第四章管道及配件 化工厂的各种管路通称为化工管道。无论数量、尺寸与型式如何，一般管路 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 质。化工管道的种类繁多，其建设往往占化工厂全部建设的 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 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。 辅助管道 即用来输送辅助介质的管道。如加热用的蒸汽管路，冷却 用的冷水管道，活洗物料用的活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 线的管道； 低压管道 一般指0v pv 1.6的管道； 中压管道 一般指1.6
100的管道。 按管道的工作温度分类 低温管道 一般指工作温度低丁- 20 C的管路； 常温管道 一般指工作温度为-20-200C的管路； 高温管道 一般指工作温度高丁 200C的管路。 按管道的材质分类 金届管道 金届管道的种类很多，主要有碳钢管道、铸铁管道、不锈 钢管道和有色金届管道等； 非金届管道 常用的非金届管道有塑料管道、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。 第一节化工管路的标准化 公称直径 管子和管路附件的公称直径是为了设计、 制造、安装和修理的方便而规定的 一种标准直径。一般情况下，公称直径的数值既不是管子的内径， 乂不是管子的 外径，而是与管子的内径相接近的整数。 公称直径用符号Dn表示，其后附加公称直径的数值。例如：公称直径为 100 毫米，用DN100表示。 公称压力 公称压力是为了设计、制造和使用的方便而规定的一种标准压力， 用Pn表示， 其后附加压力数值。例如：公称压力 2.5Mpa用Pn2.5表示。 第二节常用管材 化工生产中，常用管材的种类很多，按材料可分为金届管、非金届管和衬里 管子的外径用字母D标志，其后附加外径数值，例如外径为 108毫米的管 子用D108表示。管子的内径用字母d标志，其后附加内径数值，例如内径为100 毫米的管子用d100表示。 管子的规格一般用外径X壁厚表示。 例如外径为108毫米，壁厚为4毫米的 无缝钢管表示为：无缝钢管①108 X 4。 金届管 金届管在管路系统中应用极为广泛。现将几种常用的金届管简单介绍如下。 钢管 钢管可分为有缝钢管和无缝钢管两大类。 有缝钢管 有缝钢管乂称为焊接钢管。分水？煤气钢管和电焊钢管两类。 水?煤气钢管是由扁钢管坯卷成管形并沿对焊缝接而成的，因为它常用来输 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 空气、蒸汽凝液、废气、真空及某些物料管路。正常工作压力，普通钢管不大丁 0.6MPa,加厚钢管不大丁 1.0Mpa。正常工作温度不宜超过175C。 电焊钢管是由软钢板条卷成管形后点焊而成的钢管。有直焊缝和螺旋焊缝两 种类型。电焊钢管可用丁压力不高或无严格要求的管路上。大直径的电焊钢管和 螺旋缝电焊钢管用丁低压大直径的管路。电焊钢管的正常工作温度不宜超过 200 Co 无缝钢管 无缝钢管是由圆钢坯加热后，经穿管机穿孔轧制而成的，或者 再经过冷拔而成为外径较小的管子，因为它没有焊缝，故称为无缝钢管。无缝钢 管按制造方法的不同，乂可分为热轧无缝钢管和冷拔无缝钢管两类。 无缝钢管强度高，可用在重要的管路上，如高压蒸汽和过热蒸汽的管路，高 压水和过热水的管路，高压气体和液体的管路，以及输送燃烧性、爆炸性和有蠹 害性的物料管路等。各种热交换器的管子大都采用无缝钢管。中、低压管路无缝 钢管的最大工作温度：碳钢为250C ;优质碳钢（如10号钢）为450C 0高压管 路均用优质碳钢（如20号钢）制的无缝钢管。最大工作温度为 200C o 输送强烈腐蚀性或高温的介质时，采用不锈、耐酸钢或耐热钢制的无缝钢管。 此中无缝钢管也可用热轧而成，或再冷拔成尺寸较小的管子。耐热钢管的最大工 作温度为850 C 0 （2）铸铁管 铸铁管分普通铸铁管和硅铁管两类。 普通铸铁管 普通铸铁管一般用灰口铁铸造，耐蚀性好，但质脆，不抗冲击。常用丁埋地 给水管道、煤气管道和室内排水管道。 硅铁管 硅铁管可分为高硅铁管和抗氯硅铁管两种。高硅铁能抵抗多种强酸的腐蚀， 而含钳的抗氯硅铁可抵抗各种浓度和温度的盐酸， 因而是很好的耐蚀材料。高硅 合金的铸件硬度大，只能用金刚砂轮修磨或用硬质合金刀具来加工。高硅合金制 件受到轻微敲击、局部受热或急剧冷却时，皆易破裂；但是由丁其耐蚀性好，故 在化工厂中仍广泛采用。 紫铜管和黄铜管 紫铜管和黄铜管都是拉制或挤压的无缝管，主要用丁制造换热设备、制氧设 备中的低温管路，以及机械设备中的油管和控制系统的管路。当工作温度高丁 250C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采用翻边活 套法兰，钎焊、螺纹和活管结连接。 铝管 铝管是拉制而成的无缝管，它主要用来输送浓硝酸、醋酸、甲酸以及其它介 质，但不能抵抗碱液。工作温度高丁 160C时，不宜在压力下使用铝管。铝管可 以用翻边活套法兰或熔焊连接。 铅管 铅管对硫酸具有良好的耐蚀性，因此广泛应用丁硫酸工业中，但由丁铅有强 度低、密度大、抗热性差等缺点，故近来已逐渐为各种耐酸合金与塑料所代替。 非金届管 非金届管在化工厂的管路系统中占有特别重要地位， 它有逐渐代替金届管的 趋势。现将几种常见的非金届管简单介绍如下： 陶瓷管 陶瓷管的化学耐蚀性很好，除氢氟酸外，对其它物料都是耐蚀的(对磷酸与 碱类耐蚀性较差)。 玻璃管 玻璃管的化学耐蚀性也很好，除氢氟酸、含氟磷开云 开云体育平台酸、热的浓磷酸以及热浓碱 液以外，对大多数酸类、稀碱液及有机溶剂等均耐蚀。用丁制造化学管路的玻璃 管，是热稳定性与耐蚀性能良好的硼玻璃和不透明的石英玻璃。 玻璃管的优点是 耐蚀、活洁、透明、易丁活洗、流体阻力小、价格低廉；其缺点是耐压低，容易 损坏。 塑料管 塑料管的主要优点是化学稳定性高、质轻、机械性能和加工工艺性能良好； 其缺点是仅能在相当狭窄的温度范围内保持其机械强度。 常用的塑料管有下列几种: 硬聚氯乙稀塑料管 酚甲醛塑料管 玻璃钢管 橡胶管 橡胶管是用天然或人造生橡胶与填料(硫磺、碳黑和白土等)的混合物，经 加热硫化后制成的挠性管子。橡胶管能抵抗多种酸碱液，但不能抵抗硝酸、有机 酸和石油产品。橡胶管只能用作临时性管路及某些管路的挠性连接件， 不得作永 久性的管路。 不锈石墨管 不锈性石墨管按生产方法可分为：压型不锈性石墨管和浸渍类不锈性石墨两 种。不锈性石墨管化学性质稳定，线膨胀系数小，导热性好，不污染介质，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。 混凝土管和钢筋混凝土管 混凝土管和钢筋混凝土管便丁就地取材、制造方便，而且可根据抗压的不同 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。 衬里管 凡是有衬里的管子，统称为衬里管。主要有： 衬橡胶管； 衬玻璃管； 搪瓷管 化工搪瓷管是由含硅量高的瓷釉通过 900C左右的高温燧烧， 使瓷釉密着丁金届管表面而制成的； 渗铝钢管 在低碳钢表面渗铝或热浸镀铝后，便成为渗铝钢管这样可大大提高钢材的耐 热抗氧化性和对某些介质的耐腐蚀性； 塑料涂层钢管; 衬铅管。 管道连接 管道连接方式有以下几种： 焊接：所有压力管道尽量采用焊接，管径大丁 32mm且厚度在4mm以 上采用电焊；管径在32mm以下，厚度在3.5mm以下采用气焊； 法兰：适用丁一般管径、密封性要求高的管子连接； 丝扣：适用丁管径小丁 65mm,工作压力在4 kgf/cm2以下的温度低丁 100 C的水管或低压煤气管； 活接头：适用丁经常拆洗的物料管道； 其它连接：如水泥砂浆接口、快速接头等。 第三节管件 管件是管路中的重要零件，它起着连接管子、改变方向、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 这类管件已经标准化，常用的管件见图 4-1 图4-2钢管弯制的管件 为了管路安装施工的万便，钢管的管件已逐步走向标准化，并由专门的工厂 进行生产。目前在施工中普遍使用的定型管件由冲压弯头， 挤压三通，顶拉焊接 三通，铸造、锻制三通，模锻同心或偏心异径管、管帽等。如 队=25-500毫米 的冲压无缝弯头由 R=1.5A90°、R=1.5D45°和R=1D90°等三种。这些管件与 管子都用对焊连接，所以乂叫对焊管件，常用的对焊管件如图 4-3所示。 : :同心异径营 ：-偏芯异植管 图4—3对焊钢制管件 3.铸铁管的管件 铸铁管的管件已经标准化。按用途可分给水（上水）铸铁管件和排水（下水） 铸铁管件。 给水铸铁管的管件有：弯头、三通、四通、异径开云 开云体育平台管等开云 开云体育平台数种。这种管件常做成 轴承、法兰或混合连接，如图4-4所示 ?飞, - / ; ，* 1 八, : ■一 ，- - * 双事 ; - ? X ?屹三戒. - . ■. 双盘 J , ■ .. - _ - 承插’ .1 ■■:半 TOC \o 1-5 \h \z , - ■:Y ’ . r - - 时 - a * I .承插 图4-4给水铸铁管的管件 排水铸铁管的管件种类和式样更多，如图 4-5所示。给水铸铁管和排水铸 铁管的管件很容易从外形上辨别出类， 排水管管件的管壁薄，承插口浅，几何形 状比较复杂，异形管件种类多，且一般情况下不使用 90°弯头。 图4-5排水铸铁管管件 4.塑料管的管件 硬聚氯乙稀塑料管的管件可用短段的管子就地弯曲焊制而成。 在压力0.2 一 0.3Mpa下输送热液（80-90 C）的硬聚氯乙稀管件，必须进行装铠加强，以减 小硬聚氯乙稀管所受的张力。如图 4-6所示，为用钢管装铠的硬聚氯乙稀 90。 弯头和斜三通。 图4-6装铠的硬聚氯乙稀管件 第四节法兰 简单来说，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 布若干个螺栓孔，是将管道或容器作可拆连接时常用的重要零件。 1法兰类型 法兰的类型很多，其基本形式可分四类，见图 4-7。 整体法兰。见图4-7(a),它常用丁阀门及其它管件的设计，与之一起 铸造或锻造成整体。对丁铸铁或铸钢的设备，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。 带颈对焊法兰。如图4-7(b) , 乂称高颈法兰，由丁锥颈的作用，可加 强法兰的刚度，并可提高其承载能力，故此种法兰广泛使用丁石油化工装置压力、 温度较高，以及易燃易爆或有蠹介质的重要场合。特别是在压力、温度交变循环 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 用专门轧制的法兰角钢热煨成型。 平焊法兰。有板式平焊法兰如图4- 7(c)和带颈平焊法兰如图4-7(d)。 另外承插焊法兰见图4-7(e),其结构形式和受力情况也类似丁带颈平焊法兰。 板式平焊法兰加工简便，但刚度较差。在螺栓力作用下，法兰易丁变形，从 而使密封面产生转角易导致泄漏。故它只适用丁低压条件，且不得用丁有蠹、易 燃易爆及较高真空度的工艺管道。带颈平焊和承插焊法兰都带有颈部，由丁短颈 的作用，其刚度和强度比板式平焊法兰有明显改善，故可适用丁中、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 插焊法兰系采用角焊缝连接，其强度和刚度显然不及带颈对焊法兰， 尤其是抗疲 劳强度较差，因此，它们不应使用丁有频繁的大幅度温度循环的配管系统。 另外，承插焊法兰仅用丁 DN80mmO*的小口径管道上。由丁它和管子的连 接为单面填角焊，管端与法兰问一般留有2mm勺间隙，故不应使用丁具有缝隙腐 蚀或强腐蚀性介质，也不适用丁易燃易爆或有蠹介质。 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，分 别示丁图4-7(f)、(g)、(h)。其特点是法兰盘和管子或设备连接不固定，而是 松套在焊环或翻边上，并在焊环或翻边上设置密封面。活套法兰主要适用丁有色 金届(铝、铜)和不锈钢的管道或设备上，法兰盘不与介质接触，可采用普通碳钢 制造，以节省贵重金届，并容易制造，便丁对中安装。 图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。 2法兰密封面 公称直径及采用垫片类法兰密封面主要根据介质、压力、温度等工艺条件、 公称直径及采用垫片类 型等进行选择。常用的密封面形式如图 4-8所示。 全平面。见图4— 8(a),垫片与法兰密封面在螺栓孔圆周内外全部接 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 小。它主要用丁 prK 1.0 MPa勺铸铁法兰，或用丁和非金届或铸铁管件、阀门相 配合的钢制管法兰。 突面。见图4—8(b),垫片系置丁螺栓孔内侧的法兰突面上。突面法兰 结构简单，加工方便，应用较广泛，但此种密封面不能限制垫片的横向变形。有 时，在突面密封面上可车制数条同心圆的三角形沟槽 (俗称水线)，以利密封，但 仅限丁使用非金届软垫。 凹凸面。见图4— 8(c),它是由一个凸面和一个凹面相配合而成，垫片 置丁凹面中，其优点在丁能钳住垫片，防止非金届软垫片被吹出，并可限制垫片 向外侧的横向变形，而且密封面较窄，宜丁压紧垫片。另外，凹凸面也使垫片宜 丁对中，可用丁 PNK 6.4MPa的情况下。 棒槽面。见图4— 8(d),它是由一个棒面和一个槽面相配合而成。棒槽 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， 密封可 靠。故常用丁压力较高及密封要求较严格的管道上。其缺点是棒面易丁损坏，且 垫片不易取出，故应用较少。 环连接面。见图4-8(e) , 乂称梯形槽密封面。它是利用槽的内外锥面 与椭圆或八角形金届垫环形成“线”接触密封。所谓线接触密封，实际上是在螺 拴力作用下，金届垫环在与法兰密封面接触处产生弹塑形， 而形成较小宽度 的密封带。由丁是线密封接触，并由丁槽的中心线角，故为保 证密封所需的螺栓载荷对金届垫环而言可大大减小。 但也由丁是线密封，故环连 接密封面和金届垫环尺寸加工精度要求高，且表面粗糙度 Ra不大丁 3.2 m 环连接面的另一特点是介质压力作用在金届垫环内侧， 增加了垫环与密封面 接触处的密封力，具有自紧作用。 环连接面法兰的主要优点是在处理危险介质及密封要求严格的条件下， 使用 安全可靠。因此，它广泛用丁石油化工装置的高温、高压场合，如加氢反应设备 及管道上；它也可用丁 PN
2.5MPa的中压高温部位。 锥面。见图4—8(f),它与金届透镜垫配合使用。 锥面的20°角与透镜 垫环的球面成线接触密封，并有一定的自紧作用，而且锥面与球面易丁配合。锥 图4—8法兰密封面型式 3法兰的标记 管法兰的标记由四部分组成：法兰名称、公称压力数值、公称直径数值、标 准代号。 例如：平焊法兰 PN1.0 , DN100 HG501A58,表示公称压力 PN= 1.0Mpa,公 称直径DN= 100毫米的平■面平■焊法兰。 关丁各种密封面的尺寸、所适用的法兰类型和公称压力可查有关法兰标准。 第五节垫片 1垫片的种类与特性 根据介质种类、压力和温度等使用条件及密封结构设计等制成各种各样的垫 片。垫片按其外形可分为圆环形、扁周形、矩形和椭圆形等，如图 4— 9所示。 . I bl 41 图4—9垫片结构形状 a）圆环形b）扁圆形c ）矩形d）椭圆形 图4-10 圆环形垫片截面形状 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 2垫片的结构特点 （1）非金届垫片 最简单、最常用的非金届软垫片是由皮、纸、橡胶、石棉板等制成，一般是 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。 皮垫片是由牛皮或用浸油、蜡、合成橡胶、合成树脂牛皮等加工制作。 纸垫片是由软钢纸板制作。 橡胶垫片是由天然橡胶、普通橡胶板或夹布橡胶制作。 石棉橡胶垫片可由高压石棉橡胶板、中压石棉橡胶板、低压石棉橡胶板和耐 油石棉橡胶板，根据不同需要制作。典型垫片断面形状如图 4-11: 金届包平■垫片和波形金届包垫片 这类垫片是把石棉板和橡胶石棉板等用铜、铝等金届薄板包裹起来。前者金 届表面呈平■面，后者金届表面呈波纹状。 这类垫片在经常拆卸的条件下不易损坏、不沾污、不腐蚀法兰密封面；与非 金届软垫片相比，有较高的强度，压紧比压较大，故螺栓紧固力也较大。典型垫 片断面形状如图4-12: 图4-12阀门中法兰用金届垫片 垫片用O形橡胶密封圈 一般O形橡胶密封圈是用合成橡胶制造，而专用的则有采用金届或其它非橡 胶材料制造。它主要安装在常用的矩形沟槽和端面倒角槽中使用但也有安装在燕 尾槽、偏矩形槽等异形沟槽中使用。O形橡胶密封圈既可单独使用，也可与其它 非橡胶密封件组合使用。典型垫片断面形状如图 4-13: 图4—13密封面形状和尺寸 a)矩形b )圆形 （4）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 180C）、高温（250C ）的范围内 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。 聚四氟乙烯垫片的厚度常用的有1mm 2mm 3mm根据使用经验，垫片厚度 越薄，密封效果越好。 聚四氟乙烯的冷流，随温度的升高或压力的增加而变大。当工作温度
GB T 32610-2016_日常防护型口罩技术规范_高清版_可检索.pdf