四 管道设计常用数据 863
附录五 管道设计常见“病”例 875
第六章 管道支吊架 912
第一节 支吊架荷载计算 912
一、支吊架承受的荷载 912
二、支吊架垂直荷载计算 913
三、支吊架水平荷载计算 918
第二节 管道垂直位移量的近似计算 921
一、比例计算法 921
二、悬臂挠度法 923
第三节 管道支吊架位置的确定 925
一、连续水平敷设的管道跨距计算 925
二、水平敷设的管道允许跨距 930
附录A 跨距的修正 957
附录B 挠度与跨度间的关系 957
附录C 美国《管道手册》资料（一） 957
附录D 美国《管道手册》资料（二） 959
第四节 支吊架结构设计和选用要点 960
一、结构设计 960
二、弹簧支吊架的选用 961
第五节 管道支吊架结构计算 967
一、支架结构计算应符合下列规定 967
二、悬臂支架 967
三、三角支架 969
四、挡块 973
五、平管与弯管的管式托架 973
六、焊接板式托架 974
七、吊架的吊杆（根据SH/T 3073—2004的规定） 974
附录一 热轧型钢（GB/T706—2008） 984
一、热轧工字钢 984
二、热轧槽钢 986
三、热轧等边角钢 988
四、热轧不等边角钢 992
五、热轧L型钢 996
附录二 各种型钢承载能力 996
附录三 单轨吊车梁选用表 1001
附录四 型钢开洞位置及大小 1001
附录五 受静载荷梁的内力及变位计算 1004
第七章 管道应力分析 1009
第一节 管道承受的荷载 1009
第二节 管道的应力 1010
一、管道的应力及其合成 1010
二、柔性系数和应力增大系数 1012
三、应力的分类 1014
四、GB 50316—2000（2008年版）对管道应力的规定 1015
五、评定标准 1017
第三节 管道柔性分析方法和参数 1019
一、管道柔性计算的范围和分析方法 1019
二、计算参数的确定 1023
第四节 管道热应力分析简化计算 1026
一、判断式分析法 1026
二、图解法 1028
第五节 设备的允许推力和力矩 1042
一、离心泵的允许推力 1042
二、汽轮机的允许推力 1048
三、离心式和轴流式压缩机的管嘴允许推力 1049
四、加热炉管嘴的允许推力 1051
五、空冷器管嘴的允许推力 1051
六、设备管嘴应力的验算 1052
附录一 金属弹性模量 1053
附录二 金属热膨胀系数 1055
附录三 金属的总热膨胀量 1057
附录四 增加管道柔性的设计方法 1059
第八章 非埋地管道抗震设计 1061
第一节 SH/T 3039的规定 1061
第二节 管道水平地震作用力的计算 1061
第三节 增加管架的刚度 1062
第九章 设备和管道的隔热设计 1063
第一节 基本原则 1063
一、保温、保冷的定义 1063
二、散热损失量的比较 1063
三、保温效果的评价 1064
四、保冷效果的评价 1065
五、保温设计的基本原则 1065
六、保冷设计的基本原则 1066
第二节 绝热材料的选择 1066
一、绝热材料及其制品应具有的主要技术性能 1066
二、绝热材料的选择 1069
第三节 绝热计算 1076
一、绝热层厚度计算原则 1076
二、绝热计算 1077
三、绝热材料的经济性比较 1101
四、绝热层伸缩量计算（GB 50264中5.2.12.5） 1101
第四节 关于临界厚度和临界半径 1102
附录一 岩棉、矿渣棉及其制品的保温厚度选用 1104
附录二 超细玻璃棉及其制品的保温厚度选用 1106
附录三 硅酸钙绝热制品的保温厚度选用 1108
附录四 硅酸铝棉及其制品的保温厚度选用 1111
附录五 泡沫玻璃制品的保冷厚度选用 1113
附录六 硬质聚氨酯泡沫塑料制品的保冷厚度选用 1116
附录七 聚苯乙烯泡沫塑料制品的保冷厚度选用 1118
附录八 防烫／防冻层厚度选用 1121
附录九 设备保温厚度选用 1122
附录十 隔（绝）热材料 1123
附录十一 有关气象参数、湿空气的物理性质 1135
附录十二 保温层厚度选用列线图 1141
附录十三 防凝露的保冷层厚度选用列线图 1143
附录十四 绝热层体积外表面积 1144
附录十五 绝热层厚度计算 1148
第十章 管道伴热 1152
第一节 外伴热管 1153
一、外伴热管设计 1153
二、伴热蒸汽／热水的引入和疏水／回收 1159
三、伴管的敷设和结构 1163
四、伴热系统管道的安装 1165
第二节 夹套管设计 1166
一、夹套管的组合尺寸及结构 1166
二、夹套管的热损失和蒸汽耗量 1170
三、夹套管伴热系统管道布置 1170
四、夹套管的安装 1172
第三节 蒸汽内伴热管设计 1172
一、内伴热管的计算 1172
二、内伴热管的安装 1173
第四节 电伴热 1174
一、电伴热的方法 1174
二、电伴热的应用 1176
三、电伴热产品的种类 1176
四、电伴热产品的选型和计算 1183
五、电伴热设施的安装要点 1185
六、典型电伴热安装简图 1186
七、典型电伴热系列产品 1190
附录一传热胶泥 1191
第十一章 图例 1193
第一节 《炼油厂流程图图例》（SH/T3101—2000） 1193
第二节 《炼油厂自动化仪表管线平面布置图图例及文字代号》（SH/T 3105—2000） 1206
第三节 《石油化工配管工程设计图例》（SH/T 3052—2004） 1209
第十二章 工业金属管道工程施工与试验 1232
第一节 概述 1232
第二节 管道的分级和管道检查等级 1232
一、GB 50517—2010对石油化工管道的分级 1232
二、SH 3501—2011对石油化工管道的分级 1233
三、GB 50235—2010对工业金属管道的分级 1234
第三节 管道的预制、焊接、安装 1234
一、管道预制 1234
二、管道焊接 1238
三、钢制管道安装 1241
第四节 管道焊接检查和检验 1245
一、GB/T 20801.5—2006规定的管道检查等级 1245
二、焊缝的外观验收 1246
三、焊接接头的无损检测 1247
四、硬度检测（GB 50517—2010） 1250
五、焊缝铁素体检查（GB 50517—2010） 1251
第五节 管道试验、吹扫与清洗 1251
一、管道试验 1251
二、管道吹扫与清洗 1255
附录 压力管道设计常用标准目录 1259