管子与管件、阀门培训教材

管子与管件、阀门培训教材•编制人:吴晓云•二零零六年八月十日第一部分管子与管件序管道是由管子、管件、阀门、管道附件按图组装连接而成的。管件是指和管子一起构成管道系统本身的零部件的统称。包括弯头、弯管、三通、异径管、接管座、法兰、堵头、封头等。管子是指标准直管段，是管道安装工程的主要原材料。部分管件是由制造厂或在施工现场对管子在加工的产品，大口径焊接钢管也可以在施工现场用板材卷制。火电厂管道按设计压力p为主要参数分级，分为三个级别，即低压管道，p≤1.6MPa;中压管道,8MPa≥p1.6MPa;高压管道,p8MPa.再热冷段和热段也视为高压管道。对按温度分级尚无明确规定，通常以300℃以下为低温管道；300℃以上及450℃以下为中温管道；450℃以上为高温管道。目前大型机组的主蒸汽设计温度高达550℃左右，主给水压力已超过20MPa。第一章管子类别管子按材质可分为金属管、非金属管和复合材料管三大类。非金属管有预应力钢筋混凝土管、石棉水泥管、塑料管、玻璃钢管、陶瓷管等。非金属管具有较好的防腐性能和各自不同的连接方式与特定用途。金属管道可分为黑色金属管和有色金属管两类。有色金属管有紫铜管、铜合金管、铝合金管、铅管等。汽水管道一般不使用有色金属管子。黑色金属管是一个大家族，分碳素钢管、合金钢管、铸铁管三个类别。钢管按其成型制造工艺分为有缝钢管和无缝钢管两种，有缝钢管因具有纵向直缝或螺旋结合缝而得名，因为结合缝是管道承受内压的薄弱部位。限制了管子的使用范围，且其材质也较差，只适用于低温低压管道。无缝碳素钢和合金钢管（都是无缝的）是火力发电厂管道的主选管材，具有广泛的用途和优良的使用性能，在管道中的连接方式主要是焊接和小量的法兰连接。在钢管的内壁衬以非金属材质的管子，这种形成套层的管子即复合钢管，它以外层钢管保证其力学性能，以内层抗腐，取得了专用综合性能。例如衬胶管、衬塑管等可广泛用于水处理系统，衬塑管以其特佳的防腐性能而可用于再生加药系统，复合钢管有的可以取代昂贵的不锈钢管。第二章管道规范DN和PN管道规范的工程术语，公称直径以DN表示，公称压力以PN表示，它是国家标准中规定的直径和压力等级，是选用管子、管件、阀门时的计算依据。公称直径又称公称通径，它既非管子管件的外径，而是一种和内径外径有关连的名义直径，例如DN150，数字后的单位mm省略，其相应的管子外径为￠159，但管子的壁厚不明，如选用￠159*4.5的无缝钢管时，则公称直径恰好是等于管子内径，如壁厚不是4.5mm时，则两者不会相等，也称之为DN150。在产品目录中，除公称直径以为还要标出管子或管件的外径Dw和壁厚S,其表示方法是Dw*S,例如￠133*6钢管,即是DN125,其外径为￠133mm,壁厚是6mm,内径是￠121mm.公称压力的代号是PN,p是压力符号,例如PN10表示公称压力为10MPa,属高压.公称压力是指管子或管件在0～200℃常温条件下所允许的最大设计压力(工作压力),随着使用温度等级的提高,其允许的工作压力比公称压力有相应的降低,温度愈高,其降低的程度也愈大。例如，，在0～200℃最大工作压力为10MPa，在300℃工作温度时，最大工作压力降为8.4MPa，在400℃工作，降为6.4MPa，所以公称压力数值中隐含有温度条件。第三章弯管、弯头弯管与弯头是最重要和为数最多的管件，它既是管道走向布置所需用的，又是对管道的热胀冷缩补偿有重要作用的管件。弯管是指轴线发生弯曲的管子。弯头是指弯曲半径小于2D且直管段小于1D的弯管（热压弯头一般不带直管段一、弯管弯管工艺是对钢管的再加工,无缝钢管或有缝钢管均可采用热弯法或冷弯法弯制出平滑圆弧曲线的弯管。其中，以中频热弯制最能适应各种管径、壁厚与材质的钢管弯制，且因其具有稳定的产品质量保证而被广泛采用。1、中频热弯制是一种在中频弯管机上进行的工厂化弯道工艺，通常由厂家对用户采取来料加工的形式从事生产，现已成为火电厂管道弯制的主要方式。中频是指1000Hz左右的频率。这种弯管工艺能保证钢材材质不受损伤（温控可靠），且弯管的形体尺寸准确，更重要的是对弯管的椭圆度和壁厚减薄率两大质量指标可达到满意程度。2、地炉平台煨弯工艺，这是一种传统的弯管方法，弯管场布置有加热地炉及风机、弯管平台、牵引机械、吊车、充砂振砂高台等设施。这种弯管工艺要求达到：（1）在管内充以具有一定粒度配比的、干燥纯净耐热无尖锐棱角的河砂（石英沙）或海砂。（2）以焦煤火鼓风助燃加罩使充砂管的弯制段缓慢均匀的由表及里的加温并多次翻转加热面，凭经验看温升火候，达到850～1000℃温度（碳钢）即可，合金钢管的背弧面加温不得超过900℃，全凭经验目测，以钢材升温的颜色为准，850℃为桃红色，1000～1050℃为橙黄色。（3）将加温好的管子移置于平台弯管桩，挂索牵引进行弯制，为了使牵引力和管子保持大致90度垂直方向，在弯制中要多次倒换转向滑轮挂定在地瞄上，否则将对加热管段除施加弯矩力以外，另施有轴向拉力或压力（力的合成分力）而严重影响弯制质量。（4）对于低碳钢管可以在弯制中浇水，浇水可以控制起弯点、控制曲线的弧形和制止其泡的增大。（5）和其他弯管工艺一样，对有缝管，其直缝应处于中性线上；对厚壁管，应使壁厚具有最大正公差之处放置在弯曲弧背上。3、火焰加热弯制小管（￠76以下）。用乙炔、氧火焰加热弯制小管除加热方式简便以外，烤炬火焰可以边加热边弯制，火焰的乙氧比例不应是过氧的，以免引起钢材氧化。在安装工程中这种方式的弯管数量较大。充砂是保证弯管质量的必要工序。4、中小管径管子的冷弯。特别小口径管子可用手动弯管器，稍大管径可采用电动弯管机或液压弯管机，用模具的冷弯机也可弯制大管径管子，如在管内以与内径相配合的芯棒支承，弯制完毕后弯管机自动停机，然后芯棒退出，弯制成型。只有在需用大量相同规格的管子弯管时，冷弯方法才是可取的，因为更换模具是很费时的。5、弯管的有关技术要求。弯管制作若不采用加厚管，应选取管壁厚度带有正公差的管子。热压弯头的制造方法不同于热弯制弯管，是采用热挤压成型的，因此弯曲段的壁厚与圆度变化不同于弯管，可以在很小的弯曲半径条件下，不影响弯头的使用性能。热压弯头分有缝和无缝两种。无缝热压弯头是由无缝管段加温后在模具上热挤压成型的，一般不带直管段，两端面带有坡口，热压弯头的刚性大于弯管，其变形热胀补偿次于弯管，对介质的局部流通阻力稍大于弯管，但它具有使用方便，经济适用的优点，热压弯头的工厂化生产和在安装中的使用呈发展趋势，在中小直径的弯头方面已取代斜接弯头，在高压管道中也有采用并在逐渐取代铸钢弯头，对于因空间尺寸紧张而不便于布置弯管的部位，热压弯头更具有优越性。二、斜接弯头用两个或两个以上的直管段，在等分其弯角的平面内焊接在一起的弯头叫斜接弯头、虾米弯、坡口弯等。斜接弯头的组成形式应符合设计要求。斜接弯头对于超大口径的低压管道是唯一简便的转弯管件，它不但便于现场制造，而且形体紧凑便于管道的安装尺寸布置。第四章三通三通是改变介质流向的分岔管异行管件，是管道流通方向总体性结构的不连续部位，它处于受力与应力复杂的状态下工作，是管系中易损管件和薄弱环节，现代大型机组的高压管道力求减少这种异形管件的使用量。三通按主、支管径，分为等径三通和异径三通；按压力等级，分高压、中压和低压三通；按制造特征，分为普通焊接式、壁厚加强各种焊接式三通、单筋加强式、披肩加强式和蝶式加强三通以及由制造厂家提供的锻制三通、热压三通、热拨三通、铸造三通等。第五章法兰组件法兰是管道中可进行无损拆卸与复装的连接件，它给管道及连接设备的检修提供了便利条件在不能直接施焊的衬塑衬胶等管道中，法兰组件成（在衬里提前施焊）为主要的连接方式，在管道需进行定期检查与清理内部的拆卸部位、母管扩建端连接口、联想的备用接管口都有法兰和法兰式堵板的使用情况，特殊环境（如易燃易爆气体车间不允许有明火）的管道也采用法兰连接。法兰一般是以焊接方式固定在管道上的，特殊的活套法兰用于不锈钢管道可以减小不锈钢的耗用量。法兰主要用于管道与设备、管道中的法兰式阀门与管道的连接。一、法兰标准法兰是对装的,法兰组件包括法兰和相应的螺栓、螺母、平垫圈和法兰垫片，应成套安装。法兰有严格的介质参数级别和同参数级别的各种口径规格。二、法兰安装的技术要求(1)用卷尺测量法兰各部位的形体尺寸以核对其参数等级及规格尺寸是否与设计规定相符。（2）在安装前应核对与法兰连接的设备法兰或阀门法兰的连接尺寸是否相符，其凹凸面是否吻合。（3）合金钢法兰组件是否经光谱复查。（4）法兰安装前，应对法兰密封面及密封垫片进行外观检查，金属垫片用平尺目测接触情况，不应有影响密封性能的缺陷。（5）法兰凸台的高度应大于凹面的深度，凹凸面圆径应匹配。（6）法兰的孔位应与设备法兰、阀门门杆的安装方向相匹配。（7）法兰找正时应保持法兰间的间隙与接合面的平行与同心，其偏差不应大于法兰外径的1.5/1000,且不大于2mm,不得用强制紧螺栓的方法消除法兰对口歪斜。8）法兰平面应与管子轴线垂直，平焊法兰的内侧角焊不应漏焊，且焊后焊缝不应高于接合面，应清除焊渣、检查管口清洁。（9）当大口径垫片需拼接时，应采用斜口搭接或迷宫式嵌接，不得平口对接。（10）法兰连接除特殊情况外，应使用同一规格螺栓，安装方向一致。紧固螺栓应对称均衡进行且紧力适度。螺栓应露出螺母2-3扣，螺母宜位于法兰的同一侧。（11）合金螺栓不得在表面用火焰加热进行热紧。螺栓根部、螺母应接触在相互平行的平面。（12）连接时所使用紧固件的材质、规格型式等应于设计相符。三、平焊法兰与对焊法兰法兰的俩种基本形式与其所适应的参数有关,平焊法兰只用于PN2.5MPa及以下管道。因为对焊法兰有更大的螺栓紧力以保证密封压强，并具有相应的刚性和弹性要求合理的对焊减薄过渡，焊口离接合面距离大，接合面免受焊接温度变形，它采取比较复杂的剌叭形体结构。凹凸面的嵌合可以防止垫片的受压力吹出和保证连接同心度。平焊法兰形式简单，便于板材切割下料或以条形平焊车制，这种法兰在里外角焊时有一定的焊接英里变形，使接合平面变为凸曲面，必要时可采取先焊内面角焊将一对法兰无垫欲紧螺栓再焊外部角焊可减小变形量。平焊法兰外侧角侧宜加宽焊缝焊成圆弧过渡以减小因直角棱式转形引起的峰值应力。为防止咬扣，法兰螺栓和螺母应有材质的差别，因为同材质时其摩擦阻力系数大，一般帽材比杆材要低一级钢号。咬扣和加工精度也有关系，粗糙的过紧的螺纹配合难以判断预紧力的大小且易于咬死，而过松的螺纹配合则使螺纹根不受力不均且易于在受振时自动回松,应以手感在旋入螺纹时吃力均匀为准。安装前涂以石墨粉（黑铅粉）或铜粉或二硫化钼作为润滑兼防锈剂。法兰垫片的外径超大或过小，安装不应有偏心，垫片不得有老化变质和损，不得有表面缺陷，厚度也要适中，不允许用几层垫片叠加以达到安装尺寸的补偿。第六章流量测量装置中低压汽水管道的流量测量装置，仍采用法兰连接的流量孔板；高压汽水管道多为短管焊接式并内装标准流量喷嘴。按安装工作的专业分工，一般由管道技工完成参数取样的本体安装；由热控技工完成取样的传输和流量仪表安装。一、测量原理当介质充压但无压差引起流速时,孔板(或喷嘴)前后的压力相等,处于静压态;当介质由于管道两端有压差产生流速时,孔板(或喷嘴)的前后就有因节流作用引起的压力差值,即阻力压降,流速愈高,这个压力差值也愈大,而流量与流速成函数关系,其压差值的变化可以在经过中转换算刻度的表计中显示出流量的大小与变化.这一基本原理的应用，对测定流量的重要元件-孔板（或喷嘴）的加工精度和正确的安装方法有很高的要求，否则不能取得准确的流量数据。为了避免由于安装原因导致的流量失真应做到：（1）要妥善保护好孔板或喷嘴,不得使其有任何损伤。（2）管子内径经热工控制技工精确测量取值后，不能有改变，即不能更换该管段。一般入口段测量4个截面，出口段测量两个截面。（3）对孔板中心与管线中心的同心度和孔板与管子轴线的垂直度有很高的要求，以保证流速的稳定和环室压力的均衡。（4）流量装置的前后管线应为一定长度的直管，入口L20Dn,出口L