第二章 压力管道构成

第二章压力管道构成

第一节压力管道的组成

一、压力管道的范围

（一）概述

压力管道由管子、管件、阀门、法兰、补偿器等压力管道元件以及安全保护

装置（安全附件）、附属设施等组成。

安全保护装置包括紧急切断装置（紧急切断阀等）；安全泄压装置（安全阀、爆

破片等）；测漏装置;测温测压装置（温度表、压力表）、静电接地装置、阻火器、

液位测试装置（液位计）和泄漏气体安全报警装置（声、光报警）。

附属没施指阴极保护装置、压气站、泵站、阀站、调压站、监控系统等。

不同用途的压力管道，如长输管道中的输油管道和输气管道、城镇燃气管道、

热力管道、各种工业管道等,其组成各有特点,有时差别很大。

（-）长输管道

1、概述

长输（油气）管道的输送距离长,常穿越多个行政区划,甚至国界;大多设有中

途加压泵站;一般有穿跨越工程;绝大部分埋地敷设，管线常经过不良土壤区域

（沙漠、沼泽、湿陷性黄土）以及丘陵、山区、平原;管线常需经过村庄、市郊居

住区、厂矿、危险性仓库、自然保护区等区域。

截止2004年底，我国的长输（油气）管道共有45777km，主要集中在石油、石

化、燃气系统中，按输送介质的不同分为输油管道、输气管道、油气混输管道,

其中输油管道又分为原油和成品油两类。输油管道和输气管道的敷设方式基本相

同,管道组成结构基本相似。

2、输油管道

输油管道分为原油管道与成品油管道。

原油管道是将油田生产的原油输送至炼厂、港口、铁路运转站的长距离输油

管道,它由各类型输油站、管线及有关辅助设施构成。原油管道分为等温输送与

加热输送管道。成品油管道是将炼油厂生产的油品送至各分输站、运转站或油库,

向市场直接供应商品油。由于成品油种类、牌号很多，当它们流向相同时，常只敷

设一条管道,连续地按一定顺序输送儿种油品,称为成品油混输管道。与原油管道

类似,成品油管道也是由站场、线路和辅助设施组成,也具有分输功能,不同的是

它起点或中途加油站场是与炼油厂相连接。我国兰一成一渝成品油管道，全长

1251km,在兰州至成都沿线设有8个分输站,沿途分输77X104t/a成品油。

原油管道由输油站、线路及附属设施组成,见图2—1。

图2—1原油管道的组成

1.井场；2.输油站；3.来自油田的输油管；4.首站罐区和泵房，5.全线调度中心；6.清管器发放室;

7.首站锅炉房；8.微波通讯塔；9.线路阀室；10.维修人员住所；11.中间输油站；12.穿越铁路；

13.穿越河流；14.跨越工程；15.车站；16.炼厂；17.火车装油栈桥；18.油轮码头

3、输气管道

输气管道是由站场、线路、辅助工程设施组成，见图2—2。输气管道是连接

气田净化气处理厂与城市门站之间的干线输气管道，它具有输量大、压力高、距

离远的特点。

图2—2输气管道的组成

1.井场；2.集气站；3.有净化装置的压气首站；4.支线配气站；5、6.铁路和公路穿越；7.中间压气

站;8、9.洞流穿越和跨越；10.地下储气站；11.阴极保护站，12.终点配气站

(三)城镇燃气管道

1、概述

公用管道敷设于城镇地下，由于城镇人口与建、构筑物稠密，各种地下管线和设施

较多，为安全起见，一般公用管道压力比较低，以尽量避免介质泄漏而发生安全

事故。在城镇由于各类用户繁多，道路纵横交错，楼房鳞次栉比，公用管道要通

向每一个用户，因此，管道密集，选线十分困难，作好各种公用管道的布线，十

分重要。

公用管道直接为千家万户服务，对于输送介质要求较严。一般输送的介质比

较单一,城镇燃气按气源不同可分为天然气、人工燃气、液化石油气等，并在标准

与规范中分别均有不同的要求。其性质虽有不同，但仅在一定范围内有所变化,

可以遵循相同的规律。城镇燃气均为常温输送，而热力管道的特点是输送的介质

必须要有所需的热能和相应的温度，这对热力管道的设计与运行管理带来一定

的特殊要求。其输送的介质仅为热水与蒸汽，比较单一、稳定。

2、城镇燃气管道主要采用地下敷设，在管道经过铁路、河流时有时也常采

用架空敷设。城镇燃气管道可分为输气管道(由气源厂或门站、储配站至各级调

压站输送燃气的主干管线)、分配管道(在供气地区将燃气分配给工业企业用户、

商业用户和居民用户。分配管道包括街区的和庭院的分配管道)；用户引入管和室

内燃气管道。

城镇高压燃气管道是大城市供气的主动脉,高压燃气也必须通过调压站送入

次高压或中压管道、高压储气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂企业。中压管

道必须通过区域调压站或用户专用调压站向城镇分配管道供气，或向工厂企业、

大型商业用户以及锅炉房供气。

3、城镇燃气输配系统的构成

现代化的城镇燃气输配系统是复杂的综合设施,主要由下列儿部分构成：

(1)、低压、中压、次高压以及高压等不同压力的燃气管网。

⑵、门站、储配站

(3)、分配站、压送站、调压计量站、区域调压站。

(4)、信息与电子计算机中心。

输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气,在运行管理方面应是安全的，

在维修检测方面应是简便的。还应考虑到在检修或发生故障时，可关断某些部分

管段而不致影响全系统的工作。

4、城镇燃气管网系统

城镇燃气输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同

可分为：

(1)、一级系统。仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的

供气系统。如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。

(2)、两级系统。由低压和中压或低压和次高压两级管网组成。低压一次高

压两级管网系统气源为天然气,用长输管线的末段储气，如图2—3所示。低压一

中压两级管网系统的气源是人工燃气,用低压储气罐储气，如图2—4所示。

,6

6

图2—3低压一次高压两级管网系统

1,长输管道；2.城镇燃气门站；3.次高压（或中压）管网；4.区域调压站；5.工业企业专用调压站;

6.低压管网；7.穿过铁路的套管敷设；8.穿越河底的过河管；9.沿桥敷设的过河管，10.工业企业

r-

-6

图2一4低压一中压两级管网系统

1.气源厂；2.低压管网；3.压送机站；4.低压储站；5.中压管网；6.区域调压站；7.低

压管网

（3）、三级系统。包括低压、中压（或次高压）和高压的三级管网。气源是来

自长输管线的天然气（也可以是高压的人工燃气），用高压储气罐储气，如图2-

5所示。

5

图2—5三级管网系统

1.长输管道；2.城镇燃气门站或分配站；3.次高压管道；4.高压储配站；5.次高压管

网;6.次高中压调压站；7.中压管网；8.中低压调压站；9.低压管网；10.煤气厂

（4）、多级系统。由低压、中压、次高压和高压的管网组成。气源是天然气，

该城镇的供气系统用地下储气库、高压储配站以及长输管线储气，如图2-6

所示。

图2—6多级管网系统

1.长输管道；2.城镇燃气门站（分配站）；3.调压计量站；4.储配站；5.调压站；

6.高压外环网；7.次高压A管网；8.次高压B管网；9.中压管网；10.地下储气库

（四）城镇热力管道

（一）、概述

1、城镇供热系统分为分散供热和集中供热两种类型，现在集中供热系统是主

要发展方向。

2、集中供热系统是指一个或多个集中的热源通过供热管网向多个热用户供

应热能的系统，它主要由热源、热网和热用户组成。热网是指由热源向热用户输

送和分配供热介质的管线系统，即热力管道。

3、集中供热系统按热源型式的不同可分为:热电厂供热系统、区域锅炉房供

热系统、地热供热系统、工业余热供热系统、核供热堆和太阳能供热系统。其

中常见的为前两种供热系统。

4、热电厂供热系统以热电联产锅炉房作为集中供热热源。所谓热电联产就

是指联合生产电能和热能的发电厂，它从汽轮机中抽出部分蒸汽或将汽轮机尾

部排出的蒸汽加以利用，不仅方便生产、生活，还因为利用了大量的潜热从而节约

了能源。它是目前国内外城市集中供热的主要模式。

5、区域锅炉房供热系统是以集中锅炉房作为供热热源,区域锅炉房按锅炉种

类的不同又分为蒸汽供热系统和热水供热系统。

（二）、供热管网

1、供热管网是连接供热热源与热用户的纽带,是集中供热系统的重要组成

部分。城市供热管网一般供热参数如下：蒸汽管网压力W2.5MPa,温度W350℃,

热水管网压力W1.6MPa,温度W150C。

2、供热管网按其平面布置形式可分为枝状管网（见图2-7）、环状管网（见图

2-8）和多管制管网（其中双管管网示意图见图2-9）。枝状管网是目前我国城市供

热中普遍采用的形式。

图2—9双管管网示意图

四、工业管道工业管道是工矿企业，事业单位为生产制作各种产品过程

所需工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道。工业管道是由压力管道组成

件和支承件组成。

1、管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管子、管件、法

兰、垫片、紧固件、阀门以及膨胀接头、挠性接头、耐压软管、疏水器、过滤

器和分离器等°

2、管道支承件是指管道安装件和附着件的总称。其中安装件是指将负荷从

管子或管道附着件上传递到支承结构或设备上的元件。它包括吊杆、弹簧支吊架、

斜拉杆、平衡锤、松紧螺栓、支撑杆、链条、导轨、锚固件、鞍庄、垫板、滚柱、

托庄和滑动支架等。附着件是指用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的

零件，它包括管吊、吊（支）耳、圆坏、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。

3、工业管道的构成并非是千篇一律的，由于它所处的位置不同,功能有差异，

所需要的元器件就不同，最简单的就是一段管子。工业管道的基本组成见图2-

10o图2—11为石化装置中的管道实景图。

图2—10工业管道组成示意图

1.波纹管；2.10、13.阀门；3.“8”字型盲通版；4.12、18.弯头;5.节流孔板；6.

三通；7.斜接三通,8.四通；9.异径管；11.滑动支架；14.活接头；15.疏水器；16.视

镜；17.过滤器；19.阻火器

图2—11石化装置管道实物照片

二、压力管道元件

（一）概述

压力管道元件一般可以分成管子、管件、阀门、补偿器、连接件、密

封件、附属部件（疏水器、过滤器、分离器、除污器、凝汽（水）缸、缓冲器

等）以及支吊架等儿种元件或者部件。也可以将压力管道元件分成管道组成件和

支承件，管道组成件承受介质压力。

按照《压力管道元件制造许可规则》的规定，很多压力管道元件必须取得

制造许可。

（-）管子

压力管道使用的管子按材质分有铸铁管、钢管、有色金属管和非金属管;按

结构分有无缝管和有缝管；金属管子按制造方法分为轧制管、焊接管和铸造管

等;按用途分则有低压用流体输送管、高压锅炉钢管、管线管、石油裂化管、

化肥用管等。

有色金属管有铝及铝合金管、铜及铜合金管、钛及钛合金管和钻及粘合金管

等,也分无缝和有缝两种。

非金属管通常称为塑料管，由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等不同材料制成。

1、无缝钢管

无缝钢管通常采用轧制方法制造,采用生产线批量生产,有热轧管和冷轧管

两种。轧制过程是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拔

制成。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧钢管则以热处理状态交货。

冷轧钢管的尺寸精度比热轧钢管高。

（1）、生产工艺流程

热轧管、碳素钢和低合金结构钢冷拔无缝钢管、不锈钢无缝钢管、挤压管等

有不同生产工艺流程。热轧管的生产工艺流程如下：

管坯一剪断一加热一穿孔一轧管一定径一冷却一矫直一切头一水压试验（探

伤）一标记f入库。

（2）、规格：无缝钢管的规格以外径X壁厚（如①219X6）或公称直径和壁厚

系列表示。

(3)、主要检测项目

无缝钢管的主要检测项目有尺寸、重量、化学成分、力学性能、水压试验、

涡流探伤、超声检测、漏滋探伤、外观等。高压锅炉管除应保证化学成分和机械

性能外，要逐根做水压试验和扩口、压扁试验等工艺性能试验。此外，对某些特殊

用途的成品钢管，对其腐蚀性能、显微组织、晶粒度、脱碳层等质量特性也有一

定要求。

(4)、示意图见图2—12

2-12无缝钢管示意图

2、焊接钢管

焊接钢管也称焊管，是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接

钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。直缝焊管生产工艺简单，生产效率

高，成本低，发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生

产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同

长度的直缝管相比，焊缝长度增加30~100览而且生产速度较低。因此，较小口

径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则多采用螺旋焊。螺旋缝埋弧焊钢管(简称

SSAW)是采用埋弧焊工艺生产，带有一条螺旋焊缝的钢管，是将卷板矫平、切头、

修边，由螺旋成型机成型后，使用埋弧焊先内后外进行焊接，按规定长度切管

并经规定的检验与试验，来完成生产的。

⑴、制造工艺

各类焊接钢管的制造工艺各不相同。常见螺旋缝焊管制造工艺过程见图1—

120

(2)、螺旋缝埋弧焊钢管制造主要工序内容

下料一矫平、修边、切头一钢板卷制成型一焊接(焊接分为螺旋焊缝焊接、

对头焊缝焊接和返修焊接)一切管一平头一无损检测一水压试验一标记一最终检

验。

图2—13螺旋缝焊管制造流程图

3、常用钢管标准及适用范围见表2—1

序号标准号标准名称适用范围

1GB2270不锈钢无缝钢管本标准适用于热轧、热挤压和冷拔（轧）不锈钢无缝钢管

本标准适用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管

低中压锅炉用无

2GB3087及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和热砖管用的优

缝钢管

质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。

低压流体输送用本标准适用于输送水、煤气、空气、油及暖水等一般较低压

3GB3091

镀锌焊接钢管流体或其他用途的热浸镀锌焊接（炉焊或电焊）钢管。

低压流体输送用本标准适用于水煤气、空气、油和取暖蒸汽等一般较低压力

4GB3092

焊接钢管流体和其它用途的焊接钢管

高压锅炉用无缝本标准适用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的

5GB5310

钢管优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。

本标准适用于工作温度为-40〜400℃,工业压力为100〜

化肥设备用无缝

6GB6479320Kgf/cm2的化工设备和管道用优质碳素钢和合金钢无缝钢

钢管

管。

流体输送用无缝

7GB8163本标准适用于输送流体用一般无缝钢管。

钢管

石油天然气输送

本标准适用于石油天然气输送管道用钢管，也适用于具有类

8GB9711管道用螺旋缝埋

似要求的其他流体输送管道用钢管。

弧焊钢管

石油裂化用无缝本标准适用于石油精炼厂的炉管、热交换器管和管道用无缝

9GB9948

钢管钢管。

10GB12771流体输送用不锈木标准适用于输送中低压流体用的耐蚀不锈钢焊接钢管（以

钢焊接钢管流体下简称钢管）

输送用

11GB/T13793直缝电焊钢管本标准适用于各种结构件、零件和输送流体管道以及其其他

用途的电焊钢管。

12GB/T14976流体输送用不锈本标准规定了流体输送用不锈钢无缝钢管的尺寸、外形、技

钢无缝钢管术参数、试验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书。

13YB(T)30流体输送用电焊本标准适用于输送水、煤气、空气、油和取暖蒸汽等压力流

钢管体和其他用途的电焊钢管。

14SY5036承压流体输送用本标准适用于承压液体输送用螺旋缝埋弧焊钢管、本标准范

螺旋缝埋弧焊钢围的钢管、未考虑高温状态的使用。

管

15SY5037一般低压流体输本标准适用于水、煤气、空气和蒸气等一般低压流体输送用

送用螺旋缝理弧埋弧焊钢管。本标准范围的钢管，未考虑高温状态的使用。

焊钢管

16SY5038承压流体输送用本标准适用于承压流体输送用螺旋缝高频焊钢管。本标准范

螺旋缝高频焊钢围的钢管未考虑高温状态的使用。

管

17SY5039一般低压流体输本标准适用于一般低压流体输送用螺旋缝高频焊钢管，本标

送用螺旋缝高频准范围的钢管未考虑高温状态的使用。

焊钢管

18SY5297石油天然气输送本标准适用于天然气输送管道用钢管，也适用于具有类似要

管道用直缝电阻求的其他流体输送管道用钢管。

焊钢管

（三）、管件

1、管件分类

（1）、按连接方式可将管件分为对焊管件、法兰连接管件、承插管件、柔性

接口管件和螺纹管件

（2）、按使用材料可分为金属管件和非金属管件，其中金属管件分为碳钢、合

金钢、奥氏体不锈钢、铸铁（灰口铸铁、球墨铸铁）、有色金属等制管件。

（3）、按用途分有弯头、异径接头、三通、四通和管帽等。

（4）、按加工工艺分为焊制、推制、热压、冷压、铸造和锻制管件等。

2、管件生产过程：各类管件的生产过程各不相同，以下简要介绍3种钢制

无缝管件生产过程。

（1）、热推无缝弯头的主要工序：热推无缝弯头的主要工序为：下料一平口一

上料一预热一推制一成形一整形一回火（正火）一喷砂清理f倒角一整修一喷漆

f标记。

（2）、无缝热压管件（碳钢弯头）的主要工序：无缝热压管件（碳钢弯头）的主要

工序为：下料一加热9压制9割口一通球9整形一热处理今表面探伤一清理一倒

角一喷漆9标记。

（3）、热压三通主要加工工艺：三通成形可采用模具液压鼓胀法成形，模具底

部平直，上边有凸缘孔，将管子放人后，管子用液压缸固定，两边充入液体向

内凸胀，把管挤成“凸”字形，再把凸起处从适当位置切除，并打成坡口，经过

两次喷丸处理，由于加工硬化，所以也需要热处理。

（4）、所有的管件都要经过表面处理,把内外表面的氧化铁皮通过喷丸处理喷

掉,再涂上防腐漆。管件的包装要求（含包装标记）要注明尺寸、钢号、批号、厂

家商标。在管件上要打上钢印,并附有装箱单和质保书等文件。

3、管件的产品质量检验项目

管件一般有原材料检查、表面质量、形状与尺寸、硬度检查、无损检测、水

压试验等出厂检验项目。有的管件试制产品还要求爆破试验项目。不同管件的检

验项目按照相应产品标准执行。

4、常用管件示意图

图2—16异颈管图2—17三通

图2—18四通图2—19封头

（四）阀门

1、概述

阀门是流体输送系统中的控制部件，它具有导通、截断、调节、截流、减压、

分流、防止倒流和泄压等功能。它又可以用来控制空气、蒸汽、水、各种易燃易

爆化工原料和油品、腐蚀性介质、放射性或有毒性介质等各种流体的流动。阀门

的动作可以采用简单的手动启闭；也可以采用如电动、气动、液动、电一气或电

一液联动、电磁驱动进行启闭;还可以采用在压力一温度或其他形式传感信号作

用下,按预定的要求使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面

积以实现其控制功能。阀门的通径小到几毫米的微型阀,大到10米重十几吨的工

业管道用阀;其工作压力可以从1.3义10-3真空到lOOOMPa超高压;工作温度从一

—269℃的超低温到1430℃高温。

2、阀门分类

（1）、一般分类方法

由于阀门的品种规格繁多、用途广泛，因此其分类从不同角度出发可以有很多

种分类方法。目前通用分类法分类是既按工作原理，又按结构划分。它是目前

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、调节阀、安全阀、减压阀、疏水阀等。

（2）、按阀门用途和作用分类

按阀门用途和作用分类可将阀门分为截断类、调节类、止回类、分流类

和安全类等5类。截断类阀门主要用于截断或接通介质流。其典型产品包括闸阀、

截止阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等；调节类阀门主要用于调节介质的流量、

压力等。其典型产品包括调节阀、节流阀、减压阀等；止回类阀门主要用于阻

止介质倒流。其典型产品包括各种结构的止回阀；分流类阀门主要用于介质流动

的分离或混合。其典型产品包括各种结构的分配阀、切换阀和疏水阀等；安全类

阀门主要用于介质超压安全保护。其典型产品包括各种类型的安全阀。

（3）、按公称压力分类

①、真空阀（工作压力低于标准大气压力的阀门）、

②、低压阀（公称压力PNW1.6MPa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PN=lOOOMPa的阀门）

⑤、超高压阀（公称压力PNAlOOMPa的阀门）。

（4）、按阀门适应工作介质温度分类

①、高温阀（t2450℃的阀门）、

②、中温阀（120CWtW45（TC的阀门）、

③、常温阀（-40℃WtW120℃的阀门）

④、超低温阀超WTOOC的阀门）。

（5）、按驱动方式分类

①、手动阀是靠人力操纵手轮、手柄或链轮驱动的阀门；

②、动力驱动阀利用各种动力源进行驱动的阀门。主要有电动阀、气动阀、

液动阀和电磁阀等；

③、自动阀不需要外力驱动，而利用流体介质自身的能量来使阀门动作，如

止回阀、安全阀、减压阀和疏水阀等。

（6）、按阀门与管道连接的方式分类

①、法兰连接阀门

②、螺纹连接阀门

③、焊接连接阀门

④、卡套连接阀门

⑤、夹箍连接阀门。

（7）、按阀体材质分类：按阀体材质分类可将阀门分为金属材料阀、非金属

材料阀和金属壳体非金属衬里阀。

（8）、按阀座与阀瓣密封材料分类：按阀座与阀瓣密封材料可将阀门分为金

属密封阀和非金属密封阀。

（9）、按阀门工作分类：阀门工作可分为一般工作阀门和特殊工作阀门。

3、常用阀门简介：不同的阀门，结构不同，以下简要介绍闸阀、截止阀、

节流阀、止回阀、球阀的结构。

①、闸阀

闸阀是指启闭阀（闸板）由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门。可接通或

截断流体的通道。由于结构特点，闸阀一般不作节流用。闸阀的结构见图2—20。

2

3

图2—20闸阀结构

1.手轮，2.阀杆螺母；3.填料压盘；4.填料;5.陶盖；6.双头螺栓，7.螺母；8.垫片;9.阀杆,

10.闸板；11.阀体

②、截止阀、节流阀

截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门，启闭件（阀瓣）由阀杆带动、沿阀座（密封

面）轴线作升降运动的阀门。截止阀与节流阀结构基本相同，只是阀瓣形状不同。

截止阀和节流阀与管道连接形式有法兰连接、焊接连接和内螺纹连接三种形式。

截止阀和节流阀的结构见图2—21。

图2—21截止阀和节流阀的结构

1.手轮；2.阀杆螺纹；3.阀杆；4.填料压盖;5.T型螺母；6.填料；7.阀盖;8.垫片；9.阀瓣；10.

阀体

③、止回阀

止回阀用于需要防止流体逆向流动的场合，介质顺流时开启，逆流时关闭。

止回阀分为升降式止回阀、旋启式止回阀、压紧式止回阀和底阀开降或止回阀,

旋启式止回阀的结构分别见图2—22和图2—23

图2—22升降式止回阀结构

1.阀盖；2.阀瓣；3.阀体

5

图2—23旋启式止回阀结构

1.摇杆；2.密封圈；3.螺母；4.阀瓣；5.阀盖；6.阀体

④、球阀

球阀的阀瓣为一中间有通道的球体，球体围绕自己的轴心作90°旋转以达

到启闭。其性能与旋塞相似，有快速启闭的特点。球阀根据结构原理可分为浮动

球和固定球两种。固定球式球阀的结构见图2—24。

图2—24固定球式球阀结构

1.阀杆；2.上轴承；3.球体；4.下轴承

（四）补偿器

1、补偿器的作用：可以增大管道系统的柔性。在管道运行时，补偿器产生

一定的变形可以吸收管子热胀冷缩产生的伸长或缩短，使管子在较自由的状态

下热胀冷缩，从而防止管道因热胀冷缩产生过大的应力。

2、常用补偿器有金属波纹管膨胀节、其他型式补偿器（套筒补偿器、旋

转式、非金属织物补偿器、特种补偿器）、金属软管、聚四氟乙烯波纹管膨

胀节等。

3、金属波纹管膨胀节分类

（1）非约束型金属波纹管膨胀节的特点是管道的内压推力（俗称盲板力）由

固定点或限位点承受，因此它不适宜用在与敏感机械设备相连的管道上。非约

束型波纹管膨胀节主要用于吸收轴向位移和少量的角向位移。常用的非约束型波

纹管膨胀节一般为自由型波纹管膨胀节。

图2—25膨胀节

（2）约束型波纹管膨胀节的特点是管道的内压推力没有作用于固定点或限

位点处，而是由约束波纹膨胀节用的金属部件（拉杆）承受。它主要用于吸收角向

位移和拉杆范围内的轴向位移。常用的约束型波纹管膨胀节有单式较链型、单

式万向较链型、复式拉杆型、复式较链型、复式万向钱链型、弯管压力平衡型、

直管压力平衡型等型式。

（五）连接件

管道连接件用于管道的可拆卸连接部位,包括法兰、螺栓（螺柱）和螺纹连接

件。法兰有整体法兰、带颈对焊法兰、带颈平焊法兰、带颈松焊法兰、管法兰、

螺纹法兰、板式平焊法兰、板式松套法兰等，根据密封面型式有平面、凹凸

面、沟槽面等不同型式，而按照与管子的连接方式，有焊接和螺纹连接两种。

一般情况下，管道法兰按与管子的连接方式可分为五种基本类型：平焊法

兰、对焊法兰、螺纹法兰、承插焊法兰、松套法兰。

1、平焊法兰

（1）平焊法兰示意图见图2—26

图2—26平焊法兰示意图

(2)适用范围：平焊钢法兰适用于公称压力不超过2.5MPa的碳素钢管道连

接，平焊法兰的密封面可以制成光滑式、凹凸式和桦槽式三种。光滑式平焊法兰

的应用量最大，多用于介质条件比较缓和的情况下，如低压非净化压缩空气、低

压循环水，它的优点是价格比较便宜。

1、对焊钢法兰

(1)对焊钢法兰示意图见图2—27

图2—27对焊钢法兰示意图

(2)适用范围：对焊钢法兰用于法兰与管子的对口焊接，其结构合理，

强度与刚度较大，经得起高温高压及反复弯曲和温度波动，密封性可靠，公

称压力为0.25~2.5MPa的对焊法兰采用凹凸式密封面。

1、承插焊法兰

(1)、承插焊法兰示意图见图2—28

图2—28承插焊法兰示意图

(2)、适用范围：承插焊法兰常用于PNW10.OMPa,DNW40的管道中。

1、松套法兰

(1)、松套法兰示意图见图2—29

图2—29松套法兰示意图

(2)、适用范围：'常用于介标温度和压力都不高而介质腐蚀性较强的情

况。

当介质腐蚀性较强时，法兰接触介质的部分(翻边短节)为耐腐蚀的高等

级材料如不锈钢等材料，而外部则利用低等级材料如碳钢材料的法兰环夹紧

它以实现密封。

1、整体法兰

整体法兰常常是将法兰与设备、管子、管件、阀门等做成一体，这种型式在

设备和阀门上常用。

2、各种法兰见图2—30

整体法兰带颈■纹法与对焊法兰

带颈平饵法兰对炜环带颈松套法兰

「口

板式平焊法兰对饵环板式松套法兰平炜环板式松套法兰

“I赛亘〒3IK

图2—30各种法兰示意图

1、密封面型式的选用见表2—2

表2-2密封面型式的选用

密封面型式代号

平面FF

突面RF

凸面M

凹凸面MF

凹面F

梯面T

样槽面TG

槽面G

(1)、全平面密封面：常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的

(PNgl.0)工况下；常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰；

(2)、凸台面密封面：是应用最广的一种型式，它常与对焊和承插焊型式配

合使用，

(3)、凹凸面密封面：常与对焊和承插型式配合使用，

(4)、椎槽面密封面：使用情况同凹凸面法兰；

(六)、密封件

密封件主要指用于法兰连接接头的垫片和用于阀门的填料。垫片分为金属垫

片、非金属垫片、金属与非金属复合垫片•(金属缠绕垫片、包覆垫片、齿形增强

垫片、波齿复合垫片、复合增强垫片等)。用于阀门的填料主要是石棉编制品，有

些填料在石棉编制品中夹有金属丝。

1、垫片

垫片是借助于螺栓的预紧载荷通过法兰进行压紧，使其发生弹塑性变形，填

充法兰密封面与垫片间的微观儿何间隙，增加介质的流动阻力，从而达到阻止或

减少介质的泄漏的目的。垫片性能的好坏以及选用的合适与否对密封副的密封效

果影响很大。

常用的垫片可以分为三大类，即非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。

(1)、非金属垫片

石棉橡胶垫片，它是通过向石棉中加入不同的添加剂压制而成。在美国，很

多标准中都将石棉制品列为致癌物质而禁用。但在世界范围内，石棉仍以其弹性

好、强度高、耐油性好、耐高温、易获得等优点而得到广泛应用。

(2)、半金属垫片

半金属垫片有缠绕式垫片、金属包覆垫片和柔性石墨缠绕垫三大类。

缠绕式垫片：是半金属垫片中最理想、也是应用最普遍的垫片。

特点：压缩回弹性好、强度高，有利于适应压力和温度的变化，能在高温、

低温、冲击、振动及交变载荷下保持良好的密封性能。

(3)、金属垫片

金属垫片常用在高压力等级法兰上，以承受比较高的密封比压。常用的金属

垫片有平垫、八角形垫和椭圆型垫三种。

金属平垫片：常与凸台面、凹凸面、样槽面法兰使用。

八角形金属垫片和椭园形金属垫片：常与环槽面法兰使用。与椭圆形金属垫

片相比八角形金属垫片容易加工，故其应用比较多。

金属垫片的材料应配合法兰材料选用，且要求垫片硬度比法兰密封面硬度低

(不少于HB30)o

（4）、紧固件是连接法兰的部件,主要有螺栓、螺柱和螺帽三种。

（七）、附属部件（设备）

管道上还安装一些附属部件或者附属设备，如疏水器、过滤器、分离器、除

污器、凝汽（水）缸、缓冲器等。它们的主要作用是保证管道发挥应有的功能，或

者使管道具备某项能力。如过滤器是用于滤去管道中的固体颗粒，以达到保护机

械设备或其它管道设备的目的。装设在燃气管道上的凝水缸用于排除管道中的冷

凝水和轻质油。

1、疏水器见图2—31

图2—31疏水器

2,过滤器见图2—32

图2—32过滤器

它主要清除管内中的介质，来保护减压阀、泄压阀、定水位阀和水泵等设备,

以达到正常运转。安装时请安在进口处，一般用水滤网采用10〜30目/cm?,用气

滤网采用40—100目/cm：用油滤网采用60—200目/cm?。

工作原理：当管道中的介质首先进入过滤器时，介质通过滤网进入被连接的

阀门中，而杂质则留于过滤桶内，使各类阀门不会由于机械杂物卡入密封圈而失

灵。

3、分离器是把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质的设备。见图

2—33

砥■气

图2—33分离器

（八）、支承件

压力管道支承件是将管道荷载等传递到管架结构上去的元件，分为固定件

和结构附件两大类。

1、安装件是指将负荷从管子或管道附着件上传递到支承结构或设备上的元

件。它包括吊杆、弹簧支吊架、斜拉杆、平衡锤、松紧螺栓、支撑杆、链

条、导轨、锚固件、鞍庄、垫板、滚柱、托庄和滑动支架等。

2、机构附件是指用焊接、螺栓连接或夹紧等方法附装在管子上的零件，它

包括管吊、吊（支）耳、圆环、夹子、吊夹、紧固夹板和裙式管座等。

3、管道支承件的结构和型式很多。按其用途可分为承重支承件、限制支承

件、恒力支承件和防振支承件。现场使用较多的是承重支承件和限制支承件，如

固定支架、导向支架、吊架等。支承件中的弹簧支吊架经常用在比较重要的场

合，其适用于有垂直位移的管道，管道受力后可以利用弹簧的变形起到调节的

作用。弹簧支吊架一般分为恒力弹簧支吊架和可变弹簧支吊架。

三、压力管道的安全附件和安全保护装置

（一）＞概述

压力管道常用的安全附件和安全保护装置中的安全阀、爆破片装置、温度计、

压力表、紧急切断装置等与压力容器基本类似，除此之外，压力管道还有一些

根据管道特点所设置的保护装置，如阻火器、防静电装置、阴极保护装置等。但

是，不同类别的压力管道，其所需的安全附件和安全保护装置有所区别。

安全附件和安全保护装置的设计、制造，应当符合相应国家标准、行业标准

的规定。使用单位应对在用压力管道上的安全附件和安全保护装置做好维护保

养工作,并按国家计量管理部门的有关要求，进行定期校验。

（-）压力表、温度计、视镜

1、压力表：压力管道上装设的压力表必须与使用介质相适应。低压管道使

用的压力表精度应当不低于2.5级；中压及高压管道使用的压力表精度应当不

低于1.5级。见图2—34

图2—34压力表

2、温度计：压力管道上使用的温度计，主要用于测量介质的温度。其选用、

装设要求等由相应的安全技术规范和设计标准做出规定。

温度计，是测温仪器的总称，可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、

气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度

计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计

(1)、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等其设计的依据有：利用

固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象:在定容条件下，气体

(或蒸气)的压强因不同温度而变化；热电效应的作用；电阻随温度的变

化而变化；热辐射的影响等。辐射温度计见图2—35

图2—35辐射温度计

(2)、电阻温度计

分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度的

变化这•特性制成的。金属温度计主要有用粕、金、铜、银等纯金属的及

铸铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、错等。电阻温度计使用方

便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260C至600C左右。

(3)、温差电偶温度计

是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同

的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接,形成电路。把

工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，

因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测

定另一处的温度。这种温度计多用铜一一康铜、铁—一康铜、银铭一一康

铜、金钻一一铜、钳一一错等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，

多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000C的高温，有的能

测接近绝对零度的低温。

(4)、指针式温度计

是形如仪表盘的温度计，也称寒暑表,用来测室温，是用金属的热胀

冷缩原理制成的。它是以双金星庄做为感温元件，用来控制指针。双金属

片通常是用铜片和铁片硼在一起，且铜片在左，铁片在右。由于铜的热胀

冷缩效果要比铁明显的多，因此当温度升高时，铜片牵拉铁片向右弯曲，

指针在双金属片的带动下就向右偏转(指向高温)；反之，温度变低，指

针在双金属片的带动下就向左偏转(指向低温)。见图2—36

图2—36指针式温度计

(5)、玻璃管温度计

玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温

介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同，所以我们常见的玻璃管温度计主

要有：煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单，

使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻

璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传，易碎。见图2—37

图2—37玻璃管温度计

(6)、压力式温度计

压力式温度计是利用封闭容器内的液体，气体或饱和蒸气受热后产生

体积膨胀或压力变化作为测信号。它的基本结构是由温包、毛细管和指示

表三部分组成。它是最早应用于生产过程温度控制的方法之一。压力式测

温系统现在仍然是就地指示和控制温度中应用十分广泛的测量方法。压力

式温度计的优点是：结构简单，机械强度高，不怕震动。价格低廉，不需

要外部能源。缺点是：测温范围有限制，-一般在-80~400℃；热损失大响应

时间较慢；仪表密封系统（温包，毛细管，弹簧管）损坏难于修理，必须

更换；测量精度受环境温度、温包安装位置影响较大，精度相对较低；毛

细管传送距离有限制。压力温度计经常的工作范围应在测量范围的

1/2—3/4处，并尽可能的使显示表与温包处于水平位置。其安装用的温包

安装螺栓会使温度流失而导致温度不准确，安装时应进行保温处理，并尽

量使温包工作在没有震动的环境中。

3、视镜：用于液体管路上以观察液体流动情况。视镜的种类很多，要根据

输送介质的化学性质、物理状态及工艺对视镜功能的要求来选用。视镜的材料

基本上和管子材料相同。如碳钢管采用钢制视镜，不锈钢管子采用不锈钢视镜,

硬聚氯乙烯管子采用硬聚氯乙烯视镜，需要变径的可采用异径视镜，需要多面

窥视的可采用双面视镜。视镜见图2—38

图2—38视镜

（三）安全泄压装置

1、长输输气管道一般设置以下安全泄放装置：

①、输气站应在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空装置。

②、输气干线截断阀上下游均应设置放空管。放空管应能迅速放空两截断阀

之间管段内的气体。

③、输气站存在超压可能的受压设备和容器，应设置安全阀。

2、热力管道的超压保护装置

运行中可能超压的热力管道系统应当设置超压保护装置。泄压装置多采用安全阀

（是压力管道的一种安全保护装置，是一种卸压后可以自动恢复到原来位置的

设备）。安全阀开启压力一般为正常最大工作压力的1.1倍，最低为1.05倍。

3、工业管道安全泄压装置的通用要求

①、除特殊情况，对于运行中可能超压的管道系统均应设置泄压装置。泄压

装置可采用安全阀、爆破片装置或者两者组合使用。

②、不宜使用安全阀的场合可用爆破片。

③、安全阀应分别按排放气（汽）体或液体进行选用，并考虑背压的影响。安

全阀的开启压力（整定压力）除工艺有特殊要求外，为正常最大工作压力的1.1

倍最低为105倍。

安全阀或爆破片的入人口管道和出口管道上不宜设置切断阀。但工艺有特

殊要求必须设置切断阀时，还应设置旁通阀及就地压力表。正常工作时安全阀或

爆破片入口或出口的切断阀应在开启状态下锁住。旁通阀应在关闭状态下锁住。

④、安全阀见图2—39爆破片见图2—40

图2—39安全阀

图2—40爆破片

（四）、用于控制介质压力和流动状态的装置

1、调压装置

调压装置主要用在输气管道、输油管道、蒸汽管道和城镇燃气系统中。以

下以城镇燃气系统为例介绍调压装置。

为了满足城镇燃气在输配与应用过程中不同压力的需要，在城镇燃气系统

中需要设置压力调节与控制的装置。调压器就是用来控制燃气系统压力工况的设

备。其作用就是将高压燃气降至所需的压力，并使调压器出口压力保持稳定不变。

燃气调压器通常安设在城镇燃气气源、门站、储配站、加压站、配气站、

加气站、各级压力管网之间、分配管网和用户处。

调压装置就是以调压器为主并将其必须的阀门、过滤器、安全装置、测量仪

表、旁通管和计量设备等安装配置连接成一个整体的压力调节与控制的系统。

调压装置是城镇燃气输配系统中重要组成部分。可以按在输配系统中的位置

与作用、装置围护构造、建筑形式，进、出口压力等进行分类。如按照输配

系统中位置与作用可以分为站场调压装置、线路调压装置、专用调压装置、用

户调压装置。见图2—41

2、止回阀

在需防止流体倒流的工业管道上，应设置止回阀。在燃气管道的高压储存门

站、储配站调压工艺系统的燃气入口处，应当装设止回阀。止回阀示意及工作

原理见图2—42

图2—42止回阀示意及工作原理

3、切断装置

压力管道运行时，为了满足检修、处理事故等需要,需要设置切断装置，中

止介质在管道中的流动。切断的功能主要由阀门来完成。

（1）、紧急切断装置见图2—43

工业管道中的可燃液化气或者可燃压缩气贮运和装卸设施重要的气相或者

液相管道应当设置紧急切断装置。紧急切断装置包括紧急切断阀、远程控制系

统和易熔塞自动切断装置。远程控制系统的关闭装置应当装在人员易于操作的位

置，易熔塞自动切断装置应当设在环境温度升高至设定温度时，能自动关闭紧

急切断阀的位置。

紧急切断阀

图2—43紧急切断装置

(2)、线路截断阀

长输(油气)管道均需设置线路截断阀。相应设计规范对截断阀的间距、装设

位置等做出了规定。截断阀可采用自动或者手动阀门，并应能通过清管器或者检

测仪器。对于输油管道中的液态液化石油气管道，线路截断阀之间应设置放散管。

(3)、切断阀

工业管道中进出装置的可燃、有毒介质管道应在边界处设置切断阀，并在

装置侧设“8”字盲板。

4、阻火器

阻火器主要用在工业管道上。它是一种防止火焰蔓延的安全装置，通常安装

在易燃易爆气体管路上。当某一段管道发生事故时，不至于影响另一段的管道和

设备。某些易燃易爆的气体如乙快气，充灌瓶与压缩机之间的管道，要求设3

个阻火器。阻火器的设置一般要符合以下要求：

(1)、管端型放空阻火器的放空端应当安装防雨帽。

(2)、工艺物料含有颗粒或者其他会使阻火元件堵塞的物质时,应当在阻火器

进、出口安装压力表，监控阻火器的压力降。

(3)、工艺物料含有水汽或者其他凝固点高于0℃的蒸汽(如醋酸蒸汽等)，

有可能发生冻结的情况，阻火器应当设置防冻或者解冻措施，如电伴热、蒸汽盘

管或者夹套和定期蒸汽吹扫等。对于水封型阻火器，可采用连续流动水或者加防

冻剂的方法防冻。

(4)、阻火器不得靠近炉子和加热设备，除非阻火元件温度升高不会影响其

阻火性能。

(5)、单向阻火器安装时，应当将阻火侧朝潜在点火源。

5、防静电设施(措施)

可燃