第四章 管道及阀门

第四章管道与阀门第一节管道的分类1、金属管：主要有钢管、铸铁管和有色金属管。耐高温，导热快，适应性强。但耐蚀性较差，不锈钢价格高。2、非金属管：主要有混凝土管、陶瓷管和塑料管。耐蚀性好，混凝土管、陶瓷管价格低，但笨重。塑料管美观、质轻，但不耐用。3、塑料复合管：耐用且耐腐蚀。但管径都较小。第二节金属管⑴无缝钢管一般由铸钢锭或实心棒材通过穿孔机先行穿孔，再经过热轧或冷拔（轧）而成，此外也有用铸造方法制成。无缝钢管公称压力范围为PN=1.0～25MPa.无缝钢管规格多，承压范围大，但耐蚀性较差。不锈无缝钢管耐蚀性好、美观、无毒、卫生，但价格高。专用无缝钢管用于特殊场合。如锅炉用高压无缝钢管、化工用高压无缝钢管、石油裂化用不锈无缝钢管等。⑵焊接钢管一般由钢带材或钢板材先卷成管材，再加以焊接而成。一般适用于PN≤1.6MPa的管道。常用的焊接钢管包括低压流体输送用焊接钢管、螺旋缝电焊钢管和钢板卷制直缝电焊钢管。低压流体输送用焊接钢管多用于流体输送，如水、煤气等。螺旋缝电焊钢管抗压能力大。钢板卷制直缝电焊钢管直径大，输送能力大。⑶铸铁管分为高硅铸铁管和普通铸铁管。铸铁管用于给排水管道工程，可分为给水铸铁管和排水铸铁管。铸铁管直径大，输送能力大，耐蚀性较好，价格低廉。但笨重，不美观。第三节塑料管(1)硬聚氯乙烯(UPVC)管特点：机械物理性能好，质轻而坚，不燃烧，隔热性好，耐蚀性好，流体阻力小，强度高，造价低，使用寿命长。卫生性能好，运输和施工方便，费用低。但脆性大，热膨胀系数很大。(2)聚烯烃管主要包括：聚乙烯管（PE管）、聚丙烯管（PP管）、聚丁烯管（PB管）

特点：无毒，耐腐蚀，不结垢，光滑，阻力小，柔韧，可回收利用，为绿色材料。但强度低，不耐用，耐热性差。第四节塑料复合管(1)塑-塑复合管由两种不同品种或不同性质的塑料复合制成的管子。如UPVC-PE复合管，外层为UPVC，可增加管子的强度。内层为PE，用作给水管时，卫生、光滑、阻力小。(2)钢-塑复合管既耐腐蚀，强度又高。(3)铝-塑复合管（PAP）耐压强度提高，耐温性提高，耐蚀性好，质轻，柔韧，美观，无毒，价格低。但强度不及钢-塑复合管。第五节管道的安装1.管道的连接可分为可拆卸连接和不可拆卸连接两种基本方式。①焊接：接头紧密，不漏水，施工迅速，不需配件，缺点是不能拆卸。适用于钢管，但只能用于非镀锌钢管。②熔接：适用于塑料管和塑料复合管。有热熔和电熔两种熔接方式。③承插连接：适用于铸铁管和塑料管。④法兰连接：适用于钢管和塑料管。常用于大口径、密封性要求较高且需要经常拆卸的管道或与带法兰的设备、仪表、管配件的连接。⑤螺纹连接（丝口连接）：适用于钢管和塑料管。常用于小口径、低压、常温且需要经常拆卸的管道或与带丝口的设备、仪表、管配件的连接。镀锌钢管必须用螺纹连接。⑥沟槽式连接：使用开槽机械在管道外侧开槽，利用沟槽式配件将管道连接。适用于工作压力较低的钢管。2、管道连接方式的选择⑴钢管的连接①焊接②法兰连接③螺纹连接⑵铸铁管的连接①承插连接②法兰连接⑶塑料管的连接①焊接和熔接②承插连接③法兰连接④螺纹连接3、管道支吊架管道支、吊架按其结构形式可分为托架、吊架、墙架、水平管支架、弯管支架等；按其固定方式可分为固定支架、活动支架、弹性支架等。①墙式管道支架（墙架）：可用预埋件（预埋钢板、角钢、螺栓）或膨胀螺栓固定在墙上，当墙架需固定在钢制设备、容器、构架上时，也可用焊接或螺栓连接加以固定。②吊架吊架主要用于室内架空管道的支撑。上端固定在建筑物的梁底或楼板底部，下端是用以固定管子的管箍，中间是可以调节长度的活动吊杆。为减少管道的震动和噪声，还可以在吊杆中装上橡胶弹性避震元件，即为弹性吊架。③水平管支架这是一种用于室外架空管道，使用较为普遍的管道支架。④弯管托座（管座）当管道的立管经弯头与水平管相连时，立管自重及其中的液体重量均由水平管承受，为防止水平管产生位移或被破坏，可在弯管处设置弯管托座。4、管道避震管道震动主要来自水泵的震动和管内流体速度、流向改变时引起的震动。安装管道时采用可曲挠接头（挠性接头）和弹性支架可有效的降低和避免管道的震动。可曲挠接头可由橡胶或金属波纹管制成。其中可曲挠橡胶接头因其耐腐蚀性好，价格较低，因此使用普遍。可曲挠橡胶接头由特种橡胶的外胶层、聚酯帘布的增强层、硬钢丝绳的骨架和法兰或活接头等组成。可曲挠橡胶接头按其形状可分为直管型和弯管型；按其连接方式可分为法兰连接和螺纹连接两种形式；按其结构可分为单球体和双球体等。可曲挠接头的使用，可大大降低各类管道系统的震动和噪声，同时也解决了各类管道接口的偏转位移、轴向伸缩及不同心度等问题，还可消除各类管道的各种安装应力和变形压力，降低管道系统对于支座的反力，是管道系统的理想的保护装置。第六节阀门一、阀门概述及分类阀门时最重要的设备和管道附件之一，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流、泄压等功能。阀门的种类繁多，且有多种分类方法。（一）按用途和作用分类1、截断阀类：主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀等。2、调节阀类：主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。3、止回阀类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。4、分流阀类：用于分配、分离或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。5、安全阀类：用于超压安全保护。包括各种类型的安全阀。（二）按主要参数分类1、按压力分类(1)真空阀：工作压力低于标准大气压的阀门。(2)低压阀：公称压力PN<1.6MPa的阀门。(3)中压阀：公称压力PN<2.5～6.4Mpa的阀门。(4)高压阀：公称压力PN10.0～80.0Mpa的阀门。(5)超高压阀：公称压力PN≥100Mpa的阀门。2、按介质工作温度分类(1)高温阀：t>450℃的阀门。(2)中温阀：120℃≤t<450℃的阀门。(3)常温阀：-40℃≤t<120℃的阀门。(4)低温阀：-100℃≤t<-40℃的阀门。(5)超低温阀：t<-100℃的阀门。3、按阀体材料分类(1)非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门等。(2)金属材料阀门：如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门等。(3)金属阀体衬里阀门：如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门等（三）通用分类法这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国内、国际最常用的分类方法。一般分为：闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、节流阀、安全阀、减压阀、疏水阀、调节阀。二、常见阀门1.闸阀闸阀是作为截止介质使用，在全开时整个流道直通，此时介质运行的压力损失最小。闸阀通常适用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭的工况。不适用于作为调节或节流使用。对于高速流动的介质，闸板在局部开启状况下可以引起闸门的振动，而振动又可能损伤闸板和阀座的密封面，而节流会使闸板遭受介质的冲蚀。

闸阀

从结构形式上，主要的区别是所采用的密封元件的形式。根据密封元件的形式，常常把闸阀分成几种不同的类型，如：楔式闸阀、平行式闸阀、平行双闸板闸阀、楔式双闸板闸阀等。最常用的形式是楔式闸阀和平行式闸阀。2.截止阀截止阀是用于截断介质流动的，截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直，通过带动阀芯的上下升降进行开断。截止阀一旦处于开启状态，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触，并具有非常可靠的切断动作，因而它的密封面机械磨损较小，由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆下来，这对于阀门和管线焊接成一体的场合是很适用的。截止阀介质通过此类阀门时的流动方向发生了变化，因此截止阀的流动阻力较高。引入截止阀的流体从阀芯下部引入称为正装，从阀芯上部引入称为反装，正装时阀门开启省力，关闭费力，反装时，阀门关闭严密，开启费力，截止阀一般正装。3.蝶阀蝶阀的蝶板是一块圆板，安装于管道的直径方向。在蝶阀阀体圆柱形通道内，圆盘形蝶板绕着轴线旋转，旋转角度为0°～90°之间，旋转到90°时，阀门则是全开状态。蝶阀蝶阀结构简单、体积小、重量轻，只由少数几个零件组成。而且只需旋转90°即可快速启闭，操作简单。蝶阀处于完全开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力，因此通过该阀门所产生的阻力很小，故具有较好的流量控制特性，可以作流量调节用。蝶阀有弹性密封和金属密封两种密封型式。弹性密封阀门，密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。采用金属密封的阀门一般比弹性密封的阀门寿命长，但很难做到完全密封，金属密封能适应较高的工作温度，弹性密封则具有受温度限制的缺点。4.止回阀止回阀的作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重使阀瓣紧贴于阀座，从而切断流动。包括旋启式止回阀和升降式止回阀。

止回阀5.球阀球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的旋转90度的动作实现启闭，不同的是旋塞体是球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。

球阀球阀

球阀只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平行的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。球阀最适宜直接做开闭使用，但也能作节流和控制流量之用。球阀的主要特点是本身结构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷、乙烯、树脂等。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。三、阀门技术经济指标比较序号类型流量调控性启毕速度几何尺寸重量阻力系数（全开启）1闸阀差慢较小较重0.05-1.52截止阀好慢大重4.3-6.13蝶阀好快小轻0.1-0.34球阀差快较大较重0.055升降式止回阀7.56旋启式止回阀6.5-1.7各种阀门的尺寸从小到大依次为：截止阀＞球阀＞闸阀＞蝶阀各种阀门的价格比较：球阀＞止回阀＞蝶阀＞闸阀＞截止阀各种阀门的流量调节性比较：