1、(一) 焊接钢管焊接钢管,也称有缝钢管,一般由钢板或钢带卷焊而成。按管材的表面处理 形式分为镀锌和不镀锌两种。表面镀锌的发白色,又称为白铁管或镀锌钢管;表 面不镀锌的即普通焊接钢管,也称为黑铁管。镀锌焊接钢管,常用于输送介质要 求比较洁净的管道,如生活用水、净化空气、仪表空气等;不镀锌的焊接钢管, 可用于输送蒸汽、煤气、压缩空气和冷凝水等。根据用户要求,焊接钢管在出厂时可分两种,一种是管端带螺纹的,另一种 是管端不带螺纹的。管端带螺纹的焊接钢管,每根管材长度为 49m,不带螺纹的焊接钢管,每根管材长度为 412m。焊接钢管按管壁厚度不同,分为薄壁钢管、加厚钢管和普通钢管。工艺管道 上用量最多的
2、是普通钢管,其试验压力为 2.0MPa。加厚钢管的试验压力为 3.0MPa。焊接钢管的联接方法较多,有螺纹联接、法兰联接和焊接。法兰联接中又分 螺纹法兰联接和焊接法兰联接,焊接方法中又分为气焊和电弧焊。常用焊接钢管的规格范围为公称直径 6150mm。(二) 无缝钢管无缝钢管,是工业管道中用量最大,品种规格最多的管材,基本上分为流体 输送用无缝钢管和带有专用性的无缝钢管两大类,前者是工艺管道常用的钢管,后者如锅炉专用钢管、裂化炉管和热交换器用钢管等。按材质可分为碳素无缝钢 管、铬钼无缝钢管和不锈、耐酸无缝钢管。按公称压力可分为低压(0 10MPa三类。工艺管道常用的是流体输送用无缝 钢管。1 碳
3、素无缝钢管,常用的制造材质为10号、20号、16Mn钢,其规格范 围为:热轧外径 3A630mm,冷拔外径6200mm,单根管长度412m , 容许操作温度为-40450 C,广泛用于输送各种对钢无腐蚀性的介质,如输送 蒸汽、氧气、压缩空气、油品和油气等。2 低合金钢无缝钢管,系指含一定比例合金元素的合金钢管。通常分为两种,一种是含有锰元素的低合金钢管,称为普通低合金钢管,如 16Mn、15MnV等;另一种是含有铬、钼等元素的低合金钢管,称铬钼钢管。常用的有12CrMo、 15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等,其规格范围为外径 1( 273mm,单根管 长度412m,铬钼钢管适用温度范
4、围为-40550 C。低合金无缝钢管,多用于 输送各种温度较高的油品、油气和腐蚀性不强的盐水、低浓度有机酸等。3 不锈耐酸无缝钢管,根据铬、镍、钛各种金属的不同含量,品种很多,有 Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti 等。这些钢号中用 量最多的是1Cr18Ni9Ti,在施工图上常用简化材质代号18-8来表示,适用温度 范围为-196700 C,在化工生产中用来输送各种腐蚀性较强的介质,如硝 酸、醋酸和尿素等。4 高压无缝钢管,其制造材质与上述无缝钢管基本相同,只是管壁比中低 压无缝钢管厚,最厚的管壁达 40mm。如化肥设备用高压无缝钢管规格为
5、 14 x 4(mm)273 X40(mm),单根管长度412m,适用压力范围1032MPa, 工作温度-40400 C。在石油化工装置中用以上高压无缝钢管输送原料气、氢 氮气、合成气、水蒸气、高压冷凝水等介质。除上述外,还有低温钢管,在引进工程项目的冷区用量较多, 其材料牌号为STPL-39、STPL-46,工作温度可达-105 C,适用于输送各种无腐蚀性低温介质 管道,目前国内还没有批量生产与这种标准相应的钢管。低温钢管分为无缝钢管 和有缝钢管两种,无缝低温钢管公称直径为 15400mm,壁厚同碳钢管;有缝低温钢管公称直径为4001100mm,壁厚为610mm,单根管标准长度6m。(3)
6、钢板卷板管钢板卷板管,是由钢板卷制焊接而成,分为直缝卷焊钢管和螺旋缝卷焊钢管 两种。直缝卷焊钢管多数在施工现场制造或委托加工厂制造,专业钢管厂不生产。 钢板材料有Q235A、10号、20号、16Mn、20g等,其规格范围为公称直径200 3000mm,最大的有4000mm,壁厚一般为416mm。公称直径200900mm 的单根管长度为6.4m ;公称直径10003000mm的为4.8m。适用工作温度: Q235A 为-15 300 C,10 号、20 号、16Mn、20g 为-40 450 C,均适用于低 压范围。螺旋缝卷焊钢管,由钢管制造厂生产,材质有 Q235A,16Mn。其规格范围 为公
7、称直径200700mm,壁厚710mm,单根管长度818m。适用工作温 度:Q235A 为-15 300 C, 16 Mn 为-40 450 C,操作压力:Q235A 为 2.5MPa, 16Mn 为 4MPa。直缝卷焊钢管和螺旋缝卷焊钢管,多用于输送常温低压腐蚀性不强的介质, 如低压蒸汽、地下循环水、煤气和油气等。螺旋缝卷焊钢管单根管较长,特别适 用于长距离输送管道。根据工程所需,还有直缝不锈钢板卷焊管,都是在施工现场卷制,制造厂不 生产。所用材质多为1Cr18Ni9Ti钢板。其规格范围公称直径为2001000mm, 公称直径200400mm 的壁厚为4mm,公称直径7001000mm的壁厚
8、为6 8mm,单根管长度为4.5m。适用温度和输送的介质范围同低压不锈钢管。(四)铜管铜管分紫铜管和黄铜管两种。制造紫铜管所用的材料牌号有 T2、T3、T4和 TUP 等,含铜量较高,占99.7%以上;黄铜管的制造材料牌号有H62 , H68等, 都是锌和铜的合金,如H62黄铜管,其材料成份铜为60.5%63.5%,锌为39.6%, 其他杂质小于0.5%。铜管的制造方法分为拉制和挤制两种。拉制铜管外径为 3 200mm,挤制铜管外径为 32 280mm,壁厚1.55mm ;铜板卷焊铜管的规格范围为外 径 155- 505mm,供货方式有单根的和成盘的两种。铜管的适用工作温度在250 C以下,多
9、用于油管道、保温伴管和空分氧气管 道。(五)钛管钛管是近年来新出现的一种管材,由于它具有重量轻、强度高、耐腐蚀性强 和耐低温等特点,常被用于其他管材无法胜任的工艺部位。钛管是用 TA1、TA2工业纯钛制造,适用温度范围为-140250 C,当温度超过250 C时,其机械性 能下降。常用钛管的规格范围为公称直径 20400mm。适用于低中压,低压管 壁厚2.812.7mm,中压管壁厚3.721.4mm。钛管虽然具有很多优点,但因 价格昂贵,焊接难度较大,尚未被广泛采用。二、管件在管系中改变走向、标高或改变管径以及由主管上引出支管等均需用管件。 由于管系形状各异、简繁不等,因此,管件的种类较多。常
10、用的管件有弯头、三通、 异径管、管接头、管帽等。管件按用途分类用途耸件名称直管和直管连接活接头、管箍改变走向弯头、弯管分支二通.四通、承插焊管接头、螺纹管接头、加强管嘴、俯 压管嘴*管箍变轻异径管(大小头)、异径短节.异径管箍.内外丝封闭管端管帽、堵头(堵怨)封头法兰盖 1其它螺纹短节.彌边管接头(一)弯头弯头是用来改变管道的走向。常用弯头的弯曲角度为90、45和180, 180 弯头也称为U型弯管,也有特殊角度的弯头,但为数极少。1 玛钢弯头玛钢弯头,也称可锻铸铁弯头,是最常见的螺纹弯头。这种玛钢管件,主要 用于采暖,上下水管道和煤气管道上。在工艺过程中,除需要经常拆卸的低压管 道外,其他物
11、料管道上很少使用。玛钢弯头的规格比较小,常用的规格范围为 1/24英寸,按其不同的表面处理分镀锌和不镀锌两种。2 压制弯头压制弯头,也称冲压弯头或无缝弯头,是用优质碳素钢、不锈耐酸钢和低合 金钢无缝管等,在特制的模具内压制成型的。其弯曲半径为公称直径的一倍半(R=1.5DN ),在特殊场合下也可采用弯曲半径等于公称直径的弯头 (R=1DN )。 其规格范围在DN20600mm以内。其壁厚范围与无缝钢管的表号一致。压制 弯头一般由专业制造厂或加工厂用标准无缝钢管冲压加工而成, 出厂时弯头两端应加工好坡口。3 冲压焊接弯头冲压焊接弯头,是采用板材经模具冲压成半块环形弯头, 然后将两块半环弯 头进行
12、组对焊接成型。其弯曲半径同无缝管弯头,规格范围为公称直径 200mm 以上。4 焊接弯头焊接弯头,也称虾米腰或虾体弯头。制作方法有两种,一种是在加工厂用钢 板下料,切割后卷制焊接成型,多数用于钢板卷管的配套。另一种是用管材下料, 经组对焊接成型,其规格一般在 200mm以上。使用温度不能大于200 C, 一般 可在施工现场制作。5.咼压弯头高压弯头,是采用优质碳素钢或低合金钢锻造而成。 根据管道连接形式,弯 头两端加工成螺纹或坡口,加工的精密度很高,要求管口螺纹与法兰口螺纹能紧 密配套自由拧入并不得松动,适用于压力 22.0、32.0MPa的石油化工管道,常 用规格范围为DN6200mm。(二
13、)三通三通是主管道与分支管道相连接的管件,根据制造材质和用途的不同,划分 为很多种。从规格上划分,可分为同径三通和异径三通,同径三通也称为等径三 通;同径三通是指分支接管的管径与主管的管径相同; 异径三通是指分支接管的管径小于主管的管径,所以也称为不等径三通,异径三通用量要多一些。1 .玛钢三通玛钢三通的制造材质和规格范围,与玛钢弯头相同,在石油化工工艺管道中 用量不多,主要用于室内采暖、上下水和煤气管道。2.钢制三通20世纪七十年代以前,我国工业生产技术发展的速度比较缓慢,工艺管道 方面的工程技术也比较落后。在各种中低压钢管的设计中,管道需要使用三通管 件时,一般都是采用挖眼接管的办法来解决
14、, 即在需要接支管的主管上,按支管 的直径先挖出一个孔,再将支管焊上。这种办法有很多缺点,焊接质量不易保证, 焊接后管道容易变形,主管内容易进入杂质。七十年代后期,随着冶金、石油化 工等大型现代化生产装置的引进, 促进了工艺管道工程技术的发展,目前,我国 已能生产中低压管道钢制定型三通,已形成系列产品,无缝三通规格为 DN20600mm,钢板焊制三通规格为 DN1501500mm 。定型三通的制作,是以优质管材为原料,经过下料、挖眼,加热后用模具拔 制而成,再经机加工,成为定型成品三通。中低压钢制成品三通,在现场安装时 都是采用焊接。钢板卷管所用的三通,有两种情况,一种是在加工厂用钢板下料,
15、经过卷制焊接而成;另一种是在安装现场挖眼接管。3 .高压三通高压三通,常用的有两种,一种是焊制高压三通,一种是整体锻造高压三通。焊制高压三通,选用优质高压钢管为材料,制造方法类似挖眼接管,主管上 所开的孔,要与相接的支管管径相一致。焊接质量要求严格,通常要求焊前进行 预热,焊后进行热处理。其规格范围为DN16200mm,压力22MPa、32MPa。整体锻造高压三通,一般是采用螺纹法兰连接。其规格范围为表号SCH160、 DN15600mm,表号外加有 “XXS;其管径范围 DN15300mm。(三)异径管异径管的作用是使管道变径,从流体运动方向来看,多数是由大变小,也有 的由小变大,如蒸汽回水
16、管道和下水管道的异径管就是由小变大。 异径管俗称大 小头。1 .玛钢异径管玛钢异径管,大体上分两种,一种是内螺纹异径管也称外接头;另一种是内 螺纹和外螺纹结合的管件,称作补芯,它虽然不叫做异径管,但起到异径管的作 用。2.钢制异径管钢制异径管,分为无缝和有缝两种,无缝异径管用无缝钢管压制,有缝异径 管用钢板下料,经卷制焊接而成,也称为焊制异径管。这两种异径管都有同心和 偏心两种规格。偏心异径管的底部有一个直边,使用时能使管底成一个水平面, 便于停产检修时排放管中物料。无缝异径管的规格范围为DN25600mm,有缝焊接异径管的规格范围为 DN200 1500mm。钢制异径管,作为管道上的成品管件
17、,是七十年代以后才开始有的,早期工 艺管道上的变径,大部分是在现场制作。管径变化很大的是在管端抽条焊接,直 接加工成异径管;管径变化不大的在管端加热直接摔制而成。 抽条焊接制作异径管,花费人工多,焊缝多,焊接质量不易保证,目前,焊接质量要求很高的工艺 管道已禁止采用此种办法。(4) 其他管件1封头封头,是用于管端起封闭作用的堵头。常用的封头有椭圆形和平盖形两种。椭圆形封头也称为管帽,其规格范围为 DN25600mm,多用于中低压管 道上。平盖封头,按其安装位置分为两种,一种是平盖封头略大于管外径,在管 外焊接。另一种是平盖封头略小于管内径, 把封头板放入管内焊接。常用的规格 范围为DN1520
18、0mm,这种封头多用于压力较低的管道上。2 凸台凸台,也称管嘴,是自控仪表专业在工艺管道上的一次部件, 是由工艺管道 专业来安装,所以把凸台也列为管件。工艺管道用的单面管接头也属这一种, 都 是一端焊在主管上,另一端或者是安装其它部件,或者是另外再接管,其规格范 围为DN15200mm,高中低压管道都使用。3 盲板盲板,其作用是把管道内介质切断,根据使用压力和法兰密封面的形式分以 下几种:(1) 光滑面盲板,与光滑密封面法兰配合使用,其适用压力范围为 1.02.5MPa。(2) 凸面盲板,其本身一面带凸面,另一面带凹面,与凹凸密封面法兰配合 使用。使用压力4.0MPa,规格范围为 DN2540
19、0mm。(3) 梯形槽面盲板,与梯形槽密封面法兰配合使用,使用压力范围为 6.416.0MPa。规格范围为 DN25300mm。(4) “字盲板,也分为光滑面,凹凸面和梯形槽面三种,使用压力与以上三 种盲板相同,“ 8字盲板所不同的是,它把两种用途结合在一个部件上,即把盲板和垫圈相连接固定在一起。法兰内垫入盲板时,外面露出的垫圈作为管道是否 切断的直观标志。“字盲板的制造材料有多种,根据输送的介质温度和压力来选择。一般低 压管道,温度不超过450 C时,所用的材质有Q235A、20号钢和25号钢;温 度在450550 C时,所用的材料有15CrMo、1Cr5Mo。当压力在4.016.0MPa,
20、 温度大于550 C时,要用不锈钢。三、法兰、垫片及螺栓(一)法兰法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。这种连接形式的应用范围非常广 泛,如管道与工艺设备连接,管道上法兰阀门及附件的连接。 采用法兰连接既有 安装拆卸的灵活性,又有可靠的密封性。法兰的标准化,国内目前尚未统一。最早的是 1958年原化工部颁发的管法 兰标准,是参考苏联五十年代标准制订的;1959年原一机部又颁发过一套管法 兰标准;20世纪六十年代随着我国石油工业的迅速发展, 原石油部在1964年也 颁发过一套管法兰标准。这些法兰标准有共性、也有各自的特殊性。原一机部和 化工部的法兰标准,平焊法兰的内径及对焊法兰颈部的外径, 大部
21、分是以管子的 小外径为基础;原石油部法兰标准则大部分是以管子大外径为基础。因此各种标 准的法兰,在一些局部尺寸上不尽相同。工艺管道所输送的介质,种类繁多,温度和压力也不同,因此对法兰的强度 和密封,提出了不同的要求。为了满足工艺管道安装工程的需要, 出现了很多种 结构和压力不同的法兰。以下对各种法兰作简要介绍:1 平焊法兰平焊钢法兰,是中低压工艺管道最常用的一种。这种法兰与管子的固定形式, 是将法兰套在管端,焊接法兰里口和外口,使法兰固定,适用公称压力不超过 2.5MPa。用于碳素钢管道连接的平焊法兰,一般用 Q235A和20号钢板制造;用于不锈耐酸钢管道上的平焊法兰,应用与管子材质相同的不锈
22、耐酸钢板制造。 平焊钢法兰密封面,一般都为光滑式,密封面上加工有浅沟槽。通常称为水线, 如图。平焊钢法兰图平焊钢法兰的规格范围如下:公称压力 PN0.25、0.6MPa 的为 DN10 2000mm ; PN1.0 2.5MPa 的为 DN10 600mm。2 对焊法兰对焊钢法兰,也称高颈法兰或大尾巴法兰。它的强度大不易变形、密封性能 较好,有多种形式的密封面,适用的压力范围很广。光滑面对焊法兰,其公称压力为 PN2.5MPa以下,规格范围为DN102000mm,公称压力PN2.5MPa,规格范围DN101000mm,公称压力 PN4.0MPa,规格范围DN10600mm,如图。4光滑面对焊法
23、兰图凹凸密封面对焊法兰,由于凹凸密封面严密性强,承受的压力大。每付法兰 的密封面,必须一个是凹面、另一个是凸面。常用公称压力范围为 PN1.64.0MPa,规格范围为 DN10600mm,如图。HJ60mm凹凸密封面对焊钢法兰图榫槽密封面对焊法兰,这种法兰密封性能好,结构形式类似凹凸式密封面法兰,也是一付法兰必须两个配套使用。公称压力范围为 PN1.64.0MPa,规格范围为DN10600mm ; PN6.410MPa,规格范围 DN10400mm,如图。榫槽面对焊法兰图梯形槽密封面对焊法兰,这种法兰在石油工业管道比较常用,承受压力大,常用公称压力为 PN6.4、10.0MPa,规格范围为 D
24、N10400mm ; PN16MPa梯形槽面对焊钢法兰图 上述各种对焊法兰,只是按其密封面的形式不同而加以区别。 从安装的角度来看, 不论是那种形式的对焊法兰,其连接方法是相同的,因而所耗用的人工,材料和 机械台班,基本上也是一致的。但由于密圭寸面形式不同,法兰的加工制造成本相 差悬殊,因此,在编制概(预)算时要特别注意法兰本身的价格。3 松套钢制管法兰这种法兰与管子不直接焊在一起,而是以管口翻边或焊环为密封接触面, 松套法兰起紧固作用,多用于铜、铝和铅等有色金属及不锈耐酸钢管道上。其最大 的优点是由于法兰可以自由活动,法兰穿螺栓时非常方便。焊环松套钢制管法兰 适用压力PN0.62.50MPa
25、,其规格范围为 DN10600mm ;压力PN4.0MPa, 规格范围DN10300mm,平焊环松套钢制管法兰只适用较低压力, PN0.6 1.6MPa,其规格范围DN10600mm。管口翻边活套法仅适用于 PN0 6MPa 及以下。焊环松套法兰如图。焊环松套钢制管法兰图4 螺纹法兰螺纹法兰,是用带螺纹的法兰与管端螺纹相连接的法兰, 有高压和低压两种低压螺纹法兰,包括钢制和铸铁制造两种,这种法兰,在建国初期,焊接技 术很差的情况下、曾被广泛应用。随着工业的发展、低压螺纹法兰已被平焊法兰 所代替,除特殊情况外,基本不采用。高压螺纹法兰,被广泛应用于现代工业管道的连接。密封由管端与透镜垫圈 形成,
26、对螺纹和管端垫圈接触面的精密度加工要求很高。这种法兰的特点是法兰 与管内介质不接触,安装也比较方便。适用压力 PN22.0、PN32.0MPa,其规格范围为DN6250mm,如图12-2-7。(a) 带颈防焊法兰IZEg汗Tiite3th(b) 活苣法兰丄(c) 奴纹谨结法兰高压管线法兰连接结构型式图5 法兰盖法兰盖是与法兰配套使用的部件,它和封头一样在管端起封闭作用。密封面 有光滑式和凸凹式,其规格和适用压力范围与配套法兰一致。(二)法兰垫片泄漏是管法兰失效的主要形式,它与密封结构型式、被连接件的刚度、密封 件的性能、操作和安装等许多因素有关。垫片是法兰连接的主要密封件,因而正 确选用垫片也
27、是保证法兰连接不泄漏的关键。法兰垫片根据管道所输送介质的腐 蚀性、温度、压力及法兰密封面的形式选用种类很多。管法兰垫片有非金属垫片, 半金属垫片和金属垫片。1 橡胶石棉垫橡胶石棉垫是法兰连接用量最多的垫片、能适用于很多介质,如蒸汽、煤气、 空气、盐水、酸和碱等。橡胶石棉垫的厚度,各专业还不统一,通常用3mm厚。 公称直径小于100mm的法兰,其垫片厚度不超过 2.5mm。垫片的使用压力,用于光滑密封面法兰连接时,不超过 2.5MPa。炼油工业 常用的橡胶石棉垫有两种,一种是耐油橡胶石棉垫,适用于温度在 200 C以下, 公称压力在2.5MPa以下,输送一般油品、液化烃、丙烷和丙酮等介质。高温耐
28、油橡胶石棉垫,使用温度可达 350380 C。另一种是中压橡胶石棉垫,可使用 于200 C, PN2.5MPa以下的蒸汽、凝结水、水、空气等介质。2 .橡胶垫橡胶垫,是用橡胶板制作的垫片,它有一定的耐腐蚀性,常用于温度在60 C 以下,压力不超过1.0MPa,输送低压水,酸和碱等介质的管道法兰连接,这种 垫片的特点是利用橡胶的弹性,达到较好的密封效果,因此也常用于铸铁法兰阀 门的安装上。3 .缠绕式垫片缠绕式垫片简称为缠绕垫,是用金属钢带及非金属填料带缠绕而成。 这种垫 片具有制造简单、价格低廉、材料能被充分利用、密封性能较好的优点,在石油 化工工艺管道上被广泛应用。适用的公称压力为 4.0M
29、Pa以下,适用温度范围, 08号钢温度可达450 C,0Cr13钢带制成的缠绕垫,使用温度可达 540 C。这 种垫片多数用于光滑面法兰连接,其密封面不用车水线。有的缠绕垫,还带有定 位环,是为了防止垫片偏离法兰中心。垫片的厚度一般为 4.5mm,直径大于1000mm时,垫片厚度为67mm。定位环的厚度为3mm左右。金属钢带材质 有08号钢、0Cr13钢和1Cr18Ni9Ti钢等;非金属带材质有特性石棉、柔性石 墨、聚四氟乙烯等。4 .齿形垫齿形垫是用各种金属制造,材质有普通碳素钢、低合金钢和不锈耐酸钢等, 其厚度为35mm。它是利用同心圆的齿形密纹与法兰密封面相接触、 构成多道密圭寸,因此密圭寸性能较好,常用于凹凸式密圭寸面法兰的连接。 最高公称压力可达 16.0MPa,适用于工作温度较高的部位,女口 0Cr13材质的齿形垫,其适用温度 可达530 C。5.金属垫圈金属垫圈的种类很多,按形状划分有金属平垫圈,截面积为椭圆形、八角形 金属垫圈和透镜式垫圈。
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