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1、认识化工管路,前 言,一套化工装置之所以能进行生产，是由于工艺过程所必须的机械设备用管到按流程加以连接的结果。工艺生产装置的管道犹如人体的血管，没有它人就不能生存；同样，工艺生产装置如果没有管道的连接也就不能生产。 在石油化工工程建设中，配管材料的费用约占设备材料总费用的23%，安装工时约占施工总工时的47%，设计工时约占工程设计总工时的40%，而且装置能否长期安全运行与管道的设计安装质量密切相关。,管道设计与安装是石油化工装置设计与安装的重要组成部分，是一门综合性的技术，既要求从事这项工作的工程技术人员具有工艺、设备、生产操作、检修和施工等方面的知识，也要求具备土建、机械、电工、仪表、系统工
2、程等广泛的知识。 本课程在全面分析石油化工工艺管道设计理论、安装原则、施工标准等主要内容的同时力求理论联系实际，突出工程实践，为化工工艺类毕业生从事化工装置的管理和工艺管道的安装与使用打下一定的基础。,管道是由管子、管件、阀门、以及管道上的小型设备等管道组成件连接而成的输送流体或传递压力的通道。 实际生产中各种管道输送的介质和操作参数千差万别，其危险性和重要程度也各有不同。因此目前工程上采用管道分级的办法，对各种管道分门别类地提出不同的设计、制造和施工验收要求，以确保各种管道在其设计条件下能安全可靠地运行。,第一章 管道工程基础,工业管道分级：,管道级/类别,注意：工作压力大于9MPa，且工作
3、温度大于500的蒸汽管道可视为高压管道。,管道的设计压力和设计温度,设计压力,如何确定管道的设计压力，国际工业金属管道设计规范规定设计压力按下列要求确定。 一条管道的设计压力（表压），不应小于运行中遇到的可能内压或外压与温度相偶合时最严重条件下的压力。,管道的设计温度是指正常操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻条件下的材料温度。,设计温度,公称压力,公称压力为管子、管件、阀门等在规定温度下允许承受的以压力等级表示的工作压力。公称压力的符号为PN，其公制单位为MPa。,50 - PN1.6 DN50 PN1.6表示公称压力为16atm DN50表示公称直径为50mm外径: 57X3.5cs cs
4、表示材料为普通碳素钢 ss表示材料为特种碳素钢,国内公称压力分级对照表,公称直径、外径及壁厚,公称直径,为简化管道组成件的连接尺寸，便于生产和选用，工程上对管道直径进行了标准化分级，以“公称直径”表示，公称直径的符号为DN，公制单位为mm。公称直径为表征管子、管件、阀门等口径的名义内直径，其实际数值与内径并不完全相同。 目前国内外公称直径的分级基本相同，我国采用公制、美国采用英制，具体见下表。,外径及壁厚,1英寸分成8等分； 1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 英寸。 相当于通常说的1分管到7分管, 更小的尺寸用1/16、1/32、1/64来表示，单位还是英寸。DN15（4
5、分管）、DN20（6分管）、DN25（1寸管）、DN32（1寸2管）、DN40（1寸半管）、DN50（2寸管）、DN65（2寸半管）、DN80（3寸管）、DN100（4寸管）、DN125（5寸管）、DN150（6寸管）、DN200（8寸管）、DN250（10寸管）等。 二、标准： 有英制标准和国际标准两种。,公称直径分级,一、管子,1.管子分类,（1）按公称直径大小分：,51个级别,（2）介质压力分,低压管,中压管,高压管,超高压,0.1MPap1.6MPa,1.6MPap10.0MPa,10MPap100MPa,p100MPa,（3）按材质分,金属管,非金属管,衬里管,2.金属管,钢管,铸铁
6、管,有色金属管,有缝管,无缝管,水、煤气钢管,电焊钢管,普通铸铁管,硅铁管,热轧无缝钢管,冷轧无缝钢管,承插式,法兰式,铜管,铝及铝合金管,铅及铅合金管,紫铜管,黄铜管,无缝钢管,3.非金属管,塑料管,酚甲醛塑料管,硬聚氯乙烯塑料管,聚氯乙烯软管,聚乙烯管,聚四氟乙烯管,尼龙1010管,石英玻璃管,透明石英玻璃管,不透明石英玻璃管,玻璃钢管,玻璃钢增强管,耐酸陶瓷管,橡胶管橡,4.衬里管,衬铝管,衬铅管,衬不锈钢管,衬橡胶管,衬塑料管,衬里管道,衬塑管,第二节 管 件,管件在管道系统中起着改变走向、改变标高或改变直径、封闭管端以及由主管引出支管的作用。在石油化工装置中管道品种多，管系复杂，形状
7、各异、繁简不同，所采用的管件品种、材质、数量也就很多，选用时需要考虑的因素也很复杂。 管件的主要品种有弯头、异径管、三通、四通、加强管嘴、管帽、螺纹短节等。常用材料有普通碳素钢、合金钢、不锈钢等。,管件的用途,管件的选择,管件的选择是指根据管道级别、设计条件（P、T）、介质特性、材料加工工艺性能、焊接性能、经济性以及用途来合理确定管件的温度-压力等级和管件的连接形式。 实际工程设计中，具体根据工程项目的管道器材选用规定、管道等级表以及管道布置要求选用管件的材料、压力等级、连接形式和种类。 管件的连接形式多种多样，相应的结构也有所不同，常用的有对焊连接、螺纹连接、承插焊连接和法兰连接四种形式。,
8、二、管件（标准）,二、管件（标准）,管件,管帽 异型三通三通 四通,管件,45弯头90弯头,冲压弯头,煨弯管,三通或四通,异径管,碳钢高压弯头,45o、90o、180o弯头,法兰及紧固件,管道法兰是工业管道系统最广泛使用的一种可拆卸连接件，法兰及其紧固件包括法兰本身和起紧固密封作用的螺栓螺母和垫片。由这三部分组成的可拆卸连接件整体是管道的重要环节，法兰连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，正确选用法兰及其紧固件也很关键。 本节将着重介绍法兰类型及其安装与使用。,法兰,高颈 法兰 板式螺纹法兰,盲板 带颈法兰,凸凹法兰 活套法兰,垫片,石墨 橡胶 四氟 包四氟 金属缠
9、绕 石棉,二、管件（标准）,二、管件的制作 （非标准）,二、管件的制作 （非标准）,三、管路附件,1、视镜,Y型过滤器,2.Y型过滤器,3.阻火器,四、化工管路常见故障及其处理,四、化工管路常见故障及其处理,四、化工管路常见故障及其处理,四、化工管路常见故障及其处理,物料管道的标识,物料的走向、物料的名称酸管道（红色）、碱管道（蓝色）、水管道（绿色）、氮气管道（黄色）、仪表空气管道（白色）公共管廊上的管道也标识，50m一个标识记号，便于管理，同时要标明从哪里来，到哪里去。,阀 门,阀门是介质流通系统或压力系统中的一种设施，它用来调节介质的流量或压力。其功能包括切断或接通介质、控制流量、改变介质
10、流向、防止介质回流、控制压力或泄放压力。 阀门的这些功能通常靠调节阀门关闭件的位置来实现，这种调节可采用手工操作，也可以采用自动控制。 本节将着重讨论手动阀。,阀门的分类,1 按用途分：,切断阀、调节阀、止回阀、分流阀、安全阀等；,2 按驱动形式分：,手动阀、动力驱动阀、自动阀；,2 按驱动形式分：,3 按公称压力分：,真空阀、低压阀、中压阀、高压阀、超高压阀；,4 按工作温度分：,真空阀、低压阀、中压阀、高压阀、超高压阀；,高温阀、中温阀、常温阀、低温阀、超低温阀；,阀门通用分类法：,这种分类法是既按阀门的工作原理和用途来划分，同时又考虑阀门结构上的区别，这是目前国内外最常用的分类方法。 一
11、般分为：闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀、旋塞阀、球阀、夹管阀、隔膜阀、柱塞阀等。,阀门通用分类法：,公称压力和公称通径。,球 阀,球阀的阀瓣为一中间有通道的球体，球体环绕自己的軸心作90o旋转以实现阀门的开闭。 球阀开闭迅速，一般用于需要快速启闭或要求阻力小的场合，可用于水、油等介质，也可适用于浆料、粘性物料甚至是带悬浮颗粒的介质。,手动球阀系列,自动球阀系列,隔 膜 阀,隔膜阀利用弹性隔膜阻挡流体通过，其阀杆不与介质直接接触，所以不采用填料函。 隔膜阀适用于输送气体、液体、粘性流体和腐蚀性介质，隔膜材料采用橡胶或聚四氟制作，因此隔膜阀的最大特点是耐强腐蚀。,隔 膜 阀,蝶 阀,蝶阀的启闭件是一个
12、圆盘形的阀板，在阀体内绕自身的中心线旋转，从而达到阀门的启闭或调节阀门的开度大小。 蝶阀适用于气体、油、工艺过程和输水管道等。特点： 切断性能好、流通阻力小、有良好的调节性能、结构紧湊尺寸小便于配管、重量轻安装及固定容易、结构简单维修方便、可实现快速切断、可用于带悬浮颗粒的介质。,蝶阀系列,截 止 阀,截止阀的启闭件是塞形阀瓣，密封面呈平面或锥面；截止阀的阀座垂直于流体方向，流体经过阀门时方向产生改变，因而阻力较大；由于流体流经阀座在此位置容易沉积固体而影响密封性，因此截止阀一般不用于带悬浮固体的液体物料。 截止阀可以用作切断介质用，并且适合于需频繁开启的场合。,截止阀系列,疏水阀系列,节能型
13、阀门，主要用于汽水分离。,闸 阀,闸阀的启闭件是阀板，阀板的运动方向与流体流动方向垂直。闸阀广泛应用于各种介质的启闭，其通道通常是全径型直通道，因而压力降很小。 特点：流体方向不变阻力小、适于作切断不宜调节流量、连接尺寸小、不适于带固体的流体、密封面易损坏维修麻烦、结构较复杂。,闸阀系列,止 回 阀止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。,旋塞阀是指关闭件（塞子）绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的一种阀门。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向的。旋塞阀是历史上最早被人们采用的阀件。由于结构简单，开闭迅速（塞子旋转四分之一圈就能完成开闭动作），操作方便，
14、流体阻力小，至今仍被广泛使用。目前主要用于低压，小口径和介质温度不高的情况下。旋塞阀的塞子和塞体是一个配合很好的圆锥体，其锥度一般为1：6和1：7,安全阀,安全阀是防止介质压力超过规定数值起安全作用的阀门。 安全阀在管路中，当介质工作压力超过规定数值时，阀门便自动开启，排放出多余介质；而当工作压力恢复到规定值时，又自动关闭。,怎样开启再沸器的蒸汽阀门,1 再沸器进料后，先打开疏水器的旁通阀、再打开疏水器的前后阀门2 缓缓打开蒸汽阀门，在设备预热的过程中一定要缓慢，排净设备、管道中的余水，阀门的开度一定要小，余水排净后关闭疏水器的旁通阀。（控制温度的上升速度，不能速升，速降）3如果是DCS控制，
15、开始一定要把温度的控制打到手动，当温度达到工艺控制的温度并且比较稳定时，再把手动转换成自动控制。,怎样开启蒸汽阀门,1 开启蒸汽总阀a开启总管上所有的导凌阀门b缓缓开启蒸汽总阀，这一过程一定要慢（暖管），如果开启的速度太快的话，容易产生气锤现象，发生安全生产事故，有爆管、人员伤亡、设备生产事故等。C 排净蒸汽中的余水，充分暖管后才能关闭导凌 阀。,管道设计与安装的一般原则,1 管道应成组、成排地布置，这是为了强调美观和确保管道支架的 经济性；2 设备间的管道连接，应尽可能地短而直，如泵的入口管道、压缩 机的入口管道、加热炉的出口管道、再沸器管道及真空管道等。 同时又要有一定的柔韧性，以减少人工
16、补偿器和由热膨胀、位移 所产生的力和力矩；3 由于管法兰处容易泄漏，对于高温高压管道应尽量避免采用法兰 连接，而改用焊接，法兰连接不仅易泄漏而且价格高；4 在输送腐蚀性介质的管道上安装的法兰应设置塑料保护罩，并且 在通道上部不得设置法兰，以防泄漏发生安全事故；5 管道穿越楼板、平台、屋面及墙壁时要加保护套管，套管直径应 大于法兰直径或管道保温后的直径；,6 地下管道穿越铁路、公路、水渠时要采取保护措施，一般采用 旧钢管做保护套管，其直径比被保护的管道大两个等级；7 尽可能不采用管沟敷设管道，若必须设计管沟时在阀门和法兰 处须留有足够的检修空间，管沟内须有排水设施；8 地下管道应埋设在冰冻线以下
17、，以免冻坏，埋地管道的阀门应 安装在阀门井内；气体和蒸汽管道应从主管上部引出支管，以减少冷凝液的携带 排液口设置在底部以排尽冷凝液；10 管托的设计要求；11 装卸车设施的管道安装要求；12 管架的布置要求。,管道设计与安装的一般原则,阀门安装要领,阀门安装的位置,1 阀门应集中于管架外部，必要时设计操作平台；2 操作阀门的适宜位置在1200mm上下，管道或设备上的阀门不得 在人的头部高度民主范围内，以免造成头部伤害的危险；3 较大的阀门附近应设置支架，避免阀门连接法兰受力；4 大型阀门的安装须利用吊车或吊柱；5 高处安装的阀门手轮不宜向下，以免阀门泄漏造成事故；6 水平管道上安装的阀门，手轮
18、方向要求：垂直向上、水平等；7 安装在低处的阀门若操作不频繁者可以接延伸杆；8 事故处理阀门的安装位置应尽量设置在安全地带；9 阀门应尽量靠近主管或设备安装。,管道连接,管道连接的方法很多，下面重点介绍几种常见的管道连接方法。1 焊接焊接是化工厂中应用最广的一种管路连接方式。特点是成本低、方便可靠，特别适用于直径大的长管路连接，但拆装不便。凡是不需要拆装的地方，都应尽量采用焊接。所有压力管道，如煤气、蒸汽、空气、真空等管道尽量采用焊接。管径大于32 mm ，厚度在4mm 以上的采用焊接，管径在32mm 以下、厚度在3 . smm 以下的采用气焊。,2 法兰连接法兰连接是化工厂中应用极广的一种连
19、接方式。特点是强度高、装拆方便、密封可靠，适用于大管径、密封性要求高的管子连接，如真空管等，但费用较高。,3 螺纹连接螺纹连接是一种常用的管道连接方法。一般用于管径（5 omm （室内明敷上水管可采用镇150mm ）、工作压力低于980kPa 以及介质温度（100 的焊接钢管、镀锌焊接钢管、硬聚氯乙烯塑料管与管道、管件、阀门相连接。特点是结构简单、拆装方便；但连接的可靠性差，容易在螺纹连接处发生渗漏。在化工厂中，通常用于上、下水，压缩气体管路的连接，不宜用于易燃、易爆、有毒介质的管路连接。4 承插连接承插连接适用于埋地或沿墙敷设的给排水管，如铸铁管、陶瓷管和石棉水泥管。工作压力蕊0 . 3MPa ，介质温度镇60 。,谢谢大家!Thanks a lot !,谢谢!Thanks a lot !,
