工业管道及管件.docx

1、工业管道及管件工业管道及管件一、管道的基本概念二、管道的分类1、工业管道的分类2、公用管道的分类三、管子的选用1、钢管种类及适用范围四、法兰1、法兰的分类2、法兰密封面形式3、法兰的压力温度等级4、法兰标准5、法兰的特点和适用条件五、法兰紧固件螺栓、螺母1、概述2、法兰螺栓长度确定3、法兰螺栓材质选用六、法兰垫片1、管法兰垫片的分类2、垫片使用范围七、阀门1、阀门分类2、阀门选用原则3、闸阀结构形式4、截止阀结构形式5、止回阀结构形式6、球阀结构形式7、蝶阀结构形式8、疏水阀结构形式八、其它管件一、管道的基本概念管道定义： 由管道组成件和管道支承件组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、

2、控制或制止流体流动的管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门和其他组成件或受压部件的装配总成。二、管道的分类1、工业管道的分类1）按介质压力分类：低压管道： 0P1.6MPa中压管道： 1.6 MPa P10 MPa高压管道： 10 MPa P42 MPa 2）按介质的温度分类：介质温度小于或等于 -40 时称为低温管道。介质温度在 -40 到 120 之间，称为常温管道。介质温度高于 120 而不高于 450 ，称为中温管道。介质温度高于 450 时，称为高温管道。3）按介质性质分类分为汽水介质管道。腐蚀性介质管道。化学危险品介质管道。易凝固、易沉淀介质管道。粉粒介质管道。4）GB50316工

3、业金属管道设计规范将流体分为五类A1类流体剧毒流体。相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级GB5044中I级（极度危害）的毒物。A2类流体有毒流体。相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级GB5044中II级及以下（高度、中度、轻度危害）的毒物。B类流体此类流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体的液体。C类流体设计压力大于1.0MPa，且设计温度低于-20、高于186的不可燃、无毒流体。D类流体设计压力小于或等于1.0MPa和设计温度为-20186的不可燃、无毒流体。5）HG20225-1995化工金属管道工程施工及验收规范将管道所输送的介质分为A、B、C、D四类A类为输送

4、剧毒介质的管道；B类为输送可燃介质或有毒介质的管道；C、D类为输送非可燃介质、无毒介质的管道，其中设计压力p1.0MPa且设计温度为-29186的管道为D级管道。6）SH3501-2002石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范，按管道输送介质的性质及设计条件对管道进行分级，见表2-1：表2-1 SH3501-2002管道分级对应表7）按国家质检总局压力管道级别划分长输管道（GA类）：跨省天然气管道。公用管道（GB类）：城市天然气管道和城市热管。工业管道（GC类）：管道级别GC1级、GC2级、GC3级A、极度危害介质：苯、汞及其化合物、氯乙烯、氯甲醚等B、甲、乙类可燃气体,甲类可燃液体 C

5、、可燃、有毒流体介质D、非可燃、无毒流体介质P10.0MPa 4.0P10.0MPa注：压力管道不包括下列管道：1公称直径25mm的管道，2非金属管道，3最高工作压力42MPa或最高工作压力0.1MPa的管道。2、公用管道的分类1）GB50028-1993城镇燃气设计规范将城镇燃气管道按燃气压力分为7级。2）CJJ34-1990城市热力管网设计规范未对管道明确分类3）在CJJ28-1989城市供热管网工程施工及验收规范中，对管网工程焊缝无损检验，则根据输送的截热介质不同提出了不同的检验要求。三、管子的选用1、钢管种类及适用范围在我国与钢管有关的标准有国家标准（GB）和冶金工业部标准（YB与YB

6、(T)）以及原石油工业部标准（SY）：钢管名称及标准号规格尺寸()钢号适用范围低压流体输送用镀锌焊接钢管GB/T3091-93DN6150普通管,加强管Q195Q215AQ235A01000.6MPa,水、空气低压流体输送用焊接钢管GB/T3092-93DN6150普通管,加强管Q195Q215AQ235A01000.6MPa,水、空气流体输送用电焊钢管YB（T）30-86DN6150薄壁管普通管加厚管Q195Q215AQ235A01000.6MPa,水、空气输送流体用无缝钢管GB8163-87热轧外径32630,冷轧外径620010、20号优质碳素钢 09MnV16Mn20450701004

7、0450石油裂化用无缝钢管GB9948-88外径1027310、20号优质碳素钢换热器管和配管用合金钢12CrMo15CrMo4052540550合金钢1Cr2Mo、1Cr5Mo不锈钢1Cr19Ni9、1Cr19Ni44Nb40600196700低压输送流体用大直径电焊钢管GB/T14980-94168.3450812Q215 Q235A、B水、污水、煤气、空气、采暖蒸汽等低压流体普通流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管SY/T5037-922735254020Q195Q215Q235水、煤气、空气、采暖蒸汽等普通流体普通流体输送管道用螺旋缝高频焊钢管SY/T5038-92168.3450810Q1

8、95Q215Q235水、煤气、空气、采暖蒸汽等普通流体低中压锅炉用无缝钢管GB 3087-82外径104261020各种结构锅炉用和机车锅炉用高压锅炉用无缝钢管GB5310-1995外径热轧：22530冷拔：1010820MnG 20G 25MnG15MoG 20MoG适于高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢，合金钢和不锈耐热钢无缝钢管12CrMoG15CrMoG12Cr2MoG12Cr1MoVG12Cr2MoWVTiB12Cr3MoVSiTiB10Cr9Mo1VNb1Cr18Ni91Cr19Ni11Nb流体输送用不锈钢无缝GB/T14976-94热轧：外径65426冷拔：外径615

9、91Cr18Ni900Cr19Ni100Cr23Ni130Cr25Ni200Cr18Ni10Ti0Cr18Ni11Nb0Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo20Cr19Ni13Mo300Cr19Ni13Mo30Cr18Ni12Mo2Ti1Cr18Ni12Mo2Ti0Cr18Ni12Mo3Ti1Cr18Ni12Mo3Ti0Cr18Ni12Mo2Cu200Cr18Ni14Mo2Cu21Cr18Ni9Ti0Cr130Cr26Ni5Mo2奥氏体不锈钢-19670表3-1 GB、YB和SY标准下的钢管对照表2、大庆乙烯老区配管标准及代表的意义大庆乙烯老区配管标准为JIS（Japanese In

10、dustrial Standard），即日本工业标准。其他配管标准规范有JPI 日本石油学会；JGS日辉公司标准；ASTM 美国实验材料标准；ANSI 美国美国国家标准协会；API 美国石油研究所；ASME 美国机械工程师学会；MSS 美国阀件及装配工业机械制造标准化学会；BS 英国标准；TEMA 美国管式换热器制造者协会标准；ANS 美国原子核学会；JEM 美国电机工业协会；JEC 日本电工技术委员会；IEC 国际电工委员会1）日辉管线等级的意义 材质：16 碳钢71116 合金钢2126不锈钢1 SGP7 STPL 46 21 SUS3042 STPG3811 STPA1222 SUS30

11、4L3 STS3812 STPA2323 SUS3214 STPT3813 STPA2524 SUS3165 STPT4214 STPA2225 SUS316U6 STPL3915 STPA2626 SUS34716 STPA26表3-2 日辉管线代号对应材质表 压力-温度等级A 125# B 150# C 300# D 600# E 900# F 1500# G 2500#2）JIS钢号的意义JIS钢号原则上由三部分表3-3 JIS钢号的意义四、法兰1、法兰的分类管道法兰按与管子的连接方式分成以下五种基本类型：平焊、对焊、螺纹、承插焊和活套法兰2、法兰密封面形式法兰密封面有平面（FF）、突面

12、(RF)、凹凸面(MF)、榫槽面(TG)和梯形槽面(RJ)等。1）平面密封面：主要用于设备管嘴的对应法兰，在石化工业中使用较少。2）突面密封面：突面密封法兰应用普遍，在一般操作条件下均能适用。但在高温、高压条件下，效果不能令人满意。适用压力4MPa。3）凹凸面密封面：减少了垫片被吹出的可能性，但不能保证垫片不挤入管内。4）榫槽面和梯形槽面则比凹凸面更优越，适用于高温高压工况。法兰型式和密封面选择与介质、操作工况有密切关系，一般由管道等级表确定。图4-1 法兰密封面形式3、法兰的压力温度等级管道法兰的压力温度等级表示公称压力与在某温度下最大工作压力的关系。如果某工作温度下允许的最大工作压力与公称

13、压力的关系一般可用下式确定： PPN P工作温度下允许最大工作压力；PN公称压力t工作温度时的材料需用压力；基基准温度时的材料需用压力。4、法兰标准目前国内使用的钢制法兰标准有七个：1）JB/T74901994属于欧洲体系公称压力系列为0.25MPa、0.6 MPa、1.0 MPa、1.6 MPa、2.5 MPa、4.0 MPa、6.3 MPa、10.0 MPa、16.0 MPa、20.0 MPa、共十个压力等级2）SH/34061996属于美洲体系公称压力系列为1.0 MPa、2.0 MPa、5.0 MPa、6.8 MPa、10.0 MPa、15.0 MPa、25.0 MPa、42.0 MP

14、a共八个压力等级3）HC20592HC206351997属于欧洲体系公称压力系列为0.25MPa、0.6 MPa、1.0 MPa、1.6 MPa、2.5 MPa、4.0 MPa、6.3MPa 、10.0 MPa、16.0 MPa、25.0 MPa共10个压力等级。4）HC2061520626属于美洲体系公称压力系列为2.0 MPa、5.0 MPa、11.0 MPa、15.0 MPa、26.0 MPa、42.0 MPa六个等级。5）GB/T911291242000标准属于欧洲、美洲体系公称压力系列为0.25MPa、0.6 MPa、1.6 MPa、2.5 MPa、4.0 MPa、6.3 MPa、1

15、0.0 MPa、16.0 MPa 6）ANSI 属于美洲体系B 16.5 DN600mm公称压力系列为2.0 MPa、5.0 MPa、11.0 MPa、15.0 MPa、26.0 MPa、42.0 MPa六个等级。ANSI 属于美洲体系B 16.47 DN650mm公称压力系列为2.0 MPa、5.0 MPa、11.0 MPa、15.0 MPa四个压力等级。7）JIS 属于日本工业标准 详见附1法兰使用表。5、法兰的特点和适用条件管道法兰是石化工业管道系统中最广泛使用的一种可拆连接件，常用的管法兰除螺纹、活套法兰外，其余均为焊接法兰。1）螺纹法兰是利用法兰内孔加工的螺纹与带螺纹的管子旋合连接的

16、，不必焊接。因而具有方便安装、方便维修的特点。螺纹法兰用于不易焊接或不能焊接的场合，在温度反复波动或高于260和低于45的管道上不宜使用。2）平焊法兰系将管子插入法兰内孔中进行焊接，具有容易对中、价格便宜等特点，但由于在法兰面附近焊接容易引起法兰面变形。因此一般用于压力温度低，不太重要的管道上，在石化工业中大多用于公用工程管道。3）对焊法兰系将法兰焊颈与管子焊端加工成一定型式的焊接坡口后直接焊接，这种法兰施工比较方便，法兰强度也高，适用于法兰处应力较大、压力温度波动较大和高温、高压及0以下的低温管道。石化工业中的工艺管道常用对焊法兰。4）承插焊法兰与平焊法兰相似，只是将管子插入法兰的承插孔中进

17、行焊接，一般用于小口径管道。5）活套法兰是将法兰套在管子焊好的翻边短节上，法兰密封面加工在翻边短节上。其特点为法兰本体不与介质相接触，法兰与翻边短节可分别采用不同材料。这种法兰适用于腐蚀性介质的管道上，可以节省不锈钢、有色金属等耐腐蚀材料。活套法兰本身可旋转，易于安装。五、法兰紧固件螺栓、螺母1、概述法兰用螺栓螺母的直径、长度和数量应符合法兰的要求，螺栓螺母的种类和材质由管道等级确定。法兰常用螺栓分单头螺栓（又称六角头螺栓）和双头螺栓（又称螺柱）两种，常用的螺母为六角形。螺纹分粗牙和细牙两种，粗牙普通螺纹用M及公称直径表示，细牙普通螺纹用M及公称直径螺距表示。中石化总公司管法兰用紧固件标准规定

18、小于M36的螺栓用粗牙螺纹，M36及其以上直径采用细牙螺纹，螺距均为3。2、法兰螺栓长度确定美国ANSI B16.5规定的计算方法，供计算螺栓长度时参考。L双A+nA=2(T+0.5td)G+F-CL单=B+nB=2(T+0.5t)dG+F+P-C式中 L双双头螺栓的有效长度，不包括螺栓端部，mm； L单单头螺栓的圆柱部分长度，包括螺栓端部，mm；A双头螺栓不包括负公差n的长度，mm；B单头螺栓不包括负公差n的长度，mm；T最小法兰厚度，mm；t法兰厚度的正公差，mm，DN450 t3，DN500 t4.5；d螺母高度，mm；一般以螺栓的公称直径计算；G垫片厚度，mm；除梯形槽法兰为螺栓拧紧后

19、法兰面的间距，其他密封面的垫片以3.2mm计；F光滑面法兰两法兰凸台的总高度或梯形槽面法兰的两法兰槽深之和，mm；C管端用小凹面法兰时，C4.8mm，其他C0；P单头螺栓端部长度，mm；n螺栓长度的负公差，mm；n值可用下列参考数据：螺栓有效长度305mm，n1.6mm；305457mm，n3.2mm；457mm，n6.5mm；螺栓长度最后应圆整，一般圆整成以10mm为基数的长度，中石化总公司标准则以5mm为基数。3、法兰螺栓材质选用常用螺栓材质螺栓螺母使用温度范围应力范围A3（Q275、35）A2202802.5Mpa35CrMoA30CrMo-7050042Mpa0Cr19N190Cr19

20、Ni19-1968505Mpa表5-1 常见螺栓螺母材质表 注意：六角头螺母根据应力不同，在同一公称直径下其尺寸不同。六、法兰垫片1、管法兰垫片的分类1）按垫片材质分类 非金属垫片：石棉、橡胶、石棉橡胶、聚四氟乙烯垫片 半金属垫片：金属包垫、缠绕垫、波齿垫 金属垫：椭圆垫、八角垫、圆垫2）按垫片形状分类 环状平垫片 复合型垫片 波纹型垫片 环状垫片2、垫片使用范围1）非金属垫片石棉橡胶板垫片：适宜温度、压力不高且波动较小的水、蒸汽、空气、惰性气体等介质不常拆卸的连接；普通石棉橡胶板 压力P2.5MPa 温度T300；耐油石棉橡胶板 压力P2.5MPa 温度T200；聚四氟乙烯垫片压力P4.0M

21、Pa 温度T250。注：石棉使用温度为300、石墨350、聚四氟乙烯-200250。2）半金属垫片缠绕式垫片：是半金属垫片中最理想的一种，垫片的主体由V型或M型金属带填加不同的软填料用缠绕机螺旋绕制而成。为加强垫片主体和准确定位，设有金属制内环和外环（定位环）。常用的金属带为不锈钢带，软填料为特殊石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。除非另有规定，垫片的外环材料均为碳钢，内环材料一般与金属带材料相同，亦可根据要求确定，碳钢内外环应进行防锈处理，具有良好的压缩性和弹性，密封性能优良，一般情况下都可以使用，尤其适用于有应力松弛、温度压力波动大、冲击和振动条件下使用适用于压力P6.4MPa 温度T350金属

22、包垫适用压力P6.4MPa 温度T4503）金属垫：八角垫或椭圆形垫片：具有密封可靠，可重复使用的特点，适用压力P2.035MPa 温度T4506003、垫片标准 详见附2 垫片使用表七、阀门1、阀门分类常用阀门：普通闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、单向阀、安全阀、针形阀2、阀门选用原则选用阀门一般要考虑以下原则：1）工作温度和压力；2）阀门的功能；3）阀门的尺寸；4）阻力损失；5）阀门的材质；6）输送流体的介质。3、闸阀 1）闸阀的结构形式闸阀是指启闭体（闸板）由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门。一般结构如附图优点：流动阻力小，启闭省力。缺点：当闸板部分开启时，流体会在阀板背面产生涡流，易引

23、起阀板侵蚀和振动，损坏密封面。因此闸阀不能作截流用。 2）分类及特点：按闸板的区别一般分为： 楔式刚性单闸板闸阀：结构简单，使用可靠；楔角密封面易擦伤，难修复；温度变化大时易卡死。 楔式弹性单闸板闸阀：结构简单，防卡死；使用时应避免用力过大造成永久变形；不适用于固体杂质多及易结焦介质。 楔式双闸板闸阀：可自动调心，不易卡死及擦伤；结构复杂，阀板易脱落。不适用于粘性介质。 平行式双闸板闸阀：又分为自动密封式和撑开式。自动密封式因低压差时密封性不好已很少用。撑开式用顶楔将闸板撑开，能强制密封且不损坏密封面。常见故障：盘根泄漏；阀盖密封面泄漏；阀板卡死打不开；关不严；传动机构失效。 3）使用注意事项

24、： 不宜用于调节介质压力和流量。 大口径或高压差应加旁通阀。 对于密封性能要求高的场合，阀杆应采用波纹管密封。 不宜过渡用力关闭； 阀杆、支架和传动机构应及时更换油脂保养。 可双向流动。注：大庆乙烯老区闸阀、蝶阀相关参数查询详见附3。4、截止阀 1）截止阀的结构形式截止阀是指启闭体（阀瓣）通过阀杆带动、沿阀座（密封面）轴线作升降运动的阀门。 2）特点：可通过改变流通面积调节流量和压力。 3）常见分类：按阀体的不同一般分为 直通型截止阀：最常用，但流动阻力大。流向“上进下出” 角形阀：阻力相对较小，相当于一个弯头和一台阀的组合。 直流式Y型阀：阀杆与阀体成45角，流动阻力最小。 针形阀：一般口径

25、较小，阀瓣为锥形，用于洁净的仪表取样、液位计等微量调节场合。 4）常见故障：盘根泄漏；阀盖密封面泄漏；阀瓣脱落；关不严；传动机构失效。 5）使用注意事项： 直通式和直流式截止阀可安装在水平和垂直管线上，角形阀应安装于垂直相交的管线上。 具有单向性，安装时务必注意阀体指示方向与介质流向一致。 阀杆、支架和传动机构应及时更换油脂保养。注：大庆乙烯老区截止阀相关参数查询详见附4。5、止回阀 止回阀阀具有防止介质逆向流动的功能，顺流时开启，逆流时关闭。 1）分类及特点 升降式止回阀 结构与截止阀类似，只是没有阀杆。阀瓣上部导向杆及阀盖下部导向筒相互配合，靠自身重力及前后介质压力的差值来实现启闭。密封性

26、能较好。根据安装位置的不同，一般又分为直通升降式止回阀和立式升降式止回阀。 旋启式止回阀 该阀阀瓣呈圆盘状，动作时绕阀座转轴开关。流通阻力较小，适用于大口径场合。密封性能不如升降式。不适用于脉动场合。根据阀瓣数目的多少，又分为单瓣式、双瓣式和多瓣式。 压紧式止回阀（附图4-2-15） 该阀具有升降式止回阀和截止阀或角阀的综合功能，且具有开闭和逆止机能，常用于锅炉水、蒸汽等高压洁净场合。关闭时务必将手轮旋紧才是可靠的。 底阀（附图-2-16） 主要用于需要灌泵的泵入口管线，置于液下。 2）常见故障：阀盖密封面泄漏；阀板脱落；关不严。 3）使用注意事项： 直通式升降式止回阀应安装在水平管线上；立式

27、升降止回阀和底阀必须安装在垂直管线上，并要求介质自下而上流动。 旋启式止回阀一般安装在水平管线上，也可安装在垂直管线和倾斜管线上。 小口径管线选用升降式止回阀，大口径管线选用旋启式止回阀。 安装止回阀时必须保证介质流动方向与阀体箭头指向一致。注：大庆乙烯老区止回阀相关参数查询详见附5。6、球阀球阀阀瓣为一个中间有通道的球体，球体围绕自己的轴心线作90旋转以达到启闭目的。操作用手柄而不用手轮，具有启闭快速、流动阻力小的特点。1）按结构不同一般分为浮动球阀和固定球阀两种。 浮动球阀（附图-2-20） 浮动球阀的阀体可以在有限范围内浮动，靠介质压差将球体压到一侧密封圈上进行密封。该阀结构简单，靠单侧

28、密封，密封性能较好，但启闭力矩较大。 固定球阀（附图4-2-21） 固定球阀球体上下两端被轴承固定，只能转动，无法水平移动。密封时靠介质压差推动浮动阀座压紧在球体上达到密封效果。其结构复杂、外形尺寸大，但使用寿命长，启闭力矩小。 2）常见故障：盘根泄漏；阀盖密封面泄漏；球体卡死打不开；密封面受损，关不严；传动机构失效。 3）使用注意事项： 一般用于需快速启闭或要求阻力小的场合，对含杂质的物料有优势； 一般不用于节流场合，要么全开要么全关，以避免密封面的损坏。7、蝶阀 蝶阀是采用圆盘式启闭件，圆盘状阀瓣固定于阀杆上。阀杆旋转90。即可完成启闭作用，操作简便。当阀瓣开启角度在20-75“间时，流量

29、与开启角度成线性关系，这就是蝶阀的节流特性。因而在许多场合蝶阀取代了截止阀和自控系统的调节阀，特别是在大流量调节场合。 1）蝶阀的结构 蝶阀是由阀体、圆盘、阀杆和手柄组成。 圆盘（阀瓣） 中心对称置圆盘阀杆与圆盘均垂直放置，圆盘通过自身中心的旋转轴，依靠紧配合或固定销与圆盘固定在一起。 特点：其阻流面积小、阻力降小密封面易擦伤和受压，使用期较短、但容易更换。其结构如图4-2-23所示。 偏置圆盘阀杆与圆盘都垂直放置，但支承轴与圆盘的旋转轴中心线不重合，而是位于阀杆的一侧。 特点：流通面积小、阻力大。但其密封性能较高，维修方便。其结构如图4-2-24所示。 斜置圆盘阀杆垂直放置，而圆盘倾斜放置。 特点：其密封性能好。但密封圈加工和维修较困难。其结构如图4-2-25所示。 杠杆式阀杆水平安装，而且偏离阀座平面和阀座中心线。采用杠杆机构带动圆盘启闭。这种结构圆盘的密封面不在