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(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4〜9m,不带螺
纹的焊接钢管,每根管材长度为4〜12m。
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6〜150mm。
(二)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<
I.OMPa)中压(1.0v10MPa=、高压(>
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©
6〜200mm,单根管长度4〜12m,容许操作温度为-40〜450C,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•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4〜12m,铬钼钢管适用温度范围为-40〜550°
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、1Cr18Ni9Ti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-196〜700C,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
©
14x4(mm)273X40(mm),单根管长度4〜12m,适用压力范围10〜32MPa,工作温度-40〜400C。
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较多,其材料牌号为
STPL-39、STPL-46,工作温度可达-105C,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15〜400mm,壁厚同碳钢管;
有缝
低温钢管公称直径为400〜1100mm,壁厚为6〜10mm,单根管标准长度6m。
(3)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,最大的有4000mm,壁厚一般为4〜16mm。
公称直径200〜900mm的单根管长度为6.4m;
公称直径1000〜3000mm的为4.8m。
适用工作温度:
Q235A为-15〜300°
C,10号、20号、16Mn、20g为-40〜450C,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200〜700mm,壁厚7〜10mm,单根管长度8〜18m。
适用工作温度:
Q235A为-15〜300C,16Mn为-40〜450C,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200〜1000mm,公称直径200〜400mm的壁厚为4mm,公称直径700〜1000mm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1.5〜5mm;
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250C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-140〜250C,当温度超过250C时,其机械性能下降。
常用钛管的规格范围为公称直径20〜400mm。
适用于低中压,低压管壁厚2.8〜12.7mm,中压管壁厚3.7〜21.4mm。
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1/2〜4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=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DN20〜600mm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200mm以上。
使用温度不能大于200C,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DN6〜200mm。
(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,我国已能生产中低压管道钢制定型三通,已形成系列产品,无缝三通规格为DN20〜
600mm,钢板焊制三通规格为DN150〜1500mm。
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热,焊后进行热处理。
其规格范围为DN16〜200mm,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、DN15〜600mm,表号外加有“XXS;
其管径范围DN15〜300mm。
(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DN25〜600mm,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法。
(4)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DN25〜600mm,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DN15〜200mm,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DN15〜200mm,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1.0〜
2.5MPa。
(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DN25〜400mm。
(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6.4〜
16.0MPa。
规格范围为DN25〜300mm。
(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450C时,所用的材质有Q235A、20号钢和25号钢;
温度在450〜550C时,所用的材料有15CrMo、1Cr5Mo。
当压力在4.0〜16.0MPa,温度大于550C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。
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DN10〜
2000mm,公称压力PN2.5MPa,规格范围DN10〜1000mm,公称压力PN4.0MPa,规格范围DN10〜600mm,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PN1.6〜
4.0MPa,规格范围为DN10〜600mm,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PN1.6〜4.0MPa,规格
范围为DN10〜600mm;
PN6.4〜10MPa,规格范围DN10〜400mm,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DN10〜400mm;
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PN0.6〜2.50MPa,其规格范围为DN10〜600mm;
压力PN4.0MPa,规格范围DN10〜300mm,平焊环松套钢制管法兰只适用较低压力,PN0.6〜1.6MPa,其规格范围DN10〜600mm。
管口翻边活套法仅适用于PN06MPa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DN6〜250mm,如图12-2-7。
(a)带颈防焊法兰
I
ZE
g
汗
Ti
■it
■e
3
th
(b)活苣法兰丄
(c)奴纹谨结法兰
高压管线法兰连接结构型式图
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200C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350〜380C。
另一种是中压橡胶石棉垫,可使用于200C,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60C以下,压力不超过1.0MPa,输送低压水,酸和碱等介质的管道法兰连接,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450C,0Cr13钢带制成的缠绕垫,使用温度可达540C。
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6〜7mm。
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3〜5mm。
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530C。
5.金属垫圈
金属垫圈的种类很多,按形状划分有金属平垫圈,截面积为椭圆形、八角形金属垫圈和透镜式垫圈。
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