燃气工程常用设备材料基本知识

燃气工程常用材料设备基本知识卢宗鉴 中国燃气预算采购管理部2011年5月 1 目录 第一章A钢制管材第一章B钢制管材的管路附件第二章PE管材 PE管件 PE阀门第三章阀门第四章调压设备第五章计量设备 2 城市燃气压力等级分类 3 第一章A钢制管材一 钢制管材的分类 钢制管材按照制造方式分 无缝钢管有缝 焊接 钢管钢制管材按照化学成分分 碳素结构钢钢管低合金钢钢管合金钢钢管 包括不锈钢钢管 无缝钢管按照制造工艺分 热轧无缝钢管冷拔无缝钢管 4 第一章A钢制管材一 钢制管材的分类 焊接钢管按照焊接工艺分 无填充金属焊接钢管 连续炉焊钢管电阻焊钢管 有填充金属焊接钢管 埋弧焊钢管熔化极气体保护电弧焊钢管 焊接钢管按照焊缝形式分 直缝焊接钢管螺旋缝焊接钢管无填充金属焊接钢管分 连续焊钢管电阻焊钢管有填充金属焊接钢管分 埋弧焊钢管熔化极气体保护电弧焊钢管 5 第一章A钢制管材一 钢制管材的分类 无缝钢管 1 采用热加工方法制造的不带焊缝的钢管叫无缝钢管 热轧无缝钢管 2 热加工后的管状产品进一步冷加工至所要求的形状叫冷拔无缝钢管 6 第一章A钢制管材一 钢制管材的分类 无填充金属焊接钢管3 连续炉焊 在加热炉里对钢带进行加热 然后对已成型的边缘采用机械加压方法焊接在一起而成形的一条焊缝的工艺 在此 将钢卷逐卷对接在一起 以保证焊管机形成一个连续的工艺 这种工艺是对焊工艺的一种 4 电阻焊 通过电阻焊接或电感应焊接而形成一条焊缝的一种工艺 在此 待焊接边缘通过机械加压方法焊接在一起 焊接热量由电阻产生 ERW钢管 就是高频直缝电阻焊钢管 英文ElectricResistanceWelding 缩写简称为ERW 7 第一章A钢制管材一 钢制管材的分类 有填充金属焊接钢管5 埋弧焊 此种工艺是通过一个或几个裸金属自耗电极与工件之间的一个或数个电弧对金属加热而产生金属结合的一种焊接工艺 电弧和熔化金属被工件上的易熔小颗粒材料保护起来 不需加压 填充金属部分或全部来自电极 6 熔化极气体保护电弧焊 此种工艺就是通过连续的自耗电极和工件之间的一个或数个电弧对金属加热而产生金属结合的一种焊接工艺 其保护完全由外部提供的气体或混合气体来获得 不需加压 填充金属来自电极 8 第一章A钢制管材一 钢制管材的分类 燃气工程中常用的钢制管材包括 热轧无缝钢管冷拔无缝钢管双面埋弧焊螺旋缝钢管高频直缝电阻焊钢管燃气工程中常用的镀锌钢管也是高频电阻焊钢管 9 第一章A钢制管材二 钢制管材的规格 钢制管材为了与目前国际上流行的两个不同系列的钢管外径相适应 分为两个外径系列 A系列为英制系列 CLASS系列 也称系列I管子外径按ASMEB36 10M的规定 ASMEB36 10M是美国国家标准中的钢管标准号 ASME是AmericanSocietyofMechanicalEngineers 美国机械工程师协会 的英文缩写 B系列为公制系列 PN系列 也称系列II管子外径按ISO4200的规定 ISO4200是焊接和无缝平端钢管的尺寸和单位长度重量的标准 ISO是InternationalOrganizationforStandardization 国际标准化组织 的英文缩写 国际标准化组织是一个全球性的非政府组织 是国际标准化领域中一个十分重要的组织 中国是ISO的正式成员 10 第一章A钢制管材二 钢制管材的规格 A系列就是俗称的大外径系列 B系列就是俗称的小外径系列 但A系列的大外径仅限于DN250以下 在DN300以上其直径反而小于B系列 很多情况下两者差别是很大的 如DN100时差了6 3mm 大直径时差别达20mm以上 通常情况下 焊接钢管一般选用A系列 无缝钢管一般选用B系列 11 第一章A钢制管材二 钢制管材的规格 公称通径 公称通径 公称口径 公称直径 是管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸 公称通径是供参考用的一个方便的整数 与加工尺寸仅呈不严格的关系 公称通径用字母 DN 后面紧跟一个数字表示 钢管的规格一般用希腊字母 开头加钢管的外径 壁厚 例如 219 6 表示钢管的外径是219mm 壁厚是6mm 也有用 公称通径 壁厚 表示的 不过这种表示方法是不规范的 12 第一章A钢制管材二 钢制管材的规格 13 第一章A钢制管材二 钢制管材的规格 需要注意的是 有些设计图纸和技术资料 设计者和资料编制者图省事 公称通径只用一个 D 字母表示 例如用D20表示DN20 钢管的 公称通径 和 钢管 的外径是两个不同的概念 部分公称通径数据和不同规格的钢管外径数相同 要注意认真区别 例如公称通径是DN32的钢管和外径是 32的钢管是不一样的 公称通径是DN32的钢管 A系列钢管外径是 42 4 B系列钢管外径是 38 此外 燃气工程中使用的燃气PE管 通常用Dn表示 公称外径 目前对PE管材公称外径的表示方法有很多种 用Dn表示是比较规范的表示方法 由于PE管材通常不使用 公称通径 表示方法 所以PE管材的表示方法一般不容易将 公称外径 和 公称通径 混淆 14 第一章A钢制管材二 钢制管材的规格 公称通径 100的焊接钢管 通常只写公称通径 例如DN15的焊接 镀锌 钢管 表示外径是21 3mm 壁厚是2 8mm的焊接 镀锌 钢管 需要注意的是 这种表示方法 通常表示壁厚符合GB T3091标准的标准壁厚的焊接 镀锌 钢管 如果是小于标准壁厚的焊接 镀锌钢管 或者是GB T3091标准中的壁厚加厚管 其壁厚需要在规格中表示出来或者注明 壁厚加厚管 GBT3091 2001 doc 15 第一章A钢制管材三 钢制管材采购的数量验收 1 无缝钢管以检重方式验收数量 无缝钢管通常不定尺交货 无缝钢管壁厚通常有正公差 实际检重数量大约是理论重量的105 108 2 焊接钢管以理论计算方式验收数量 焊接钢管通常定尺交货 3 钢管理论重量计算公式0 02466 外径 壁厚 壁厚 kg m 保留2位小数 例如219 6钢管 0 02466 219 6 6 31 52kg m 16 第一章A钢制管材四 钢制管材的材质 1 钢材的化学成分钢材中除主要化学成分Fe以外 还含有少量的碳 C 硅 Si 锰 Mn 磷 P 硫 S 氧 O 氮 N 钛 Ti 钒 V 等元素 这些元素虽含量很少 但对钢材性能的影响很大 碳是决定钢材性能的最重要元素 钢中有益元素有锰 硅 钒 钛等 控制掺入量可冶炼成低合金钢 钢中主要的有害元素有硫 磷及氧 要特别注意控制其含量 磷是钢中很有害的元素之一 主要溶于铁素体起强化作用 磷含量增加 钢材的强度 硬度提高 塑性和韧性显著下降 特别是温度愈低 对塑性和韧性的影响愈大 从而显著加大钢材的冷脆性 磷也使钢材可焊性显著降低 但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性 硫也是很有害的元素 呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中 降低钢材的各种机械性能 由于硫化物熔点低 使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离 引起钢材断裂 形成热脆现象 称为热脆性 硫使钢的可焊性 冲击韧性 耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低 氧是钢中有害元素 主要存在于非金属夹杂物中 少量熔于铁素体内 非金属夹杂物降低钢的机械性能 特别是韧性 氧有促进时效倾向的作用 氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差 17 第一章A钢制管材四 钢制管材的材质 2 钢材的力学性能钢材力学性能是保证钢材最终使用性能 机械性能 的重要指标 它取决于钢的化学成分和热处理制度 燃气用钢管主要的力学性能有 屈服强度 抗拉强度 伸长率1 屈服强度钢材或试样在拉伸时 当应力超过弹性极限 即使应力不再增加 而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形 称此现象为屈服 而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点 钢材的屈服强度是指材料在出现屈服现象时所能承受的最大应力 屈服强度值用MPa表示 需要注意的是 不能片面追求材料的高屈服强度 因为随着材料屈服强度的提高 材料的抗脆断强度会降低 材料的脆断危险性会增加 屈服强度不仅有直接的使用意义 在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量 例如材料屈服强度增高 对应力腐蚀和氢脆就敏感 材料屈服强度低 冷加工成型性能和焊接性能就好等等 因此 屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标 2 抗拉强度钢材或试样在拉伸过程中 从开始到发生断裂时所达到的最大应力值 它表示钢材抵抗断裂的能力大小 抗拉强度值用MPa表示 3 伸长率材料在拉断后 其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率 伸长率用 表示 18 第一章A钢制管材五 按照化学成分分类的几个钢种 1 碳素结构钢含碳量约0 05 0 70 个别可高达0 90 可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类 普通碳素结构钢含杂质较多 价格低廉 用于对性能要求不高的地方 它的含碳量多数在0 30 以下 含锰量不超过0 80 强度较低 但塑性 韧性 冷变形性能好 除少数情况外 一般不作热处理 直接使用 普通碳素结构钢用途很多 用量很大 主要用于铁道 桥梁 各类建筑工程 制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件 这类钢主要保证力学性能 故其牌号体现其力学性能 用Q 数字表示 其中 Q 为屈服点 屈 字的汉语拼音字首 数字表示屈服点数值 例如Q275表示屈服点为275Mpa 若牌号后面标注字母A B C D 则表示钢材质量等级不同 含S P的量依次降低 钢材质量依次提高 燃气工程用钢管中的Q235B 属于普通碳素结构钢 19 第一章A钢制管材五 按照化学成分分类的几个钢种 优质碳素结构钢钢质纯净 杂质少 力学性能好 可经热处理后使用 根据含锰量分为普通含锰量 小于0 80 和较高含锰量 0 80 1 20 两组 含碳量在0 25 以下 多不经热处理直接使用 或经渗碳 碳氮共渗等处理 制造中小齿轮 轴类 活塞销等 含碳量在0 25 0 60 典型钢号有40 45 40Mn 45Mn等 多经调质处理 制造各种机械零件及紧固件等 含碳量超过0 60 如65 70 85 65Mn 70Mn等 多作为弹簧钢使用 燃气工程中使用的螺栓一般选用35 35CrMo 螺母选用30 30CrMo 燃气工程用钢管中的20 20g L175 245管线钢系列 属于优质碳素结构钢 20 第一章A钢制管材五 按照化学成分分类的几个钢种 碳素结构钢一般情况下都不经热处理 而在供应状态下直接使用 通常Q195 Q215 Q235钢碳的质量分数低 焊接性能好 塑性 韧性好 有一定强度 常轧制成薄板 钢筋 焊接钢管等 用于桥梁 建筑等结构和制造普通螺钉 螺母等零件 Q255和Q275钢碳的质量分数稍高 强度较高 塑性 韧性较好 可进行焊接 通常轧制成型钢 条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆 齿轮 联轴节 销等零件 钢制管材一般不选用这两种钢号 21 第一章A钢制管材五 按照化学成分分类的几个钢种 2 低合金钢低合金钢与碳素钢 低合金钢与合金钢之间 明确划出的概念是不存在的 目前低合金钢的基本含义是 合金元素总量在1 2 3 5 屈服强度在275Mpa以上 具有良好的可加工性和耐腐蚀性 型 带 板 管等形状 在热轧状态直接使用的钢材 燃气工程用钢管中的Q345BL290 555管线钢 属于低合金钢 需要说明的是 按照GB T9711 2标准制造钢管用的管线钢钢板 必须经过热处理工艺 经过热处理工艺的管线钢钢板 用NB和MB表示 NB形变正火交货状态为N MB形变热处理交货状态为M 22 第一章A钢制管材五 按照化学成分分类的几个钢种 3 合金钢合金钢与碳素结构钢相比含有较多其他元素 合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外 还含有其他合金元素 如铬 镍 钼 钒 钛 铜 钨 铝 钴 铌等 有的还含有某些非金属元素 如硼 氮等 的钢 根据钢中合金元素含量的多少 又可分为低合金钢 中合金钢和高合金钢 燃气工程用钢管中的不锈钢管 属于特殊性能合金钢 这是一种低碳高合金钢 抗腐蚀性好 用做高压和耐低温材料 23 第一章A钢制管材六 钢号表示方法和常用的燃气工程钢制管材钢号 钢的牌号简称钢号 是对每一种具体钢产品所取的名称 是人们了解钢的一种共同语言 我国的钢号表示方法 根据国家标准 钢铁产品牌号表示方法 GB T221 2000 中规定 并于2000年11月1日开始实施 钢号的表示 一般采用采用汉语拼音字母 化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示 即 钢号中化学元素采用国际化学符号表示 例如Si Mn Cr等 产品名称 用途 冶炼和浇注方法等 一般采用汉语拼音的缩写字母表示 钢中主要化学元素含量 采用阿拉伯数字表示 采用汉语拼音字母表示产品名称 用途 特性和工艺方法时 一般从代表产品名称的汉语拼音中选取第一个字母 当和另一个产品所选用的字母重复时 可改用第二个字母或第三个字母 或同时选取两个汉字中的第一个拼音字母 暂时没有可采用的汉字及汉语拼音的 采用符号为英文字母 24 第一章A钢制管材六 钢号表示方法和常用的燃气工程钢制管材钢号 1 2020钢属于优质碳素结构钢 是国产无缝钢管最常用的材质 钢制法兰也多采用这个材质 强度比15号钢稍高 很少淬火 无回火脆性 冷变形塑性高 一般供弯曲 压延 弯边和锤拱等加工 电弧焊和接触焊的焊接性能好 气焊时厚度小 外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹 切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好 一般用于制造受力不大而韧性要求高的 25 第一章A钢制管材六 钢号表示方法和常用的燃气工程钢制管材钢号 2 20g 2008年标准改为Q245R g为锅炉板中 锅 的第一个字母 20g钢管是GB 5310国标钢号 为最常用锅炉钢管用钢 化学成分和力学性能与20板材基本相同 该钢有一定常温和中高温强度 含碳量较低 有较佳塑性和韧性 其冷热成型和焊接性能良好 20 20号钢 无缝钢管和20g高压无缝钢管的区别是 它们除含碳量一样外 20g还有一些微量元素更适合用作锅炉压力容器使用的特性 另外20g还着重考核它的物理性能 比如弯曲 冲击和抗拉性能 26 第一章A钢制管材六 钢号表示方法和常用的燃气工程钢制管材钢号 3 Q235BQ235相当于国产老钢号A3Q代表的是这种材质的屈服强度 后面的235 就是指这种材质的屈服强度值 235MPa Q235A Q235B Q235C Q235D 这是等级的区分 指的是它们性能中冲击试验的温度不同 分别为 Q235A级 是不做冲击 Q235B级 是200C常温冲击 Q235C级 是00C冲击 Q235D级 是 200C冲击 元素含量 A B C D硫含量依次递减 A和B的磷含量相同 C的磷含量次之 D磷含量最少 27 第一章A钢制管材六 钢号表示方法和常用的燃气工程钢制管材钢号 4 Q345BQ345相当于国产老钢号16MnQ345B属于低合金钢 钢号含义是指这种材质的屈服强度值 345MPa 与Q235B的主要区别是锰 Mn 含量较高 约为1 6 ABCD的含义与Q235B相同 Q235A Q235B Q235C Q235D 这是等级的区分 指的是它们性能中冲击试验的温度不同 分别为 Q235A级 是不做冲击 Q235B级 是200C常温冲击 Q235C级 是00C冲击 Q235D级 是 200C冲击 元素含量 A B C D硫含量依次递减 A和B的磷含量相同 C的磷含量次之 D磷含量最少 28 第一章A钢制管材六 钢号表示方法和常用的燃气工程钢制管材钢号 5 GB T9711 1和GB T9711 2标准中的L系列管线钢按照GB T9711 1997 石油天然气工业输送钢管交货技术条件 标准制造L175 555钢管是A级钢管 按照GB T9711 1997 石油天然气工业输送钢管交货技术条件 标准制造L175 555MB NB 钢管是B级钢管 GB9711 2包括的质量和试验要求在总体上高于GB9711 1的规定 GB9711 2使用的管线钢钢板必须是经过热处理工艺的钢板 MB NB GB T9711 1和GB T9711 2标准中的L系列管线钢规定的钢级与ANSI APIspec5L 输送钢管规范 规定的钢级对比表 AmericanNationalStandardsInstitute ANSI 美国国家标准学会 AmericanPetroleumInstitute API 美国石油协会 29 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 管道法兰和压力容器法兰是管路附件中品种最多 使用面最广的一种零件 他和密封垫片 紧固螺栓三者一起组成一个法兰接头 起着连接管子和管子 管子和设备的作用 法兰接头既是一种可拆卸连接件 又是一种承压密封件 它主要是借助连接螺栓穿过法兰的螺栓孔 在螺栓预紧力作用下对法兰密封面施加压紧力 压紧夹在法兰中间的密封垫片 使垫片在螺栓压紧力的作用下发生塑性变形或弹性变形 从而填塞住法兰密封面的微几何间隙来实现密封目的 法兰作为法兰接头中的一个单元 通常以一个独立的标准零件出现 但它和密封垫片及法兰用螺栓又有密切的联系 30 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 1 法兰型式按法兰的结构及其与管子的连接方式 法兰的型式分为 整体法兰 平焊法兰 承插焊法兰 对焊法兰 螺纹法兰 松套法兰及法兰盖 盲板 整体法兰系指法兰与泵 阀 机等设备的进出口管道连接的法兰 通常和这些管道设备制造成一个整体 作为管道设备的一部分 法兰通常与设备一起铸造成型 少数为锻造成型 如锻钢阀门的端法兰 31 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 平焊法兰与管子的连接是先将管子插入法兰内孔至适当位置 然后再搭焊 其优点在于焊接装配时较易对中 且价格便宜 因而得到广泛的应用 按内压计算 平焊法兰的强度约为相应的对焊法兰的2 3 疲劳寿命约为对焊法兰的1 3 所以 平焊法兰只适用于压力等级比较低 压力波动 震动及震荡均不严重的管道系统中 右为带颈平焊法兰 32 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 对焊法兰又称高颈法兰 他与其他法兰的不同之处在于法兰与管子焊接处到法兰盘有一段长而倾斜的高颈 此段高颈的壁厚沿高度方向逐渐过渡到管壁厚度 改善了应力的不连续性 因而增加了法兰强度 对焊法兰主要用于工况比较苛刻的场合 如管道热膨胀或因其它载荷而使法兰处受的应力较大或应力变化反复的场合 压力 温度大幅度波动的管道或高温 高压及零下低温的管道 右为螺纹法兰 33 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 松套法兰由法兰与法兰附属元件组合而成 松套法兰的连接实际上也是通过焊接实现的 只是法兰是套在已与管子焊接在一起的附属元件上 法兰可以旋转 因而称松套法兰 法兰 即松套 本身则不接触介质 只是通过连接螺栓将附属元件和垫片压紧以实现密封 松套法兰的优点在于不仅可以旋转 而且易于对准螺栓孔 易于安装 松套法兰用于在对准法兰螺栓孔时仅需要转动法兰而不必旋转管子之处中为承插焊平焊法兰右为法兰盖 盲板 34 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 法兰密封面主要有平面 突面 凹凸面 榫槽面 环连接面5种型式 燃气工程常用的是平面 突面 凹凸面三种形式 其中突面形式最为常用 35 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 平面密封面主要用于宽面法兰及低压管道系统中 与之相配的密封垫片接触面分布于法兰螺栓中心园的内外两侧 对应的垫片材质多为石棉橡胶等非金属软质材料 垫片所需的最小压紧应力 或预紧比压 较低 36 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 突面密封面主要用于窄面法兰 即与之相配的垫片的接触面位于法兰螺栓孔所包围的圆周内测 也就是突面密封面对应的垫片外径正好与法兰连接螺栓的内切圆直径相当 安装时可借助螺栓使垫片固定在法兰面中央 适用于突面密封面的法兰垫片有各种非金属垫片 缠绕式金属垫片 含带外环和带内外环 等 凹凸面密封面由凹面和凸面组成 其特点是垫片嵌在凹面的凹槽中 减少垫片被压力冲击的可能性 装配时便于对中 和突面密封面法兰相比 这种密封面常常可以用在密封要求比较严的场合 其缺点是一对法兰两种密封面 密封面加工较突面复杂 因此不像突面法兰那样应用广泛 凹凸面密封面适用的密封垫片有 各种非金属平垫片 基本型或者带内环型金属缠绕垫片等 法兰密封面型式代号见书中图表 37 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 法兰的公称压力和公称通径法兰公称压力是指与管法兰的机械强度有关的设计给定压力 它是由字母和后跟无因次的数字组合成的一个标识 法兰公称压力的定义及公称压力系列与GB T1048 2005 管道元件PN 公称压力 的定义和选用 相符合 钢制管法兰国家标准规定了属于欧洲管法兰体系和美洲管法兰体系的15个公称压力等级 两个体系的公称压力等级用PN标记如下 欧洲体系9个公称压力PN0 25MPa 2 5bar PN0 6MPa 6bar PN1 0MPa 10bar PN1 6MPa 16bar PN2 5MPa 25bar PN4 0MPa 40bar PN6 3MPa 63bar PN10 0MPa 100bar PN16 0MPa 160bar 美洲体系6个公称压力PN2 0MPa 20bar PN5 0MPa 50bar PN11 0MPa 110bar PN15 0MPa 150bar PN26 0MPa 260bar PN42 0MPa 420bar 以上两个体系中 比较常用的是欧洲体系 法兰公称通径与钢制管道公称通径相同 钢管外径不是钢制管法兰的结构尺寸 但它是法兰设计和使用中不可缺少的一个重要配套参数 直接影响着法兰尺寸 在订购 保管和使用法兰时 一定要注意同一公称通径A系列和B系列的区别 38 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 钢板法兰 铸钢法兰 锻钢法兰以及法兰的材质 钢制管法兰按照其毛坯的来源分为钢板法兰 铸钢法兰和锻钢法兰 钢板法兰是直接用钢板切割成法兰毛坯 然后机加工而成 铸钢法兰是先用铸造方式制成法兰毛坯 然后机加工而成 锻钢法兰是用锻造方式制成法兰毛坯 然后机加工而成 适用于燃气工程的钢法兰 只有两种材质 常温管道法兰的材质是20 钢 低温 LNG 管道法兰的材质是0Cr18Ni9 304 39 第一章B钢制管材管路附件一 法兰 关于凹凸面密封面法兰工程实践中 选用凹凸面法兰是因为订购了有凹凸面法兰的设备如阀门 压力容器等 为了和设备配套不得不选用 阀门制造企业在制造 DN40MPa阀门时 如果用户无特殊要求 通常是制造成凹面法兰型式 这就需要我们必须十分注意法兰的匹配 实际上 在金属缠绕垫片普遍使用的今天 凹凸面密封形式比起突面密封型式 已经没有了明显的优点 反而是有诸多缺点 凹凸面法兰的缺点反映在 1 凹凸面法兰的设备给拆卸和维修带来很多不便 2 如果碰到设备是凹面 阀门也是凹面 阀门又需要直接安装在设备上的情况 非常麻烦 3 如果一个管路系统有很多凹凸面设备和阀门 非常容易造成订货 安装的混乱 如果有可能 建议最好不选用凹凸面法兰的设备和阀门 以突面 RF 法兰的设备和阀门而代之 40 第一章B钢制管材管路附件二 垫片 垫片是法兰接头主要的密封元件 燃气工程中常用的垫片有橡胶垫片 石棉橡胶垫片 聚四氟乙烯垫片和金属缠绕垫垫片 其中以聚四氟乙烯垫片和金属缠绕垫垫片最为常用 橡胶垫片是最基本并且适用于广大范围需求的垫片 它以聚合物加以硫化 添加填料 颜料及各种添加剂构成合成橡胶 橡胶垫片具有相当优异的压缩性及回弹性 只需要最低的紧固力就能在低温低压的工况下发挥有效的作用 从法兰上拆除时也不会分裂 对不平均和有损伤的法兰面亦可达到良好的密封效果 由于橡胶具有优秀的扩张性和抗渗透性 对于抵抗气体及流体的通过形成非常有效的密封 41 第一章B钢制管材管路附件二 垫片 石棉橡胶板垫片由石棉橡胶板裁制而成 石棉橡胶垫片以石棉纤维 橡胶为主要原料再辅以橡胶配合剂和填充料 经过混合搅拌 热辊成型 硫化等工序制成 石棉橡胶垫片根据其配方 工艺性能及用途的不同 可分为普通石棉橡胶垫片和耐油石棉橡胶垫片 根据使用的温度和压力不同可以分为低压石棉橡胶垫片 中压石棉橡胶垫片和高压石棉橡胶垫片 石棉橡胶垫片主要应用在中低压法兰连接的密封中 42 第一章B钢制管材管路附件二 垫片 聚四氟乙烯垫片聚四氟乙烯以其耐化学性 耐热性 耐寒性 耐油性优越于现在任何塑料而有 塑料之王 之称 它不易老化 不燃烧 吸水近乎为零 其组织致密 用作垫片 接触面可以做到平整光滑 对金属法兰不粘着 除受熔融碱金属以及含氟元素气体侵蚀外 它能耐多种酸 碱 盐 油脂类溶液介质的腐蚀 聚四氟乙烯垫片 垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯脂模塑加工制成 聚四氟乙烯与其它塑料相比具有耐化学腐蚀与耐温优异的特点 它已被广泛地应用作为密封材料 43 第一章B钢制管材管路附件二 垫片 金属缠绕垫为半金属密合垫中回弹性最佳的垫片 由V形或W形薄钢带与各种填充料交替缠绕而成 其结构密度可依据不同的锁紧力要求来制作 并利用内外钢环来控制其最大压紧度 垫片接触的法兰密封面的表面精度要求不高 特别适用于负荷不均匀 接合力易松弛 温度与压力周期性变化 有冲击或震动的场合 是阀门 泵 换热器 塔 人孔 手孔等法兰连接处的静密封原件 广泛地用于石化 机械 电力 冶金 造船 医药 原子能和宇航等部门 44 第一章B钢制管材管路附件二 垫片 金属缠绕垫片 基本型 采用优质SUS304 SUS316 V 形或 W 形 金属带及其它合金材料与石墨 石棉 聚四氟乙烯 无石棉等软性材料相互重叠螺旋缠绕而成 在开始及末端用点焊方式将金属带固定用于燃气工程的金属缠绕垫分为基本型金属缠绕垫 带外环金属缠绕垫 带内环金属缠绕垫 带内外环金属缠绕垫4种型式 45 第一章B钢制管材管路附件二 垫片 基本型金属缠绕垫适用于凹凸面法兰和榫槽面法兰 带外环金属缠绕垫适用于突面法兰 带内环金属缠绕垫适用于凹凸面法兰 带内外环金属缠绕垫适用于突面法兰 根据GB T4622 2 2003 缠绕式垫片管法兰用垫片尺寸 规定 依照法兰公称通径的由小到大 金属缠绕垫的定位环分为2 0mm 3 0mm 4 0mm3种厚度 金属缠绕垫的密封环分为3 2mm 4 5mm 6 6mm3种厚度 常用的金属缠绕垫定位环厚度3 0mm 密封环 垫片主体 厚度4 5mm 46 第一章B钢制管材管路附件三 钢制对焊管件 钢制对焊无缝管件通常采用弯曲 挤压 推制 模压 机械加工等冷加工或热加工方法成型 管件端部与钢制管道采用对焊方式连接 这类管件的规格范围一般为DN15 DN800mm 钢材包括碳钢 合金钢和不锈钢 钢制对焊无缝管件按照GB T12459 2005 钢制对焊无缝管件 制造 钢制对焊管件的公称通径与钢管的公称通径相同 要注意A系列钢管和B系列钢管外径的区别 为了不发生A系列钢管和B系列钢管的混淆 钢制管件的规格通常用 外径 壁厚 的方式表示 钢制异径管 大小头 和不等径钢制三通 不等径钢制四通用 大头外径 大头壁厚 小头外径 小头壁厚 的方式表示 通常情况下 钢制管道上的对焊管件的壁厚要比管道的壁厚大10 管道工程中选用的各种钢制管件 一定要与管道钢管同材质 47 第一章B钢制管材管路附件三 钢制对焊管件 钢制无缝弯头钢制弯头的原料是无缝钢管 采用热加工冲压 推制工艺制作 推制弯头外形美观 壁厚均匀 推制成型后椭圆度及弯头肘部减薄率都很小 现在有规模的弯头制造企业大都采用推制工艺制作弯头 燃气工程中一般选用R 1 5D的900弯头和450弯头 R为曲率半径 D为弯头外径 或者弯头公称通径 48 第一章B钢制管材管路附件三 钢制对焊管件 钢制无缝三通 四通通常是热加工模压成型的 异径钢制无缝三通 四通 不同通径的出口 壁厚也不相同 订货时要注意对不同通径出口的壁厚要求 钢制无缝三通 四通的长度应符合GB T12459 2005 钢制对焊无缝管件 的要求 49 第一章B钢制管材管路附件三 钢制对焊管件 钢制异径管俗称钢制大小头 通常是热加工制作的 钢制异径管可以分为同心钢制异径管和偏心钢制异径管 偏心钢制异径管用于要求不同管径的钢管连接管底标高必须一致的情况 右为钢制管帽 钢制封头 50 第一章B钢制管材管路附件三 钢制对焊管件 热煨弯管和冷管弯管当钢制燃气管道的公称 DN150mm 在投入运营前需要做通球试验 以保证管道内的杂物被清理出来 需要做通球试验的钢制管道 管道弯曲部位应选用曲率半径R 5 6D 钢管外径或钢管公称通径的倍数 的热煨弯管或者曲率半径R 50 60D的冷弯弯管 热煨弯管按照SY T5257 2004 油气输送用钢制弯管 标准制造 冷弯弯管通常由施工单位现场制作 12度的弯管选用热煨弯管 热煨弯管的曲率半径通常是5 6D 工厂采用中频加热工艺弯曲制作 12度的弯管选用冷弯弯管 冷弯弯管的曲率半径通常是40 50D 由管道施工单位用油压弯管设备在管道工程施工现场或者离施工现场距离较近的预制场加工制作 51 第一章B钢制管材管路附件三 钢制对焊管件 如果施工单位不具有加工冷管弯管的能力 且弯管需用量又不是很大的情况下 5度可以选用热煨弯管 5度的弯管在施工现场处理 处理方式包括长距离弹性敷设和钢管与钢管连接处适当斜面处理 热煨弯管制造应符合SY T5257 2004 油气输送用钢制弯管 标准要求 热煨弯管两端应有长度1D的直管段 这个长度可以是一个钢管外径的长度 也可以是一个公称通径的长度 52 第一章B钢制管材管路附件三 钢制对焊管件 热煨弯管长度 管子中心 的计算 钢管外径 2 钢管外径 曲率半径度数的2倍 360 弯管度数 热煨弯管中心长度例如 计算 508R 6D80 热煨弯管的中心长度 计算 508 2 508 12 360 80 1016 19151 360 80 1016 4256 5272mm计算结果 508R 6D80 热煨弯管的中心长度是5272mm 53 第一章B钢制管材管路附件四 钢制承插管件 钢制承插管件是由圆钢或钢锭模锻成型后机加工的管道连接件 它的连接形式是螺纹连接或承插焊接 承插焊接是将钢管插入承插孔内进行焊接 因此 被称为 承插管件 承插管件按照GB T14383 2008 锻制锻制承插焊和螺纹管件 标准制造 钢制承插管件的品种包括45o弯头 90o弯头 三通 四通 45 斜三通 双承口管箍 单承口管箍 管帽 活接头 支管座等 其中 三通和四通有等径和异径之分 双承口管箍同样有等径和异径之分 异径的双承口管箍还有同心和偏心之分 54 第一章B钢制管材管路附件四 钢制承插管件 钢制承插管件通常适用于 DN80的管径比较小的高温 高压管路系统中 钢制承插管件的材质必须与管路钢管的材质一致 钢制承插管件的承口公称通径与钢管的公称通径一致 由于焊接式承插管件通常是和无缝钢管配套的 所以焊接式承插管件的承口公称通径系列通常和B系列钢管的公称通径一致 55 第一章B钢制管材管路附件五 可锻铸铁管件 可锻铸铁管件是将白口铸铁坯件通过石墨化或脱碳热处理 改变其金相组织或成分 而获得具有较高韧性的铸铁材料 和灰铸铁相比 可锻铸铁不但具有一定的强度 还具有灰铸铁材料所不具有的韧性 因而在水 油 燃气和蒸汽管路上 常常采用可锻铸铁管件 由于制造可锻铸铁的条件限制 通常采用可锻铸铁材料制造的管件 其规格都比较小 GB T3287 2000 可锻铸铁管路连接件 所适用的公称通径DN为6 150mm 可锻铸铁管件按其表面状态可以分为黑品管件的热镀锌管件两类 中国燃气集团的燃气工程只选用热镀锌管件 56 第一章B钢制管材管路附件五 可锻铸铁管件 在中国燃气集团材料采购分工中 目前可锻铸铁管件一般是由施工单位采购的 作为工程施工甲方 一定要严把质量关 质量不好的可锻铸铁管件不能用于中国燃气集团的城市燃气工程中 57 第一章B钢制管材管路附件五 可锻铸铁管件 可锻铸铁管件质量把关需要注意以下几个方面 1 选择企业规模大 检测设备全 市场占有率高的有资质的企业的产品 2 所有管件几何尺寸须符合GB T3287 2000 可锻铸铁管路连接件 的规定要求 3 要求生产厂提供当地技术监督部门的检验报告等质量资料 4 货比三家 要求可锻铸铁管件表面光滑无毛刺 镀锌均匀 58 第一章B钢制管材管路附件五 可锻铸铁管件 59 第一章B钢制管材管路附件五 可锻铸铁管件 60 第二章PE管材 PE管件 PE球阀一 PE材料概述 一 PE材料概述最近十几年 聚乙烯 PE 材料以其优越的性价比 很快占领了城市燃气中压输配系统的市场 并形成了原料 加工 设计 施工 运行 维护完整的产品体系 同时 国家有关管理部门还陆续制订了相关的标准 规范 试验方法 各相关企业开发了专用的机具 设备 从而构成了完整的聚乙烯 PE 燃气输配系统的技术标准体系 近年来 随着新技术 新工艺的开发 聚乙烯 PE 材料性能得到明显提高 已经成功进入城市次高压燃气输配系统 目前 全国生产燃气用聚乙烯 PE 管材 管件 阀门等的厂家已经达到300多家 为燃气公司的选购提供了很大的空间 但是不可否认 蜂拥而上的厂家良莠不齐 有的厂家工艺技术设备能力还不能满足生产燃气用制品的要求 更有的厂家缺乏诚信 以次料充好料 以非燃气专用料生产燃气用制品 给城市燃气安全留下了严重隐患 另一方面 目前从事城市燃气行业的技术 管理和决策人员对聚乙烯 PE 特性知之不多 对制品的的识别能力不强 在聚乙烯 PE 燃气系统设计 运行 维护和管理等方面缺乏经验 只能参照和沿用过去熟悉的钢管 铸铁管网的技术和管理 这在很大程度上限制了聚乙烯 PE 管材优势的发挥 导致在应用中出现一些问题 因此 尽快提高对聚乙烯 PE 材料的认知水平 具有十分重要的现实意义 61 第二章PE管材 PE管件 PE球阀一 PE材料概述 传统上 按照聚乙烯 PE 密度将其分为高密度 中密度 低密度三类 密度不同决定其性能间存在着较大差异 不同结构的性能的聚乙烯 PE 具有不同的应用领域 低密度聚乙烯 LDPE density密度为0 910 0 925g cm3 低密度聚乙烯 PE 熔点低 质地柔软 适合用于吹膜工艺 主要用于农膜 重包装膜等的生产 中密度聚乙烯 LDPE 密度为0 926 0 940g cm3 中密度聚乙烯具有较好的柔性和低温特性 拉伸强度 硬度 耐热性等不如高密度聚乙烯 HDPE 中密度聚乙烯可以用于压力管 输送管 各种包装容器和包装薄膜的生产 高密度聚乙烯 HDPE 密度为0 940 0 965g cm3 高密度聚乙烯具有较高的刚性和任性 优良的机械强度和耐热性 还有较好的耐溶剂性 耐蒸汽渗透性 高密度聚乙烯在所有各类聚乙烯中渗透性最小 耐腐蚀 并具有良好的刚度 主要用于各种压力管 注塑制品等的生产 62 第二章PE管材 PE管件 PE球阀一 PE材料概述 燃气输配系统的安全性是最基本的 也是要求最高的 生产燃气用管材 管件 必须使用由原材料生产商制造的燃气专用混配料 燃气专用料有明确而严格的质量性能要求 在实际应用中 不同牌号 不同生产厂家的原材料其物理性能差别很大 生产燃气管材 管件必须使用专用料 决不允许制品生产商自行配制 混合料 燃气输配用聚乙烯 PE 制品的质量性能取决于所用原料的质量性能 聚乙烯 PE 原料的性能包括物理化学性能 力学性能 热性能 电性能和卫生性能等 应用领域不同 对聚乙烯 PE 原料的各项性能要求及其指标就各部相同 对于应用于燃气输配领域的聚乙烯 PE 原料 主要侧重于物理化学性能 力学性能及热性能等 63 第二章PE管材 PE管件 PE球阀一 PE材料概述 聚乙烯 PE 作为制造管材 管件等的原料 与其他工程材料如钢铁 水泥等一样 必须具备与工程要求相适应的强度 刚度 韧性 寿命等基本性能 聚乙烯 PE 材料的长期强度是以管材形式 通过施加静液压的方法测试的 所以称为长期静液压强度 塑料管是从上世纪50年代开始使用的当时 预期寿命只有10 20年 随着应用范围的扩大 人们对塑料管的寿命要求也越来越高 现在一般是以200C 50年来定义长期强度 需要明确的是 长期强度是对原材料基本力学性能的要求 对制品的要求是不破坏原材料的基本力学性能 聚乙烯 PE 材料作为通用的工程材料 为便于实际应用 人们通常用最小要求强度MRS值的大小作为材料长期静液压的表征 这样 就将PE材料的长期静液压强度归结成了少数几类 为定级分类创造了条件 将最小强度乘以10 就是PE材料的定级命名 64 第二章PE管材 PE管件 PE球阀一 PE材料概述 利用得到的MRS值 可以对管材专用料进行分级 根据聚乙烯 PE 管的长期静液压强度 MRS 国际上将聚乙烯 PE 管材料分为PE32 PE40 PE63 PE80 PE100等等级 有了MRS这一简洁 实用 方便的定级和命名系统 一般不再去追究难以阐明的密度命名系统 结合材料的定级 管理部门制定了一套更为科学的燃气输送用管材管件制品的供需质量控制标准 并将材料级别列入原材料及管材产品的采购方和生产方的合同 还作为永久性标识标志在管材管件产品上 易于识别 管理和正确使用 PE管材在压力管道上的实际应用 经历了PE63到PE80再到PE100的过程 作为第三代压力管道用料 PE100的长期强度进一步提高 耐慢速裂纹增长性能提高 耐快速裂纹扩展性能更有显著提高 PE100比PE80的刚度也有显著提高 为生产大口径PE管道创造了条件 大口径管道由630mm提高到1000mm 65 第二章PE管材 PE管件 PE球阀二 PE管材 PE管材分燃气管和供水管 不同用途的PE管材用不同的颜色区分 燃气管一般是黄色或黑色镶黄条 供水管一般是黑色 蓝色或黑色镶蓝条 直管长度一般为6 9 12米 长度允许偏差 20mm Dn63的PE管材可盘卷 长度一般为50 100 150米 PE管材采购销售一般是按米论价 66 第二章PE管材 PE管件 PE球阀二 PE管材 PE管材的采购目前 国内PE管材的生产企业有150余家 生产能力达到80万吨 年 其中生产规模达到1万吨 年以上的企业大约30家 生产规模在3万吨 年以上的企业有10家左右 2008年统计资料 根据我们对PE管生产企业的考察发现 有些厂家生产设备比较简陋 使用的原料也良莠不齐 并且以较低的价格投入市场 所以 采购PE管材一定要对生产厂家进行实地考察 通过对其设计能力 原材料 生产过程 生产工艺 生产设备 测试仪器 管理及人员素质的评价以达到选择合格供货商的目的 对PE管材生产企业的考察包括企业资信 专业化程度 生产设备 检验能力 人员素质 质量保证体系 安全注册 以及销售 物流和售后服务等各个方面 67 第二章PE管材 PE管件 PE球阀二 PE管材 PE管材的采购 一般应考虑以下原则 遵循产品 质量第一 的原则 不以为追求低价 采购专业化有资信企业的产品 选择具有一定经济实力 生产设施先进 齐全 良好的经营理念 重合同 守信用的 能长期合作的的企业 质量相同比价格 降低采购成本绝不以牺牲质量为代价 要采购技术资料齐全 有可追溯性的产品 要索取与产品相关的质量报告和资料 采购计划要科学完善 要考虑有适量的库存 统一批量直接从生产厂家采购 尽量不要中间环节 68 第二章PE管材 PE管件 PE球阀二 PE管材 PE管材产品硬度低 易受划伤 所以运输时应当注意以下几点 1 管材装卸搬运时 必须用非金属绳或非金属编织带吊装 2 管材搬运时应当小心轻放 排列整齐 不得抛摔和沿地拖拽 3 运输时 管材全长应当没有支撑 逐层叠放 摆放整齐 大不压小 重不压轻 管材可以大管内套小管 但是必须有防止运输中小管从大管内滑落的措施 69 第二章PE管材 PE管件 PE球阀二 PE管材 PE管材的保管 应当注意以下几点 1 管材存放处应地面平整 无油污 化学品污染 远离热源 2 管材堆放高度在户内应小于2米 逐层叠放整齐 确保不倒塌 防止意外发生 在户外三角堆放时应有遮盖物遮盖 避免烈日暴晒 3 管材的发放使用要坚持 先进先出 的原则 4 不同材质与规格的兼容性 70 第二章PE管材 PE管件 PE球阀二 PE管材 不同材质与规格的兼容性1 不同标准尺寸比 SDR 的管材管件 最好是用电熔连接 直接热熔对接是不可接受的 当SDR17 6的管件不全 可以对SDR11的热熔管件的端口进行切削加工 均匀减薄 使焊接口的壁厚与SDR17 6的管材一致 2 PE80与PE100管材管件不能直接热熔连接 可以使用电熔连接 3 一般来说 不同厂家相同级别的管材管件 如果各家的产品都符合国家的制造标准 那么它们就有很好的兼容性 可以用电熔管件连接 也可以直接热熔对接 71 第二章PE管材 PE管件 PE球阀二 PE管材 5 PE管材使用和保管应特别注意的事项1 PE管材存放不宜超过2年 超过2年要重新做性能检验 检验合格后才能使用 2 PE管材存放要注意防水 管材受潮会导致管材在焊接过程中发生气泡 3 壁厚 5mm的管材 不可以使用热熔连接方式连接 72 第二章PE管材 PE管件 PE球阀三 PE管件 PE管件分为电熔管件 注塑热熔管件 焊接热熔管件 钢塑转换4大类 电熔管件分套筒式电熔管件和鞍型电熔管件 套筒式电熔管件按照电熔金属丝的制造工艺分为裸露式电熔管件和嵌入式电熔管件 鞍型电熔管件按照使用功能分为电熔封堵鞍型管件 电熔旁通鞍型管件和电熔直通鞍型管件 电熔封堵鞍型管件用于PE管材的伤痕修补 电熔旁通鞍型管件用于PE管材的带气开孔 电熔直通鞍型管件用于PE管材的不带气开孔 73 第二章PE管材 PE管件 PE球阀三 PE管件 热熔管件热熔管件分为两大类 直接由原料注塑成型的叫做注塑热熔管件 由PE管材焊制成型的叫焊接热熔管件 74 第二章PE管材 PE管件 PE球阀三 PE管件 3 钢塑装换钢塑转换的一端是钢管 另一端是PE管材 钢塑转换分为丝扣式钢塑转换 直管式钢塑转换和弯管式钢塑转换 PE管件不同材质与规格的之间的兼容性与PE管材是一样的 75 第二章PE管材 PE管件 PE球阀四 PE球阀 PE球阀可以适应PE管材能够达到的最高压力 PE球阀的公称通径与PE管材一致 PE球阀按照放散方式分为标准型PE球阀 单放散PE球阀和双放散PE球阀 PE球阀与管材的连接通常都采用电熔连接方式 76 第三章阀门一 阀门的分类 阀门是燃气工程中重要的压力管道原件 阀门也是燃气管道中最复杂的原件 阀门在燃气管道和燃气装置中 具有截断 调节 导流 防止逆流 稳压 分流 泄压等功能 它一般由多个零部件装配而成 结构复杂 技术含量较高 阀门种类繁多 分类方法不同 结果也不相同 阀门常用以下几种分类方法 A 按阀体材质分类1 碳钢阀门这是燃气工程中用量最大的阀门 广泛用于管道工程 站场工程 调压计量撬装设备 CNG减压设备中 2 不锈钢阀门在燃气工程中主要用于低温管道 CNG高压管道 加臭设备以及压力表阀门 3 铜合金阀门在燃气工程中一般用做户内的表前阀和表后阀 部分中低压调压设备用做压力表阀门和放散阀 4 玛钢 可锻铸铁 阀门在燃气工程中一般用做户内的表前阀和表后阀 5 铝合金阀门在燃气工程中的铝合金阀门用做切断用电磁阀 77 第三章阀门一 阀门的分类 B 按用途分类1 切断用 这是燃气工程阀门最常用的功能 用来切断或者接通管道中的介质 燃气工程中此功能最为常用 如球阀 闸阀 截止阀 蝶阀等2 止回用 用来防止介质倒流 如止回阀 3 安全用 用来排除管道或容器中多余的介质 起到超压保护的作用 如安全阀 4 分配用 用来改变管路