工业管道工程

第三章工业管道工程第一节工业管道工程的概念、组成与分类第二节工业管道工程常用材料及设备第三节工业管道工程的施工方法第四节、工业管道工程施工图识图基础第一节工业管道工程的概念、组成与分类•3．1．1工业管道工程的概念•在工业生产过程中，按产品生产工艺流程的要求，用管道把生产设备连接成完整的生产工艺系统，由于这些管道是生产过程中不可分割的组成部分，是设备之间连接的命脉，故称这些管道为工业管道。•3．1．2工业管道的分类与组成•3．1．2．1工业管道的分类’•工业管道所输送的介质种类很多，各种介质的物理、化学性质各不相同，工作压力和温度变化范围也很大，其分类方法也较多，通常按在生产流程中的作用、介质压力、介质温度、介质的性质来分类。•1．按在产品生产工艺流程中的作用分类•根据在产品生产工艺流程中的作用，工业管道可分为以下几类：•(1)工艺管道：一般是指直接为产品生产输送主要物料(介质)的管道，又称为物料管道。•(2)动力管道：是指为生产设备输送动力媒质的管道。•2．按介质压力分类•按介质压力，工业管道可分为以下几类：•(1)低压管道：管道介质设计压力(工作压力)为0p≤1．6MPa。•(2)中压管道：管道介质设计压力(工作压力)为1．6MPap≤10MPa。•(3)高压管道：管道介质设计压力(工作压力)为10MPap≤42MPa；蒸汽管道p≤9MPa，工作温度不低于500℃时为高压。•3．按介质的温度分类•按介质的温度，工业管道可分为以下几类：•(1)低温管道：介质温度低于或等于一40℃时称为低温管道。•(2)常温管道：介质温度高于一40℃而不高于120℃时，称为常温管道。•(3)中温管道：介质温度高于120℃而不高于450℃时，称为中温管道。•(4)高温管道：介质温度高于450℃时，称为高温管道。•4按介质性质分类•按介质性质，工业管道可分为以下几类：•(1)汽、水介质管道；管道内介质为过热水蒸气、饱和水蒸气和冷、热水。此时，需根据工作压力和温度进行选材，以保证管道具有足够的机械强度和耐热的稳定性。•(2)腐蚀性介质管道：管道内介质为强酸、强碱、氯化物等有腐蚀性的化学品(如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、苛性碱、氯化物、硫化物等)时．要求所选用的管材必须具有耐腐蚀的化学稳定性。•(3)化学危险品介质管道：管道内为毒性介质(氯、氰化钾、氨、沥青、煤焦油等)、可燃与易燃、易爆介质(油品、油气、水煤气、氢气、乙炔、乙烯、丙烯、甲醇、乙醇等)，以及窒息性、刺激性、腐蚀性、易挥发性介质等。此时，管道的选择，除要求保证必需的机械强度外，还应满足密封性好、安全性高、放空与排泄快等要求。•(4)易凝固、易沉淀介质管道：对输送重油、沥青、苯、萘、尿素溶液等介质的管道还应采取特殊的保温措施及采用蒸汽进行吹洗等办法。•(5)粉粒介质管道：对输送粉粒状固体物料介质的管道，应注意选择合适的输送速度，管道受阻部件及转弯处应做成便于介质流动的形状，并适当加厚管壁或敷设耐磨材料。•3．1．2．工业管道中的部件、支吊架•1．阻火器•阻火器是工业生产中常用的部件，多安装在有易燃易爆气体的设备及管道的排空管上。其作用是防止外界火种与管内易燃易爆气体直接接触而引发火灾或爆炸。常用的阻火器有砾石阻火器、金属网阻火器和波形散热阻火器，适用于压力较低的管道上。制造的材质种类很多。•2过滤器•过滤器也是工业管道中应用比较广泛的一种部件，用来防止管道所输送介质中的杂质进入传动设备或精密部位，避免发生设备故障或影响产品的质量。有Y形过滤器、锥型过滤器、直角式过滤器和高压过滤器等多种结构形式。其主体可用碳钢、不锈耐酸钢、锰钒钢、铸钢和可锻铸铁等制造。过滤器主体内的过滤网，其材质可用铜网和不锈耐酸钢丝网。•3．视镜•视镜也称窥视镜，其作用是通过视镜可以直接观察管道内液体流动的情况，多安装在设备的排液、冷却水等液体管道上。常用的结构形式有直通玻璃板式、三通玻璃板式和直通玻璃管式。视镜主体制造材料有碳钢、不锈耐酸钢、铝、衬铅、衬胶和塑料等多种。•4．补偿器•为了保护管道，避免因热应力过大而破坏管道，必须使管道在受热时有自由移动的可能性，补偿器就是作为膨胀用的简单装置。补偿器也称为膨胀节或“胀力”。补偿器种类很多，常用的有以下几种：•（1）、自然补偿器：也称为自动补偿器，它是利用管道某一部分因温度不均或巨变而产生的弹性变形来吸收另一段的变形。最常见的管道自动补偿法是将管道两端必任意角度相接，多为两管道垂直相交。•(2)方形补偿器：也叫作门形补偿器．它是将直形管道弯成丌形(将管道弯成0形的为袋形回折管补偿器)，利用刚性较小的回折管挠性变形来补偿两端直管部分的热伸长量。•(3)波形补偿器：由波节和内衬套筒组成，内村套筒一端与波壁焊接，另一端可自由伸缩。其中波形又可分为单波和多波两种．它是利用波形金属薄壳挠性件的弹性变形起到补偿管路的热伸长量。•(4)填料式补偿器：也称为套管式补偿器．主要由三部分组成：带底脚的套管、插管和填料函。在内外管间隙之间用填料密封，内插管可以随温度变化自由活动，从而起到补偿作用。其结构紧凑，体积较小，补偿能力大，但填料处易发生损坏和泄露。•5．除污器•除污器是在石油化工工艺管道中应用较广的一种部件。其作用是防止管道介质中的杂质进入传动设备或精密部位．使生产发生故障或影响产品的质量。其结构形式有Y形除污器、锥形除污器、直角式除污器和高压除污器，其主要材质有碳钢、不锈耐酸钢、锰钒钢、铸铁和可锻铸铁等。内部的过滤网有铜网和不锈耐酸钢丝网。•6．套管•套管分为柔性套管、刚性套管、钢管套管及铁皮套管等几种。前两种套管用填料密封，适用于穿过水池壁、防爆车间的墙壁等；后两种套管只适用于穿过一般建筑物楼层或墙壁不需要密封的管道。•7．管道支架•管道支架是用以支撑和固定管道用。支架的结构形式按不同的设计要求有很多种，常用的有活动支架、导向支架和固定支架。•(1)活动支架：也称滑动支架，_主要承受管道的重量和因管道热位移摩擦而产生的水平推力，并且保证在管道发生温度变化时，能够使其变形和自由移动。这种支架宜安装在水平敷设的管道上．在管道工程中用得最为广泛，在两个固定支架之间也常安装活动支架。滑动支座有低位及高位两种。支架安装在管道下面，并可架设在混凝士底座或强度较高的砖墙上。•活动支架的另外一种形式为滚动支架，管道支架架在支座的圆轴上，利用其滚动可以减少承重底座的轴向推力。这种支架常用在架空敷设的塔架上。•(2)导向支架：属于活动支架的～种，它与一般活动支架的不同在于其增设有侧向挡板，只允许管道在轴线方向位移，不允许有横向位移。在水平管道上安装的导向支架既起导向作用，也起支撑作用：在垂直管道上安装的导向支架只能起导向作用，但还能减少管道的振动。一般在填料式补偿器、铸铁阀门等附件两侧应设置导向支架，以免管道附件受弯矩作用而引起故障。•(3)固定支架：用于不允许管道有轴向位移的地方，为了分配补偿器之间管道的伸缩量，并保证补偿器的均匀工作，在补偿器的两端管道上，安装有固定支座，它分段控制着管道的热胀冷缩变形，同时也承受管道的重量。固定支架应生根于曝固的钢箭混凝土结构上或专设的构筑物上。固定支架安装的位置不同，所承受的水平推力也不同。位于直线管路上两个伸缩器之间的固定支架，所承受的水平推力较小，称之为中间固定支架：而位于转角处的固定支架，所承受的水平推力较大，称之为转角固定支架。•8．管道吊架、•管道吊架也称悬吊式管架，它是用来支撑在天花板或某些构筑物下面的管道的。吊架有普通吊架、弹簧吊架和复合吊架三种类型。普通吊架又可分为可调节的普通吊架和不可调节的普通吊架。这种吊架通常是用圆钢制造，是由生根部分、连接部分及管卡装配而成，适用于不便安装滑动支架的地方。管道有垂直位移的地方应安装弹簧管架，这种管架，又可分弹簧吊架和弹簧托架两类。在管道有振动的地方应设减振支架、吊架。第二节工业管道工程常用材料及设备•321工业管道工程常用材料•3．2．1．1金属管材•1无缝钢管•无缝钢管可以用普通碳素钢、普通低合金钢、优质碳素结构钢、优质台金结构钢和不锈钢制成。无缝钢管是用一定尺寸的钢坯经过穿孔机、热轧或冷拔等工序制成的中空而横截面封闭的无焊接缝的钢管。所以无缝钢管比焊缝钢管有较高的强度，一般能承受3.2～7.0MPa的压力。•无缝钢管按照生产工艺的不同分为热轧和冷拔无缝钢管两类，其中热轧无缝钢管包括一般钢管、合金钢管、不锈钢管、锅炉钢管、石油钢管和地质钢管等，热轧钢管通常长度是3.0～12．5m。冷拔无缝钢管按规格尺寸分为薄壁钢管、毛细钢管和异形钢管等，冷轧钢管通常长度：当壁厚≤1.0mm时，其长度为1.5～7.OM：壁厚1.0MM时．其长度为1.5～9.0米。•2焊接钢管•焊接钢管(黑铁管)，将焊接钢管镀锌后则称为镀锌钢管(白铁管)。按焊接的形状可分为直缝钢管、螺旋缝钢管和双层卷焊钢管；按其用途不同又可分为水、煤气输送钢管；按壁厚分薄壁管和加厚管等。镀锌管能防锈蚀，保护水质，常用于热水供应系统。•焊接钢管内外表面的焊缝应平直光滑，符合强度标准，焊缝不得有开裂现象。镀锌钢管的锌层应完整和均匀。两头带有圆锥状管螺纹的焊接钢管及镀锌钢管的长度一般为4.0～9.0m，带一个管接头(管箍)无螺纹的焊接钢管长度一般为4.O～12.0m。焊接钢管和镀锌钢管最大的直径为150.0mm，管径用公称直径DN(mm)表示。直径大于150.0mm的焊接钢管，直缝钢管长度一般为6.0～10.Om，螺旋缝钢管长度为8.O～18.0m。管径用外径×壁厚表示。焊接钢管水压试验薄壁管2.0MPa，加厚钢管2.5MPa，集中采暖系统及燃气管路的工作压力一般不超过0.4MPa。水、燃气输送主要采用有缝钢管，故常将有缝钢管称为水、燃气管。•3．合金钢管•合金钢管用于各种加热炉工程、锅炉耐热管道及过热器管道等。合金钢具有高强度性，在同等条件下采用合金钢管可达到节省钢材的目的。耐热合金钢管具有强度高、耐热的优点。其规格范围为公称直径15.0～500．0mm，适应温度范围为-40～570℃。几种常用的高温耐热合金钢管的钢号有12crMo、15crMo、cr2Mo、cr5Mn等。但合金钢管的焊接都有特殊的工艺要求，焊后要对焊口部位采取热处理。•4．铸铁管•铸铁管分给水铸铁管和排水铸铁管两种。其特点是经久耐用、抗腐蚀性强、性质较脆，多用于耐腐蚀介质及给排水工程。铸铁管的连接形式分为承插式和法兰式两种。•给水承插铸铁管分为高压管(p1.OMPa)、普压管(p0．75MPa)和低压管(p0.45MPa)。排水承插铸铁管，适用于污水的排放，一般都是自流式，不承受压力：双盘法兰铸铁管的特点是装拆方便，工业上常用于输送硫酸和碱类等介质。•5有色金属管•(1)铅及铅合金管：铅管分为纯铅管和合金铅管两种，纯铅管也称为软铅管，材料牌号为Ph2、Pb3等；合金铅管也称硬铅管，常用的材料牌号为PbSbO．5、Pbsb2、Pbsb4等。铅管的规格通常是用内径×壁厚来表示，常用规格范围为15～200mm，直径超过100mm的铅管，需用铅板卷制。•铅管在化工、医药等方面使用较多，其耐蚀性能强，用于输送15％～65％的硫酸、二氧化硫、60％氢氟酸、浓度小于80％的醋酸，但不能输送硝酸、次氯酸、高锰酸钾及盐酸。铅管最高工作温度为200℃，当温度高于140℃时，不宜在压力下使用。铅管的机械性能不高，但重量很重，是金属管材中密度最大的一种。•(2)铜及铜合金：铜管分为紫铜管和黄铜管两种，紫铜管的材料牌号有T2、T3、T4和TUP等，黄铜管的材料牌号有H62、H68等。铜管的制造方法分为拉制和挤制两种，铜管的导热性能良好，适用工作温度在250℃以下，多用于制造换热器、压缩机输油管、低温管道、自控仪表以及保温伴热管和氧气管道等。•(3)铝及铝合金管：铝管多用于耐腐蚀性介质管道、食品卫生管道及有特殊要求的管道。铝管输送的介质操作温度在200℃以下，当温度高于160℃时，不宜在压力下使用。铝管分为纯铝管L2、L6和防锈铝合金管LF2、LF6。铝管的特点是重量轻、不生锈，但机械强度较