管子與管件課件

認(rèn)識化工管路

前言

一套化工裝置之所以能進(jìn)行生產(chǎn)，是由于工藝過程所必須的機(jī)械設(shè)備用管到按流程加以連接的結(jié)果。工藝生產(chǎn)裝置的管道猶如人體的血管，沒有它人就不能生存；同樣，工藝生產(chǎn)裝置如果沒有管道的連接也就不能生產(chǎn)。

在石油化工工程建設(shè)中，配管材料的費(fèi)用約占設(shè)備材料總費(fèi)用的23%，安裝工時約占施工總工時的47%，設(shè)計工時約占工程設(shè)計總工時的40%，而且裝置能否長期安全運(yùn)行與管道的設(shè)計安裝質(zhì)量密切相關(guān)。

管道設(shè)計與安裝是石油化工裝置設(shè)計與安裝的重要組成部分，是一門綜合性的技術(shù)，既要求從事這項工作的工程技術(shù)人員具有工藝、設(shè)備、生產(chǎn)操作、檢修和施工等方面的知識，也要求具備土建、機(jī)械、電工、儀表、系統(tǒng)工程等廣泛的知識。本課程在全面分析石油化工工藝管道設(shè)計理論、安裝原則、施工標(biāo)準(zhǔn)等主要內(nèi)容的同時力求理論聯(lián)系實際，突出工程實踐，為化工工藝類畢業(yè)生從事化工裝置的管理和工藝管道的安裝與使用打下一定的基礎(chǔ)。

管道是由管子、管件、閥門、以及管道上的小型設(shè)備等管道組成件連接而成的輸送流體或傳遞壓力的通道。實際生產(chǎn)中各種管道輸送的介質(zhì)和操作參數(shù)千差萬別，其危險性和重要程度也各有不同。因此目前工程上采用管道分級的辦法，對各種管道分門別類地提出不同的設(shè)計、制造和施工驗收要求，以確保各種管道在其設(shè)計條件下能安全可靠地運(yùn)行。

第一章管道工程基礎(chǔ)工業(yè)管道分級：管道級/類別級別名稱設(shè)計壓力/MPa級別名稱設(shè)計壓力/MPa真空管道＜0中壓管道1.6＜P≤10.0低壓管道0＜P≤1.6高壓管道＞10.0注意：工作壓力大于9MPa，且工作溫度大于500℃的蒸汽管道可視為高壓管道。管道的設(shè)計壓力和設(shè)計溫度設(shè)計壓力

如何確定管道的設(shè)計壓力，國際《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》規(guī)定設(shè)計壓力按下列要求確定。一條管道的設(shè)計壓力（表壓），不應(yīng)小于運(yùn)行中遇到的可能內(nèi)壓或外壓與溫度相偶合時最嚴(yán)重條件下的壓力。

管道的設(shè)計溫度是指正常操作過程中，由壓力和溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的材料溫度。設(shè)計溫度公稱壓力

公稱壓力為管子、管件、閥門等在規(guī)定溫度下允許承受的以壓力等級表示的工作壓力。公稱壓力的符號為PN，其公制單位為MPa。50-PN1.6DN50PN1.6表示公稱壓力為16atmDN50表示公稱直徑為50mm外徑:φ57X3.5cscs表示材料為普通碳素鋼

ss表示材料為特種碳素鋼標(biāo)準(zhǔn)號公稱壓力/MPaGB9112-880.250.601.01.62.02.54.05.010.015.025.042.0SH3406-961.02.05.06.810.015.025.042.0JB/T75-940.250.601.01.62.54.06.310.016.025.0HG-97-205920.250.601.01.62.54.06.310.016.025.0HG-97-206152.05.011.015.026.042.0國內(nèi)公稱壓力分級對照表公稱直徑、外徑及壁厚公稱直徑

為簡化管道組成件的連接尺寸，便于生產(chǎn)和選用，工程上對管道直徑進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化分級，以“公稱直徑”表示，公稱直徑的符號為DN，公制單位為mm。公稱直徑為表征管子、管件、閥門等口徑的名義內(nèi)直徑，其實際數(shù)值與內(nèi)徑并不完全相同。目前國內(nèi)外公稱直徑的分級基本相同，我國采用公制、美國采用英制，具體見下表。外徑及壁厚1英寸分成8等分；

1/81/43/81/25/83/47/8英寸。

相當(dāng)于通常說的1分管到7分管,

更小的尺寸用1/16、1/32、1/64來表示，單位還是英寸。DN15（4分管）、DN20（6分管）、DN25（1寸管）、DN32（1寸2管）、DN40（1寸半管）、DN50（2寸管）、DN65（2寸半管）、DN80（3寸管）、DN100（4寸管）、DN125（5寸管）、DN150（6寸管）、DN200（8寸管）、DN250（10寸管）等。

二、標(biāo)準(zhǔn)：

有英制標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)兩種。

公稱直徑分級公制/mm英制/in公制/mm英制/in公制/mm英制/in公制/mm英制/in61/810045502211504681/4125560024120048103/8150665026125050151/2175770028130052203/420087503013505425122598003214005632/250108503415006040/3001290036160064502350149503817006865/400161000401800728034501810504219007690/50020110044200080一、管子1.管子分類（1）按公稱直徑大小分：51個級別（2）介質(zhì)壓力分低壓管中壓管高壓管超高壓0.1MPa≤p＜1.6MPa1.6MPa≤p＜10.0MPa10MPa≤p＜100MPap≥100MPa（3）按材質(zhì)分金屬管非金屬管襯里管2.金屬管鋼管鑄鐵管有色金屬管有縫管無縫管水、煤氣鋼管電焊鋼管普通鑄鐵管硅鐵管熱軋無縫鋼管冷軋無縫鋼管承插式法蘭式銅管鋁及鋁合金管鉛及鉛合金管紫銅管黃銅管

無縫鋼管3.非金屬管塑料管酚甲醛塑料管硬聚氯乙烯塑料管聚氯乙烯軟管聚乙烯管聚四氟乙烯管尼龍1010管石英玻璃管透明石英玻璃管不透明石英玻璃管玻璃鋼管玻璃鋼增強(qiáng)管耐酸陶瓷管橡膠管橡4.襯里管襯鋁管襯鉛管襯不銹鋼管襯橡膠管襯塑料管襯里管道襯塑管第二節(jié)管件

管件在管道系統(tǒng)中起著改變走向、改變標(biāo)高或改變直徑、封閉管端以及由主管引出支管的作用。在石油化工裝置中管道品種多，管系復(fù)雜，形狀各異、繁簡不同，所采用的管件品種、材質(zhì)、數(shù)量也就很多，選用時需要考慮的因素也很復(fù)雜。管件的主要品種有彎頭、異徑管、三通、四通、加強(qiáng)管嘴、管帽、螺紋短節(jié)等。常用材料有普通碳素鋼、合金鋼、不銹鋼等。管件的用途管件名稱用途活接頭彎頭三通、四通異徑管管帽、絲堵直管與彎管的連接改變走向管路分支改變管徑封閉管端管件的選擇管件的選擇是指根據(jù)管道級別、設(shè)計條件（P、T）、介質(zhì)特性、材料加工工藝性能、焊接性能、經(jīng)濟(jì)性以及用途來合理確定管件的溫度-壓力等級和管件的連接形式。實際工程設(shè)計中，具體根據(jù)工程項目的管道器材選用規(guī)定、管道等級表以及管道布置要求選用管件的材料、壓力等級、連接形式和種類。管件的連接形式多種多樣，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)也有所不同，常用的有對焊連接、螺紋連接、承插焊連接和法蘭連接四種形式。二、管件（標(biāo)準(zhǔn)）二、管件（標(biāo)準(zhǔn)）管件管帽異型三通三通四通管件45°彎頭90°彎頭沖壓彎頭煨彎管三通或四通異徑管碳鋼高壓彎頭

45o、90o、180o彎頭法蘭及緊固件

管道法蘭是工業(yè)管道系統(tǒng)最廣泛使用的一種可拆卸連接件，法蘭及其緊固件包括法蘭本身和起緊固密封作用的螺栓螺母和墊片。由這三部分組成的可拆卸連接件整體是管道的重要環(huán)節(jié)，法蘭連接密封不好很容易造成物料的泄露，而泄露的原因除施工不良等因素外，正確選用法蘭及其緊固件也很關(guān)鍵。本節(jié)將著重介紹法蘭類型及其安裝與使用。法蘭高頸法蘭板式螺紋法蘭盲板帶頸法蘭

凸凹法蘭活套法蘭墊片石墨橡膠四氟包四氟金屬纏繞石棉二、管件（標(biāo)準(zhǔn)）二、管件的制作（非標(biāo)準(zhǔn)）二、管件的制作（非標(biāo)準(zhǔn)）三、管路附件1、視鏡Y型過濾器2.Y型過濾器3.阻火器四、化工管路常見故障及其處理

故障類型產(chǎn)生原因消除方法管路振動①旋轉(zhuǎn)零件的不平衡②聯(lián)軸器不同心③零件的配合間隙過大④機(jī)座和基礎(chǔ)間連接不牢⑤介質(zhì)流向引起的突變⑥介質(zhì)激振頻率和管路固有頻率相接近⑦介質(zhì)的周期性波動①對旋轉(zhuǎn)件進(jìn)行靜、動平衡②進(jìn)行聯(lián)軸器找正③調(diào)整配合間隙④加固機(jī)座和基礎(chǔ)的連接⑤采用大彎曲半徑彎頭⑥加固或增設(shè)支架，改變管路的固有頻率⑦控制波動幅度，減少波動范圍故障類型產(chǎn)生原因消除方法管路泄漏①密封墊破壞②介質(zhì)壓力過高③法蘭螺栓松動④法蘭密封面破壞⑤螺紋連接沒有擰緊、螺紋部分破壞⑥閥門故障①更換密封墊，帶壓堵漏②使用耐高壓的墊片③擰緊法蘭螺栓④修理或更換法蘭，帶壓堵漏⑤擰緊螺紋連接螺栓，修理管端螺紋⑥修理或更換閥門四、化工管路常見故障及其處理故障類型產(chǎn)生原因消除方法管路泄漏⑦螺紋連接的密封失效⑧鑄鐵管子上有氣孔或夾渣⑨焊接焊縫處有氣孔或夾渣⑩管路腐蝕⑦更換連接處的密封件，帶壓堵漏⑧在泄漏處打上卡箍，帶壓堵漏⑨清理焊縫、補(bǔ)焊，帶壓堵漏⑩更換管路，帶壓堵漏四、化工管路常見故障及其處理故障類型產(chǎn)生原因消除方法管路裂紋①管路連接不同心，彎曲或扭轉(zhuǎn)過大②凍裂③保溫層破壞④振動劇烈⑤機(jī)械損傷①校正②加設(shè)保溫層③更換保溫層④消除振動⑤避免碰撞四、化工管路常見故障及其處理物料管道的標(biāo)識物料的走向、物料的名稱酸管道（紅色）、堿管道（藍(lán)色）、水管道（綠色）、氮?dú)夤艿溃S色）、儀表空氣管道（白色）公共管廊上的管道也標(biāo)識，50m一個標(biāo)識記號，便于管理，同時要標(biāo)明從哪里來，到哪里去。閥門

閥門是介質(zhì)流通系統(tǒng)或壓力系統(tǒng)中的一種設(shè)施，它用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量或壓力。其功能包括切斷或接通介質(zhì)、控制流量、改變介質(zhì)流向、防止介質(zhì)回流、控制壓力或泄放壓力。閥門的這些功能通常靠調(diào)節(jié)閥門關(guān)閉件的位置來實現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)可采用手工操作，也可以采用自動控制。本節(jié)將著重討論手動閥。閥門的分類1按用途分：切斷閥、調(diào)節(jié)閥、止回閥、分流閥、安全閥等；2按驅(qū)動形式分：手動閥、動力驅(qū)動閥、自動閥；2按驅(qū)動形式分：3按公稱壓力分：真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥；4按工作溫度分：真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥；高溫閥、中溫閥、常溫閥、低溫閥、超低溫閥；閥門通用分類法：這種分類法是既按閥門的工作原理和用途來劃分，同時又考慮閥門結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，這是目前國內(nèi)外最常用的分類方法。一般分為：閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、旋塞閥、球閥、夾管閥、隔膜閥、柱塞閥等。閥門通用分類法：公稱壓力和公稱通徑。球閥

球閥的閥瓣為一中間有通道的球體，球體環(huán)繞自己的軸心作90o旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)閥門的開閉。球閥開閉迅速，一般用于需要快速啟閉或要求阻力小的場合，可用于水、油等介質(zhì)，也可適用于漿料、粘性物料甚至是帶懸浮顆粒的介質(zhì)。手動球閥系列自動球閥系列隔膜閥隔膜閥利用彈性隔膜阻擋流體通過，其閥桿不與介質(zhì)直接接觸，所以不采用填料函。隔膜閥適用于輸送氣體、液體、粘性流體和腐蝕性介質(zhì)，隔膜材料采用橡膠或聚四氟制作，因此隔膜閥的最大特點(diǎn)是耐強(qiáng)腐蝕。隔膜閥蝶閥

蝶閥的啟閉件是一個圓盤形的閥板，在閥體內(nèi)繞自身的中心線旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到閥門的啟閉或調(diào)節(jié)閥門的開度大小。蝶閥適用于氣體、油、工藝過程和輸水管道等。特點(diǎn)：切斷性能好、流通阻力小、有良好的調(diào)節(jié)性能、結(jié)構(gòu)緊湊尺寸小便于配管、重量輕安裝及固定容易、結(jié)構(gòu)簡單維修方便、可實現(xiàn)快速切斷、可用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。蝶閥系列截止閥

截止閥的啟閉件是塞形閥瓣，密封面呈平面或錐面；截止閥的閥座垂直于流體方向，流體經(jīng)過閥門時方向產(chǎn)生改變，因而阻力較大；由于流體流經(jīng)閥座在此位置容易沉積固體而影響密封性，因此截止閥一般不用于帶懸浮固體的液體物料。截止閥可以用作切斷介質(zhì)用，并且適合于需頻繁開啟的場合。截止閥系列疏水閥系列節(jié)能型閥門，主要用于汽水分離。閘閥

閘閥的啟閉件是閥板，閥板的運(yùn)動方向與流體流動方向垂直。閘閥廣泛應(yīng)用于各種介質(zhì)的啟閉，其通道通常是全徑型直通道，因而壓力降很小。

特點(diǎn)：流體方向不變阻力小、適于作切斷不宜調(diào)節(jié)流量、連接尺寸小、不適于帶固體的流體、密封面易損壞維修麻煩、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。閘閥系列止回閥

止回閥是指依靠介質(zhì)本身流動而自動開、閉閥瓣，用來防止介質(zhì)倒流的閥門。旋塞閥是指關(guān)閉件（塞子）繞閥體中心線旋轉(zhuǎn)來達(dá)到開啟和關(guān)閉的一種閥門。旋塞閥在管路中主要用作切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向的。旋塞閥是歷史上最早被人們采用的閥件。由于結(jié)構(gòu)簡單，開閉迅速（塞子旋轉(zhuǎn)四分之一圈就能完成開閉動作），操作方便，流體阻力小，至今仍被廣泛使用。目前主要用于低壓，小口徑和介質(zhì)溫度不高的情況下。旋塞閥的塞子和塞體是一個配合很好的圓錐體，其錐度一般為1：6和1：7

安全閥

安全閥是防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值起安全作用的閥門。

安全閥在管路中，當(dāng)介質(zhì)工作壓力超過規(guī)定數(shù)值時，閥門便自動開啟，排放出多余介質(zhì)；而當(dāng)工作壓力恢復(fù)到規(guī)定值時，又自動關(guān)閉。怎樣開啟再沸器的蒸汽閥門1再沸器進(jìn)料后，先打開疏水器的旁通閥、再打開疏水器的前后閥門2緩緩打開蒸汽閥門，在設(shè)備預(yù)熱的過程中一定要緩慢，排凈設(shè)備、管道中的余水，閥門的開度一定要小，余水排凈后關(guān)閉疏水器的旁通閥。（控制溫度的上升速度，不能速升，速降）3如果是DCS控制，開始一定要把溫度的控制打到手動，當(dāng)溫度達(dá)到工藝控制的溫度并且比較穩(wěn)定時，再把手動轉(zhuǎn)換成自動控制。怎樣開啟蒸汽閥門1開啟蒸汽總閥a開啟總管上所有的導(dǎo)凌閥門b緩緩開啟蒸汽總閥，這一過程一定要慢（暖管），如果開啟的速度太快的話，容易產(chǎn)生氣錘現(xiàn)象，發(fā)生安全生產(chǎn)事故，有爆管、人員傷亡、設(shè)備生產(chǎn)事故等。C排凈蒸汽中的余水，充分暖管后才能關(guān)閉導(dǎo)凌閥。管道設(shè)計與安裝的一般原則1管道應(yīng)成組、成排地布置，這是為了強(qiáng)調(diào)美觀和確保管道支架的經(jīng)濟(jì)性；2設(shè)備間的管道連接，應(yīng)盡可能地短而直，如泵的入口管道、壓縮機(jī)的入口管道、加熱爐的出口管道、再沸器管道及真空管道等。同時又要有一定的柔韌性，以減少人工補(bǔ)償器和由熱膨脹、位移所產(chǎn)生的力和力矩；3由于管法蘭處容易泄漏，對于高溫高壓管道應(yīng)盡量避免采用法蘭連接，而改用焊接，法蘭連接不僅易泄漏而且價格高；4在輸送腐蝕性介質(zhì)的管道上安裝的法蘭應(yīng)設(shè)置塑料保護(hù)罩，并且在通道上部不得設(shè)置法蘭，以防泄漏發(fā)生安全事故；5管道穿越樓板、平臺、屋面及墻壁時要加保護(hù)套管，套管直徑應(yīng)大于法蘭直徑或管道保溫后的直徑；6地下管道穿越鐵路、公路、水渠時要采取保護(hù)措施，一般采用舊鋼管做保護(hù)套管，其直徑比被保護(hù)的管道大兩個等級；7盡可能不采用管溝敷設(shè)管道，若必須設(shè)計管溝時在閥門和法蘭處須留有足夠的檢修空間，管溝內(nèi)須有排水設(shè)施；8地下管道應(yīng)埋設(shè)在冰凍線以下，以免凍壞，埋地管道的閥門應(yīng)安裝在閥門井內(nèi)；氣體和蒸汽管道應(yīng)從主管上部引出支管，以減少冷凝液的攜帶排液口設(shè)置在底部以排盡冷凝液；10管托的設(shè)計要求；11裝卸車設(shè)施的管道安裝要求；12管架的布置要求。管道設(shè)計與安裝的一般原則閥門安裝要領(lǐng)閥門安裝的位置1閥門應(yīng)集中于管架外部，必要時設(shè)計操作平