工艺管道知识

1、工艺管道知识石油化工装置中使用的管道器材，一般包括管子、管件、阀门、法兰、垫片和 紧固件以及其他管道组成件，例如过滤器、分离器、阻火器、补偿器等。以下分别介绍各种常用材料一、管子11f*1w 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 的使用同金属管相比所占比例较小，而金属管在大多数石油化工装置中要占到全 部工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骨子名称举倒铁管诗鉄管承压鬧铁管（砂星欄帙管、連续铸铁管）碳素钢钢怦02備A焊接钢辔，10

2、号、20号钢无缝钢計低合金纳則管ItiHn无縫钢管、低遐働无籠制管高合金纲削管奥氏体车镌齣钢管、耐燃啊无缱钢管女相不镌钢管拉制及挤制黄铜管* 4MW金属管错管.铅锁合金管眇拉铝及银住金側管、热挤压铝及铅合金岡漳属管蝕曾及铳合金管（Ti 2MTi 6A1 GV2SnO. 5Cu-0.5Pe)hkmelastelloy*:詰及错合金管702 皓巾5J（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

3、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）

4、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

5、 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、1Cr18N

6、i9Ti 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-496700 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 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

7、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。(三) 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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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=

13、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 200

14、mm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）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

15、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， 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

16、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， 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

17、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

18、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，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

19、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DN

20、15200mm，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 DN25400mm。(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

21、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， 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。

22、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

23、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

24、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

25、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 DN10400mm ; 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

26、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，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，PN0.61.6MPa，其规格范围DN10600mm。管口翻边活套法仅适用于 PNO SMPa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

27、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，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

28、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

29、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

30、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 4.0MPa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