HG/T 20589-1996
基本信息
标准号： HG/T 20589-1996
中文名称：化学工业炉受压元件强度计算规定
标准类别：化工行业标准(HG)
英文名称： Chemical industrial furnace pressure component strength calculation regulations
标准状态：现行
发布日期：1996-09-10
实施日期：1996-03-01
出版语种：简体中文
下载格式：.rar.pdf
下载大小：KB
标准分类号
标准ICS号：化工技术>>71.120化工设备
中标分类号：化工>>化工机械与设备>>G93化工设备
关联标准
出版信息
页数：81页
标准价格：30.0 元
相关单位信息
标准简介
HG/T 20589-1996 化学工业炉受压元件强度计算规定 HG/T20589-1996 标准下载解压密码：www.bzxz.net
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标准内容
中华人民共和国行业标准
HG/T 20589—96
化学工业炉受压元件强度计算规定Specification of Strength Calculation on PressureParts for Chemical Process Furnace1996—09—10发布
1997--01—01
中华人民共和国化学工业部
化学工业部文件
化建发（1996)632号
关于颁发《化学工业炉受压元件强度计算规定》行业标准的通知
各省、自治区、直辖市、计划单列市化工厅（局、公司），各有关设计单位：由化工部工业炉设计技术中心站组织，由南化（集团)公司设计院主编的《化学工业炉受压元件强度计算规定》，业经审查，现批准为推荐性行业标准，编号为HG/T20589-96自一九九七年元月一日起实施。
本规定由化工部工业炉设计技术中心站负责管理，由化工部工程建设标准编辑中心负责出版、发行。
化学工业部
一九九六年九月十日
中华人民共和国行业标准
化学工业炉受压元件强度计算规定HG/T 20589-96
主编单位：南京化学工业（集团）公司设计院学工
批准部门：化bZxz.net
实施日期：一九九七年月一日 化工部工程建设标准编辑中心
so.com1总则
1.1适用范围
1.2相关标准
1.3材料
2.1设计基础
2.2设计压力··
2.3设计温度
2.4炉管用钢的安全系数
2.5壁厚附加量
2.6螺变温度
2.7炉管用钢的机械性能
2.8应力公式···
2.9应力厚度
2.10最小壁厚和平均壁厚
2.11炉管受力验算
3联箱（集合管）
异形管件
4.1概述
4.2三通
4.3弯头
4.4等径叉形管
4.5直管弯制U形管.
附录A炉管辅助计算
A.1炉管最高管壁温度：
A.2炉管管壁的当量温度·
A.3炉管极限温度·
A.4炉管材料的许用应力·
A.5腐蚀分数及炉管最小壁厚..
A.6热应力限制.
A.7计算例题·
A.8炉管计算表
附录B内压圆筒、封头和元件
-电电
B.1概述
B.2材料
附录C单位换算
编制说明·
参考资料
心电中心国国国邮
曲鲁曲
品学中中
（1）
·（1)
（3）
：（4）
（4）
（4）
（20)
+++++*(20)
中中助国中界
：(27)
（37)
（58)
：(63)
.****. (64)
本规定用于化学工业炉受压元件强度计算。除本规定外，相关部分则应遵循国家颁发的《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《压力容器安全技术监察规程》等有关锅炉、压力容器的法令、法规及规定。
1.1适用范递
1.1.1本规定适用于新建的化学工业炉受压无件的强度计算。1.1.2本规定适用于下列直接火焰加热的化学工业炉受压元件的强度计算。1.1.2.1设计压力小于或等于24MPa、设计温度小于或等于900℃，由碳素钢、合金钢不锈钢和耐热钢轧制的无缝钢管与管件组焊一体的轧制炉管。1.1.2.2设计压力小于或等于5MPa、设计温度小于或等于1100℃，由离心铸造的耐热合金管与管件组焊体的离心铸造炉管。1.1.2.3碳素钢、合金钢、不锈钢、耐热钢、耐热铸钢、碳素钢及合金钢铸件的管件，如集合管、弯头、三通管、叉形管、锥形管等。1.1。3本规定也适用于有耐火内衬的新建各种化学工业炉的受内压圆简、封头和元件的强度计算，如气化炉、二段转化炉、余热锅炉管箱等。1.2相关标准
1.2.1设计规定
1.2.1.1受压元件内以水和水蒸汽为介质的管系按GB9222《水管锅炉受压元件强度计算》计算。
1.2.1.2有耐火内衬受内压的简体、封头和元件强度计算，在确保不受直接火焰加热时，按GB150《钢制压力容器》的相应章节进行计算，见本规定附录B。1.2.2材料规定和引用钢材标准
HGJ 15
GB9948
GB8163
GB6479
GB5310
GB3087
GB2270
HG/T 2601
《化学工业炉金属材料设计选用规定》《钢制化工容器材料选用规定》《石油裂化用无缝钢管》
《输送流体用无缝钢管》
《化肥设备用高压无缝钢管》
《高压锅炉无缝钢管》
《低中压锅炉用无缝钢管》
《不锈钢无缝钢管》
《高温承压用离心铸造合金炉管技术条件》1
SHJ 1041
GB4238
GB11352
GB2100
GB3274
GB4237
GB6654
GB6655
GB5681
GB7659
《炼油厂管式加热炉铬25镍12合金钢铸件工程技术条件》《耐热钢板》
《一般工程用铸造碳钢件》
《不锈耐酸钢铸件》
《普通碳素结构钢和低合金结构薄钢板技术条件》《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》《不锈钢热轧钢板》
《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》《多层压力容器用低合金钢钢板》《压力容器用热轧钢带》
《焊接结构用碳素钢铸件》
1.2.3制造、检验及验收规定
HG20545
JB1611
HG20544
JB1610
JB1612
CHJB301
HG20531
GB6414
GB5677
JB4726
JB4728
JB4729
JB4730
《钢制压力容器》
《化学工业炉受压元件制造技术条件》《锅炉集管箱制造技术条件》
《化学工业炉结构安装技术条件》《锅炉管子制造技术条件》
《锅炉水压试验技术条件》
《段炉辐射段竖琴管排制造技术条件》《铸钢、铸铁容器》
《铸件尺寸公差》
《铸钢件射线照像及底片等级分类方法》《压力容器碳素钢和低合金钢锻件》《压力容器不锈钢锻件》
《旋压封头》
《压力容器无损检测》
1.3.1化学工业炉受压元件所用的钢材应符合本规定。凡与受压元件相焊接的非受压元件用钢，也必须其有良好的可焊性。1.3.2受压元件用钢材必须考虑元件操作条件与设计参数（如设计温度、设计压力、介质特性等）、材料的焊接性能、冷热加工工艺性能和经济合理性。1.3.3受压元件钢材的质量及规格应符合最新版的相应国家标准、行业标准（部标）或有关技术条件，并有钢广的钢材质量证明书（或其复印件）。1.3.4本规定中所用的标准及技术要求，应为最新版国家标准、行业标准。2
本规定适用于薄壁制炉管和离心铸造炉管（炉管壁厚与炉管外径之比小于0.15）之强度计算。
2.1设计基础
2.1.1计算参数
在应用本章的计算方法时，必须获得下列数据作为计算参数，即：操作压力、操作温度，腐蚀裕量、炉管材质等。
另外，还需要获得下列数据：
2.1.1.1设计寿命；
2.1.1.2设计温度；
2.1.1.3温度裕量；
2.1.1.4腐蚀分数；
2.1.1.5是否应用弹性范围热应力限制。如不能获得以上五项中任一项时，则采用下列数据计算：2.1.1.6设计寿命以100000小时计；2.1.1.7设计温度采用最高管壁温度或当量温度分别加温度裕量：2.1.1.8温度裕量：无化学反应内压受热炉管取15℃；有化学反应内压受热炉管取30℃；
2.1.1.9腐蚀分数按附录A.5中图A.5.1.3查取；2.1.1.10采用弹性范围热应力限制。2.1.2·限制条件
2.1.2.1金属材料基本许用应力仅仅是根据材料的屈服强度和断裂强度考虑的。2.1.2.2本计算规定只考虑介质的均匀腐蚀，而对材料组织的石墨化、渗碳等不利因素，则在材料选择和设计温度的控制中予以考虑，2.1.2.3本计算规定未考虑金属受脉冲拉压、屈服或交变热载荷的作用。2.1.2.4设计载荷仅包括内压载荷。由管子自重、支承方式、热膨胀等弓起的应力限制，在弹性范围内热应力验算中予以考虑。2.1.3设计范围的划分
根据炉管设计温度低于变温度或高于蠕变温度而划分为弹性设计范闺（较低温度）或断裂设计范围（较高温度）。
温度区位于弹性许用应力和断裂许用应力交叉点附近时，弹性设计和断裂设计两种公式都需采用，但取其中较大值作为设计采用值。3
2.2.1弹性设计压力
2.2设计压力
在弹性设计范围内，设计压力为最高工作压力的1.2倍。2.2.2断裂设计压力
2.2.2.1在断裂设计范围内，设计压力应为最高工作压力的1.1倍2.2.2.2取机泵出口压力Po减去其炉管计算段的系统阻力降△P的差值为断裂设计压力，按下式计算：
PPo—AP
Pp—断裂设计压力，MPa；
Po一机、泵出口最高工作压力，MPaAP
机、泵出口至炉管计算段的阻力降，MPa。2.3设计温度
t=tm十ta
t=te+ta
设计温度，℃；
tm最高管壁温度（按附录A。1计算），℃：t。—当量温度（按附录A.2计算），C：ta-—温度裕量（按2.1.1.3取），℃。2.4炉管用钢的安全系数
考虑计算的误差，材料本身的缺陷以及制造、检验和安装的偏差等综合因素，以屈服极限为基准，安全系数取：
(1)铁素体钢：ns一1.5；
(2)奥氏体钢：ns=1.1；
(3)在蠕变温度下：ng一1.0。
2.5壁厚附加量
璧厚附加量C按下式确定：
C-C+C2 或 C
Ci—-腐蚀裕量，mm
C2—轧制炉管的厚度负偏差，mm;C.离心铸造管的疏松层厚度，mm。2.5.1腐蚀裕量
根据选用炉管的材质、设计温度、设计寿命和操作介质的腐蚀性进行选取。在高温高压下氢气氛中钢材按图2.5.1一1规定选用。腐蚀裕量C1=0。操作介质中含有硫、硫化氢、钒和钠的化合物时，炉管材质选用应符合HGJ41《化学工业炉金属材料设计选用规定》。腐蚀裕量C分别按图2.5.1一2、图2.5.1一3和表2.5.1选取。
氧化腐蚀的腐蚀裕量C1按图2.5.1一4选取。2.5.2轧制炉管的管壁厚度负偏差轧制炉管的管壁厚度负偏差，除另有规定外，C2按表2.5.2规定选取。2.5.3离心铸造管疏松层的厚度
2.5.3.1内壁按内壁加工后的疏松层计取。如：加工后疏松层为Omm，即C3Omm。若内壁不加工时取C：=1.6mm。
2.5.3.2外壁不加工，其粗糙度为0.8mm，即C3=0.8mm。外壁加工，取C=omm。
eows 02os
ONS OOA
()B‘
/uu
温度，℃
图2.5.1一2无氢状态下，高温硫化氢的平均魔蚀率(含巯0.6%)
度500
温400
度500
温400
0~5%Cr钢
腐蚀率
>1. 27m0/a
0.31-1.27mm/a
<0.51mm/a
12%C钢
腐蚀率
P0.254mm/a
0.127~0.254mm/a
≤0.127mm/a
18-8钢
腐蚀率
>0.127mm/a
6: 0254~0. 127mm/a7
o.0254mm/a
3.925.889.898
196294345
H,s分压，10-3MPa
图2.5.1-3在H，介质中钢材对H2S的抗腐蚀性能
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HG/T 20589—96
化学工业炉受压元件强度计算规定Specification of Strength Calculation on PressureParts for Chemical Process Furnace1996—09—10发布
1997--01—01
中华人民共和国化学工业部
化学工业部文件
化建发（1996)632号
关于颁发《化学工业炉受压元件强度计算规定》行业标准的通知
各省、自治区、直辖市、计划单列市化工厅（局、公司），各有关设计单位：由化工部工业炉设计技术中心站组织，由南化（集团)公司设计院主编的《化学工业炉受压元件强度计算规定》，业经审查，现批准为推荐性行业标准，编号为HG/T20589-96自一九九七年元月一日起实施。
本规定由化工部工业炉设计技术中心站负责管理，由化工部工程建设标准编辑中心负责出版、发行。
化学工业部
一九九六年九月十日
中华人民共和国行业标准
化学工业炉受压元件强度计算规定HG/T 20589-96
主编单位：南京化学工业（集团）公司设计院学工
批准部门：化bZxz.net
实施日期：一九九七年月一日 化工部工程建设标准编辑中心
so.com1总则
1.1适用范围
1.2相关标准
1.3材料
2.1设计基础
2.2设计压力··
2.3设计温度
2.4炉管用钢的安全系数
2.5壁厚附加量
2.6螺变温度
2.7炉管用钢的机械性能
2.8应力公式···
2.9应力厚度
2.10最小壁厚和平均壁厚
2.11炉管受力验算
3联箱（集合管）
异形管件
4.1概述
4.2三通
4.3弯头
4.4等径叉形管
4.5直管弯制U形管.
附录A炉管辅助计算
A.1炉管最高管壁温度：
A.2炉管管壁的当量温度·
A.3炉管极限温度·
A.4炉管材料的许用应力·
A.5腐蚀分数及炉管最小壁厚..
A.6热应力限制.
A.7计算例题·
A.8炉管计算表
附录B内压圆筒、封头和元件
-电电
B.1概述
B.2材料
附录C单位换算
编制说明·
参考资料
心电中心国国国邮
曲鲁曲
品学中中
（1）
·（1)
（3）
：（4）
（4）
（4）
（20)
+++++*(20)
中中助国中界
：(27)
（37)
（58)
：(63)
.****. (64)
本规定用于化学工业炉受压元件强度计算。除本规定外，相关部分则应遵循国家颁发的《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《压力容器安全技术监察规程》等有关锅炉、压力容器的法令、法规及规定。
1.1适用范递
1.1.1本规定适用于新建的化学工业炉受压无件的强度计算。1.1.2本规定适用于下列直接火焰加热的化学工业炉受压元件的强度计算。1.1.2.1设计压力小于或等于24MPa、设计温度小于或等于900℃，由碳素钢、合金钢不锈钢和耐热钢轧制的无缝钢管与管件组焊一体的轧制炉管。1.1.2.2设计压力小于或等于5MPa、设计温度小于或等于1100℃，由离心铸造的耐热合金管与管件组焊体的离心铸造炉管。1.1.2.3碳素钢、合金钢、不锈钢、耐热钢、耐热铸钢、碳素钢及合金钢铸件的管件，如集合管、弯头、三通管、叉形管、锥形管等。1.1。3本规定也适用于有耐火内衬的新建各种化学工业炉的受内压圆简、封头和元件的强度计算，如气化炉、二段转化炉、余热锅炉管箱等。1.2相关标准
1.2.1设计规定
1.2.1.1受压元件内以水和水蒸汽为介质的管系按GB9222《水管锅炉受压元件强度计算》计算。
1.2.1.2有耐火内衬受内压的简体、封头和元件强度计算，在确保不受直接火焰加热时，按GB150《钢制压力容器》的相应章节进行计算，见本规定附录B。1.2.2材料规定和引用钢材标准
HGJ 15
GB9948
GB8163
GB6479
GB5310
GB3087
GB2270
HG/T 2601
《化学工业炉金属材料设计选用规定》《钢制化工容器材料选用规定》《石油裂化用无缝钢管》
《输送流体用无缝钢管》
《化肥设备用高压无缝钢管》
《高压锅炉无缝钢管》
《低中压锅炉用无缝钢管》
《不锈钢无缝钢管》
《高温承压用离心铸造合金炉管技术条件》1
SHJ 1041
GB4238
GB11352
GB2100
GB3274
GB4237
GB6654
GB6655
GB5681
GB7659
《炼油厂管式加热炉铬25镍12合金钢铸件工程技术条件》《耐热钢板》
《一般工程用铸造碳钢件》
《不锈耐酸钢铸件》
《普通碳素结构钢和低合金结构薄钢板技术条件》《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》《不锈钢热轧钢板》
《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》《多层压力容器用低合金钢钢板》《压力容器用热轧钢带》
《焊接结构用碳素钢铸件》
1.2.3制造、检验及验收规定
HG20545
JB1611
HG20544
JB1610
JB1612
CHJB301
HG20531
GB6414
GB5677
JB4726
JB4728
JB4729
JB4730
《钢制压力容器》
《化学工业炉受压元件制造技术条件》《锅炉集管箱制造技术条件》
《化学工业炉结构安装技术条件》《锅炉管子制造技术条件》
《锅炉水压试验技术条件》
《段炉辐射段竖琴管排制造技术条件》《铸钢、铸铁容器》
《铸件尺寸公差》
《铸钢件射线照像及底片等级分类方法》《压力容器碳素钢和低合金钢锻件》《压力容器不锈钢锻件》
《旋压封头》
《压力容器无损检测》
1.3.1化学工业炉受压元件所用的钢材应符合本规定。凡与受压元件相焊接的非受压元件用钢，也必须其有良好的可焊性。1.3.2受压元件用钢材必须考虑元件操作条件与设计参数（如设计温度、设计压力、介质特性等）、材料的焊接性能、冷热加工工艺性能和经济合理性。1.3.3受压元件钢材的质量及规格应符合最新版的相应国家标准、行业标准（部标）或有关技术条件，并有钢广的钢材质量证明书（或其复印件）。1.3.4本规定中所用的标准及技术要求，应为最新版国家标准、行业标准。2
本规定适用于薄壁制炉管和离心铸造炉管（炉管壁厚与炉管外径之比小于0.15）之强度计算。
2.1设计基础
2.1.1计算参数
在应用本章的计算方法时，必须获得下列数据作为计算参数，即：操作压力、操作温度，腐蚀裕量、炉管材质等。
另外，还需要获得下列数据：
2.1.1.1设计寿命；
2.1.1.2设计温度；
2.1.1.3温度裕量；
2.1.1.4腐蚀分数；
2.1.1.5是否应用弹性范围热应力限制。如不能获得以上五项中任一项时，则采用下列数据计算：2.1.1.6设计寿命以100000小时计；2.1.1.7设计温度采用最高管壁温度或当量温度分别加温度裕量：2.1.1.8温度裕量：无化学反应内压受热炉管取15℃；有化学反应内压受热炉管取30℃；
2.1.1.9腐蚀分数按附录A.5中图A.5.1.3查取；2.1.1.10采用弹性范围热应力限制。2.1.2·限制条件
2.1.2.1金属材料基本许用应力仅仅是根据材料的屈服强度和断裂强度考虑的。2.1.2.2本计算规定只考虑介质的均匀腐蚀，而对材料组织的石墨化、渗碳等不利因素，则在材料选择和设计温度的控制中予以考虑，2.1.2.3本计算规定未考虑金属受脉冲拉压、屈服或交变热载荷的作用。2.1.2.4设计载荷仅包括内压载荷。由管子自重、支承方式、热膨胀等弓起的应力限制，在弹性范围内热应力验算中予以考虑。2.1.3设计范围的划分
根据炉管设计温度低于变温度或高于蠕变温度而划分为弹性设计范闺（较低温度）或断裂设计范围（较高温度）。
温度区位于弹性许用应力和断裂许用应力交叉点附近时，弹性设计和断裂设计两种公式都需采用，但取其中较大值作为设计采用值。3
2.2.1弹性设计压力
2.2设计压力
在弹性设计范围内，设计压力为最高工作压力的1.2倍。2.2.2断裂设计压力
2.2.2.1在断裂设计范围内，设计压力应为最高工作压力的1.1倍2.2.2.2取机泵出口压力Po减去其炉管计算段的系统阻力降△P的差值为断裂设计压力，按下式计算：
PPo—AP
Pp—断裂设计压力，MPa；
Po一机、泵出口最高工作压力，MPaAP
机、泵出口至炉管计算段的阻力降，MPa。2.3设计温度
t=tm十ta
t=te+ta
设计温度，℃；
tm最高管壁温度（按附录A。1计算），℃：t。—当量温度（按附录A.2计算），C：ta-—温度裕量（按2.1.1.3取），℃。2.4炉管用钢的安全系数
考虑计算的误差，材料本身的缺陷以及制造、检验和安装的偏差等综合因素，以屈服极限为基准，安全系数取：
(1)铁素体钢：ns一1.5；
(2)奥氏体钢：ns=1.1；
(3)在蠕变温度下：ng一1.0。
2.5壁厚附加量
璧厚附加量C按下式确定：
C-C+C2 或 C
Ci—-腐蚀裕量，mm
C2—轧制炉管的厚度负偏差，mm;C.离心铸造管的疏松层厚度，mm。2.5.1腐蚀裕量
根据选用炉管的材质、设计温度、设计寿命和操作介质的腐蚀性进行选取。在高温高压下氢气氛中钢材按图2.5.1一1规定选用。腐蚀裕量C1=0。操作介质中含有硫、硫化氢、钒和钠的化合物时，炉管材质选用应符合HGJ41《化学工业炉金属材料设计选用规定》。腐蚀裕量C分别按图2.5.1一2、图2.5.1一3和表2.5.1选取。
氧化腐蚀的腐蚀裕量C1按图2.5.1一4选取。2.5.2轧制炉管的管壁厚度负偏差轧制炉管的管壁厚度负偏差，除另有规定外，C2按表2.5.2规定选取。2.5.3离心铸造管疏松层的厚度
2.5.3.1内壁按内壁加工后的疏松层计取。如：加工后疏松层为Omm，即C3Omm。若内壁不加工时取C：=1.6mm。
2.5.3.2外壁不加工，其粗糙度为0.8mm，即C3=0.8mm。外壁加工，取C=omm。
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温度，℃
图2.5.1一2无氢状态下，高温硫化氢的平均魔蚀率(含巯0.6%)
度500
温400
度500
温400
0~5%Cr钢
腐蚀率
>1. 27m0/a
0.31-1.27mm/a
<0.51mm/a
12%C钢
腐蚀率
P0.254mm/a
0.127~0.254mm/a
≤0.127mm/a
18-8钢
腐蚀率
>0.127mm/a
6: 0254~0. 127mm/a7
o.0254mm/a
3.925.889.898
196294345
H,s分压，10-3MPa
图2.5.1-3在H，介质中钢材对H2S的抗腐蚀性能
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