经典船舶管系2船用管子及其附件选型pptConvertorWord文档下载推荐.docx
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如设有安全保护措施以防泄漏和泄漏后产生的后果,也可为Ⅱ级管系,但有毒介质除外。
③货油管系一般为Ⅲ级管系。
④不受压的开式管系,如泄水管、溢流管、透气管和锅炉放汽管等为Ⅲ级管系。
⑤其它介质指空气、水、滑油和液压油等。
⑥热油指热油系统的循环油液。
情境二船用管子的选用
管子的材料、规格和特性
管子是用来输送各种工作介质的通道,由于各种工作介质的压力,温度、流量及腐蚀性的不同,也就决定了管子的种类,规格的繁多及具有不同的特性。
在各类船舶上常用的管子主要有三大类别、即钢管、铜管、塑料管。
钢管
1、钢管按制造工艺分
有缝钢管和无缝钢管
2、钢管按材料分
普通碳素钢、优质碳素钢、合金钢和不锈钢等
无缝钢管
1、无缝钢管的材料牌号
一般为10号、20号、30号等优质碳素钢,及A2,A3、A4等普通碳素钢,合金钢则为10Mn2、09Mn2V、16Mn、15MnV、12Mnov等,不锈钢多为OCrl8Ni9Ti、ICrl8Ni、10Ti、1Crl8Nil0Ti等。
2、无缝钢管加工工艺
圆坯加热后,经穿管机穿孔轧制(热轧)而成,或者经过冷拔成为外径较小的管子。
3、无缝钢管的特性
具有足够的强度,良好的延伸率和工艺性(即可冷弯、也可以热弯和良好的焊接性)。
4、无缝钢管的应用
在船舶各管系中应用得最为广泛。
例如:
蒸汽管、燃油管、滑油管、压缩空气管、冷却水管、消防管等。
有缝钢管
1、有缝钢管的材料牌号
A2、A3、B2、B3等,A类钢多用于船舶。
2、有缝钢管加工工艺
由钢板卷曲后经焊接而成
3、有缝钢管的分类
白铁管(镀锌)、黑铁管
4、有缝钢管的特性
由于有缝钢管所选用的材料无严格要求,故其机械性能也相对较差。
5、有缝钢管的应用
白铁管只适用于常温和工作压力P≤0.1MPa以下的日用水,卫生水、舱底水等系统;
黑铁管可用于输送低温低压的水和油等工作介质,有时也可用于低压的废气和蒸汽系统。
铜管
常用的有紫铜管和黄铜管两种;
紫铜管由含铜量99.5%以上的纯铜拉制和挤制而成;
黄铜管由铜基合金制成,两者相比较紫铜管的韧性稍高一些,黄铜管的强度稍高一些。
紫铜管
紫铜管经退火后,质地柔软,工艺性好,具有很高的塑性和耐蚀性,它不适用于高温、高压系统,再加之价格较贵,在一般的船舶上,只用于压力表管或直径φ≤14mm的液压油类管,但在舰艇上得到广泛应用,如海水系统,液压系统,滑油系统等。
常用的紫铜管材料牌号有T1、T2、T3、T4、TUP等,由制造厂供应的紫铜管均末退火,故在加工过程中,首先应对弯曲部位进行退火,退火温度一般为550—650℃之间。
黄铜管
黄铜管的特点是抗海水及空气的腐蚀能力很强,而且有很好的导热率,但由于冶炼困难产量少,价格较贵,一般只用于热交换器的管束及通话管。
黄铜管系由H62、H68、锡黄铜HSn70—1、HSn62—1、铅黄铜HPb59—1、铁黄铜HFe59—l—l等拉制或挤制而成,黄铜管在加工过程中也均应首先进行退火处理。
双金属管
双金属管是指管壁由两层不同的金属组合而成的管子,即外层为10号优质碳素钢,内层镀有0.6~0.8mm厚的T4号铜制成,管子的外径D为6~70mm,壁厚δ为1.5~6mm,管长L为3~7m。
双金属管具备了钢管和紫铜管的双重特点,即有较高的机械强度,又有较强的耐腐蚀能力,因此,它一般专用于高压空气管路,常用于舰艇上。
这种管子加工较困难,因钢和铜的溶点、机械性能都不同,所以最好采用冷弯工艺。
铝管
铝管是拉制或挤制而成的无缝管,一般船舶铝管由硬铝合金拉制而成。
主要优点是重量轻、耐腐蚀、塑性好、易加工,常为一般轻型快艇所采用。
由于其机械性能不及铜管,只适用于低温、低压的场合,如燃油管、滑油管、冷却水管路等。
常用的铝管牌号有LF2-M防锈合金铝、LF2、LF21、LYll、LYl2等。
这种管子即可冷弯、也可热弯、冷弯前需经退火处理。
塑料管
塑料管一般由耐冲击聚氯乙烯制成,它具有重量轻,比目前船上常用的任何一种金属管都轻,耐腐蚀性能强,还具有摩阻小、绝缘、隔音、吸振、耐磨、绝热和不需油漆,加工与安装工艺较简便等优越特性,但是也存在着强度低、耐热、防火性能差、膨胀系数大,易老化,破损不易修补,焊接温度不易控制等缺陷。
目前这种管子仅用于工作温度在0℃~+60℃,工作压力小于0.6MPa的管系中,可用于Ⅲ级管路中的液货、原油清洗、滑油、液压油、舱底水、甲板排水、污水、洗涤水、空气管等。
随着塑料管的材料性能不断改进,制造工艺的不断完善,必将会获得广泛的应用。
钛合金管
钛合金是问世不久的新型材料,用这种材料制造的管子优于无缝钢管和紫铜管所具备的特性,且又克服了无缝钢管耐腐蚀性差、紫铜管强度低的问题,但由于其价格昂贵、规格较少。
它目前的应用只局限于舰艇上某些特殊的场合。
玻璃纤维增强塑料管
玻璃纤维增强塑料管属于复合型,以树脂为粘接剂,以玻璃纤维及其制品为增强体的复合材料。
船上所用玻璃纤维增强塑料管,主要用于油船的专用压载水管。
玻璃纤维管具有重量轻、强度高、耐热性能好、绝缘性能优良、良好的耐腐蚀性等优点。
但其价格较高,一般均在船东指定时才采用。
管子的选用
1、使用要求
使用要求主要是指管系对管子的机械强度、刚度、尺寸大小、重量、抗腐蚀能力,耐热性等。
不同系统中的管子除要满足管内流通的工作介质在压力、温度、流量、抗腐蚀等要求,还应考虑是否受水击、振动等外界环境条件。
2、工艺要求
选用管子在满足使用要求的前提下,还应达到弯曲、焊接、安装、维护保养、检修等方面的工艺技术条件。
3、经济要求
在选用管材过程中,应在考虑使用要求和工艺要求的同时,还要防止大材小用,优材劣用。
在符合使用要求的前提下,尽最大努力降低船舶的建造成本,在船舶设计阶段是实现这个目标的最佳时机。
1、管径计算
管径是根据管内流体的流速和流体流经管子的能量损失来决定的,在流量一定的情况下,管径主要取决于管内流体的流速。
2、管子壁厚的计算
压力:
单位面积上所受到的正压力。
公称压力:
管子、附件等在0℃时所能承受的压力。
工作压力:
一定温度的流体在工作状态下允许通过管子的压力。
强度试验压力:
对管子和附件作强度试验时的压力。
最小壁厚
δ——最小计算壁厚,mm,
δo——基本计算壁厚,mm,
b——弯曲附加余量,mm,
c——腐蚀余量,mm,
表2-7 钢管腐蚀余量
管系用途
腐蚀余量cmm
过热蒸汽管系
0.3
滑油管系
饱和蒸汽管系
0.8
燃油管系
1.0
货油舱蒸汽加热管系
2.0
货油管系
锅炉开式给水管系
1.5
冷藏装置制冷剂管系
锅炉闭式给水管系
0.5
淡水管系
锅炉排污管系
海水管系
3.0
压缩空气管系
冷藏货油盐水管系
液压油管系
基本计算壁厚
δo——基本计算壁厚,mm;
P——设计压力,MPa;
D——管子外径,mm;
[σ]——管子许用应力,Pa;
e——焊接有效系数,对无缝钢管、电阻焊和高频焊钢管及铜和铜合金管取1,其它方法制造的管子,另行考虑。
管子的质量检验
外观质量检验
管子的内外壁表面是否有裂纹、针孔、气泡、划伤、夹渣、起皮及蜂窝状锈蚀坑等。
内在质量检验
弯曲、扩口、翻边、压扁、铜管的氢病等试验。
弯曲试验:
测定管材弯曲成规定尺寸和形状的能力。
扩口试验:
测定管子直径阔扩大到一定程度时所引起的金属变形的能力。
翻边试验:
测定管壁反折成规定角度时管子变形的能力。
压扁试验:
测定管子压扁到一定尺寸时管子变形的能力。
铜管的氢病试验:
将铜管放进钢制容器内,不断充进高温氢气并保温40分钟,再将试样进行压扁试验。
图2-3 钢管的翻边试验
图2-1 钢管的弯曲试验
图2-2 钢管的扩口试验
图2-4 钢管的压扁试验
情境四 管系中常用附件的选用
1、定义:
管路附件是指安装在系统、管路及锅炉、仪器、机械设备上的各种截止装置的总称。
2、作用:
用来控制工作介质的流量、压力、温度、流向等参数。
连接附件
连接附件的功能
将系统中的机械、设备、仪表、附件和管子等相互连接起来,并给安装和检修带来便利。
连接方式
A、法兰连接(使用范围广,用于DN≥20mm以上的各种管子的连接)
B、螺纹接头(尺寸小,重量轻,拆装方便,使用可靠,用于DN在3~32mm的管子与管子、管子与附件、管子与设备的连接)
C、焊接(重量轻,尺寸小,装配方便,密闭性强,但不可拆御,焊接后管内的氧化皮不易清除且易腐蚀。
法兰连接
搭焊钢法兰
对焊钢法兰
船用铸钢法兰
椭圆形搭焊钢法兰
松套钢法兰
搭焊铜法兰
船用铸铜法兰
搭接焊
螺栓孔
图2-5 搭焊钢法兰
对接焊
图2-6 PN25对焊钢法兰
凹面
凸肩
图2-7PN40、PN64对焊钢法兰
图2-8 椭圆形搭焊钢法兰
翻边
图2-9 松套钢法兰
螺纹接头
中间螺纹接头:
两根管子之间的连接。
旋入螺纹接头:
管子与带内螺孔的机械设备或附件的连接。
支管螺纹接头:
两根轴线相交的管子的连接。
异径螺纹接头:
不同的公称通径的管子与管子、管子与附件的连接。
外套螺母接头:
管子与带外螺纹零件的设备、附件的连接。
螺纹三通四通接头:
承受较大耐压能力的支管螺纹接头。
(a)
图2-10 中间螺纹接头
低压中间螺纹接头;
(b)中压中间螺纹接头;
(c)高压中间螺纹接头
1-A型平肩接头;
2-外套螺母;
3-垫片;
4-A型中间螺纹接头
(b)
(c)
图2-11螺纹三通四通接头
焊接连接
对接焊连接
搭接焊连接
套管焊连接
对接
搭接
套管焊接
图2-12 焊接连接
通舱管件
用于液舱、甲板和船舱隔壁及轻型隔壁上管子的相互连接,以保证水密。
焊接座板:
分单面和双面焊接座板,用于公称通径较大的管子或附件的连接。
螺纹通舱管件:
与螺纹接头配套使用的一种附件。
法兰通舱管件。
舱壁
图2-13 焊接座板
(a)双面焊接座板;
(b)单面焊接座板
图2-14 螺纹通舱管件
(a)A型;
(b)B型
加强板
法兰
图2-15 法兰通舱管件
挠性接管
目的:
减振、隔音、抗冲击、保护动力设备的正常运转、防止管路连接的紧密性被破坏。
夹布胶管:
结构简单,安装方便,富有弹性,重量轻,可隔离高机械振动对管系的影响,可补偿管子膨胀和船体变形引起的管子变形。
高压橡胶接管:
用于液压系统的管路连接,由橡胶和金属网复合而成。
减振橡胶接管:
安装在与动力机械设备相连接的管路上,起到减振、隔音和防冲击的作用。
金属波纹管:
用于高温蒸汽,柴油机排气管路。
管箍
接管
环形凸面
图2-16 夹布胶管连接
图2-17 减振橡胶接管
1-接管本体;
2-橡胶金属半环;
3-调整螺钉;
4-夹环
图2-18 低压金属波纹管
调节、控制附件
1、截止阀
功能:
截止或接通管路中的工作介质,调节工作介质的流量。
按工作介质在阀腔中流通的形式分:
直通(A型)和直角(B型)。
按材料分:
铸铁、铸钢、锻钢和铸铜。
按连接方式分:
法兰和螺纹。
法兰
阀杆
手轮
阀盘
阀座
图2-19 法兰截止阀
螺纹
图2-20 螺纹截止阀
止回阀
控制工作介质只能沿着一个方向流动。
按工作原理分:
重力式和摆臂式
法兰和螺纹
铸铁、铸钢和青铜
按流通方向分:
直角和直通
直通式
直角式
图2-21 法兰止回阀
截止止回阀
截止和阻止工作介质逆向回流的双重作用。
按工作介质的流通方向分:
直通和直角
螺纹式和法兰式
按制造材料分:
铸铁、铸钢、锻钢和青铜。
规格相同的截止止回阀和截止阀外形是一样的,在其标记不明显的情况下如何区别?
止动凸肩
导孔
图2-22 法兰截止止回阀
减压阀
工作原理:
节流
减压和自动调节
分类:
蒸汽减压阀、水减压阀、空气减压阀、滑油减压阀、安全阀、温度调节器。
活塞
图2-24 水减压阀
1-阀体;
2-阀上盖;
3-膜片;
4-阀杆;
5-密封环;
6-阀盘;
7-阀下盖;
8-调节弹簧;
9调整螺栓
图2-25 压缩空气减压阀
1-薄膜片;
2、7-弹簧;
3-弹簧座;
4-调节螺栓;
5-阀座;
6-阀盘
图2-26压缩空气安全阀
1-接座;
2-阀体;
3-阀盘;
4-弹簧座;
5-弹簧;
6-调节螺栓;
7-锁紧螺母;
8-通道
闸阀
它的作用与截止阀相同,但只能是直通,且无节流作用,它有如下优点:
外形尺寸小,法兰间的装配长度短,介质的流动阻力小,阀门安装不受方向限制,但闸阀的闸板与阀座间的密封面制造复杂,且易磨损,不能承受较高的压力。
材料:
铸铁、铸钢、铸铜等。
图2-27 闸阀结构图
1-手轮;
2-闸杆;
3-阀盖;
4-闸板;
5-阀体
阀箱
特点:
便于集中管理,操纵方便,相对占用空间小。
按功能分:
吸入截止阀箱、吸入截止止回阀箱、排出截止阀箱
按其外形分:
单排阀箱、双排阀箱、三排阀箱等。
图2-28 法兰式单排吸入截止阀箱
2-阀盘;
4-阀杆
图2-29 法兰式单排排出截止阀箱
2-阀杆;
4-阀盘;
图2-30调驳阀箱结构示意图
1-阀杆;
2-阀盖;
4-阀座;
5-阀箱体;
6-排出阀;
7-吸入阀
压力表阀
是一种专用于控制和联接压力表的阀门。
⑴由于压力表是易损件,当需要更换或维修压力表时,在卸下压力表前,将压力表阀关闭就可避免管路中的工作介质外泄;
⑵当工作介质是液体时,压力表管中往往积存着空气,而这部分空气可以使压力表不能稳定准确地指示工作介质的压力,压力表阀可以将这部分空气排出来,从而保证压力表正常工作。
图2-31压力表旋塞
图2—32 压力表阀
观察附件
为了检查和测量系统中的机械和设备的压力、温度、液位等,以便随时了解和判别系统的工作情况,并进行必要的调整或采取措施。
类型:
压力表、温度计、液位指示器、液流观察器等。
压力表
用途:
测量系统中的容器或管路内的液体压力,还具有防尘、防溅,密封性能好,能保护内部机构免受机械损伤和灰尘、水滴的侵入。
压力表、真空表和真空压力表。
图2-33 弹簧管式压力表
1-接头;
2-表壳;
3-刻度盘;
4-弹簧管;
5-指针;
6-连杆;
7-传动机构
温度计
测量工作介质温度
玻璃水银、压力式
(1)玻璃水银(直形、90°
角形、135°
角形):
结构简单,价格较低。
安装方便,读数正确,但只能在观测点读数。
(2)压力式指示温度计(由表头、毛细管和感温包等组成):
可以将温度读数远距离传送。
图2-34 压力式指示温度计
1-毛细管;
2-感温包;
3-工作介质;
4-连接螺母;
5-活动螺母;
6表头
表头
毛细管
感温包
液位表
安装在锅炉、液体箱柜及其它容器上,用以指示该容器内液体的液位。
在液位计两端各装有一个针形阀,它不但可以起到切断阀的作用,也可起到自动闭锁的作用。
当液位计安装在容器上,构成一个连通器时,液位计的玻璃因意外事故碎后,自动闭锁在容器压力的作用下,自动密封,以防止容器内的介质继续外流。
针形阀
图2-35 UB-4型板式液位计结构图
1-上端针形阀;
2-放气阀;
3-伴热管接头;
4-玻璃板;
5-盖板;
6-手轮;
7-接头;
8-下端针形阀;
9-标尺;
10-防尘帽;
11-伴热管;
12-放空阀;
13-流液管
滤器
作用:
过滤介质中的各种杂质,以保证系统中的机械和设备的正常工作。
海水滤器、油滤器、气体滤器。
(1)海水滤器:
由箱体、箱盖、滤板网)组成。
必须直立安装在便于清洗和检查之处。
(2)油滤器:
用来过滤滑油、燃油中的杂质,分粗、细滤器。
滑油自清滤器。
(3)空气滤器:
滤出压缩空气中的杂质。
图2-36 圆筒形网式粗滤器
图2-37 薄片式细滤器
1-盖片;
2、3-金属片;
4-柱
图2-38 滑油自清滤器
1-集污壳;
2-滤芯外套;
3-粗网布;
4-细网布;
5-滤芯本体;
6-上压圈;
7-下压圈;
8-大齿轮;
9-小齿轮;
10-十字滑块;
11-半联轴器;
12-蜗杆轴;
13-滤器盖
五、热交换器
将热量从一种流体传递给另一种流体的传热设备。
根据用途分为:
加热器和冷却器。
根据其结构形式分:
盘管式、套管式、管壳式、板式和板翅式等。
盘管式
易于加式制造,成本低,但传热效率低,外形尺寸大。
图2-39 盘管式热交换器
套管式
图2-40 套管式热交换器
管壳式
应用最广泛的一种热交换器,用作滑油冷却器、淡水冷却器、燃油加热器、冷凝器等。
固定管板式、U型管板式和浮头式。
固定管板式:
结构简单,易于制造,但由于它的管子、管板、壳体是刚性连接的,在两种流体有较大的温差时,它们之间由于膨胀不匀,连接处可能发生漏泄。
图2-41 固定管板式热交换器
1-传热管;
2-管板;
3-壳体;
4-隔板;
5-端盖
图2-42 U型管式热交换器
5-端盖
优点:
活动管板可以在壳体内滑动,减少了由于热膨胀不均而产生泄漏的可能性;
管束可以从壳体中抽出,便于清洗管子外壁。
图2-43 浮头式热交换器
2-固定管板;
5-端盖;
6-活动管板;
7-填料;
8-压环
垫片
按用途分:
密封垫片:
防止工作介质漏泄。
用于管路连接。
衬垫片:
用于管路与支架之间的连接。
其功能是:
防止管子与支架的接触腐蚀;
防止支架对管子的磨擦损伤;
降低管子与支架之间的热传导,降低热损耗;
降低声波的传递。
密封垫片
1)高压石棉橡胶垫片:
颜色为紫红色,它适用于公称压力为6.4MPa和工作温度为400℃。
(2)中压石棉橡胶垫片:
适用于公称压力4.0MPa,工作温度375℃,颜色是红色的。
(3)低压石棉橡胶垫片:
这种灰色的垫片可用于公称压力为1.6MPa,工作温度为200℃的蒸汽,海水等管路的密封。
(4)耐油石棉橡胶垫片:
专用于公称压力6.4MPa以下,工作温度低于100℃的燃油和滑油管路连接处的密封,颜色是绿色的。
(5)夹布橡胶垫片:
一种耐油,一种专用于食用淡水管路的密封。
(6)O型橡胶密封圈
(7)紫铜垫圈
1、柔性石墨金属复合垫
适用面宽,耐高压、高温。
柔性石墨板和不锈钢板或铳锡钢板组成。
蒸汽、海水、淡水、空气、烟气、惰性气体、油、各种溶剂、稀氢化酸。
PN:
6.4MPat:
-200---+600
2、高分子涂层复合垫
无毒,饮用水、食品、药品
0.6MPat:
200
3、芳纶橡胶垫片
适用多介质,经济性好。
燃油、滑油、蒸汽、海水、淡水、空气
4.0MPat:
-100---+450
4、丁腈橡胶垫片
阻燃、耐油、酸、碱
海水、淡水、污水、消防、燃油、滑油、压缩空气
3.0MPat:
-30---+110
5、硅橡胶垫片(白色)
无毒、耐高温
供水、饮水、制冷
1.6MPat:
-30---+150
6、氟橡胶垫片(红色)
阻燃、耐油、酸、碱,耐高温
高温燃油、滑油、动物油、植物油
-30---+250
衬垫片
石棉橡胶衬垫:
用于受热管路与支架间
耐油石棉橡胶衬垫:
用于油管路及机舱花铁板以下的各系统的管路与支架间。
铅板衬垫:
用于直接与海水接触或穿越油舱的管子与支架间。
无毒橡胶衬垫:
用于穿越食用淡水舱的管子与支架间