压力管道安全技术

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一、三通的应力加强系数

焊制三通和热压三通基本上属于薄壁管件,在外部弯矩作用下，由于其结构不连

续，出现局部应力集中，因此需要验算应力，即需要考虑应力加强系数。三通的应力加

强系数是以与三通相连接的管子尺寸作为比较基础来计算三通应力增加的程度，和

弯管的应力加强系数一样,它也是由疲劳试验得出的。

三通的应力加强系数的计算公式与弯管相同：

m=0.9/X

三通的尺寸系数人表明三通的柔性特征，它取决于三通的结构型式和加强元件

的尺寸。结构加强的三通，应力加强系数将会减小。由疲劳试验得知，弯管(包括焊接

弯头)和三通的应力状态和破坏均有相似的特征。考虑到热压弯管和热压三通、焊接

弯管和焊接三通的结构形状相似，以弯管尺寸系数计算公式为基础,得出各类三通的

尺寸系数计算公式,汇总于表2.5。

对于异径(支管与主管直径比值大于等于0.5)的热压三通或焊制三通，由于缺乏专门

的试验研究,一般仍按表2.5中所列等径三通计算方法计算尺寸系数和应力加强系

数。

二、耐腐蚀非金属材料

1、工程塑料管道

常用的耐腐蚀工程塑料管道有硬聚氯乙烯(PVC)管道、特级增强聚氯乙烯(UPVC)

管道、聚乙烯(PE)管道、聚丙烯(PP)管道和ABS管道。工程塑料管道具有比金属轻、

有一定机械强度、优良的耐腐蚀性能和加工性能(可机械加工、热成型和焊接)等特

性,所以在防腐蚀工程中的应用越来越广泛。现分别介绍如下：

(l)PVC管道

物理机械性能见表4.6。

PVC有较好的耐溶剂性和化学稳定性，耐石油、汽油、丙烷、丁烷等烷烽类的腐

蚀和溶解，对一般无机酸、有机酸、碱类和醇类均耐蚀。但氯代烷煌、酮类、醛类、

芳煌类等溶剂,对它有很大的溶胀性,强氧化剂可和它起作用。

PVC有很好的加工性能,可机加工、热成型和焊接。

PVC管材规格已经标准化：。8~200,另又增加。250、0300、0350、0400。有

表2.5三通尺寸系数计算公式汇总表⑴

三通型式尺寸系数

未加强焊制三通

厚壁管加强焊制三通

-S+弓

披肩加强焊制三通A=(-A)”•⑤

、rp

单筋或蝶式加强焊制三通

普通三通：(a)单筋dn1.5S普通三通：

(b)蝶式bnS

A=3.25—

h*2.5SJP

厚箜三通：

厚壁三通：(a)单筋d/1.5SS+06S尸，$

(b)蝶式b*Sr„

h/2.5S|

热压三通：

带承插口三通及90°肘形弯头；带丝扣的三通及90°弯头;平口90°弯头;平口异径

三通;带凸缘、带螺纹接管及接管螺帽；阀门有隔膜阀DN65、DN80;45°角形截止阀

DN25、DN30、DN40、DN50。

PVC管道的应用已很普遍。

(2)PP管道

物理机械性能简述如下：

密度0.90~0.91kg//之间，比水轻。熔化温度为165±5℃,推荐使用温度小于

120℃。低温性能比PVC还差。线胀系数常温下比PVC大一倍。热收缩率比PVC小。传

热性很差(添加石墨可改善导热性能)。短时抗拉强度为30~38MPa,随温度升高而下

降。弹性模量不到PVC的一半。抗冲击强度不高。延伸率20℃下为12机长期抗拉强

度较低，

表4.6PVC管道物理机械性能

项目指标说明

比S1.35-1.60

导热系数（KJ/m・h•七）0.50-0.54

线膨胀系数（1/七）50x10'6~80X106

马丁耐热（-七）65推荐使用温度＜60七

热收缩率%I下料时要留有一定的余量

弹性模址（MPa）3200（20~50七）长期有下降应用时应乘以载荷系数0.8

每升高1七，强度下降

短时水MPa）（20七）60（随温度升高而下降）

0.625MPa

c

冲击韧性ak（J）20C时＞15（同上）有低温脆性

延伸率（％）（20七）34

一般取相应温度下抗拉强

长期强度（MPa）

度的一半

抗老化性能较好

其蠕变现象比PVC更严重,其蠕变极限为16MPa。

PP管道具有优良的耐化学药品性,对于有机酸、碱或盐类溶液（氧化性除外）几

乎温度高到100℃而无破坏。例如在100℃以下的浓磷酸、40%硫酸、浓盐酸及盐类溶

液中均可使用。但对于发烟硫酸、浓硝酸和氯磺酸等强氧化性酸，即使在室温下也不

能使用。对于含有活性氯的次氯酸盐,过氧化氢以及铭酸等氧化性介质,也只能用于

低浓度和低温度的情况。对于竣酸（浓醋酸与丙酸除外）仍有较好的耐蚀性。酚醛、

酮类等介质对其无溶胀作用。烷烧特别是卤代燃则能引起熔胀。温度在80c以上时,

芳香煌对其有溶解作用。在100C以下时，乙醇、乙二醇、丙三醇都可使用。

PP有很好的加工性能，它可以机加工、热成型、焊接和消除应力退火处理。

PP管道一般用于化学工业。

（3）UPVC管道

UPVC是一种以聚氯乙烯为主体的特级增强聚氯乙烯。目前,UPVC塑料制管,管件

和阀门已广泛使用。使用情况如表4.7。

表4.7UPVC鳖料管、管件和阀门应用情况

介质名称浓度(％)温度(七)压力(MPa)产品名称管子规格(mm)应用情况

盐酸浓45-50占0.6

硝酸45300.5

琬酸5035-40《0.6隔膜阀100

珞酸3030W0.6球阀80

璘酸4535-400.8管子65

草10-20400.9各类管件：50

巳经使用两年

高氯酸1030-350.890°弯头,45。穹头40

仍继续在使用

氢氧化钠浓501.0管接头、三通32

氮氧化钾浓451.0四通、活接头25

珞酸钾40501.0大小头、束接、20

氨水550.8管托、问盖等。15

氯化铉40500.9

显相洗相液4)~501.0

(4)ABS管道

ABS(丙烯懵-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)塑料，在国内防腐蚀领域内开始得到应

用。ABS塑料制阀门、管件和管子的应用情况如表4,8。

(5)聚乙烯管道

聚乙烯管由高、低压聚乙烯粒状料挤压成型。它具有良好的耐腐蚀、耐溶剂性

能、介电性好、吸水性小、无毒、质轻，可供输送腐蚀性液体用，也可用于埋地输送

燃气。

低压聚乙烯管材承受压力：重型管不超过IMPa,轻型管不超过0.5MPa;高压聚乙

烯重型管不超过0.6MPa,轻型管不超过0.3MPao使用温度:-20~60℃。

2、不透性石墨管道

不透性石墨有浸渍石墨、压制石墨和浇注石墨三大类，都是用人造石墨和合成树

脂等制成的导热耐蚀材料。

人造石墨是焦碳粉和煤焦油沥青混合加压而成形的产品，孔隙率约为30Q32虬

为防止渗漏,采用合成树脂浸渍,这就是浸渍石墨。常用的浸渍剂有酚醛树脂,改性酚

醛树脂和吠喃树脂。

压制石墨是由人造石墨粉和合成树脂按一定比例混匀后在挤压机上挤压而成的

石墨塑料管,三通、弯头、阀门等产品。

浇注石墨是以热固性合成树脂为粘结剂（或添加固化剂），人造石墨粉为填料，在

常温（或加热）常压下浇注而成的耐腐蚀产品（管子、管件等）。

不透性石墨膨胀系数小,导热系数高,机械强度不高,冲击韧性很低,其突出的特

点是对许多腐蚀介质具有优良的耐蚀性。

酚醛树脂浸溃石墨管可用于180c以下的盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、氯代醇、芳

香族烽、脂肪族煌等介质。但不耐强氧化剂和碱。

改性酚醛树脂浸渍的石墨管道既耐酸又耐碱。

吠喃树脂浸渍的石墨管道耐酸、碱、盐和有机溶剂。

压制的石墨塑料管耐所有浓度的盐酸和70%以下的硫酸，特别适合于制造需要耐

温降的而且又耐蚀的输送管道,但需要铠装，以免撞碎或压碎。

浇注石墨的化学稳定性与浸渍类石墨相似。

用浸渍石墨管或挤压成型的石墨塑料管作输送管道,输送腐蚀性流体,在合成氯

化氢、盐酸生产和有机氯化物等的生产中均已得到广泛的应用并取得良好的效果。

它是一种脆性材料,抗冲击强度比较低,在安装使用时要防止冲击和振动。输送较高

压力的介质时可用套管铠装的形式并用胶合剂将它镶在钢管中。输送较高温度的介

质或气温变化比较大时,管线会伸长或收缩,故在安装时要增设膨胀节。

石墨管线可用法兰连接、螺纹连接、对接（外缠树脂浸渍过的玻璃布加强）或用

短的套管胶接的方法进行连接,要放置在支架上,防止变形或受外力作用而断裂,最

好全部用玻璃布增强,浸渍玻璃布用的浸渍剂,推荐采用环氧树脂。

标准的石墨管尺寸（外径X内径X长）如下：

29X19X2000^4000,32X22X2000^4000,38X25X2000^4000,51X38X

2000^4000,68X51X2000^4000,86X64X2000^4000,102X76X2000^4000,133X

102X2000^4000,159X127X2000^4000,190X152X2000^4000,254X203X

2000^4000,330X254X2000~4000共12种。

用浸渍石墨制造的管件有：90。弯头、45°弯头、三通、四通、管接头、螺纹管

接头、管凸缘、管帽（盖）、装配塞、塞子。

浇注类不透性石墨产品有管子、弯头、三通等。内径为25mm的管子，其爆破强度

为2.5MPa,三通爆破强度为2.OMPa,弯头的渗透压力为1.2~1.5MPa。

3、玻璃管

玻璃管道具有化学稳定性高、透明、光滑、耐磨、价廉等许多金属材料不能比

拟的特点。它除了氢氟酸、氟硅酸、热磷酸及强碱外，能耐任何化学介质的腐蚀，因

此常用于极苛刻的腐蚀环境。主要有硼硅玻璃、无硼低碱玻璃、耐高温的硼-硅酸盐

玻璃及石英玻璃。

玻璃管道使用情况见表4.90

表4.9玻璃钢管道使用情况

输送介质温度（七）压力（MPa）使用情况

平食法兰及襟胶套连接，DN50、100共

盐酸120常压，负压

500m

晶盐无0.02-0.03平套法兰连接,DN100、125共120m

乙醉、盐酸气混合物1500.05（负）平套法兰连接」）N25~125共2651n

氯苯、盐酸气、辄气常温0.05（负）平套法兰连接.DN50、80共100m

盐酸、盐酸气、敏化

氢、氯气30-1100.2以下平套法兰连接.DN50~100共500m

盐酸、酚800.3以下平套法兰连接.IN50~125共2000多m

氯化氢、氯化苯、盐

平套法兰连接,DN50~100共1000多m

酸105~1】00.1以下

氯气、氯化氢、醋酸、

二氯乙丙醉1200.05以下平套法兰连接,DN50~100共600多m

4、陶瓷管

化工陶瓷管道具有良好的耐腐蚀性能,足够的不透性,耐热性和一定的机械强度,

因此在工业生产特别是化工生产中的应用日益增多。化工陶瓷管可分为耐酸管、耐

温管和瓷管三种。除氢氟酸、氟硅酸和强碱外，它能耐大多数化工介质的腐蚀。陶瓷

管道一般用于不承压的场合,推荐使用温度:耐酸管不大于90C,耐温管不大于150℃,

瓷管不大于120℃。

5、玻璃钢管道

玻璃钢又称为玻璃纤维增强塑料，是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、玻璃带、玻

璃毡）为增强材料，以合成树脂为粘结剂,经过一定的成型工艺制作而成。它集中了玻

璃纤维和合成树脂的优点，具有轻质、高强、耐温、耐腐蚀、电绝缘、隔热等优异性

能,在工业应用上日趋广泛，已有定型产品。

玻璃钢管道的品种有酚醛、环氧、吠喃、聚酯及其互相混配改性的许多种类，

直径可从20mm到1000mm,长度一般为2~3m.还有各种规格的弯头、三通及异形管件。

生产方法有机制法和手糊法两种。

玻璃钢的密度为L6kg/m，左右,常温下使用压力可达3.OMPa,使用温度一般在

-30~120℃,聚酯玻璃钢的使用温度小于80C。玻璃钢的耐蚀性能可参见其合成树脂

的耐蚀性能,聚酯玻璃钢的耐蚀性能较差些，仅能耐一般腐蚀。

纤维缠绕玻璃钢管道生产线，国内已有十余个厂家生产DN4000以下管道。

玻璃钢还可以增强其他非金属管道，以改善其机械性能,提高使用压力。

玻璃钢管道使用情况见表4.9„

6、自应力钢筋混凝土压力管

有平口式管和承插式管两种，已成功地用于输送水、煤气和热电厂粉煤灰等。它

与铸铁管相比,有下列优点:①耐久性好。据介绍,这种管道在地下可使用80年以上。

②不导电。能避免杂散电流对管线的腐蚀。③热导率低。外界温度变化对管内影响

小。④长期输水内表面不长锈瘤、通水能力不变。⑤有裂缝闭合和愈合之能力。若

出现宽度小于0.25mm的裂纹，在自压应力作用下能闭合,通常仍可作压力为0.6MPa以

内的输水管使用。⑥铺设简便。⑦接头密封性好，使用可靠。⑧价格便宜。

缺点是:①自重大;②性脆、易断;③当输送含有固体颗粒的介质时，耐磨性不及

铸铁管。

三、压力管道常用阀门选用原则

1、常用阀门的选用说明

（D闸阀

闸阀可按阀杆上螺纹位置分为明杆式和暗杆式两类。从闸板的结构特点又可分

为楔式、平行式两类。楔式闸阀的密封面与阀杆中心线成一角度,并大多制成单闸板;

平行式闸阀的密封面与阀杆中心线平行,并大多制成双闸板。

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,不宜修理。

闸阀适于制成大口径的阀门，除适用于蒸汽、油品等介质外，还适用于含有粒状固体

及粘度较大的介质,并适用于作放空阀和低真空系统阀门。

弹性闸阀不易在受热后被卡住。适用于蒸汽、高温油品及油气等介质,及开关频

繁的部位,不宜用于易结焦的介质。

楔式单闸板闸阀较弹性闸阀结构简单，在较高温度下密封性能不如弹性或双闸

板闸阀好,适用于易结焦的高温介质。

楔式闸阀中双闸板式密封性好,密封面磨损后易修理,其零部件比其他型式多。

适用于蒸汽、油品和对密封面磨损较大的介质,或开关频繁部位,不宜用于易结焦的

介质。工作压力大于0.IMPa的氧气管道严禁采用闸阀。

(2)截止阀

截止阀与闸阀相比,其调节性能好,密封性能差,结构简单,制造维修方便,流体

阻力较大，价格便宜。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。

(3)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,不适用于粘度大和含有固体颗粒的介质。不宜作隔断阀。

(4)止回阀

止回阀按结构可分为升降式和旋启式两种。升降式止回阀较旋启式止回阀的密

封性好,流体阻力大,卧式的宜装在水平管线上。立式的应装在垂直管线上;旋启式止

回阀，不宜制成小口径阀门，它可装在水平、垂直或倾斜的管线上,如装在垂直管线上,

介质流向应由下至上。

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。

(5)球阀

球阀的结构简单,开关迅速,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。

(6)柱塞阀

柱塞与密封圈间采用过盈配合,通过调节阀盖上连接螺栓的压紧力，使密封圈上

所产生的径向分力大于流体的压力，从而保证了密封性，杜绝了外泄漏。柱塞阀是国

际上近代发展的新颖结构阀门，具有结构紧凑启闭灵活、寿命长、维修方便等特点。

(7)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。

(8)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用于温度小于80C、压力小于LOMPa

的原油、油品及水等介质。

(9)隔膜阀

阀的启闭是一块橡胶隔膜,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。

隔膜阀结构简单,密封性能好，便于维修,流体阻力小,适用于温度小于200C压

力小于LOMPa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。

2、阀门型号和标志说明

阀门型号可按《阀门型号编制方法》JB308-75和中国阀门协会CVA标准(CVA标准

是等效采用美国石油学会API等国际先进工业标准)规定标记。有关标记符号说明如

下：

JB308-75CVA2.I-84

凡

耳

同

彳

并

曲

四B

一

一

一

一

结

公

一

」

一

一

一

一

)一

—

传

结

密

公

连

阀

采

连

传

网

密

构

阀

称

阀

动

接

构

称

封

体

用

接

体

封

动

门

门

型

压

方

型

压

方

材

标.

面

方

材

面

方

类

类!

式

力

式

式

力

料

法

准

法

材

料

材

型

型

式

代

数

代

代

数

代

代

料

代

代

代

代

料

代

代

号

号

号

值

号

代

号

号

号

号

号

代

号

值

号

代

号

号

代

—

号

—

号

(l)CVA标准中“采用标准代号”用“C”表示，其右下角为产品标准修订后贯彻

顺序号，以阿拉伯数字表示。

(2)阀门类型代号用汉语拼音字母表示,见表5.50其右下角为特殊工况要求,用

字母A、C.....表示，见表5.6。

表5.5阀门类型代号表⑶

阀门类型L代号1阀门类型代号

闸阀Z旋塞X

j.♦

截止阀止回阀和底阀H

节流阀L安全阀A

球阀Q减压阀Y

蝶阀D疏水阀:"s一

隔膜阀G管夹阀GJ

表5.6特殊工况代号表⑶

特殊工况代号|特殊工况代号

低温(低于-40cC)A耐火E

保温(带加热套)B防静电F

带波纹管C1煤气及天然气

抗破D

(3)传动方式代号用阿拉伯数字表示，见表5.7。

(4)连接形式代号用阿拉伯字母表示。见表5.8。

表5.7传动方式代号表⑶

•右下角；传动方式1代号•右下角

传动方式代号•派生结构，代号,派生结构

代号

A气动常开式A

电磁动

0B气动常闭式B

C

气动带手动C

A

双缸带手动D

电磁-液动1B

气动6双缸带手动液压泵

CE

A气动带应急罐F

电-液动2B回转缸式G

c气动马达式H

A气动马达带手动1

蜗杆3B

常开式A

c

液动7常闭式B

A

螺旋传动3TBC

CA

A气-液动8B

圆柱齿轮

4C

c

A

A

电动9B

圆锥齿轮5cB|

C

表5.8连接形式代号表⑴

,右下角,右下角

连接方式代号•派生结构连接方式代号•派生结构

代号代号

普通螺纹(M)A光滑式A

英制螺纹(55°)B透位式B

4

圆柱管螺纹(G)c梯形槽式C

内螺纹1

D凸凹式E

55°圆锥管螺纹(2G)E承抽焊A

圆锥管螺纹F对接焊B

焊接6

普通螺纹(M)AC

英制镶纹(55。)BD

外螺纹2圆柱管螺纹(G)CA

对夹7

55。圆锥管螺纹(2G)DB

C

60°圆锥管螺纹(Z)EA

一端法兰另端焊接A卡箍8B

一端法*另端内摞纹BC

两端不同3------------1A

一端法兰另端外螺纹C

卡套9B

DC

(5)结构形式代号用阿拉伯数字表示，见表5.9。

(6)阀座密封面或衬里材料代号用汉语拼音字母表示，见表5.10。

(7)公称压力数值按《管路元件公称压力》GB1048-90的规定,用阿拉伯字母表示。

(8)阀体材料代号用汉语拼音字母表示，见表5.11。

缩口阀门在公称通径数字后加“S”表示。

表5.9结构形式代号表⑶

阀门

阀门

代•右下代•右下

名

称

结构类型•派生结构名称结构类型•派生结构

号角代号号角代号

AA

弹性闸板0杠杆式0

BB

明杆媒

垂直A

单闸板A

1板式1

楔式B阀B

AA

ffi双闸板2斜板式3

刚BB

AA

单闸板3浮球式0

明杆BB

A升A

平行式双闸板多瓣式

，心4止1

B洋B

性

A回A

单闸板5立式2

«杆BB

A阀A

楔式双网板6单辫式3

B和B

AA

屋脊式1旋多姆式4

B底B

隔AA

截止式3阀启双擀式5

B

服B

AA

直流板式56

阀BB

AA

闸板式7直通式1

BB

A浮A

11通式1丫形3

B球三B

（铸造）动

截

AA

角式2通L形4

球B

止B

A式A

★融3T形5

阀BB

倦造）

A

A阀固

和仰式4四通式6

B定B

节A球A

直流式5直通式7

BB

流

平衡直A

0

阀通式B

平衡A

7

角式B

续表5.9

阀门

-•右下代•右下

名

称结构类型•派生结构结构类型•派生结构

角代号号