化工管路設(shè)計(jì)與安裝要求

1、認(rèn)識(shí)化工管路,2024/3/30,2,前 言,一套化工裝置之所以能進(jìn)行生產(chǎn)，是由于工藝過(guò)程所必須的機(jī)械設(shè)備用管到按流程加以連接的結(jié)果。工藝生產(chǎn)裝置的管道猶如人體的血管，沒(méi)有它人就不能生存；同樣，工藝生產(chǎn)裝置如果沒(méi)有管道的連接也就不能生產(chǎn)。 在石油化工工程建設(shè)中，配管材料的費(fèi)用約占設(shè)備材料總費(fèi)用的23%，安裝工時(shí)約占施工總工時(shí)的47%，設(shè)計(jì)工時(shí)約占工程設(shè)計(jì)總工時(shí)的40%，而且裝置能否長(zhǎng)期安全運(yùn)行與管道的設(shè)計(jì)安裝質(zhì)量密切相關(guān)

2、。,2024/3/30,3,管道設(shè)計(jì)與安裝是石油化工裝置設(shè)計(jì)與安裝的重要組成部分，是一門綜合性的技術(shù)，既要求從事這項(xiàng)工作的工程技術(shù)人員具有工藝、設(shè)備、生產(chǎn)操作、檢修和施工等方面的知識(shí)，也要求具備土建、機(jī)械、電工、儀表、系統(tǒng)工程等廣泛的知識(shí)。 本課程在全面分析石油化工工藝管道設(shè)計(jì)理論、安裝原則、施工標(biāo)準(zhǔn)等主要內(nèi)容的同時(shí)力求理論聯(lián)系實(shí)際，突出工程實(shí)踐，為化工工藝類畢業(yè)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(chǔ)。

3、,2024/3/30,4,管道是由管子、管件、閥門、以及管道上的小型設(shè)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(shí)際生產(chǎn)中各種管道輸送的介質(zhì)和操作參數(shù)千差萬(wàn)別，其危險(xiǎn)性和重要程度也各有不同。因此目前工程上采用管道分級(jí)的辦法，對(duì)各種管道分門別類地提出不同的設(shè)計(jì)、制造和施工驗(yàn)收要求，以確保各種管道在其設(shè)計(jì)條件下能安全可靠地運(yùn)行。,第一章 管道工程基礎(chǔ),2024/3/30,5,2024/3/30,6,2024/3/30

4、,7,工業(yè)管道分級(jí)：,管道級(jí)/類別,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。,2024/3/30,8,管道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度,設(shè)計(jì)壓力,如何確定管道的設(shè)計(jì)壓力，國(guó)際《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定設(shè)計(jì)壓力按下列要求確定。 一條管道的設(shè)計(jì)壓力（表壓），不應(yīng)小于運(yùn)行中遇到的可能內(nèi)壓或外壓與溫度相偶合時(shí)最嚴(yán)重條件下的壓力。,管道的設(shè)計(jì)溫度是指正常操作過(guò)程中，由壓力和溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的材料

5、溫度。,設(shè)計(jì)溫度,2024/3/30,9,公稱壓力,公稱壓力為管子、管件、閥門等在規(guī)定溫度下允許承受的以壓力等級(jí)表示的工作壓力。公稱壓力的符號(hào)為PN，其公制單位為MPa。,,50 - PN1.6 DN50 PN1.6表示公稱壓力為16atm DN50表示公稱直徑為50mm外徑: φ57X3.5cs cs表示材料為普通碳素鋼

6、 ss表示材料為特種碳素鋼,2024/3/30,10,國(guó)內(nèi)公稱壓力分級(jí)對(duì)照表,2024/3/30,11,GB 9112-88 鋼制管法蘭(國(guó)標(biāo))SH 3406-96 鋼制管法蘭(中國(guó)石化總公司標(biāo)準(zhǔn))JB/T 75-94 管路法蘭類型(機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn))HG 20592-97 鋼制管法蘭(化學(xué)工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)-歐)HG 20615-97 鋼制管法蘭(化學(xué)工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)-美),相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),2024/3/30,12,公稱直徑、外徑及壁厚,公

7、稱直徑,為簡(jiǎn)化管道組成件的連接尺寸，便于生產(chǎn)和選用，工程上對(duì)管道直徑進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)，以“公稱直徑”表示，公稱直徑的符號(hào)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(nèi)直徑，其實(shí)際數(shù)值與內(nèi)徑并不完全相同。 目前國(guó)內(nèi)外公稱直徑的分級(jí)基本相同，我國(guó)采用公制、美國(guó)采用英制，具體見(jiàn)下表。,外徑及壁厚,2024/3/30,13,公稱直徑分級(jí),,2024/3/30,14,第二章 管路流體力學(xué)（略）,管徑的確定,

8、管道壓力降,氣液兩相流動(dòng),流體流速和壓力降推薦值,2024/3/30,15,第三章 管道器材及選擇,在對(duì)各裝置工程費(fèi)用的統(tǒng)計(jì)分析表明，管道工程費(fèi)用約占總工程費(fèi)用的10～30%，而管道器材在管道工程費(fèi)用中所占的比例大致如下：管子 35% 管件（彎頭、三通、異徑

9、管、管帽、法蘭、墊片、緊固件） 20%閥門 30%保溫材料 15% 由此可見(jiàn)，管

10、子、管件和閥門的費(fèi)用約占管道工程費(fèi)用的85%，是管道器材費(fèi)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。,2024/3/30,16,第一節(jié) 管 子,分類：,按用途分類，可分為流體輸送用、傳熱用、結(jié)構(gòu)用和其他用等；,按材質(zhì)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,2024/3/30,17,,,無(wú)縫鋼管,2024/3/30,18,套 管,2024/3/30,19,翅片管,2024/3

11、/30,20,襯里管道,襯塑管,2024/3/30,21,,管子按材質(zhì)分類,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。,2024/3/30,22,鋼管的尺寸系列,1 鋼管的公稱直徑（DN）系列,2 鋼管的外徑系列,3 鋼管的壁厚系列,2024/3/30,23,非金屬管和襯里管,聚氯乙烯管（PVC管）：,廣泛應(yīng)用于石油化工、污水處理、礦山等領(lǐng)域，具有良好的耐腐蝕性能、機(jī)

12、加工性能、力學(xué)性能。 PVC管可分為0.5、0.6、1.0、1.6四個(gè)壓力等級(jí)；適應(yīng)溫度范圍：-15～60℃，溫度過(guò)低易開(kāi)裂過(guò)高易老化。 PVC管一般分為輕型管和重型管兩種。,2024/3/30,24,玻璃鋼管（FRP管）：,玻璃鋼管是將浸有樹(shù)脂基體的纖維增強(qiáng)材料，按照特定的工藝條件逐層纏繞到芯模上并進(jìn)行固化而成。其管壁是一種層狀結(jié)構(gòu)。 種類：FRP-W型、 FRP-R型、 FRP-F型、

13、 FRP-H型,聚丙烯/玻璃鋼復(fù)合管（PP/FRP管）：,襯里管：襯橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、搪瓷等。,2024/3/30,25,第二節(jié) 管 件,管件在管道系統(tǒng)中起著改變走向、改變標(biāo)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(fù)雜，形狀各異、繁簡(jiǎn)不同，所采用的管件品種、材質(zhì)、數(shù)量也就很多，選用時(shí)需要考慮的因素也很復(fù)雜。 管件的主要品種有彎頭、異徑管、三通、四通、加強(qiáng)管嘴、管帽、螺紋短節(jié)

14、等。常用材料有普通碳素鋼、合金鋼、不銹鋼等。,2024/3/30,26,管件的用途,,2024/3/30,27,管件的選擇,管件的選擇是指根據(jù)管道級(jí)別、設(shè)計(jì)條件（P、T）、介質(zhì)特性、材料加工工藝性能、焊接性能、經(jīng)濟(jì)性以及用途來(lái)合理確定管件的溫度-壓力等級(jí)和管件的連接形式。 實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，具體根據(jù)工程項(xiàng)目的管道器材選用規(guī)定、管道等級(jí)表以及管道布置要求選用管件的材料、壓力等級(jí)、連接形式和種類。 管件的連接形式多種多樣，相

15、應(yīng)的結(jié)構(gòu)也有所不同，常用的有對(duì)焊連接、螺紋連接、承插焊連接和法蘭連接四種形式。,2024/3/30,28,法蘭及緊固件,管道法蘭是工業(yè)管道系統(tǒng)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(huán)節(jié)，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(guān)鍵。 本節(jié)將著重介紹法蘭類型及其安裝與使用。,

16、2024/3/30,29,法蘭的種類,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(duì)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(duì)焊法蘭：,松套法蘭：,2024/3/30,30,法蘭密封面,法蘭密封面有寬面、光面、凹凸面、槽面及梯形槽面等幾種。,凹凸面法蘭：,光面法蘭：,寬面法蘭：,面法蘭：,梯形槽面法蘭：,2024/3/30,31,法蘭與法蘭蓋,2024/3/30,32,2024/3/30

17、,33,,,,,2024/3/30,34,螺栓和螺母,2024/3/30,35,沖壓彎頭,2024/3/30,36,煨彎管,2024/3/30,37,三通或四通,2024/3/30,38,異徑管,2024/3/30,39,碳鋼高壓彎頭,2024/3/30,40,,,45o、90o、180o彎頭,2024/3/30,41,閥 門,閥門是介質(zhì)流通系統(tǒng)或壓力系統(tǒng)中的一種設(shè)施，它用來(lái)調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量或壓力。其功能包括切斷或接通介質(zhì)、控制

18、流量、改變介質(zhì)流向、防止介質(zhì)回流、控制壓力或泄放壓力。 閥門的這些功能通?？空{(diào)節(jié)閥門關(guān)閉件的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)可采用手工操作，也可以采用自動(dòng)控制。 本節(jié)將著重討論手動(dòng)閥。,2024/3/30,42,閥門的分類,1 按用途分：,切斷閥、調(diào)節(jié)閥、止回閥、分流閥、安全閥等；,2 按驅(qū)動(dòng)形式分：,手動(dòng)閥、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥、自動(dòng)閥；,2 按驅(qū)動(dòng)形式分：,3 按公稱壓力分：,真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥；,4

19、 按工作溫度分：,真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥；,高溫閥、中溫閥、常溫閥、低溫閥、超低溫閥；,2024/3/30,43,閥門通用分類法：,這種分類法是既按閥門的工作原理和用途來(lái)劃分，同時(shí)又考慮閥門結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，這是目前國(guó)內(nèi)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。,2024/3/30,44,球 閥,球

20、閥的閥瓣為一中間有通道的球體，球體環(huán)繞自己的軸心作90o旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)閥門的開(kāi)閉。 球閥開(kāi)閉迅速，一般用于需要快速啟閉或要求阻力小的場(chǎng)合，可用于水、油等介質(zhì)，也可適用于漿料、粘性物料甚至是帶懸浮顆粒的介質(zhì)。,2024/3/30,45,手動(dòng)球閥系列,2024/3/30,46,自動(dòng)球閥系列,2024/3/30,47,隔 膜 閥,隔膜閥利用彈性隔膜阻擋流體通過(guò)，其閥桿不與介質(zhì)直接接觸，所以不采用填料函。 隔膜

21、閥適用于輸送氣體、液體、粘性流體和腐蝕性介質(zhì)，隔膜材料采用橡膠或聚四氟制作，因此隔膜閥的最大特點(diǎn)是耐強(qiáng)腐蝕。,2024/3/30,48,蝶 閥,蝶閥的啟閉件是一個(gè)圓盤形的閥板，在閥體內(nèi)繞自身的中心線旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到閥門的啟閉或調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度大小。 蝶閥適用于氣體、油、工藝過(guò)程和輸水管道等。特點(diǎn)： 切斷性能好、流通阻力小、有良好的調(diào)節(jié)性能、結(jié)構(gòu)緊湊尺寸小便于配管、重量輕安裝及固定容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修方便

22、、可實(shí)現(xiàn)快速切斷、可用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。,2024/3/30,49,蝶閥系列,2024/3/30,50,截 止 閥,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(jīng)過(guò)閥門時(shí)方向產(chǎn)生改變，因而阻力較大；由于流體流經(jīng)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(zhì)用，并且適合于需頻繁開(kāi)啟的場(chǎng)合。,2024/3/30,51,截止閥系列

23、,2024/3/30,52,疏水閥系列,節(jié)能型閥門，主要用于汽水分離。,2024/3/30,53,閘 閥,閘閥的啟閉件是閥板，閥板的運(yùn)動(dòng)方向與流體流動(dòng)方向垂直。閘閥廣泛應(yīng)用于各種介質(zhì)的啟閉，其通道通常是全徑型直通道，因而壓力降很小。 特點(diǎn)：流體方向不變阻力小、適于作切斷不宜調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜。,2024/3/30,54,閘閥系列,2024/3/30,55,管道的設(shè)

24、計(jì)與安裝,前提：,在管道設(shè)計(jì)安裝之前，須有如下必要的資料：1 裝置設(shè)備的平、立面布置圖；2 管道材料規(guī)格（管路等級(jí)）；3 設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖；4 儀表規(guī)格等等。,2024/3/30,56,管道設(shè)計(jì)與安裝的一般原則,1 管道應(yīng)成組、成排地布置，這是為了強(qiáng)調(diào)美觀和確保管道支架的 經(jīng)濟(jì)性；2 設(shè)備間的管道連接，應(yīng)盡可能地短而直，如泵的入口管道、壓縮 機(jī)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(shí)又要有一定

25、的柔韌性，以減少人工補(bǔ)償器和由熱膨脹、位移 所產(chǎn)生的力和力矩；3 由于管法蘭處容易泄漏，對(duì)于高溫高壓管道應(yīng)盡量避免采用法蘭 連接，而改用焊接，法蘭連接不僅易泄漏而且價(jià)格高；4 在輸送腐蝕性介質(zhì)的管道上安裝的法蘭應(yīng)設(shè)置塑料保護(hù)罩，并且 在通道上部不得設(shè)置法蘭，以防泄漏發(fā)生安全事故；5 管道穿越樓板、平臺(tái)、屋面及墻壁時(shí)要加保護(hù)套管，套管直徑應(yīng) 大于法蘭直徑或管道保溫后的直徑；,2024/3/30,57,6 地下

26、管道穿越鐵路、公路、水渠時(shí)要采取保護(hù)措施，一般采用 舊鋼管做保護(hù)套管，其直徑比被保護(hù)的管道大兩個(gè)等級(jí)；7 盡可能不采用管溝敷設(shè)管道，若必須設(shè)計(jì)管溝時(shí)在閥門和法蘭 處須留有足夠的檢修空間，管溝內(nèi)須有排水設(shè)施；8 地下管道應(yīng)埋設(shè)在冰凍線以下，以免凍壞，埋地管道的閥門應(yīng) 安裝在閥門井內(nèi)；氣體和蒸汽管道應(yīng)從主管上部引出支管，以減少冷凝液的攜帶 排液口設(shè)置在底部以排盡冷凝液；10 管托的設(shè)計(jì)要求；11 裝卸車設(shè)施

27、的管道安裝要求；12 管架的布置要求。,管道設(shè)計(jì)與安裝的一般原則,2024/3/30,58,閥門安裝要領(lǐng),閥門安裝的位置,1 閥門應(yīng)集中于管架外部，必要時(shí)設(shè)計(jì)操作平臺(tái)；2 操作閥門的適宜位置在1200mm上下，管道或設(shè)備上的閥門不得 在人的頭部高度民主范圍內(nèi)，以免造成頭部傷害的危險(xiǎn)；3 較大的閥門附近應(yīng)設(shè)置支架，避免閥門連接法蘭受力；4 大型閥門的安裝須利用吊車或吊柱；5 高處安裝的閥門手輪不宜向下，以免閥門泄漏造成事故