如何才能成为合格的管道设计工程师？

3qu · 发表于 2015-12-3 16:51:34

本帖最后由 3qu 于 2015-12-3 16:57 编辑

前言

对于管道专业的新人来说，每个人在学校的专业背景都不一样，掌握的知识也都互不相同，有的人更是对管道设计闻所未闻。但是，大家不要担心，大家在学校里具备了基本的能力，那就是学习能力。我们充分地运用起学习这个能力，遵循一定的指导，就会很快地融入管道设计这个专业，并一步步地实现自己的目标。
下面我们将分阶段对管道设计进行介绍和说明。
第一阶段：认知阶段
对于新人来说，对管道设计是陌生的，管道设计是什么？管道是什么？管道设计工程师又是一个怎样的职业？
我们分别对以上问题逐一进行一下讨论。大家对管道的印象多来自于平时生活中，外观是圆柱体，颜色是黑的，白的，有的还包着像棉一样的东西。那就是管道。没错，那些是管道，但不完整。这个需要我们以后去学习，完整的管道都包括什么。那么什么是管道设计呢？顾名思义，管道设计就是设计管道。这个跟我们的室内设计差不多，冷眼一看，就是布置，比如家具摆放什么的。所以说设计管道也可以笼统地称为布置管道。但这些都是外行人的说法，都是大白话。专门有一些人，细细地研究着这些布置的原则，实实在在地去做着这些布置，这些人我们就叫他管道设计工程师，也就是各位了。
那么，以上的三个问题我们都解决了，我们基本上就完成了成为管道设计工程师的第一步：认知自己的角色，认知自己的工作，认知自己的冤家：那就是日后要天天与之为伍的管道，天天与之纠结百转的管道。这些都是认知阶段的开始。
我们知道了自己是谁，是做什么的，那么接下来就是要搞清楚，我们为谁做，在哪做，怎么做。
大家是不是觉得这些问题很简单？实际不然。首先，我们为谁做？当然是为公司，为单位了，大家可能第一反应是这样想。没错，与我们直接相连的就是公司、单位、企业，可是我们工作是为了谋生，为了得到相应的回报，是为了实现自我，所以，归根到底，我们是为我们自己在做。其次是我们在哪做？你们的回答：在公司、单位、企业。没错，这是肯定的。但从更细致的角度划分，我们是在管道部门做，同时我们还在项目中做。这是两个并行的团队，以后我们会进行详细地讨论。再次，我们怎么做？大家可能更想知道这个问题的答案。这个答案，相信大家看完就知道了。
第二阶段：学习阶段
经过了初步的认知阶段，我们进入学习阶段。大家可能又迷茫了，什么都不知道，从哪学起好啊？这个是新人必经的阶段，感觉无从下手。通常，这个时候管道部门的领导会指定专人给你们进行培训，也就是我。这样你们的问题就变成了我的问题：从哪教起好啊？但是告诉大家，我不迷茫。我会对你们进行如下培训：

1 行业/职业形势分析

刚毕业的学生仅仅具备了基本的学习技能，对于新的社会角色还处于完全陌生的状态。同时，由于理想和现实的落差，心态也未调整到合理的轨道上来，基于以上情况，首先应对新人进行行业介绍，并协助其完成初步职业规划，调整心态，迅速进入角色，完成由学生到职业人的过渡。

2 项目介绍与项目组介绍

简单介绍项目的整个流程，使新人初步了解项目启动到项目建造完成的大概过程和主要阶段。简单介绍项目组组成，包括业主单位，总包单位，分包单位等。使新人初步了解项目运行的主要机构和设计单位在项目中扮演的角色。

3 设计工作阶段划分与工作流程

结合项目流程，介绍设计方的主要工作内容与工作阶段划分，设计的工作流程。介绍设计各专业划分与各专业基本职能，介绍本专业的设计工作阶段和各阶段的工作内容。

4 专业基本知识培训

培训内容包括:管道的基本组成培训,管道组成现场认识培训,管道设计文件培训，PI&D图纸培训等。

5 专业软件培训

管道专业建模软件培训。

6 专业设计标准/规范培训

培训内容包括：管线、法兰、阀门等材料标准和制作标准，管道布置规范/通则等。

以上培训不是一蹴而就的，是持续进行的。但是对于新人来说，以上培训强度基本是吃不消的，很多东西都是第一次接触，而且很抽象，理解起来很慢，只好死记硬背。在这里，我要告诉大家，这些知识不用太在意记住了还是没记住，因为记住了也暂时用不上，回头就忘。大家只要记住到哪里去找这些东西就行，用到的时候再找，记忆就会很深刻。经过了漫长、枯燥甚至有些痛苦的培训过程，新人多少会在脑海中对管道专业整体上有了点模糊的概念，也了解了一些管道专业的知识，于是就想：我什么时候才能干活？什么时候才能真正地参与项目呢？那么，假设现在管道部门正好有一些适合的项目，也进行到了新人可以参与的阶段，我们就可以小试牛刀了。
第三阶段：运用阶段
经过了一系列的培训，在晕晕乎乎中，还是新人的大家就要开始真正地参与项目了。基本上，给大家安排的工作都是些多动手少动脑的活，比如修改3D模型（基本上是前辈让你怎么改你就怎么改），修改ISO图编号，统计材料表等等。刚开始的时候，大家会比较容易出错，而且工作中还需要翻看一下以前培训的笔记和资料。但是，这个阶段真正用起来的知识比刚开始培训的内容要少得多，单一得多。一旦这种工作大家知道怎么做了，以后就是重复性工作，很容易枯燥，觉得自己的工作就是在打杂。实际上，在这个阶段大家做的所谓的“杂活”越多，以前培训到的、现在用到的管道专业的知识在大家的脑海中的记忆就会越深刻，在日后的工作中越不容易犯错。这个阶段就是一个边学边用、边用边学的阶段，用的越多，要学的就越多，所以这是一个知识运用阶段。

第四阶段：提高阶段

经过知识运用阶段，等大家基本掌握了学习阶段所学的管道知识，有了一定的基础之后，就要进入提高阶段了。而这个提高阶段时间是非常长的，这个阶段也是新人到成为合格的管道设计工程师的最为关键的一个阶段，是管道设计工程师实现质变的重要时期。在这个阶段大家会接受很多新的工作，不断迎接新的挑战。这个阶段仍是一个边学边用、边用边学的阶段。与运用阶段不同的是，这个阶段的学基本是要靠自学，而不是别人教学。在这个阶段，我们要经历如下过程：

1、成为管道设计人员

将打杂进行到底，无论什么项目，只要有人把任务指派给自己，就踏踏实实地做，不懂就问，闲了就学。慢慢地把管道专业所有的工作都做过一遍，在工作的过程中不断地学习用到的标准、规范、规定、惯例等，不断地积累设计经验，直到完全掌握管道设计工作。

2、成为管道专业负责人员

经过多个项目的摸索，积累足够的设计经验，开始独立负责项目的管道设计。能够把握管道设计的进度，合理安排设计任务，熟悉专业间设计界面，能够处理专业上的技术问题。

从专业技术上看，我们需要提高以下几个方面内容：

1、管道选材

材料是设计的基础，根据不同的压力、介质、温度选用不同的材料。金属材料与非金属材料性能都要有所了解。重点关注已经作废的材料。

2、管道设计

管道设计的标准、规范需要熟读，管道布置的空间感要强，管道组成件的使用、布置原则要牢记，材料统计要细心。

3、管道计算

壁厚计算很简单，应力分析有软件，管径选择有规范，管阻压降会笔算。

4、管道施工现场

要熟悉施工程序，材料使用，焊接要求，检验要求等等。提高现场问题处理效率，优化解决方法，学会换位思考。

经过以上方面的提高，大家基本上就可以自豪地说：一个热腾腾的崭新的合格的管道设计工程师出笼了。

第五阶段：拓展阶段

经过了提高阶段，大家已经能够胜任管道设计工作，专业水平也得到很大的提高，自信心逐渐增强，掌握了解决问题的方法。但是不要止步于此，我们即将进入拓展阶段。拓展阶段并没有固定的方向，大家可以横向在专业间进行拓展，也可以纵向在专业内进行拓展。还记得之前“我们在哪做”这个问题么？我的答案是在管道部门做，在项目中做。两个团队是并行的，所以基本的拓展思路可以围绕这两个团队展开。首先是管道部门，在部门中需要一部分资历比较深的设计人员参与到部门的技术梯队建设中去，这就要求大家要多分享经验，指导新人，让其快速成长。其次在项目团队中，要多了解项目运作，参与项目管理，也是拓展的另一个出路。

管道专业技术提高指导书

说明：
本指导书为指导并促进管道专业技术水平提高而编写，依据标准为美国标准。本指导书将管道专业划分为入门级、初级、中级、高级四个阶段。
一、入门级
要求：
了解管道基础知识。
详细要求：
了解管道的设计标准；
了解管道的组成：管子、管件、附件、阀门等；
了解管道的等级划分；
了解管道的材料使用；
了解管件的类型；
了解阀门的类型；
...
学习材料：
《化工工艺设计手册》
《石油化工管线设计》
其他内部培训资料。
学习案例：
1、管道标准
美国国家标准学会(ANSI)/美国机械工程师协会 (ASME)
ANSI/ASME B31.3  工艺管道
ANSI/ASME B16.5  管法兰和法兰管件
ANSI/ASME B36.10  无缝及焊接钢管
ANSI/ASME B36.19  不锈无缝及焊接钢管

ANSI/ASMEB16.21 管法兰用非金属平垫片

...
2、管道压力等级
配管设计常规管线采用ASME B16.5的公称压力分级，管线压力等级分为150lb、300 lb、（400 lb）、600 lb、900 lb、1500 lb、2500lb。
承插焊接管件，压力等级分为3000 lb、6000 lb、9000 lb；对于螺纹连接管件，压力等级分为2000 lb、3000 lb、6000 lb。
...
3、管道材质与规格
对于常规管线材质，选用碳钢，管子材质标准为ASME A106 Gr. B,管径2〞及以上管件材质标准为ASME A234 Gr. WPB，2〞以下管件材质标准为ASME A105。
碳钢管制造标准遵照ASMEB36.10，奥氏体不锈钢管制造标准遵照ASME B36.19。管子壁厚的规格以管子表号表示，根据ASME B36.10规定，管子表号为操作压力和操作温度下的材料许用应力的比值乘以1000并经过圆整后的数值，即：

SCH[]=P/S ×1000

式中 P—操作压力，MPa；
   S—操作温度下的材料许用应力，MPa。
ASME B36.10中管子表号有：
SCH10、SCH20、SCH30、SCH40、SCH60、SCH80、SCH100、SCH120、SCH140、SCH160。
ASME B36.19中管子表号有：
SCH 5S、SCH 10S、SCH 20S、SCH 30S、SC 40S、SCH80S。
另外，管壁厚也可以用管子的重量表示，如ASME B36.19中管壁厚系列有3种表示形式：
标准重量管    STD
加厚管       XS
特厚管       XXS
...
4、管件组成与阀门类型
管件主要有：弯头、三通、变径管（大小头）、管座（管台）、法兰、螺栓、垫片等。管件主要分为锻造与铸造两种类型。法兰有对焊、平焊、承插焊等焊接形式，法兰面主要有凸面、平面、榫槽面（RTJ）等端面形式。
阀门主要有：闸阀、球阀、蝶阀、止回阀、截止阀、针阀、节流阀、旋塞阀等。
...

学习方法：
将每一知识点分类记录，做好学习笔记。梳理学习资料，以备随时查找。
二、初级
要求：
了解管道基本设计原则；
能够看懂管道及相关专业基本图纸；
能够初步参与项目加工设计（SHOP DESIGN）。
详细要求：
了解管道的布置基本原则。
了解管道的管壁厚计算；
了解管道的材料使用基本原则；
了解管件的选用基本原则；
了解管支架的使用基本原则；
了解阀门的布置基本原则。
能够看懂管道及仪表流程图
能够看懂管线平面布置图
能够看懂管线材料单
能够修改管线3D模型
能够修改管线三维图
...
学习材料：
管道规格书
管道设计规范（内部）
管道三维软件培训教材
《化工工艺设计手册》
《石油化工管线设计》
其他项目资料。
学习案例：
1、管壁厚的选取
管壁厚度的计算遵照ASME B31.3相关规定执行：

tm= t + C

式中 t—承受内压力的计算壁厚，mm；
tm—最小管壁厚，mm；
C—腐蚀、磨损、加工减薄等余量，mm；
当金属管壁厚t<D/4时，管线计算壁厚按下式计算：

t=PD/2(SE+PY)

式中 t—承受内压力的计算壁厚，mm；
P—设计压力，MPa；（表压）
D—管道外径，mm；
S—许用应力，MPa；
E—纵向焊接系数；
Y—温度系数
根据计算出的壁厚结合ASME B36.10中管子表号选出适当的管壁厚规格。
...
2、管线布置基本要求
管线布置必须符合管道及仪表流程图（P&ID）的要求。
管线宜集中成排布置，并充分利用结构梁做支撑。管线走向应合理，并具有足够的柔性。管线布置整齐有序，横平竖直，便于支撑。管线布置，纵向与横向应标高错开，一般情况下，改变方向同时改变标高，但特殊情况下也允许平拐。
管线布置应统一考虑仪表、电气桥架布置、 HVAC风道布置，合理利用空间。
管线布置严禁妨碍设备、机泵及其控制仪表的安装、操作和维修，管线布置不得影响逃生通道及设备维修通道的正常使用。
管线布置应尽量做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。不可避免时应根据操作、检修要求设置高点放空、低点放净。管道布置应尽量减少“盲肠”。
...
学习方法：
研究项目文件，包括：管道规格书、阀门数据表、PID、管线平面布置图、管道壁厚计算书、管道材料单、管道三维图等。研究内部关于管道设计的规范，一般会有很详细的说明；
参与部分能够胜任的实际项目设计工作，如修改3D模型，修改管道材料单，修改管道三维图等；
做好学习笔记与项目总结。经常翻查学习笔记。
三、中级
要求：
详细了解管道设计原则；
熟悉相关专业图纸及专业间设计的逻辑顺序；
能够参与项目详细设计（DETAIL DESIGN）。
详细要求：
了解管道的布置原则。
了解管道的应力计算；
了解管道的材料性能；
了解管件的选用原则；
了解管支架的使用原则；
了解阀门的布置原则；
了解管道制造、安装、检验、试压等施工程序；
能够编制管道规格书；
能够编制管道计算书；
能够编制阀门数据表；
能够进行管道规划与布置；
能够编制管线材料单；
能够建立管线3D模型；
能够绘制管线平面布置图；
能够绘制管线三维图；
能够编写调试大纲；
能够结合现场修改设计；
...
学习材料：
管道规格书
管道设计标准、规范（国家级）
《化工工艺设计手册》
《石油化工管线设计》
其他项目资料。
学习案例：
1、管道应力计算依据
对于一般输送非有毒介质的管线，应用ASME判断式的管线必须满足下列假定：
管系两端为固定点
管系内的管径、壁厚、材质均一致
管系无支管与支吊架
管系使用寿命期间的冷热循环次数少于7000次
管系不能为锯齿形
判断公式为：
DNΔ/（L-U）2≤2.083
式中
DN—公称直径，cm；
Δ—管系总变形量，cm；
L—管系在两端固定之间的展开长度，m；
U—管系两固定点之间的直线距离，m；
...
2、管道试压
根据ASME B31.3的规定，管线的试验压力大于等于设计压力的1.5倍，当系统的设计温度高于试验温度，试验压力采用下式计算（ST/S≤6.5）

PT=1.5PST/S

式中 PT—试验压力；（表压）
P—设计压力；（表压）
ST—试验温度下的应力；
S—设计温度下的应力；
对于不宜采用水为试验介质的系统，应遵照ASME B31.3的要求进行气压泄漏性试验，试验介质为洁净的空气或氮气。试验压力为设计压力的1.1倍。
...
学习方法：
参与项目详细设计；
研究项目文件，研究内部设计规范，研究美国/中国国家相关标准；
进驻施工现场，参与现场技术配合，积累现场经验；
做好学习笔记与项目总结。经常翻查学习笔记。
四、高级
要求：
管道专业主管
详细要求：
具备足够的设计经验，能够独立负责项目的管道设计；
能够把握管道设计的进度，合理安排设计任务，熟悉专业间设计界面，能够处理专业上的技术问题。
学习材料：
不限
学习方法：
学做人，学技术；
参与项目可行性研究、概念设计、基本设计；
做好学习笔记与项目总结。经常翻查学习笔记。

dodo · 发表于 2015-12-3 17:34:07

不错，竟然看完了

棚子 · 发表于 2015-12-5 16:16:17

可以啊

long2 · 发表于 2016-1-8 11:02:33

说的好

lam9602 · 发表于 2016-2-26 11:01:23

说的很详细，是个有经验的管道人员

Richard · 发表于 2016-3-16 08:49:00

毕业大半年的新人，现在在一家新化工厂的建厂过程中。有接触这些内容，想以后转行做管道设计之类的有机会吗。而且现在没有人教，，都是自己去学习了解的，很模糊，感觉没路子啊

xiaxiaxiaozhou · 发表于 2016-3-17 10:41:08

很好的说

xuchunyang · 发表于 2016-3-19 20:19:28

说的好.................................

左左 · 发表于 2016-3-28 16:41:40

写的很细，值得新手学习。

sunlaser · 发表于 2016-5-29 10:04:31

写的好，管道设计需要掌握多专业的知识，多经历现场的锻炼，才能成为合格的工程师。

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