仪表管道和阀门选型

仪表管道和阀门陈玉国1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。管道(1)2管子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，重点介绍金属管材。管道(2)管道分类3大分类中分类小分类管子名称举例金属管铁管铸铁管承压铸铁管（砂型离心铸铁管、连续铸铁管）钢管碳素钢钢管Q235A焊接钢管，10号、20号钢无缝钢管低合金纲钢管16Mn无缝钢管、低温钢无缝钢管高合金纲钢管奥氏体不锈钢钢管、耐热钢无缝钢管、双相不锈钢管有色金属管铜及铜合金管拉制及挤制黄铜管、紫铜管铅管铅管、铅锑合金管铝及铝合金管冷拉铝及铝合金圆管、热挤压铝及铝合金圆管钛管钛管及钛合金管（Ti-2AI-1.5Mn、Ti-6Al-6V-2Sn0.5Cu-0.5Fe)镍及镍合金管Monel(铜－镍合金)Hastelloy（镍基合金）锆及锆合金管锆702、锆705管道(3)金属管材分类4铸铁管是由生铁制成。按其制造方法不同可分为：砂型离心承插直管、连续铸铁直管及砂型铁管。按其所用的材质不同可分为：灰口铁管、球墨铸铁管及高硅铁管。铸铁管多用于给水、排水和煤气等管道工铸铁管5焊接钢管，也称有缝钢管，一般由钢板或钢带卷焊而成。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4～9m，不带螺纹的焊接钢管，每根管材长度为4～12m。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。工艺管道上用量最多的是普通钢管，其试验压力为2.0MPa。加厚钢管的试验压力为3.0MPa。常用焊接钢管的规格范围为公称直径6～150mm。管道(4)焊接钢管6无缝钢管，无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形，方形，矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道。是工业管道中用量最大，品种规格最多的管材，基本上分为流体输送用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管、铬钼无缝钢管和不锈、耐酸无缝钢管。按公称压力可分为低压(0≤1.0MPa)、中压(1.0＜10MPa＝、高压(≥10MPa)三类。工艺管道常用的是流体输送用无缝钢管。管道(5)无缝钢管（1）71．碳素无缝钢管，常用的制造材质为10号、20号、16Mn钢，其规格范围为：热轧外径φ32～630mm，冷拔外径φ6～200mm，单根管长度4～12m，容许操作温度为-40～450℃，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，一种是含有锰元素的低合金钢管，称为普通低合金钢管，如16Mn、15MnV等；另一种是含有铬、钼等元素的低合金钢管，称铬钼钢管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等，其规格范围为外径φ10～φ273mm，单根管长度4～12m，铬钼钢管适用温度范围为-40～550℃。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。管道(6)无缝钢管（2）83．不锈耐酸无缝钢管，根据铬、镍、钛各种金属的不同含量品种很多，有Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。用量最多的是1Cr18Ni9Ti，在施工图上常用简化材质代号18-8来表示，适用温度范围为-196～700℃，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为φ14×4(mm)～273×40(mm)，单根管长度4～12m，适用压力范围10～32MPa，工作温度-40～400℃。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。管道(7)无缝钢管（3）9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99.7%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60.5%～63.5%，锌为39.6%，其他杂质小于0.5%。铜管的制造方法分为拉制和挤制两种。拉制铜管外径为φ3～φ200mm，挤制铜管外径为φ32～φ280mm，壁厚1.5～5mm；铜板卷焊铜管的规格范围为外径φ155～φ505mm，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℃以下，多用于油管道、保温伴管和空分氧气管道。管道(8)铜管10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-140～250℃，当温度超过250℃时，其机械性能下降。常用钛管的规格范围为公称直径20～400mm。适用于低中压，低压管壁厚2.8～12.7mm，中压管壁厚3.7～21.4mm。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。管道(9)钛管11各种不锈钢的特性和用途最常用的不锈钢材料钢号特性用途30418Cr-8Ni作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃～800℃）。家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件304L18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196℃～800℃。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件。31618Cr-12Ni-2.5Mo因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母316L18Cr-12Ni-2.5Mo低碳作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。32118Cr-9Ni-Ti在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430℃～900℃温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包12钢种典型钢成分43017%Cr0.07%C304L18%Cr10%Ni0.03%C30418%Cr10%Ni0.06%C316L17%Cr12%Ni0.03%C2.5%Mo31617%Cr12%Ni0.06%C2.5%Mo220522%Cr5.5%Ni0.03%C3%Mo13管件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（1）14用途管件名称直管和直管连接活接头、管箍改变走向弯头、弯管分支三通、四通、承插焊管接头、螺纹管接头、加强管嘴、高压管嘴、管箍变径异径管（大小头）、异径短节、异径管箍、内外丝封闭管端管帽、堵头（堵丝）封头、法兰盖其它螺纹短节、翻边管接头管件（2）管件按用途分类表15其他管件1．封头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。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。3．盲板盲板，其作用是把管道内介质切断。管件（3）其他管件16管件图17管件图18管件图19管件图20法兰法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。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。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要，出现了很多种结构和压力不同的法兰。法兰(1)21平焊法兰平焊钢法兰，是中低压工艺管道最常用的一种。对焊法兰对焊钢法兰，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。法兰（2)22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。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。法兰（3）23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。法兰垫片（1）24橡胶石棉垫橡胶石棉垫以石棉纤维、橡胶为主要原料再辅以橡胶配合剂和填充料，经过混合搅拌、热辊成型、硫化等工序制成。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。公称直径小于100mm的法兰，其垫片厚度不超过2.5mm。使用压力，用于光滑密封面法兰连接时不超过2.5MPa。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℃以下，公称压力在2.5MPa以下，输送一般油品、液化烃、丙烷和丙酮等介质。高温耐油橡胶石棉垫，使用温度可达350～380℃。另一种是中压橡胶石棉垫可使用于200℃，PN2.5MPa以下蒸汽、凝结水、水、空气等介质。法兰垫片（2）25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℃以下，压力不超过1.0MPa，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。法兰垫片（3）26缠绕式垫片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。主要包括金属缠绕垫片，石墨缠绕垫片，石墨金属缠绕垫片，金属石墨缠绕垫片，内外环缠绕垫片，金属石棉缠绕垫片，金属四氟缠绕垫片等。这种垫片具有价格低、材料能被充分利用、密封性能较好的优点，适用的公称压力为4.0MPa以下，适用温度范围，08号钢温度可达450℃，0Cr13钢带制成的缠绕垫，使用温度可达540℃。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4.5mm，直径大于1000mm时，垫片厚度为6～7mm。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。法兰垫片（4）27齿形垫齿形垫是用各种金属制造，材质有普通碳素钢、低合金钢和不锈耐酸钢等，其厚度为3～5mm