管道及配件基础知识

第四章管道及配件都由管子、管件、阀门、支吊架、仪表装置以及其它附件所组成.其作用是按生产工艺要求把有关的化工机器和设备以及仪表装置等连接起来，以输送各种介30%以上，但目前还没有统一的分类方法，习惯上按如下方法分类。按管道在生产中的功能分类〔1)物料管道用来输送原料、半成品、成品或废料的管道.这是生产中的主要管道。(2)关心管道即用来输送关心介质的管道。如加热用的蒸汽管路，冷却用的冷水管道，清洗物料用的清水管路和吹除用的压缩空气管路等等。按管道的设计压力P〔MPa〕分类〔1〕真空管道 一般指P＜0的管道；(2)低压管道 〔3)中压管道 (4〕高压管道 一般指10＜P≤100的管道;(5)超高压管道一般指P〉100的管道。按管道的工作温度分类(1〕低温管道一般指工作温度低于–20℃的管路;〔2)常温管道一般指工作温度为–20—200℃的管路；的管路.4.按管道的材质分类金属管道金属管道的种类很多，主要有碳钢管道、铸铁管道、不锈钢管道和有色金属管道等；非金属管道常用的非金属管道有塑料管道、陶瓷管道、玻璃管道、石墨管道等；衬里管道常用的衬里管道有衬橡胶管道、衬铅管道和衬玻璃管道等。1。公称直径径,而是与管子的内径相接近的整数。公称直径用符号DN

100毫D100N2。公称压力PN

表示，其后附加压力数值。例如：公称压力2。5Mpa用P2.5表示。N化工生产中,常用管材的种类很多，按材料可分为金属管、非金属管和衬里管三大类。D108毫米的管D108d100d100表示。管子的规格一般用外径×壁厚表示.1084毫米的无缝钢管表示为：无缝钢管Φ108×4.1。金属管金属管在管路系统中应用极为广泛。现将几种常用的金属管简洁介绍如下。钢管钢管可分为有缝钢管和无缝钢管两大类。①有缝钢管有缝钢管又称为焊接钢管。分水•煤气钢管和电焊钢管两类。送水和煤气,故称为水•煤气管。水•煤气钢管广泛应用在小直径的低压管路上，如给水、煤气、暖气、压缩1.0Mpa175℃。螺旋缝电焊钢管用于低压大直径的管路。电焊钢管的正常工作温度不宜超过200℃。管按制造方法的不同，又可分为热轧无缝钢管和冷拔无缝钢管两类。〔10号钢)450℃。高压管路均用优质碳钢〔20号钢〕制的无缝钢管.200℃。850℃.铸铁管铸铁管分一般铸铁管和硅铁管两类。①一般铸铁管一般铸铁管一般用灰口铁铸造，耐蚀性好,但质脆，不抗冲击。常用于埋地给水管道、煤气管道和室内排水管道。②硅铁管.高硅合金制件受到稍微敲击、局部受热或急剧冷却时，皆易裂开;但是由于其耐蚀性好，故在化工厂中仍广泛承受。紫铜管和黄铜管备中的低温管路，以及机械设备中的油管和掌握系统的管路。当工作温度高于250℃时，不宜在压力下使用紫铜管和黄铜管。紫铜管和黄铜管可以承受翻边活套法兰，钎焊、螺纹和活管结连接.(4〕铝管用翻边活套法兰或熔焊连接。〔5〕铅管,但由于铅有强2。非金属管趋势。现将几种常见的非金属管简洁介绍如下：〔1〕陶瓷管〔碱类耐蚀性较差。(2〕玻璃管管,是热稳定性与耐蚀性能良好的硼玻璃和不透亮的石英玻璃.玻璃管的优点是耐坏。〔3)塑料管;常用的塑料管有以下几种：①硬聚氯乙稀塑料管②酚甲醛塑料管③玻璃钢管橡胶管橡胶管是用自然或人造生橡胶与填料(硫磺、碳黑和白土等〕的混合物,经加,但不能抵抗硝酸、有机酸性的管路。〔5)不锈石墨管,因而能耐酸碱腐蚀，耐温度急变，并能保证产品的存度,所以在盐酸、硝酸、硫酸、制碱工业中得到了广泛的应用。〔6)混凝土管和钢筋混凝土管要求制成无压管、低压管、预应力管等，所以在排水管道系统中得到普遍应用.3。衬里管但凡有衬里的管子，统称为衬里管。主要有：衬橡胶管;衬玻璃管；(3〕搪瓷管化工搪瓷管是由含硅量高的瓷釉通过900℃左右的高温煅烧,使瓷釉密着于金属管外表而制成的；渗铝钢管热抗氧化性和对某些介质的耐腐蚀性；塑料涂层钢管；〔6)衬铅管。管道连接管道连接方式有以下几种:32mm4mm以32mm以下,3。5mm以下承受气焊；法兰：适用于一般管径、密封性要求高的管子连接；丝扣:适用于管径小于65mm，工作压力在4kgf/cm2以下的温度低于100℃的水管或低压煤气管;活接头：适用于常常拆洗的物料管道；其它连接:如水泥砂浆接口、快速接头等.管件是管路中的重要零件,它起着连接收子、转变方向、接出支管和封闭管路等作用。同一个管件有时也能起几种作用。现将各种常用的管件分述如下:1。水•煤气钢管的管件4—1。图4—1 钢管的管件种类及用途2.电焊钢管、无缝钢管和有色金属管的管件于D1250.6Mpa而又不需要拆卸时,大都不用N4-2见的几种钢管弯制的管件。4-2钢管弯制的管件三通，铸造、锻制三通，模锻同心或偏心异径管、管帽等。如D＝25—500N的冲压无缝弯头由R=1.5D90°、R=1。5D45°和R=1D90°等三种.这些管件与N N N管子都用对焊连接，所以又叫对焊管件，常用的对焊管件如图4—3所示.图4-3 对焊钢制管件3。铸铁管的管件〔下水铸铁管件.4—44-4给水铸铁管的管件4-5管的管件很简洁从外形上区分出类,排水管管件的管壁薄，承插口浅，几何外形90°弯头.图4—5 排水铸铁管管件4。塑料管的管件0.3Mpa(80—90℃〕的硬聚氯乙稀管件，必需进展装铠加强,以减小90°弯头和斜三通。图4—6 装铠的硬聚氯乙稀管件简洁来说,法兰即联在管子或筒体、封头端部的一圈圆盘。圆盘上均匀地分布假设干个螺栓孔，是将管道或容器作可拆连接时常用的重要零件.法兰类型法兰的类型很多，其根本形式可分四类，见图4—7。它常用于阀门及其它管件的设计，与之一起铸造或锻造成整体.对于铸铁或铸钢的设备，法兰是与本体一起铸出。整体法兰一般都带有锥颈,以提高法兰的强度和刚度。条件下，应使用带颈对焊法兰。此种法兰一般用锻压工艺生产,直径较大时也可用特地轧制的法兰角钢热煨成型。〔3)4—7(c)4—7(e，其构造形式和受力状况也类似于带颈平焊法兰。使密封面产生转角易导致泄漏.故它只适用于低压条件，且不得用于有毒、易燃作用,其刚度和强度比板式平焊法兰有明显改善，故可适用于中、低压条件。在石油化工配管设计中,已用带颈平焊法兰代替板式平焊法兰。但带颈平焊和承插强度较差，因此，它们不应使用于有频繁的大幅度温度循环的配管系统.2mm蚀或强腐蚀性介质,也不适用于易燃易爆或有毒介质。〔4)松套法兰。有平焊环松套法兰、对焊环松套法兰和翻边松套法兰等，4—7(f〔g(h)色金属(铝、铜)和不锈钢的管道或设备上，法兰盘不与介质接触,可承受一般碳钢制造，以节约贵重金属，并简洁制造,便于对中安装.4—7(i)为螺纹法兰，是活套法兰的一种“派生“形式，管端有锥形密封面，目前在高压管道上仍有使用.图4—7 法兰类型法兰密封面4—8触,因而垫片承载面积较大，所需的螺栓压紧力也较大，但法兰所受的外力矩较PN≤1。0MPa相协作的钢制管法兰。〔2)突面。见图4—8〔b),垫片系置于螺栓孔内侧的法兰突面上。突面法仅限于使用非金属软垫。〔3)4—8〔c〕,它是由一个凸面和一个凹面相协作而成,垫片向外侧的横向变形，而且密封面较窄，宜于压紧垫片。另外,凹凸面也使垫片PN≤6.4MPa〔4)榫槽面。见图4—8(d)，它是由一个榫面和一个槽面相协作而成。榫槽面除具有凹凸面的类似优点外，还可使垫片少受流体介质的冲刷和腐蚀,密封且垫片不易取出，故应用较少。〔5〕环连接面。见图4—8〔e，又称梯形槽密封面。它是利用槽的内外锥面与椭圆或八角形金属垫环形成“线”接触密封.所谓线接触密封，实际上是宽度的密封带。由于是线密封接触，并由于槽的中心线与密封面呈23°角，故为保证密封所需的螺栓载荷对金属垫环而言可大大减小。但也由于是线密封,故环连接密封面和金属垫环尺寸加工精度要求高，且外表粗糙度Ra3。2μm.接触处的密封力，具有自紧作用。安全牢靠。因此,它广泛用于石油化工装置的高温、高压场合，如加氢反响设备PN≥2。5MPa〔6)锥面。见图4—8〔f〕,它与金属透镜垫协作使用。锥面的20°角与透锥面法兰密封安全牢靠，通常用于高温、高压、密封要求严格的管道上.图4-8 法兰密封面型式法兰的标记准代号。例如：平焊法兰P1。0，D100HG5010—58,表示公称压力P＝1。0Mpa，公N N N称直径D＝100毫米的平面平焊法兰。N关于各种密封面的尺寸、所适用的法兰类型和公称压力可查有关法兰标准.垫片的种类与特性4-9图4—9 垫片构造外形a〕圆环形b〕扁圆形c〕矩形d〕椭圆形4—10图4-10 圆环形垫片截面外形a〕矩形 b)梯形 c〕八角形d)椭圆移e〕波形 f〕齿形 g)透镜形h〕圆形垫片的构造特点〔1〕非金属垫片参照法兰密封面的尺寸，由垫片材料(板〕上直接切割下来，有些垫片尺寸已有标准规定。纸垫片是由软钢纸板制作.橡胶垫片是由自然橡胶、一般橡胶板或夹布橡胶制作。4—11：图4—11 光滑式密封面〔2)金属包平垫片和波形金属包垫片属外表呈平面,后者金属外表呈波浪状。金属软垫片相比，有较高的强度，压紧比压较大，故螺栓紧固力也较大.典型垫4—12：4—12阀门中法兰用金属垫片O形橡胶密封圈一般O4-13：图4—13 和尺寸a)矩形 b〕圆形聚四氟乙烯垫片、生料带及其包垫片聚四氟乙烯垫片已在高压(10MPa)、低温〔一180℃、高温250℃内广泛应用。其特点是耐各种化学介质、耐腐蚀性优良、密封效果良好。越薄,密封效果越好.≤150℃〔MoS5%+玻璃纤维20％+4F75%)〔石墨25％+玻璃纤维20%+4F75％)这两种配比的填充聚四氟乙烯时，可以用在温度≤260℃的工作条件下。的可塑性。声，就是用力过大，密封膜裂开,需要返工。适用压力为2～3MPa。当工作温度高时，适用压力降低，如工作温度100℃时,0.6~1MPa。聚四氟乙4—14：图4-14 聚四氟乙烯包垫片石棉橡胶包裹生料带b〕垫片断面外形缠绕式垫片4-154—15缠绕式垫片〔t＝4。5mm〕b〕c〕外侧装有外环，内侧装有内环4—15a〔即定心〕作用。止压紧力过大时，垫片内侧变形破坏,影响密封。烯、酸、碱、盐溶液等高温中压介质中，应用格外广泛。金属齿形垫片它的断面呈锯齿形，齿距t=1.5～2mm，齿高h=0。65～0.85mm,在密封面上垫片所需压紧力比金属平垫片要小〔当尺寸一样时，金属平垫片的压紧力要大4—16：图4—16 金属锯齿形垫片(7〕金属椭圆形和八角形垫片4—17：〔8)金属透镜式垫片

图4—17 形垫片及金属八角垫片a〕金属椭圆形垫片b〕金属八角形垫片垫片的优点是：兰有肯定程度的倾斜；②垫片的回弹量较大，故对压力脉动的适应性好；密封性能；④螺栓紧固力不大,从而增加了连接构造的使用期限；这种垫片的缺点是：①垫片制造本钱较高,加工较困难;②拆卸不便；③对温度变化较敏感.典型垫片断面外形如图4—18:金属平垫片

图4—18 透镜式垫片脉动适应性较差,螺栓载荷也较大。典型垫片断面外形如图4—19：柔性石墨垫片

4—19铜垫柔性石墨密封材料系用自然鳞状石墨经过特别的化学处理、热处理加工而石墨未经特别的工艺处理时，在外力作用下简洁产生层间滑移,这种状态的石墨不能作密封垫片使用。柔性石墨垫片具有如下特点：200～400℃;但在强氧化性介质中使用,尚有肯定的局限性，需加以留意；即使在猛烈的温度交变和压力交变的场合，也能保证良好的密封;0.125mm)2×10–4cm3／s；Ra6。3µm，即可保证密封，因而比较经济；良好密封，安装较便利；⑦这种垫片不粘污法兰密封面,清扫便利，简洁调换。图4—20 柔性石墨密封带图4—21 柔性石墨带环缠绕式垫片O形圈金属空心O形圈密封，具有优良的密封性能。适用范围广泛,特别适用于高6000mm275MPa，温度–250～650℃的条件下。需镀覆或涂以金、银、铂、铜、氟塑料等.金属空心O形圈形式及应用见图4—22