工艺管道知识

1、工艺管道知识石油化工装置中使用的管道器材，一般包括管子、管件、阀门、法兰、垫片和 紧固件以及其他管道组成件，例如过滤器、分离器、阻火器、补偿器等。以下分别介绍各种常用材料一、管子III3li、” *管子分类方法很多，按材质分类可分为金属管、非金属管和钢衬非金属复合管。非金属 管主要有橡胶管、塑料管、石棉水泥管、石墨管、玻璃钢管等，非金属管的使用同金属 管相比所占比例较小，而金属管在大多数石油化工装置中要占到全 部工艺管道安装工程 的百分之八十五以上，本节重点介绍金属管材。有关金属管材分类，见下表大分类中分类 铁管樹管碳素制钢懵 低合金细制管 高合金纲钢管 啊及铜合金管管子名称举桝承尿轉铁管(砂

2、型禽右铸铁管、側铸铁管Q235AS接钳煤1。号* 20号制无鑒钢管UiMn无縫制管、低擬俐尤醴钢骨nti rr*/亠-77"上*士11耐公£!：C4.+4, Z：o A'&(3i_EEL nn + TT1拉制园挤制黄金属伐有色金属管7留及整合金管铅管、铅镯合金管钛管入+亠上口 TT上口人 入rsEiQ +41 4<rrrzn 口几纟口 入 入冃导 做野及钛合金管VTi2KZTi GAI 6V2SnO. 5Cu-0.5Fe)線及線合金官Hone 1 Haste Zlov错及错合金管番702、皓705(一)焊接钢管焊接钢管，也称有缝钢管，一般由钢板或钢带卷

3、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49m,不带螺纹的焊接钢管，每根管材长度为412m。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 最多的是普通钢管，其试验压力为。加厚钢管的试验压力为。上用量焊接钢管的联

4、接方法较多，有螺纹联接、法兰联接和焊接。法兰联接中又分 兰联接和焊接法兰联接，焊接方法中又分为气焊和电弧焊。螺纹法常用焊接钢管的规格范围为公称直径6ISOmm。(-) 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输送用管、銘钮无缝钢管和不锈、耐酸无缝钢管。按公称压力可分为低压(0中压V10MPa二、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

5、格范围为：热 轧外径© 3A630mm,冷拔外径©6200mm,单根管长度4-12m,容许操作温度为 40-450 C,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，一种是含有镭元素的低合金钢管，称为普通低合金钢管，如16Mn、15MnV等；另一种是含有銘、鋁等元素的低合金钢管，称洛钮钢管。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,铭钮钢管适用温

6、度范围为40550七。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，根据路、银、钛各种金属的不同含量，品种很多，有 613、00Cr17Ni14Mo2. 1Cr18Ni12Mo2Ti. 1Cr18Ni9Ti 等。这些钢号中用 量最 多的是1 Cr18Ni9Ti,在施工图上常用简化材质代号188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

7、为© 14x4(mm)273X40(mm),单根管长度4-12m,适用压力范围1032MPa,工作温度40400C。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，在引进工程项冃的冷区用量较多，其材料牌号为STPL- 39、STPL-46,工作温度可达-105 C,适用于输送各种无腐蚀性低温介质 管道，冃前国内 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15400mm,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

8、(三) 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2003000mm,最大的有4000mm,壁厚一般为4IGmm。公称直径200900mm的单根 管长度为；公称直径WOO3000mm的为。适用工作温度：Q235A为300 C, 10号、20号、16Mn、20g为40450C,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, 16Mno其规格范围为公 称直径200700mm,壁厚710mm

9、,单根管长度818m。适用工作温度：Q235A 为-15 -300 °C, 16Mn 为-40 -450 C,操作压力：Q235A 为，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、地下循坏水、煤气和油气等。螺旋缝卷焊钢管单根管较长，特別适用于长距离输 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1 Cr18Ni9Ti钢板。其规格范围公称直径为200-1000mm,公称直径 200400mm的壁厚为4mrTb公称直径7001000mm的壁厚为68mm,单根管长 度为。适用温度

10、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，锌为,其他杂质小 于。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-5mm ；铜板卷焊铜管的规格范围为外径© 15© 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250 C以下，多用于油管道、保温伴管和空分氧气管

11、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140250C,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20400mm。适用于低中压，低压管 壁厚，中压管 壁厚。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。Qj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克管和克管连接管件

12、名称 活援头、管箍改变走向弯头弯管分支三通5网通承插焊管接头、螺纹管接头、加强管嘴、高压 管嘴管箍变轻异径管大小头)' 异径短节' 异轻管箍内外丝封闭管端管帽堵头堵丝)甥头.袪三盖其它螺纹短节*翻边管接头(-)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1/24英寸，

13、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=),在特殊场合下也可采用弯曲半径等于公称直径的弯头(RTDN )。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

14、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200 C, 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、的石油化工管道，常用规格范围为DN6 200mm。(-)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

15、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。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DN20 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

16、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，冃前，我国已能生产中低压管道钢制定型三通，己形 成系列产品，无缝三通规格为600mm,钢板焊制三通规格为DN1501500mm。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。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，

17、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.DN15600mm,表号外加有“屁 其管径范围DN15300mm。（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 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。的由小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 外螺纹结合的

18、管件，称作补芯，它虽然不叫做异径管，但起到异径管的作用。螺纹和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 板卞料，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。管用钢无缝异径管的规格范围为DN25600mm,有缝焊接异径管的规格范围为DN200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

19、异径管，花费人工多，焊 缝多，焊接质量不易保证，冃前，焊接质量要求很高的工艺 管道己禁止采用此种办法。（四）其他管件封头，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DN25600mm,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

20、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。(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，规格范围为DN25400mm。(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。规格范围 为 DN25300mm。(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，

21、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450 C时，所用的材质有Q235A、20号钢和25号钢；温度在450550 C 时，所用的材料有15CrMo、1Cr5MOo当压力在，温度大于550 C时，要用不锈钢。三、法兰、垫片及螺栓4 / 9（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

22、兰的标准化，国内冃前尚未统一。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J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

23、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。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。其余7345doI)平焊钢法兰图平焊钢法兰的规格范围如下:公称压力、的为DN1O2000mm ；的为DN10600mm。2 对焊法兰DN102000mm,公称对焊钢

24、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，其公称压力为以下，规格范围为压力，规格范围DN10-1000mm,公称压力，规格范围DN10-600mm,如图。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，规格范围为 DN10 600mm,如图。HJ60mmD6D1DD2凹凸密封面对焊钢法兰图DN10 樺槽密封面对焊法兰，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，

25、规格范围为600mm ；10MPa,规格范围DN10400mm,如图。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、，规格范围为DN10-400mm ;PN16MPa,规格范围为DN10300mm。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

26、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，其规格范围 为DN10600mm ；压力，规格范围DNW300mm,平焊环松套钢制管法兰只适用较 低压力，,其规格范围DN10600mm。管口翻边活套法仅适用于PNO 6MPa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 的情况卞、曾被广泛应用。随着工业的发展、低压螺纹法兰己被平焊法兰 所

27、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、，其规格范围为DN6250rnm, 如图1227。(a)带颈貯焊法兰E3 E3(c)纹连ss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

28、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T-100mm的法兰，其垫片厚度不超过。垫片的使用压力，用于光滑密封面法兰连接时，不超过。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200 C以下，公称压力在以下，输送 一般油品、液化丙烷和丙酮等介质。高温耐油

29、橡胶石棉垫，使用温度可达350380 Co另一种是中压橡胶石棉垫，可使用于200 C,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60 C以下, 压力不超过，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 .缠绕式垫片这种垫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。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。适用的公称压力为以下，适用温度范围，08号钢温度可达450 C, 0Cr13钢带制成的缠绕垫，使用温度可达540 Co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，直径大于1000mm时，垫片厚度为67mm。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