化工管道设计概述.ppt

1、化工管道设计,一、凯圣5.21事故,2009年5月21日19时10分许，浙江凯圣氟化学有限公司位于巨化集团公司界区内的无水氢氟酸小罐区发生一起无水氢氟酸泄漏事故，造成1人死亡，并对周边环境造成一定的影响。,事故原因-直接原因,卸车专用软管分解图,在进行氢氟酸输送作业中，内衬聚四氟乙烯的金属软管突然破裂，带压的氢氟酸物料从破损处外喷，许炳炎躲避不及，脸部、胸口被灼伤并吸入有毒的氢氟酸，是造成许炳炎死亡的直接原因。,事故原因-主要原因,内衬聚四氟乙烯的金属软管有瑕疵，存在氢氟酸渗漏现象，受腐蚀的部分金属丝出现断裂，使软管强度不能符合使用要求。,二、海蓝3.10事故,2011年3月10日下午2：30

2、，在衢州市高新园区内，衢州海蓝氟化学有限公司一个装有10多吨氢氟酸的固定式槽罐发生泄漏。,事故AHF储槽,直接原因,卸酸管线的法兰垫片破损，导致罐体内的氢氟酸泄漏。,已拆下来的带法兰的阀门,衬四氟的橡胶法兰垫片,间接原因-外衬聚四氟乙烯的橡胶垫片内部破损后，渗漏的无水氢氟酸与橡胶发生反应，橡胶局部被侵蚀，在内部压力作用下，垫片被冲破，出现约2cm的破口，液化的氢氟酸从此处冲出；,从以上事故案例中可看出：小管件设计与选型缺陷引起大事故！从设计源头开始把关，提高装置设施的本质化安全程度，是提高化工安全生产水平的根本保证！,主要内容,第一章管道设计基础知识第二章压力管道类别和级别第三章管道检查、检验

3、和试验第四章管道吹扫与清洗第五章管道安全保护装置第六章管道绝热、防腐及布置设计,第一章管道设计基础知识,第一节管道、管件及阀门的选用第二节法兰、法兰盖、紧固件、垫片第三节管道材料统计,排净管,2DR1003管道,该管道符号各代表什么？,2DR1003-25-L1B,物料代号,主项代号,顺序号,管道尺寸,管道号,第一节管道、管件及阀门的选用,一、基本概念（1）公称直径管道在使用时往往需要和法兰、管件或各类阀门相连接，为了用一尺寸来说明两个零件能够实现连接的条件，统一管道中管子、法兰、管件和阀门的规格，有利于设计、制造和维修，引入公称直径的概念。人们约定：凡是能够实现连接的管子与法兰、管子与管件或

4、管子与阀门就规定这两个连接件具有相同的公称直径。公称直径以DN表示。,第一节管道、管件及阀门的选用,（2）管道公称压力公称压力以PN表示。指管子与管件在一定温度范围内的最大允许压力。公称压力分为：0.25,0.6,1.0,1.6,2.5,4.0,6.4,10.0,16.0,20.0,25.0,30.0MPa共12个等级，一般PN0.25PN1.6称为低压，PN1.6PN6.4称为中压，PN6.4PN30.0称为高压。,第一节管道、管件及阀门的选用,一、管道1.管道材料的选择管道的材质有两大类，一是金属类，另一类是非金属类。金属类的特点耐温范围大、耐压力高，有一定耐腐蚀性，易加工，安装。非金属类

5、的特点耐腐蚀性能好，品种多资源丰富，缺点，耐热、耐压不高。管道的材料主要根据输送介质的温度、压力、性质、货源和价格等因素综合考虑决定。,一、管道,2.常用管道（1）钢管钢管分有缝与无缝二类。有缝钢管由碳钢板卷焊制成，它们强度低、可靠性差。无缝钢管由普通碳素钢、优质碳素钢、普通低合金结构钢和合金结构钢等的管坯热轧和冷拔(冷轧)而成，它们品质均匀，强度高，用于高压、高温或易燃、易爆和有毒物质的输送。它在化学工业中应用最为广泛。,无缝钢管壁厚选用参考表HG20553-93()（GB/T8163-1999,一、管道,焊接钢管：通常由碳钢板卷焊而成，以镀锌管较为常见。焊接钢管的强度低，可靠性差，常用作水

6、、压缩空气、蒸汽、冷凝水等流体的输送管道。,焊接钢管壁厚选用参考表SY/T5037-2000,2.常用管道(2)有色金属管有色金属管最常用的是铜、铅、铝或铝合金管，它们都是无缝管。,一、管道,2.常用管道,(3)非金属管,非金属管,无机非金属管,有机非金属管,橡胶管、聚丙烯管、硬聚氯乙烯管、聚四氟乙烯管、耐酸酚醛塑料管、不透性石墨管等,玻璃管、搪玻璃管、玻璃钢管、陶瓷管等,一、管道,(2)管壁厚度的选取根据管子的工作压力、公称直径，查化工工艺设计手册的常用公称压力下管道壁厚选用表4-2，可确定管壁厚度。,一、管道,管道连接方式：焊接螺纹连接法兰连接承插连接卡箍连接卡套连接,一、管道,焊接焊接是

7、化工厂中最常用的一种管道连接方法。特点是施工方便，焊接可靠不漏，成本低。凡是不需要拆装的地方，都应尽量采用焊接。所有压力管道如煤气、蒸汽、空气、真空管道等都应尽量采用。,一、管道,螺纹连接螺纹连接也是一种常用的管道连接方法。特点是连接简单，拆装方便，成本低，但连接的可靠性低，容易在螺纹处发生渗漏。一般适用于管径50mm、工作压力低于980kPa、介质温度100的焊接钢管、镀锌焊接钢管、硬聚氯乙烯管与管道、管件、阀门相连接。在化工厂中一般只用于输送上下水、压缩空气等介质的管道，不宜用于易燃、易爆和有毒介质的管道。,一、管道,法兰连接这种连接方法在化工厂中应用极为广泛。优点是结合强度高，密封可靠，

8、拆装方便；缺点是费用较高。一般适用于大管径、密封性要求高的管道连接；也适用于玻璃、塑料、阀件与管道或设备的连接。法兰连接时，法兰的公称直径必须与连接的管道公称直径相同。,一、管道,承锸连接适用于埋地或沿墙敷设的供排水管，如铸铁管、陶瓷管、石棉水泥管与管或管件、阀门的连接。一般采用石棉水泥、沥清玛碲脂、水泥砂浆等作为封口，压力29.4lO-2MPa，介质温度60场合。,一、管道,卡箍连接该连接适用于金属管插入非金属管(橡胶管及各种软塑料管)，在插入口外，用金属箍箍紧，防止介质外漏。它适用于临时装置或要求经常拆洗的洁净管。采用凸缘式管口，管与管之间用。形密封圈，凸缘外用金属扎紧，拆装灵活。,一、管

9、道,卡套连接适用于管径42mm的金属管与金属管件或非金属管件、阀件的连接。中间加一垫片，施工方便，拆卸容易，一般用于仪表控制系统等处。,管道连接形式示意图,二、常用阀门,阀门定义阀门是用来控制各种管道及设备内流体的流量、流体的压力及保证生产安全运行的一种化工机械产品。阀门的品种较多，结构相差悬殊，材质各异，使用特性不同，因此需根据阀门在管道中作用及输送介质等条件，选用不同型式的阀门。,二、常用阀门,阀门选用依据(1)阀门功能：即根据工艺要求来确定阀门的功能。(2)阀门尺寸：即根据流体的流量和允许的压力降决定阀门的大小。(3)阻力损失：备种阀门的阻力损失有时相差较大，可按工艺允许压力损失选择。(

10、4)阀门材质：主要由介质的温度、压力和特性决定。,闸阀,常用阀门,闸阀闸阀的密封性能较截止阀好，流体阻力小。具有一定的调节性能，明杆式尚可根据阀杆升降高低调节启闭程度，缺点是结构较截止阀复杂，密封面易磨损，不易修理。闸阀适于制成大口径的阀门，除适用于蒸汽、油品等介质外，还适用于粘度较大的介质，并适用于作放空阀和低真空系统阀门。,截止阀,螺纹连接的截止阀,常用阀门,截止阀截止阀与闸阀相比，其调节性能好,价格便宜，结构简单，制造维修方便；密封性能差，流体阻力较大。适用于蒸汽等介质，不宜用于粘度大含有颗粒易沉淀的介质，也不宜作放空阀及低真空系统的阀门。,截止阀,球阀,常用阀门,球阀球阀结构简单，开关

11、迅速、操作方便、体积小、重量轻、零部件少，流体阻力小，结构比闸阀、截止阀简单，密封面比旋塞阀易加工且不易擦伤。适用于低温、高压及粘度大的介质，不能作调节流量用。目前因密封材料尚未解决，不能用于温度较高的介质。,止回阀,止回阀,常用阀门,止回阀止回阀的作用是限制介质的流动方向，介质不能倒流，但不能防止渗漏。止回阀按结构可分为升降式和旋启式两种。止回阀一般适用于清净介质，不宜用于含固体颗粒和粘度较大的介质。,节流阀,常用阀门,节流阀节流阀的外形尺寸小，重量轻，调节性能较盘形截止阀和针形阀好，但调节精度不高。由于流速较大，易冲蚀密封面。适用于温度较低、压力较高的介质，以及需要调节流量和压力的部位，不

12、适用于粘度大和含有固体颗粒的介质，不宜作隔断阀。,旋塞阀,常用阀门,旋塞阀旋塞阀的结构简单，开关迅速，操作方便，流体阻力小，零部件少，重量轻。适用于温度较低、粘度较大的介质和要求开关迅速的部位，一般不适用于蒸汽和温度较高的介质。,蝶阀,常用阀门,蝶阀蝶阀与相同公称压力等级的平行式闸板阀比较，其尺寸小、重量轻、开闭迅速、具有一定的调节性能，适合制成较大口径阀门，它用于温度小于80、压力小于1.0MPa的原油、油品及水等介质。,隔膜阀,常用阀门,隔膜阀阀的启闭件是一块橡胶隔膜，夹于阀体与阀盖之间。隔膜中间突出部分固定在阀杆上，阀体内衬是有橡胶，由于介质不进入阀盖内腔，因此，无需填料箱,隔膜阀结构简

13、单，密封性能好，便于维修，流体阻力小，适用于温度小于200,压力小于1.OMPa的油品、水、酸性介质和含悬浮物的介质，不适用于有机溶剂和强氧化剂的介质。,减压阀,常用阀门,减压阀减压阀是使流体通过阀瓣时产生阻力，造成压力损耗，来达到减低压力的目的。常用的减压阀有波纹管式、活塞式、先导薄膜式等，活塞式减压阀不能用于液体的减压，而且流体中不能含有固体颗粒，所以减压阀前要装管道过滤器。,安全阀,常用阀门,安全阀当工作压力超过规定值时即自动开启使流体外泄，压力回复后即自动关闭，以保护设备和管道，使生产安全运行。常用的弹簧式安全阀分为全启式和封闭式两类。介质允许直接排放到大气的可选用垒启式；易燃、易爆和

14、有毒的介质则应选用封闭式，将介质排放到总管中去。,疏水阀,常用阀门,疏水阀疏水阀的作用是自动排除设备或管道中的凝结水、空气及其他不凝性气体，又同时阻止蒸汽的逸出。凡是需要蒸汽加热的设备、蒸汽管道等都应装疏水器，以保证工艺所需的温度和热量，使加热均匀，防止水击，达到节能的作用。疏水阀的种类颇多，按其工作原理可分为热动力型，热静力型和机械型三种。,疏水阀,1-切断阀；2-排污阀；3-过滤器；4-疏水阀5视镜；6-止回阀,安装示意图,阀门型号标志,阀门,阀门型号标志Q41F-16P指法兰连接的直通式不锈钢球阀，衬氟，公称压力16kgf/cm2。,三、常用管件,1.连接管件（1）管节(也叫轴节或内牙管

15、)和外牙管。（2）活管节：多用于需要经常拆卸的管道连接，称“活接头”。（3）管堵：用于需要经常检修和特殊用途的管道堵塞。（4）大小头：也叫异径管，用于改变管道直径。（5）内外丝：称内外螺纹管接头，是连接异径管道的一个简便的管件。,三、常用管件,(g)管帽(h)管塞(i)法兰(j)内牙管(k)内外牙(l)活接头图常用管件,三、常用管件,2.导流管件主要用于改变流体方向之用。如450、900弯头，或其它角度的弯头，或回头弯。大口径管道还可以焊制“虾米弯”，即按需要焊制弯头的角度。根据管径的变化与否，还有不同尺寸异径弯头等。,常用管件,3.分合流管件主要作用是将流体分成几条流向或合并流体为同一流向。

16、如三通，四通还有异径三通、四通等。,三、常用管件,450弯头(b)900弯头(c)回弯头(d)三通(e)四通(f)异径管,三、常用管件,4.管路附件附属于管道上的各种物件如防雨帽、视镜、阻火器、过滤器、漏斗、汽水混合器、取样口、取样冷却器、阀门伸长杆等。,管道过滤器,三、常用管件,管道过滤器一种装在管道上用来除去流体介质中固体渣物的阀件，具有保护疏水阀、提高疏水阀效能的作用；此外，对保护仪表、设备等也有一定作用。,第二节法兰、法兰盖、紧固件、垫片,HG2059220635-2009钢制管法兰、垫片、紧固件，本标准由工业和信息化部发布，自2009年7月1日起实施，自实施之日起替代钢制管法兰、垫片

17、、紧固件HG2059220635-1997。本标准包括PN系列和Class系列两大系列19个标准，主要规定了钢制管法兰（PN系列、Class系列）；PN系列（欧洲体系）和Class系列（美洲体系）。,第二节法兰、法兰盖、紧固件、垫片,(1)法兰法兰是管道与管道，管道与设备之间的连接元件。连接方式分成以下五种基本类型：平焊、对焊、螺纹、承插焊和松套法兰等五种基本类型。法兰密封面有突面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形槽面等。(2)法兰盖法兰盖又称盲法兰，设备、机泵上不需接出管道的管嘴，一般用法兰盖封住。(3)法兰紧固件螺栓、螺母(4)垫片。常用的法兰垫片有非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。,2DR1003管道,第三节管道材料统计,第三节管道材料统计,2DR1003-25-L1B,物料代号,主项代号,顺序号,管道尺寸,管道号,常见介质的代号见表3-2。若介质代号在表中没有规定，则可补充，但不应与表中的代号相同。,管道编号可用设备位号加管道顺序号表示,其中管道顺序号可用(0199)表示。如