認識化工管路前

言9/30/20212一套化工裝置之所以能進行生產，是由于工藝過程所必須的機械設備用管到按流程加以連接的結果。工藝生產裝置的管道猶如人體的血管，沒有它人就不能生存；同樣，工藝生產裝置如果沒有管道的連接也就不能生產。在石油化工工程建設中，配管材料的費用約占設備材料總費用的23%，安裝工時約占施工總工時的47%，設計工時約占工程設計總工時的40%，而且裝置能否長期安全運行與管道的設計安裝質量密切相關。管道設計與安裝是石油化工裝置設計與安裝的重要組成部分，是一門綜合性的技術，既要求從事這項工作的工程技術人員具有工藝、設備、生產操作、檢修和施工等方面的知識，也要求具備土建、機械、電工、儀表、系統工程等廣泛的知識。本課程在全面分析石油化工工藝管道設計理論、安裝原則、施工標準等主要內容的同時力求理論聯系實際，突出工程實踐，為化工工藝類畢業生從事化工裝置的管理和工藝管道的安裝與使用打下一定的基礎。9/30/20213管道是由管子、管件、閥門、以及管道上的小型設備等管道組成件連接而成的輸送流體或傳遞壓力的通道。實際生產中各種管道輸送的介質和操作參

數千差萬別，其危險性和重要程度也各有不同。因此目前工程上采用管道分級的辦法，對各種

管道分門別類地提出不同的設計、制造和施工

驗收要求，以確保各種管道在其設計條件下能

安全可靠地運行。第一章

管道工程基礎9/30/202149/30/202159/30/20216工業管道分級：9/30/20217管道級/類別級別名稱設計壓力/MPa級別名稱設計壓力/MPa真空管道＜0中壓管道1.6

＜P≤10.0低壓管道0＜P≤1.6高壓管道＞10.0注意：工作壓力大于9MPa，且工作溫度大于500℃的蒸汽管道可視為高壓管道。管道的設計壓力和設計溫度9/30/20218設計壓力如何確定管道的設計壓力，國際《工業金屬管道設計規范》規定設計壓力按下列要求確定。一條管道的設計壓力（表壓），不應小于運行中遇到的可能內壓或外壓與溫度相偶合時最嚴重條件下的壓力。設計溫度管道的設計溫度是指正常操作過程中，由壓力和溫度構成的最苛刻條件下的材料溫度。公稱壓力9/30/20219公稱壓力為管子、管件、閥門等在規定溫度下允許承受的以壓力等級表示的工作壓力。公稱壓力的符號為PN，其公制單位為MPa。50-PN1.6

DN50

PN1.6表示公稱壓力為16atmDN50表示公稱直徑為50mm外徑:φ57X3.5cs

cs表示材料為普通碳素鋼ss表示材料為特種碳素鋼標準號公稱壓力/MPaGB9112-880.25

0.60

1.0

1.6

2.0

2.5

4.0

5.0

10.0

15.025.0

42.0SH3406-961.0

2.0

5.0

6.8

10.0

15.0

25.0

42.0JB/T75-940.25

0.60

1.0

1.6

2.5

4.0

6.3

10.0

16.0

25.0HG-97-205920.25

0.60

1.0

1.6

2.5

4.0

6.3

10.0

16.0

25.0HG-97-206152.0

5.0

11.0

15.0

26.0

42.0國內公稱壓力分級對照表9/30/202110GB

9112-88鋼制管法蘭(國標)SH

3406-96鋼制管法蘭(中國石化總公司標準)JB/T

75-94

管路法蘭類型(機械工業部標準)HG

20592-97

鋼制管法蘭(化學工業部標準-歐)HG

20615-97鋼制管法蘭(化學工業部標準-美)9/30/202111相關標準公稱直徑、外徑及壁厚9/30/202112公稱直徑為簡化管道組成件的連接尺寸，便于生產和選用，工程上對管道直徑進行了標準化分級，以“公稱直徑”表示，公稱直徑的符號為DN，公制單位為mm。公稱直徑為表征管子、管件、閥門等口徑的名義內直徑，其實際數值與內徑并不完全相同。目前國內外公稱直徑的分級基本相同，我國采用公制、美國采用英制，具體見下表。外徑及壁厚公稱直徑分級9/30/202113公制/mm英制/in公制/mm英制/in公制/mm英制/in公制/mm英制/in61/810045502211504681/4125560024120048103/8150665026125050151/2175770028130052203/420087503013505425122598003214005632/250108503415006040/3001290036160064502350149503817006865/400161000401800728034501810504219007690/50020110044200080第二章

管路流體力學（略）9/30/202114管徑的確定管道壓力降

氣液兩相流動流體流速和壓力降推薦值第三章

管道器材及選擇在對各裝置工程費用的統計分析表明，管道工程費用約占總工程費用的10～30%，而管道器材在管道工

程費用中所占的比例大致如下：9/30/202115管子35%管件（彎頭、三通、異徑管、管帽、法蘭、墊片、緊固件）20%閥門30%保溫材料15%由此可見，管子、管件和閥門的費用約占管道工程費用的85%，是管道器材費用的主要組成部分，如何合理地選擇和確定這些管道器材非常重要。第一節

管

子9/30/202116分類：按用途分類，可分為流體輸送用、傳熱用、結構用和其他用等；按材質分類，可分為金屬管和非金屬管。按形狀分類，可分為套管、翅片管、各種襯里管等無縫鋼管9/30/202117t2熱流體T1冷流體t1T2套

管9/30/202118翅片管9/30/202119襯里管道襯塑管9/30/202120管子按材質分類9/30/202121金屬管：鑄鐵管、鋼管、有色金屬管。非金屬管：橡膠管、塑料管、水泥管、石墨管、玻璃陶瓷管、玻璃鋼管等。鋼管的尺寸系列9/30/202122鋼管的公稱直徑（DN）系列鋼管的外徑系列鋼管的壁厚系列非金屬管和襯里管9/30/202123聚氯乙烯管（PVC管）：廣泛應用于石油化工、污水處理、礦山等領域，具有良好的耐腐蝕性能、機加工性能、力學性能。PVC管可分為0.5、0.6、1.0、1.6四個壓力等級；適應溫度范圍：-15～60℃，溫度過低易開裂過高易

老化。PVC管一般分為輕型管和重型管兩種。玻璃鋼管（FRP管）：9/30/202124玻璃鋼管是將浸有樹脂基體的纖維增強材料，按照特定的工藝條件逐層纏繞到芯模上并進行固化而成。其管壁是一種層狀結構。種類：FRP-W型、FRP-R型、FRP-F型、FRP-H型聚丙烯/玻璃鋼復合管（PP/FRP管）：襯里管：襯橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、搪瓷等。第二節

管

件9/30/202125管件在管道系統中起著改變走向、改變標高或改變直徑、封閉管端以及由主管引出支管的作用。在石油化工裝置中管道品種多，管系復雜，形狀各異、繁簡不同，所采用的管件品種、材質、數量也就很多，選用時需要考慮的因素也很復雜。管件的主要品種有彎頭、異徑管、三通、四通、加強管嘴、管帽、螺紋短節等。常用材料有普通碳素鋼、合金鋼、不銹鋼等。管件的用途9/30/202126管件名稱用途活接頭直管與彎管的連接彎頭改變走向三通、四通管路分支異徑管改變管徑管帽、絲堵封閉管端管件的選擇管件的選擇是指根據管道級別、設計條件（P、T）、介質特性、材料加工工藝性能、焊接性能、經濟性以及用途來合理確定管件的溫度-壓力等級和管件的連接形式。實際工程設計中，具體根據工程項目的管道器材選用規定、管道等級表以及管道布置要求選用管件的材料、壓力等級、連接形式和種類。管件的連接形式多種多樣，相應的結構也有所不同，常用的有對焊連接、螺紋連接、承插焊連接和法蘭連接四種形式。9/30/202127法蘭及緊固件9/30/202128管道法蘭是工業管道系統最廣泛使用的一種可拆卸連接件，法蘭及其緊固件包括法蘭本身和起緊固密封作用的螺栓螺母和墊片。由這三部分組成的可拆卸連接件整體是管道的重要環節，法蘭連接密封不好很容易造成物料的泄露，而泄露的原因除施工不良等因素外，正確選用法蘭及其緊固件也很關鍵。本節將著重介紹法蘭類型及其安裝與使用。法蘭的種類9/30/202129管道法蘭按與管子的連接方式分成以下五種基本類型：螺紋、、對焊、承插焊和松套法蘭。螺紋法蘭：平焊法蘭：承插焊法蘭（同帶頸法蘭）：對焊法蘭：松套法蘭：法蘭密封面9/30/202130法蘭密封面有寬面、光面、凹凸面、槽面及梯形槽面等幾種。寬面法蘭：光面法蘭：凹凸面法蘭：面法蘭：梯形槽面法蘭：法蘭與法蘭蓋9/30/202131不銹鋼法蘭型號：ANSI

B16.5

SW不銹鋼法蘭型號：DIN

2633、HG20595不銹鋼法蘭型號：ANSI

B16.5

SW不銹鋼管件型號：ANSI

B16.5

WN不銹鋼法蘭型號：AS2129

TABLE不銹鋼法蘭型號：AS21299/30/2021329/30/202133螺栓和螺母9/30/202134沖壓彎頭9/30/202135煨彎管9/30/202136三通或四通9/30/202137異徑管9/30/202138碳鋼高壓彎頭9/30/20213945o、90o、180o彎頭9/30/202140閥

門9/30/202141閥門是介質流通系統或壓力系統中的一種設施，它用來調節介質的流量或壓力。其功能包括切斷或接通介質、控制流量、改變介質流向、防止介質回流、控制壓力或泄放壓力。閥門的這些功能通常靠調節閥門關閉件的位置來實現，這種調節可采用手工操作，也可以采用自動控制。本節將著重討論手動閥。閥門的分類9/30/202142按用途分：切斷閥、調節閥、止回閥、分流閥、安全閥等；按驅動形式分：手動閥、動力驅動閥、自動閥；按公稱壓力分：真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥；按工作溫度分：高溫閥、中溫閥、常溫閥、低溫閥、超低溫閥；閥門通用分類法：9/30/202143這種分類法是既按閥門的工作原理和用途來劃分，同時又考慮閥門結構上的區別，這是目前國內外最常用的分類方法。一般分為：閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、旋塞閥、球閥、夾管閥、隔膜閥、柱塞閥等。閥門通用分類法：公稱壓力和公稱通徑。球

閥9/30/202144球閥的閥瓣為一中間有通道的球體，球體環繞自己的軸心作90o旋轉以實現閥門的開閉。球閥開閉迅速，一般用于需要快速啟閉

或要求阻力小的場合，可用于水、油等介質，也可適用于漿料、粘性物料甚至是帶懸浮顆粒的介質。手動球閥系列9/30/202145自動球閥系列9/30/202146隔膜閥9/30/202147隔膜閥利用彈性隔膜阻擋流體通過，其閥桿不與介質直接接觸，所以不采用填料函。隔膜閥適用于輸送氣體、液體、粘性流體和腐蝕性介質，隔膜材料采用橡膠或聚四氟制作，因此隔膜閥的最大特點是耐強腐蝕。蝶

閥9/30/202148蝶閥的啟閉件是一個圓盤形的閥板，在閥體內繞自身的中心線旋轉，從而達到閥門的啟閉或調節閥門的開度大小。蝶閥適用于氣體、油、工藝過程和輸水管道等。特點：切斷性能好、流通阻力小、有良好的調節性能、結構緊湊尺寸小便于配管、重量輕安裝及固定容易、結構簡單維修方便、可實現快速切斷、可用于帶懸浮顆粒的介質。蝶閥系列9/30/202149截 止

閥9/30/202150截止閥的啟閉件是塞形閥瓣，密封面呈平面

或錐面；截止閥的閥座垂直于流體方向，流體經

過閥門時方向產生改變，因而阻力較大；由于流

體流經閥座在此位置容易沉積固體而影響密封性，因此截止閥一般不用于帶懸浮固體的液體物料。截止閥可以用作切斷介質用，并且適合于需頻繁開啟的場合。截止閥系列9/30/202151疏水閥系列9/30/202152節能型閥門，主要用于汽水分離。閘

閥9/30/202153閘閥的啟閉件是閥板，閥板的運動方向與流體流動方向垂直。閘閥廣泛應用于各種介質的啟閉，其通道通常是全徑型直通道，因而壓力降很小。特點：流體方向不變阻力小、適于作切斷不宜調節流量、連接尺寸小、不適于帶固體的流體、密封面易損壞維修麻煩、結構較復雜。閘閥系列9/30/202154管道的設計與安裝9/30/202155前提：在管道設計安裝之前，須有如下必要的資料：裝置設備的平、立面布置圖；管道材料規格（管路等級）；設備設計簡圖；儀表規格等等。管道設計與安裝的一般原則9/30/202156管道應成組、成排地布置，這是為了強調美觀和確保管道支架的經濟性；設備間的管道連接，應盡可能地短而直，如泵的入口管道、壓縮機的入口管道、加熱爐的出口管道、再沸器管道及真空管道等。同時又要有一定的柔韌性，以減少人工補償器和由熱膨脹、位移所產生的力和力矩；由于管法蘭處容易泄漏，對于高溫高壓管道