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工艺管道学问石油化工装置中运用的管道器材，一般包括管子、管件、阀门、法兰、垫片和紫固件以与其他管道组成件，例如过滤器、分别器、阻火器、补偿卷等.以下分别介绍各种常用材料。一、管子管子分类方法很多，按材质分类可分为金属管、非金属管和钢衬非金属复合管。非金属管主要有橡胶管、塑料管、石棉水泥管、石墨管、玻璃钢管等，非金属管的运用同金属管相比所占比例较小，而金屈管在大多数石油化工装置中要占到全部I：艺管道安装工程的百分之八十五以上，本节重点介绍金属管材。有关金属管材分类，见下表大分类中分类小分类铁管铸铁管碳案用制竹管子名称举例承压铸铁管（砂生离心的铁管.连埃铸铁管）Q235A坤接锹管.10号、20号网无缝网管金属管钢管低合金纲网管高合金钢网鬻铜及铜金金铃铅管16"）无缝铜管、低U网支继用管奥氏体不倍用的管、耐热的无稣铜忏、双相不锈的管技制及跻制黄铜管.紫铜管铅管、铅锌公金管有色金铝及纲令金管冷拉福及年合金Bi管、谿挤压铝及露合金H1.管K管银合金管钛管及钛合金管(Ti2I1.5M11,Ti6A16V2Sn0.5Cu-O.5Fe)Iione1.Haste1.Ioy倍及循今金管«702.筋705也4Z0%-（一）焊接钢管焊接钢管，也称有健钢管，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；表面不镀锌的即般焊接钢管，也称为黑铁管。镀锌焊接钢管,常用于输送介质要求比较干净的管道，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。依据用户要求，焊接钢管在出厂时可分两种，“种是管端带螺纹的，另一种是管端不带螺纹的。管端带螺纹的饵接钢管，每根管材长度为49m,不带螺纹的焊接钢管，每根管材长度为412m0焊接钢管按管壁厚度不同，分为薄壁钢管、加厚钢管和般钢管。工艺管道上用量最多的是一般钢管，其试验压力为2OMPa0加厚钢管的试验压力为3.OMPae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615011u11（二）无fit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、珞钿无缝钢管和不锈、耐酸无缝钢管。按公称压力可分为低压（OW1.OMPa）、中压（1.oV1.oMPa=、高压（210MPa）三类。工艺管道常用的是流体输送用无缝钢管。1 .碳素无缝钢管，常用的制造材质为10号、20号、16Mn钢，其规格范围为：热轧外径巾32630mm,冷拔外径66200mm,单根管氏度412m,容许操作温度为-40450C,广泛用J：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，系指含肯定比例合金元素的合金钢管。通常分为两种，一种是含有镭元素的低合金钢管，称为一股低合金钢管，如16Mn、15VnV等：另一种是含有辂、铝等元素的低合金钢管,称辂铝钢管。常用的有12CrM。、15CrM0、12Cr2Mo.1.Cr5Mo等，其规格范围为外径1027311m,单根管长度412m,锚铝钢管适用温度范围为TO550C°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，依据格、银、钛各种金属的不同含量，品种很多,有CrI3、00Cr1.7Ni1.4Mo2.1.CrI8Ni12Mo2Ti.ICrI8Ni9Ti等。这些钢号中用量:最多的是1.Cr1.8Ni9Ti,在施I;图上常用简化材质代号18-8来表示，适用温度范围为-196700C,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木相同，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4>14X4(mm)273X40(mm),单根管长度412m,适用压力范围1032MPa,工作温度F0400C.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STP1.-39、STP1.-46,工作温度可达T05C,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，无缝低温钢管公称宜径为15-400nm,壁厚同碳钢管：有缝低温钢管公称直径为400I1.OOmm,壁厚为610mm,单根管标准长度6m。(=)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1.现场制造或托付加工厂制造，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200300Omm,最大的有400Omnb壁厚一般为416mm。公称直径20090OnIm的单根管长度为6.4m；公称直径100O300Omm的为4.8m°适用工作温度:Q235A为-15300t,10号、20号、16Mr20g为-40450C,均适用低压范围。螺旋缝卷焊钢管，由钢管制造厂生产，材质有Q235造16Mn.其规格范围为公称直径200700mm,壁厚7IOmm,单根管长度818m.适用工作温度：Q235为75300C,16Mn为-40450C,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，特殊适用于长距岗输送管道。依据工程所需，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ICr1.8Ni9Ti钢板。其规格范围公称宜径为2001000mm,公称直径20040Omm的壁厚为4mm,公称直径700100Omm的壁厚为68间，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H62,1168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轧铜管的制造方法分为拉制和挤制两种,拉制铜管外径为63200mm,挤制铜管外径为32280mm,4屋1.55mm:铜板卷焊铜管的规格范围为外径155巾505Inm,供货方式有单根的和成盘的两种。铜管的适用工作温度在25（TC以下，多用于油管道、保温伴管和空分氧气管道。（五）钦管钛管是近年来新出现的一种管材，由它具有重量轻、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TA1JA2工业纯钛制造,适用温度范围为-MO250C,当温度超过250C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3.721.411un.钛管虽然具有很多优点,但因价格昂货，焊接难度较大，尚未被广泛采纳.二、管件在管系中变更走向、标高或变更管径以与由主管上引出支管等均需用管件。由r管系形态各异、简繁不等，因此，管件的种类较多。常用的管件有弯头、三通、异径管、管接头、管帽等。管件按用途分类用途管件名称直管和直管连接活接头、管掩改变走向二2弯头、弯管分支三通、四通、承插焊管接头、螺纹管接头、加强管嘴、高压管嘴、管林变径异径管（大小头）、异径短异径管林、内外丝封闭管端管帽、堵头（堵纥）封头、法兰竣其它螺纹短节、翻边管接头（一）弯头弯头是用来变更管道的走向。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，除须要常常拆卸的低压管道外，其他物料管道上很少运用。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，是用优质碳索钠、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倍半（R=1.5DN）,在特殊场合卜也可采纳弯曲半径等于公称直径的弯头（R=IDN）。其规格范围在DN20600mm以内。其壁厚范围与无缝钢管的表号一样。压制弯头一股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，是采纳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组对焊接成型。其弯曲半径同无缝管弯头，规格范闱为公称直径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200廊以上。运用温度不能大于20(TC,一般可在施工现场制作。5 .高压弯头高压弯头，是采纳优质碳素钢或低合金钢锻造而成。依据管道连接形式，弯头两端加工成螺纹或坡I，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.OVPa的石油化工管道，常用规格范围为DN620Omn1。(一)三通三通是主管道与分支管道相连接的管件，依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，在石油化匚工艺管道中用量不多，主要用于室内采暖、上卜水和煤气管道。2 .钢制三通20世纪七十年头以前，我国工业牛.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，管道须要运用三通管件时，一股都是采纳挖眼接管的方法来解决，即在须要接支管的主管上，按支管的直径先挖出一个孔，再将支管焊上。这种方法有很多缺点，焊接质量不易保证，焊接后管道简洁变形，主管内简洁进入杂质。七十年头后期，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纳焊接。钢板卷管所用的三通，有两种状况，一种是在加工厂用钢板卜料，经过卷制焊接而成；另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，种是焊制高压三通，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，要与相接的支管管彳仝相一样。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DN1620Omnb压力22MPa、32MPa整体锻造高压三通，一般是采纳螺纹法兰连接。其规格范围为表号SCH160,DN1500三,表号外加有44XXSw,其管径范围DN1530OmmII(=)异径管异径管的作用是使管道变径，从流体运动方一直看，多数是由大变小,也有的由小变大，如蒸汽回水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克边，运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DN25600三,有缝焊接异径管的规格范围为DN2OO150Onm0钢制异径管，作为管道上的成品管件，是七十年头以后才起先有的，早期工艺管道上的变径，大部分是在现场制作。管径变更很大的是在管端抽条焊接，干脆加工成异径管；管役变更不大的在管端加热干脆摔制而成。抽条焊接制作异径管，花费人工多，焊健多，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纳此种方法。（四）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DN15200mm,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科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,中学低压管道都运用。3 .盲板盲板，其作用是把管道内介质切断，依据运用压力和法连密封面的形式分以下几种：(1)光滑面盲板，与光滑密封面法兰协作运用，其适用压力范围为1.0-2.5MPa.(2)凸面盲板，其本身一面带凸面，另一面带凹面，与凹凸密封面法兰协作运用。运用压力4.OMPa,规格范围为DN25400mm.(3)梯形槽面盲板，与梯形槽密封面法兰协作运用，运用压力范围为6.4-16.OMPao规格范围为DN2530Omm。(4)“8”字盲板，也分为光滑面，凹凸面和梯形槽面三种，运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，外面露出的里圈作为管道是否切断的直观标记.“8”字盲板的制造材料有多种，依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时，所用的材质有Q235A、20号钢和25号钢；温度在450550C时,所用的材料有15CrM。、1.Cr5Mo0当压力在4.016.OMPa,温度大于550时，要用不锈钢。三、法兰、垫片与螺栓(一)法兰法兰是工艺管道上起连接作用的i种部件。这种连接形式的应用范围特别广泛，如管道与工艺设备连接，管道上法兰阀门与附件的连接。采纳法兰连接既有安装拆卸的敏捷性，又有牢靠的密封性。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，是参考苏联五十年头标准制订的；1959年原机部又颁发过一套管法兰标准：20世纪六十年头随着我国石油I：业的快速发展，原石油部在1964年也颁发过套管法兰标准。这些法兰标准有共性、也有各自的特殊性。原一机部和化1：部的法兰标准，平焊法兰的内径与对焊法兰颈部的外径，大部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。为了满意工艺管道安装工程的须要，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，一股用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PNO.25、0.6MPa的为DNIO2000mm;PN1.02.5MPa的为DN1.O600mm。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PN25MPa以卜.，规格范围为DNIO200011un.公称压力PN2.5MPa,规格范围DN1.O1000mm,公称压力PN4.OMPa,规格范围DN1.o600ran,如图。光滑面对焊法兰图凹凸密封面对焊法兰，由于凹凸需封面严密性强，承受的压力大。每付法兰的密封面，必需一个是凹向、另一个是凸面。常用公称压力范围为PN1.6-4.OMPa,规格范围为DN1.O600mm,如图。HJ60三凹凸密封面对焊钢法兰图高压螺纹法兰，被广泛应用于现代匚业管道的连接。密封由管端与透镜垫圈形成，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，安装也比较便利。适用压力PN22.0、PN32.OMPa,其规格范围为DN625OnHn,如图12-2-7。（八）帚颈!理法兰(b)活套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运用的部件，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样。.（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、操作和安装等很多因素有关。垫片是法兰连接的主要密封件，因而正确选用垫片也是保证法兰连接不泄漏的关键。法兰垫片依据管道所输送介质的腐蚀性、温度、压力与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，半金属垫片和金屈垫片。1 .横胶石棉塾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，通常用3mm厚。公称直径小于1001111的法兰，其垫片厚度不超过2.5三o垫片的运用压力，用于光滑密封面法兰连接时，不超过25MPa°炼油工业常用的橡胶石棉装有两种，种是耐油橡胶石棉垫，适用于温度在200C以下，公称压力在2.5MPa以下，输送一般油品、液化烧、丙烷和丙酮等介质。高温耐油橡胶石棉垫，运用温度可达350380C。另种是中乐橡股石棉垫，可运用于200C,PN25MPa以下的蒸汽、凝聚水、水、空气等介质。2 .橡胶垫橡胶垫，是用橡胶板制作的垫片，它有肯定的耐腐蚀性，常用温度在60C以下，压力不超过1.oMPa,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，是用金属钢带与非金属填料带缠绕而成。这种垫片具有制造简洁、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4.0MPa以下，适用温度范围，08号钠温度可达450C,0C173钢带制成的缠绕垫,运用温度可达5,K)C。这种垫片多数用于光滑向法兰连接，其密封而不用车水线。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4.5，直径大于100(m时，垫片厚度为67mu定位环的厚度为3mm左右。金属钢带材质有08号钢、OCrI3钢和ICrI8N右Ti钢等；非金属带材质有特性石棉、柔性石墨、聚四氯乙烯等。4 .齿形垫齿形型是用各种金属制造，材质有一般碳素钢、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需封面相接触、构成多道密封，因此密封性能较好，常用于凹凸式密封向法兰的连接。最高公称压力可达16.OVPa,适用于工作温度较高的部位，如OCrI3材质的齿形垫，其适用温度可达530C。5 .金属垫圈金属垫圈的种类很多，按形态划分有金属平垫圈，被面积为椭圆形、八角形金属垫圈和透镜式垫圈。按制造材质分有低碳钢、不锈耐酸钢、紫铜、铝和铅等。金属平垫圈，多用于光滑面平焊法兰，承受的温度和压力较低。椭圆形与八角形金属垫圈,多用于梯形槽对焊法兰，公称压力范围为6.4-22.OMPao这种垫圈虽然密封性好，但制造困难，要求精度高。透镜垫，因其截而形态似透镜而得名，密封性能好、在石油化匚生产中，各种高温高压管道的法兰连接，广泛运用此种垫圈，常用公称压力范围为16.032.OMPao金属垫圈的运用有条原则，即垫圈表面的硬度必需低于法兰密封面的硬度。整片的选用应依据管道所输送介质的温度、压力、腐蚀性和连接法兰的密封形式来确定。专业性较强的垫片，如透镜垫，适用于高压法兰连接。（三）法兰用螺栓用于连接法兰的螺栓，有单头螺栓和双头螺栓两种，其螺纹一般都是三角形公制粗螺纹。1.单头螺栓单头螺栓也称六角头螺栓，如图12-2-8所示。单头螺栓乂分为半精制和精制两种，在中低压工艺管道上，运用最多的是半精制单头螺栓。制造单头螺栓常用的材质有Q235A、35号钢和25Cr2MoVA等。常用于公称压力为2.5MPa以下的法兰连接。适用温度依据螺栓材质而定，如35号钢制造的螺栓适用温度可达350'C:25Cr2MoVA钢制造的螺栓、适用温度可达570'C等长双头螺栓图2.双头螺栓工艺管道上所用的双头螺栓，多数采纳等长双头精制螺栓，如图12-2-9所示。适用于温度和压力较高的法兰连接。材质有35号钢、30CrMoA35CrMoA、25Cr2MoVAxOCr1.9Ni9、0Cr1.5Ni25Ti2MoA1.VB和37SiMn2MoVA等,公称压力范围为1.632.OMPa,适用温度可达70(C°3.螺母螺母，统称为六角螺母。分半精制和精制两种。按螺母结构形式还可分为A型和B型两种,如图122T0所示。半精制单头螺栓多采纳型螺母：精制双头螺栓多采纳B型螺母。螺母与螺栓要配套运用，但螺母制造材质的硬度不能超过螺栓材质的硬度。六角螺母图