管子与管件课件

认识化工管路

前言

一套化工装置之所以能进行生产，是由于工艺过程所必须的机械设备用管到按流程加以连接的结果。工艺生产装置的管道犹如人体的血管，没有它人就不能生存；同样，工艺生产装置如果没有管道的连接也就不能生产。

在石油化工工程建设中，配管材料的费用约占设备材料总费用的23%，安装工时约占施工总工时的47%，设计工时约占工程设计总工时的40%，而且装置能否长期安全运行与管道的设计安装质量密切相关。

管道设计与安装是石油化工装置设计与安装的重要组成部分，是一门综合性的技术，既要求从事这项工作的工程技术人员具有工艺、设备、生产操作、检修和施工等方面的知识，也要求具备土建、机械、电工、仪表、系统工程等广泛的知识。本课程在全面分析石油化工工艺管道设计理论、安装原则、施工标准等主要内容的同时力求理论联系实际，突出工程实践，为化工工艺类毕业生从事化工装置的管理和工艺管道的安装与使用打下一定的基础。

管道是由管子、管件、阀门、以及管道上的小型设备等管道组成件连接而成的输送流体或传递压力的通道。实际生产中各种管道输送的介质和操作参数千差万别，其危险性和重要程度也各有不同。因此目前工程上采用管道分级的办法，对各种管道分门别类地提出不同的设计、制造和施工验收要求，以确保各种管道在其设计条件下能安全可靠地运行。

第一章管道工程基础工业管道分级：管道级/类别级别名称设计压力/MPa级别名称设计压力/MPa真空管道＜0中压管道1.6＜P≤10.0低压管道0＜P≤1.6高压管道＞10.0注意：工作压力大于9MPa，且工作温度大于500℃的蒸汽管道可视为高压管道。管道的设计压力和设计温度设计压力

如何确定管道的设计压力，国际《工业金属管道设计规范》规定设计压力按下列要求确定。一条管道的设计压力（表压），不应小于运行中遇到的可能内压或外压与温度相偶合时最严重条件下的压力。

管道的设计温度是指正常操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻条件下的材料温度。设计温度公称压力

公称压力为管子、管件、阀门等在规定温度下允许承受的以压力等级表示的工作压力。公称压力的符号为PN，其公制单位为MPa。50-PN1.6DN50PN1.6表示公称压力为16atmDN50表示公称直径为50mm外径:φ57X3.5cscs表示材料为普通碳素钢

ss表示材料为特种碳素钢标准号公称压力/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国内公称压力分级对照表公称直径、外径及壁厚公称直径

为简化管道组成件的连接尺寸，便于生产和选用，工程上对管道直径进行了标准化分级，以“公称直径”表示，公称直径的符号为DN，公制单位为mm。公称直径为表征管子、管件、阀门等口径的名义内直径，其实际数值与内径并不完全相同。目前国内外公称直径的分级基本相同，我国采用公制、美国采用英制，具体见下表。外径及壁厚1英寸分成8等分；

1/81/43/81/25/83/47/8英寸。

相当于通常说的1分管到7分管,

更小的尺寸用1/16、1/32、1/64来表示，单位还是英寸。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、标准：

有英制标准和国际标准两种。

公称直径分级公制/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.管子分类（1）按公称直径大小分：51个级别（2）介质压力分低压管中压管高压管超高压0.1MPa≤p＜1.6MPa1.6MPa≤p＜10.0MPa10MPa≤p＜100MPap≥100MPa（3）按材质分金属管非金属管衬里管2.金属管钢管铸铁管有色金属管有缝管无缝管水、煤气钢管电焊钢管普通铸铁管硅铁管热轧无缝钢管冷轧无缝钢管承插式法兰式铜管铝及铝合金管铅及铅合金管紫铜管黄铜管

无缝钢管3.非金属管塑料管酚甲醛塑料管硬聚氯乙烯塑料管聚氯乙烯软管聚乙烯管聚四氟乙烯管尼龙1010管石英玻璃管透明石英玻璃管不透明石英玻璃管玻璃钢管玻璃钢增强管耐酸陶瓷管橡胶管橡4.衬里管衬铝管衬铅管衬不锈钢管衬橡胶管衬塑料管衬里管道衬塑管第二节管件

管件在管道系统中起着改变走向、改变标高或改变直径、封闭管端以及由主管引出支管的作用。在石油化工装置中管道品种多，管系复杂，形状各异、繁简不同，所采用的管件品种、材质、数量也就很多，选用时需要考虑的因素也很复杂。管件的主要品种有弯头、异径管、三通、四通、加强管嘴、管帽、螺纹短节等。常用材料有普通碳素钢、合金钢、不锈钢等。管件的用途管件名称用途活接头弯头三通、四通异径管管帽、丝堵直管与弯管的连接改变走向管路分支改变管径封闭管端管件的选择管件的选择是指根据管道级别、设计条件（P、T）、介质特性、材料加工工艺性能、焊接性能、经济性以及用途来合理确定管件的温度-压力等级和管件的连接形式。实际工程设计中，具体根据工程项目的管道器材选用规定、管道等级表以及管道布置要求选用管件的材料、压力等级、连接形式和种类。管件的连接形式多种多样，相应的结构也有所不同，常用的有对焊连接、螺纹连接、承插焊连接和法兰连接四种形式。二、管件（标准）二、管件（标准）管件管帽异型三通三通四通管件45°弯头90°弯头冲压弯头煨弯管三通或四通异径管碳钢高压弯头

45o、90o、180o弯头法兰及紧固件

管道法兰是工业管道系统最广泛使用的一种可拆卸连接件，法兰及其紧固件包括法兰本身和起紧固密封作用的螺栓螺母和垫片。由这三部分组成的可拆卸连接件整体是管道的重要环节，法兰连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，正确选用法兰及其紧固件也很关键。本节将着重介绍法兰类型及其安装与使用。法兰高颈法兰板式螺纹法兰盲板带颈法兰

凸凹法兰活套法兰垫片石墨橡胶四氟包四氟金属缠绕石棉二、管件（标准）二、管件的制作（非标准）二、管件的制作（非标准）三、管路附件1、视镜Y型过滤器2.Y型过滤器3.阻火器四、化工管路常见故障及其处理

故障类型产生原因消除方法管路振动①旋转零件的不平衡②联轴器不同心③零件的配合间隙过大④机座和基础间连接不牢⑤介质流向引起的突变⑥介质激振频率和管路固有频率相接近⑦介质的周期性波动①对旋转件进行静、动平衡②进行联轴器找正③调整配合间隙④加固机座和基础的连接⑤采用大弯曲半径弯头⑥加固或增设支架，改变管路的固有频率⑦控制波动幅度，减少波动范围故障类型产生原因消除方法管路泄漏①密封垫破坏②介质压力过高③法兰螺栓松动④法兰密封面破坏⑤螺纹连接没有拧紧、螺纹部分破坏⑥阀门故障①更换密封垫，带压堵漏②使用耐高压的垫片③拧紧法兰螺栓④修理或更换法兰，带压堵漏⑤拧紧螺纹连接螺栓，修理管端螺纹⑥修理或更换阀门四、化工管路常见故障及其处理故障类型产生原因消除方法管路泄漏⑦螺纹连接的密封失效⑧铸铁管子上有气孔或夹渣⑨焊接焊缝处有气孔或夹渣⑩管路腐蚀⑦更换连接处的密封件，带压堵漏⑧在泄漏处打上卡箍，带压堵漏⑨清理焊缝、补焊，带压堵漏⑩更换管路，带压堵漏四、化工管路常见故障及其处理故障类型产生原因消除方法管路裂纹①管路连接不同心，弯曲或扭转过大②冻裂③保温层破坏④振动剧烈⑤机械损伤①校正②加设保温层③更换保温层④消除振动⑤避免碰撞四、化工管路常见故障及其处理物料管道的标识物料的走向、物料的名称酸管道（红色）、碱管道（蓝色）、水管道（绿色）、氮气管道（黄色）、仪表空气管道（白色）公共管廊上的管道也标识，50m一个标识记号，便于管理，同时要标明从哪里来，到哪里去。阀门

阀门是介质流通系统或压力系统中的一种设施，它用来调节介质的流量或压力。其功能包括切断或接通介质、控制流量、改变介质流向、防止介质回流、控制压力或泄放压力。阀门的这些功能通常靠调节阀门关闭件的位置来实现，这种调节可采用手工操作，也可以采用自动控制。本节将着重讨论手动阀。阀门的分类1按用途分：切断阀、调节阀、止回阀、分流阀、安全阀等；2按驱动形式分：手动阀、动力驱动阀、自动阀；2按驱动形式分：3按公称压力分：真空阀、低压阀、中压阀、高压阀、超高压阀；4按工作温度分：真空阀、低压阀、中压阀、高压阀、超高压阀；高温阀、中温阀、常温阀、低温阀、超低温阀；阀门通用分类法：这种分类法是既按阀门的工作原理和用途来划分，同时又考虑阀门结构上的区别，这是目前国内外最常用的分类方法。一般分为：闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀、旋塞阀、球阀、夹管阀、隔膜阀、柱塞阀等。阀门通用分类法：公称压力和公称通径。球阀

球阀的阀瓣为一中间有通道的球体，球体环绕自己的軸心作90o旋转以实现阀门的开闭。球阀开闭迅速，一般用于需要快速启闭或要求阻力小的场合，可用于水、油等介质，也可适用于浆料、粘性物料甚至是带悬浮颗粒的介质。手动球阀系列自动球阀系列隔膜阀隔膜阀利用弹性隔膜阻挡流体通过，其阀杆不与介质直接接触，所以不采用填料函。隔膜阀适用于输送气体、液体、粘性流体和腐蚀性介质，隔膜材料采用橡胶或聚四氟制作，因此隔膜阀的最大特点是耐强腐蚀。隔膜阀蝶阀

蝶阀的启闭件是一个圆盘形的阀板，在阀体内绕自身的中心线旋转，从而达到阀门的启闭或调节阀门的开度大小。蝶阀适用于气体、油、工艺过程和输水管道等。特点：切断性能好、流通阻力小、有良好的调节性能、结构紧湊尺寸小便于配管、重量轻安装及固定容易、结构简单维修方便、可实现快速切断、可用于带悬浮颗粒的介质。蝶阀系列截止阀

截止阀的启闭件是塞形阀瓣，密封面呈平面或锥面；截止阀的阀座垂直于流体方向，流体经过阀门时方向产生改变，因而阻力较大；由于流体流经阀座在此位置容易沉积固体而影响密封性，因此截止阀一般不用于带悬浮固体的液体物料。截止阀可以用作切断介质用，并且适合于需频繁开启的场合。截止阀系列疏水阀系列节能型阀门，主要用于汽水分离。闸阀

闸阀的启闭件是阀板，阀板的运动方向与流体流动方向垂直。闸阀广泛应用于各种介质的启闭，其通道通常是全径型直通道，因而压力降很小。

特点：流体方向不变阻力小、适于作切断不宜调节流量、连接尺寸小、不适于带固体的流体、密封面易损坏维修麻烦、结构较复杂。闸阀系列止回阀

止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。旋塞阀是指关闭件（塞子）绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的一种阀门。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向的。旋塞阀是历史上最早被人们采用的阀件。由于结构简单，开闭迅速（塞子旋转四分之一圈就能完成开闭动作），操作方便，流体阻力小，至今仍被广泛使用。目前主要用于低压，小口径和介质温度不高的情况下。旋塞阀的塞子和塞体是一个配合很好的圆锥体，其锥度一般为1：6和1：7

安全阀

安全阀是防止介质压力超过规定数值起安全作用的阀门。

安全阀在管路中，当介质工作压力超过规定数值时，阀门便自动开启，排放出多余介质；而当工作压力恢复到规定值时，又自动关闭。怎样开启再沸器的蒸汽阀门1再沸器进料后，先打开疏水器的旁通阀、再打开疏水器的前后阀门2缓缓打开蒸汽阀门，在设备预热的过程中一定要缓慢，排净设备、管道中的余水，阀门的开度一定要小，余水排净后关闭疏水器的旁通阀。（控制温度的上升速度，不能速升，速降）3如果是DCS控制，开始一定要把温度的控制打到手动，当温度达到工艺控制的温度并且比较稳定时，再把手动转换成自动控制。怎样开启蒸汽阀门1开启蒸汽总阀a开启总管上所有的导凌阀门b缓缓开启蒸汽总阀，这一过程一定要慢（暖管），如果开启的速度太快的话，容易产生气锤现象，发生安全生产事故，有爆管、人员伤亡、设备生产事故等。C排净蒸汽中的余水，充分暖管后才能关闭导凌阀。管道设计与安装的一般原则1管道应成组、成排地布置，这是为了强调美观和确保管道支架的经济性；2设备间的管道连接，应尽可能地短而直，如泵的入口管道、压缩机的入口管道、加热炉的出口管道、再沸器管道及真空管道等。同时又要有一定的柔韧性，以减少人工补偿器和由热膨胀、位移所产生的力和力矩；3由于管法兰处容易泄漏，对于高温高压管道应尽量避免采用法兰连接，而改用焊接，法兰连接不仅易泄漏而且价格高；4在输送腐蚀性介质的管道上安装的法兰应设置塑料保护罩，并且在通道上部不得设置法兰，以防泄漏发生安全事故；5管道穿越楼板、平台、屋面及墙壁时要加保护套管，套管直径应大于法兰直径或管道保温后的直径；6地下管道穿越铁路、公路、水渠时要采取保护措施，一般采用旧钢管做保护套管，其直径比被保护的管道大两个等级；7尽可能不采用管沟敷设管道，若必须设计管沟时在阀门和法兰处须留有足够的检修空间，管沟内须有排水设施；8地下管道应埋设在冰冻线以下，以免冻坏，埋地管道的阀门应安装在阀门井内；气体和蒸汽管道应从主管上部引出支管，以减少冷凝液的携带排液口设置在底部以排尽冷凝液；10管托的设计要求；11装卸车设施的管道安装要求；12管架的布置要求。管道设计与安装的一般原则阀门安装要领阀门安装的位置1阀门应集中于管架外部，必要时设计操作平