壓力管道設(shè)計基礎(chǔ)

壓力管道設(shè)計基礎(chǔ)

(壓力管道考核培訓(xùn)班專題講座)

XXXXX過程裝備研究所XXXXX

1概述

1.1設(shè)計資格

壓力管道的安全涉及設(shè)計、制造、安裝、檢驗、使用、修理

等多個環(huán)節(jié)，其中設(shè)計是“優(yōu)生”的基礎(chǔ)，是能否確保壓力管道

安全運行的最重要一環(huán)。為此必須把好設(shè)計關(guān)，對設(shè)計單位進(jìn)行

資格認(rèn)證，是確保壓力管道設(shè)計質(zhì)量的重要措施。2002年8月

14日國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局總局頒布實施《壓力容器壓力管

道設(shè)計單位資格許可與管理規(guī)則》，對壓力管道按危險程度分成

3類6個級別。

類另IJ級另1」備注

長輸管道GA1國家質(zhì)檢檢總局

(GA)GA2批準(zhǔn)、發(fā)證

公用管道GB1省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

(GB)GB2批準(zhǔn)、發(fā)證

工業(yè)管道GC1國家局批準(zhǔn)、發(fā)證

(GC)GC2省局批準(zhǔn)、發(fā)證

1.2設(shè)計程序和主要內(nèi)容

在我國，工程設(shè)計一般分兩步進(jìn)行，首先根據(jù)已批準(zhǔn)的項目

建議書和可行性研究報告（設(shè)計前期工作）進(jìn)行初步設(shè)計。初步

設(shè)計經(jīng)上級主管部門組織審查、批準(zhǔn)后再進(jìn)行施工圖設(shè)計。設(shè)計

主要內(nèi)容如下：

1.工藝計算

包括物料衡算、熱量衡算和水力計算等；按照物料的

流量及該物料允許的流速確定管徑、管長。

2.管道材料選擇

按照不同介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)、壓力等級、工作溫度

等因數(shù)確定管子的材料和閥門、法蘭等管道附件，初估材

料數(shù)量。

3.管線的結(jié)構(gòu)設(shè)計

包括管線器材的選用（閥門、法蘭、管件、補(bǔ)償器、

支吊架）及隔熱、伴熱設(shè)計。

4.管道的強(qiáng)度計算

包括靜載計算（壓力、重力）、動載計算（風(fēng)載、地

震）、振動計算、熱應(yīng)力計算。

5.安全裝置設(shè)計

包括安全閥、爆破片、阻火器。

6.繪制草圖和施工圖

繪制流程圖（系統(tǒng)圖）、平面布置圖、立面布置圖、

管段圖（空視圖）、管件圖、管架圖等。

7.編制設(shè)計說明書

編制管道安裝一覽表、綜合材料表、油漆保溫一覽表

等。

所有設(shè)計文件必須進(jìn)行校對、審核，部分圖紙還要

進(jìn)行審定，最后還要進(jìn)行各有關(guān)專業(yè)參加的綜合會簽，確

保設(shè)計的質(zhì)量。

1.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

壓力管道的初步設(shè)計和施工圖設(shè)計，都必須按先行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)

范設(shè)計。

原勞動部《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》（1996）

國家質(zhì)檢總局《壓力容器壓力管道設(shè)計單位資格許可與管理

規(guī)則》

GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》

GB50028-2002《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》

GB5001-1991《石油化工企業(yè)設(shè)計規(guī)范》

GB50251-1994《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》

GB50253-1994《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》

HGJ8-87-1994《化工管道設(shè)計規(guī)范》

SH3054-1993《石油化工企業(yè)管道綜合設(shè)計規(guī)范》

GB50160-1992《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》

GBJ16-1994《建筑設(shè)計防火規(guī)范》

GB50058-1992《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》

GB50264-1997《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計規(guī)范》

HG/T20549-1998《化工裝置管道布置設(shè)計規(guī)定》

SHJ40-1991《石油化工企業(yè)蒸氣伴熱管及夾套管設(shè)計規(guī)范》

HG/T20670-2000《化工、石油化工管架、管墩設(shè)計規(guī)定》

GB50235-1997《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》

GB50236-1998《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)

范》

HG20225-1995《化工金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》

SH3501-2002《石油化工劇毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收

規(guī)范》

JB4730-1994《壓力容器無損檢測》

GB3323-1987《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》

GB11345T987《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》

GB/T8163-1999《輸送流體用無縫鋼管》

GB9948-1988《石油裂化用無縫鋼管》

GB/T12771-1991《輸送流體用不銹鋼焊接鋼管》

GB/T14976-1994《輸送流體用不銹鋼無縫鋼管》

GB9112-9123-1988《鋼制管法蘭》

JB/T74-90-1994《管路法蘭及墊片》

HG20592-20635-1997《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》

GB/T17116-1997《管道支吊架》

GB/T12777-1997《金屬波紋管膨脹節(jié)》

在進(jìn)行某個特殊介質(zhì)的壓力管道設(shè)計時，除了按一般通用的

標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計外，還要參照該產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)范。如在進(jìn)行

氧氣管道設(shè)計時，必須符合《氧氣站設(shè)計規(guī)范》要求；進(jìn)行乙快

氣管道設(shè)計時，必須符合《乙快站設(shè)計規(guī)范》要求。

各種管道組件都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計中盡量執(zhí)行各種現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

總之，壓力管道的設(shè)計，必須確保安全，必須由有設(shè)計資格

的單位按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。以免造成重大的經(jīng)濟(jì)損失利人

員傷亡。

2壓力管道總體布置(設(shè)計)及安全規(guī)程

2.1壓力管道總體設(shè)計的基本原則

壓力管道的設(shè)計可分為干線壓力管道設(shè)計利裝置內(nèi)壓力管道

設(shè)計；設(shè)計中應(yīng)考慮到以下幾個方面：

(1)滿足工藝要求、材料、結(jié)構(gòu)形式、柔性、抗振能力、各

種組件、附件等適當(dāng)組合，全面達(dá)到生產(chǎn)要求;

⑵管道設(shè)計要為安裝施工、操作管理、維護(hù)檢修提供方便,

保證足夠的空間；

(3)滿足防火、防爆等安全規(guī)范的要求，創(chuàng)造安全運行環(huán)境；

(4)管道走向合理，避免不必要的往返和轉(zhuǎn)折，使總體設(shè)計經(jīng)

濟(jì)合理；

(5)管道排列規(guī)范、美觀，框架、管廊立柱對齊、縱橫成行，

管道橫平豎直，不在特殊需要的情況下不用歪斜管道布置方式。

2.2管道總體設(shè)計及安全規(guī)程

1)一般要求

管道設(shè)計要與裝置全部設(shè)計統(tǒng)一考慮，必須符合管道儀表流

程圖，要有適當(dāng)?shù)闹危ＷC足夠的強(qiáng)度，對工作溫度較高的管

道要作柔性分析、有激振源的管道要作動力分析，使管道既有足

夠的強(qiáng)度，又能吸收熱膨脹位移又有良好的抗振性。在經(jīng)常出現(xiàn)

颶風(fēng)或地震分區(qū)級別高的地區(qū)還要考慮抵御風(fēng)載和地震載荷的

能力。

管道的敷設(shè)主要有架空和埋地兩種類型，在選擇何種敷設(shè)時

可根據(jù)具體情況確定，化工和石油化工企業(yè)的工業(yè)管道大都采用

架空敷設(shè)，便于施工、操作、檢查、維修，也較為經(jīng)濟(jì)，大中型

裝置的架空管道都用管廊、管架和管墩成排敷設(shè)。對于分散的管

道可用支吊架。長輸管道一般采用埋地敷設(shè)，它利用了地下空間。

缺點是有腐蝕，檢查和維修困難，尤其是需排液的管道，困難更

大。工業(yè)管道地下敷設(shè)的較少，就是地下敷設(shè)也大都用管溝，而

不是直接敷設(shè)在地下。

2）防火安全設(shè)計

當(dāng)管道敷設(shè)在管廊上時，為充分利用空間，一般機(jī)泵就置

于管廊下，管廊的上面放置引風(fēng)機(jī)，管廊的兩側(cè)是主體設(shè)備。

管廊與它們要保持一定的距離，這個距離要滿足有關(guān)防火的規(guī)

范標(biāo)準(zhǔn)。涉及的問題是：裝置中的物質(zhì)火災(zāi)危險性如何？防火

要求如何？與其設(shè)備的防火間距應(yīng)多大？材料的耐火等級與耐

火保護(hù)如何？這些問題在GB5001-91《石油化工企業(yè)設(shè)計規(guī)范》

中都有詳細(xì)而明確的規(guī)定。

據(jù)統(tǒng)計石油化工企業(yè)裝置內(nèi)，發(fā)生火災(zāi)后的持續(xù)時間多數(shù)在

lh左右，所以必須加耐火保護(hù)層。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耐火層的耐火極限

不應(yīng)低于1.5ho

3）防爆安全設(shè)計

一般產(chǎn)生爆炸必須具備三個條件：①存在可燃?xì)怏w、易燃液

體的蒸汽或薄霧；②上述物質(zhì)與空氣混合,其濃度達(dá)到爆炸極限;

③存在足以點燃爆炸性混合物的火花或高溫。

只要設(shè)法使這三個條件不同時出現(xiàn)，就基本可以防止出現(xiàn)爆

炸?？赏ㄟ^設(shè)法防止設(shè)備和管道泄漏、用惰性氣體將易燃物質(zhì)與

空氣隔離、聯(lián)鎖保護(hù)等措施來達(dá)到。

在總體設(shè)計中還要設(shè)法限制和縮小危險區(qū)的范圍。將不同等

級的爆炸危險區(qū)與非爆炸危險區(qū)隔開；采用露天布置和加強(qiáng)室內(nèi)

通風(fēng)使爆炸危險物質(zhì)濃度低于爆炸極限，用測量報警裝置監(jiān)測爆

炸危險物濃度。

4)其他安全設(shè)計

(1)輸送易燃易爆介質(zhì)的埋地管道需要穿越電纜溝，且管道

溫度又較高時，必需采取隔熱措施，以使外表面溫度低于60C。

(2)經(jīng)過道路的管道必須有一定的架空高度，只有人員通行

的凈高不小于2.2m；通行大型車輛的凈高要留4.5m；跨越鐵路

的凈高則不小于5.5m；以免在車輛通行時撞到管道。萬一出現(xiàn)

意外事故有利于車輛出入。

(3)法蘭的位置避免處于人行通道和機(jī)泵上方。輸送腐蝕性

介質(zhì)管道上的法蘭要設(shè)安全防護(hù)罩。

5)便于檢修、運行操作

管廊的下面一般布置泵，這樣可以有效利用空間，而且泵與

管廊的距離縮短節(jié)省管材。為便于泵安裝、操作、檢修，至少要

有3.5m的凈空高度，在管廊下布置設(shè)備的還要增加管

廊下的凈空高度。

管廊在道路上空穿越時，凈空高度應(yīng)為：裝置內(nèi)檢修道不低

于4.5m；主干道和鐵路不低于5.5m；管廊下的檢修通道不低于

3mo

3.壓力管道常用管子材料選用原則

在進(jìn)行壓力管道設(shè)計時，管徑經(jīng)計算確定以后，就要選擇管

子的材料。壓力管道常用管子材料的使用是根據(jù)所輸送介質(zhì)的操

作條件（如壓力、溫度）及其在該條件下的介質(zhì)特性決定的。

材料的正確選用是管道安全運行并經(jīng)濟(jì)合理的前提，管道材

料的選用應(yīng)考慮如下因素：

3.1考慮優(yōu)先選用的管材

在選用管子材料時，一般先考慮采用金屬材料，金屬材料不

適用時，再考慮非金屬材料。金屬材料優(yōu)先選擇鋼制管材，后考

慮選用有色金屬材料。鋼制管材中，先考慮采用碳鋼，不適用時

再選用不銹鋼。在考慮碳鋼材料時，先考慮焊接鋼管，不適用時

再選用無縫鋼管。

3.2考慮介質(zhì)壓力的影響

輸送介質(zhì)的壓力越高，管子的壁厚就越厚，對管子材料的要

求一般也越高。

⑴?介質(zhì)壓力在1.6MPa以上時，可選用無縫鋼管或有色金屬管

子。

(2).壓力很高時，如在合成氨、尿素和甲醇生產(chǎn)中，有的管子

介質(zhì)壓力高達(dá)32MPa,一般選用材料為20鋼或15MnV的高壓無

縫鋼管。

(3).真空設(shè)備上的管子及壓力大于lOMPa時的氧氣管子，一般

采用銅和黃銅管。

(4).介質(zhì)壓力在L6MPa以下時，可考慮采用焊接鋼管、鑄鐵管

或非金屬管子。但鑄鐵管子承受介質(zhì)的壓力不得大于1.0MPao

非金屬管子所能承受的介質(zhì)壓力，與非金屬材料品種有關(guān)，如硬

聚氯乙烯管子，使用壓力小于或等于l.6MPa；增強(qiáng)聚丙烯管子,

使用壓力小于或等于LOMPa；ABS管子，使用壓力小于或等于

0.6MPa。

(5).對水管，當(dāng)水的壓力在LOMPa以下時，通常采用材料為

Q235A的焊接鋼管；當(dāng)水的壓力大于2.5MPa時，一般采用材料

為20鋼的無縫鋼管。

3.3考慮介質(zhì)溫度的影響

不同材料的管子，適用于不同的溫度范圍。表5.2

表5.2不同材料的管子，使用溫度范圍

材料牌號使用溫度范圍℃材料牌號使用

溫度范圍℃

Q235AF0-250純

鈦W350

Q235A0?

350鋁-268--150

20R-20-475銅、黃

銅-196?200

20g-20-475純

鋁W120

16MnR-14-475硬

鋁W140

16Mn-40?475灰鑄

鐵W250

0.5MoW520球墨鑄

鐵W350

Crl8Ni9-196-700

3.4考慮介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響

介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在腐蝕上，應(yīng)予以高度重視。

(1).介質(zhì)呈中性，一般對材料要求不高，可選用普通碳鋼管；

(2).介質(zhì)呈酸性或堿性，就要選擇耐酸或耐堿的管材一。

(3).輸送水及水蒸汽，采用碳鋼材料的管子。

3.5考慮管子本身功能的影響

有些管子除需具備輸送介質(zhì)的功能外，還要具有吸震的功能、

吸收熱脹冷縮的功能，在工作狀況下，能經(jīng)常移動的功能。

3.6考慮壓力降的影響

管子的材料初步選定以后，還要進(jìn)行管道壓力降的計算，確

定管子內(nèi)徑。通過壓力降的計算，看選用的材料是否符合要求。

特別在初步選用塑料管子時，更要重視壓力降的復(fù)核。

壓力管道的計算，在工程設(shè)計中，一般要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行物料

衡算、能量衡算和設(shè)備計算，初步確定物料流量。并參照有關(guān)資料，

假定一個物料流速，計算出管子內(nèi)徑，查手冊或標(biāo)準(zhǔn)，選用標(biāo)準(zhǔn)管子,

通常選用的標(biāo)準(zhǔn)管子內(nèi)徑應(yīng)等于或略大于計算出的管子內(nèi)徑。再計算

管道的壓力降。利用下式可以對各種情況進(jìn)行計算：

3彳D2?u(5—1)

式中：D----內(nèi)徑(m)；

Q——容積流量(m'/s)；

u----流速(m/s)

兒種情況如下：

(1)已知容積流量，設(shè)定某一流速，計算出管子內(nèi)徑D；

(2)已知管子內(nèi)徑，并根據(jù)輸送介質(zhì)設(shè)定的管道流速，可計算容積

流量Q；

(3)已知容積流量和管子內(nèi)徑，計算流體在管子中的流速uo

根據(jù)容積流量和管子內(nèi)徑，計算出的物料流速應(yīng)在允許的流速范

圍之內(nèi)。通常情況下，各種物料的流速范圍可參照表5.3"

表5.3物料一般流速范圍

流體名稱流速

范圍（m/s）

飽和蒸汽主管3

0~40

支管2030

低壓蒸汽V1.0MPa（絕壓）15

20

中壓蒸汽1.0?4.0MPa（絕壓）20

40

高壓蒸汽4.0?12.0MPa（絕壓）40

60

過熱蒸汽（主管）40

60

（支管）35?4

0

一般氣體（常壓）10

20

高壓乏氣8

0-100

蒸汽（加熱蛇管）（入口管）30

40

氧氣0-0.05MPa（表壓）5.0

10

2.0~3.0MPa（表壓）3.0、

4.0

車間換氣通風(fēng)（主管）4.

0?15

（支管）2.0?

8.0

風(fēng)管距風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)

處1.0?4.0

最近處8.0?1

2

真空管V1

0

真空蒸發(fā)器汽出口（低真空）5

0?60

（高真空）60?

70

廢氣低壓2

。?30

高壓80-10

0

自來水主管，0.3MPa(表壓)1.5?

3.5

支管,0.3MPa(表壓)1.0?1.5

蛇管冷卻水V1

石棉水泥輸水管①50?250下限0.2

8?0.4

上限0.9?1.5

0600—1000下限0.55?

0.6

上限2.2?2.6

泥

漿0.5?0.7

油封式真空泵吸入口10?

13

易燃易爆液體V1

流體在管道中流動，由于管道內(nèi)徑不是絕對光滑，不一定是等徑,

管道走向也可能有彎曲、升降，加之管道中有閥門、法蘭等管件，從

而使流體在管道中流動必然會產(chǎn)生壓力降。

(1)管內(nèi)摩擦壓力降

-1522

APr=6.506X10fLW/Dp(5-

2)

式中：△Pr—管內(nèi)摩擦壓力降(kPa)；

f—摩擦系數(shù)；

L一管路總長度(包括管子及附件)(m)；

W一氣(液)體的重量流量(kg/h)；

P一氣(液)體的密度(kg/n?)。

(2)局部壓力降

AP,=5.1X10-7Kpu2/g(5-

3)

式中：△PY—局部壓力降(kPa)；

g一重力加速度；

K一局部阻力系數(shù)。

在工程上還常用當(dāng)量長度計算法，將各種局部壓力降折合為相當(dāng)

于直管長度的壓力降來計算。

(3)上升管靜壓壓力降

A1.02X10-6(HLHC(5-

4)

式中：△PH一上升管靜壓壓力降(KPa)

H”Hi一管段始端和終端的標(biāo)高(m)

(4)加速度壓力降

-72

APV=5.1X10Pu/g(5

—5)

式中：IP、一加速度壓力降(KPa)

(5)流體粘度引起的壓力降

對于油類、因粘滯性產(chǎn)生的壓力降用下式計算

2

△Pw=40.74LuQ/d(5

—6)

式中：△P.——流體粘度引起的壓力降(kPa)；

〃——動力粘度(KPa?S)。

(6)總壓力降:

\P\.15(△+AAP?+△Pv+△F

w)(5-7)

式中：△尸i一總壓力降(kPa)；

1.15一考慮15%的裕量。

(7)總壓力降確定以后，尚須注意以下兩個問題：其一是系統(tǒng)的

總壓力降，不能超過所選管道的額定壓力；其二是泵或壓縮機(jī)的出口

壓力必須超過系統(tǒng)的總壓力降，但不能超過所選管子及其附件的壓力

等級。

3.7常用管道的類型

一般用途及選用材料情況參見下表5.4。

表5.4常用管道的類型、選材、一般用途一覽

表

管道類型選用材料一般用

途

1無縫鋼管

①中低壓用普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼,輸送對碳鋼無腐蝕

或腐蝕速度

低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼很小的各種流體

②高壓用20、15MnV等合成氨、尿素、甲醇生產(chǎn)中

大量使用

③不銹鋼1Cr18Ni9Ti等液堿、丁醛、丁醇、液氮、

硝酸、硝鏤溶液的輸送

2焊接鋼管

①水煤氣輸送鋼管Q235-A適用于輸送水、壓縮空

氣、煤氣、

②螺旋縫電焊鋼管Q235、16Mn等乏汽，冷凝水和采暖

系統(tǒng)的管路

③不銹鋼焊接鋼管1Cr18Ni9Ti等

3金屬軟管

①釬焊不銹鋼軟管ICrl8Ni9Ti一般適用于輸送帶有

腐蝕性氣體

②P2型耐壓軟管低碳鍍鋅鋼帶一般輸送中性的液體、氣體

及混合物

③P3型吸塵管低碳鍍鋅鋼帶一般用于通風(fēng)、吸

塵的管道

④PM1型耐壓管低碳鍍鋅鋼帶一般用于輸送中性

液體

4有色金屬

①銅管和黃銅管T2.T3.T4.TUP用于一般工業(yè)部門，機(jī)器和

真空設(shè)備

TU1、TU2、H68、H62上的管路及壓力小于1OMPa

氧氣管路

②鉛及其合金管純鉛，Pb4、Pb5、Pb6,鉛睇合金（硬鉛），

PbSb4、PbSb6、PbSb8適用于化學(xué)、染料、制藥及其它工業(yè)

部門作耐酸材料的管道，如輸送15?65%的硫酸、干或濕的二氧

化硫、60%的氫氟酸、濃度小于80%的醋酸、鉛管的最高使用溫度為

200℃,但溫度高于140C時，不宜在壓力下使用。

鋁及其合金L2、L3、工業(yè)純鋁鋁管用于輸送脂肪酸、硫化氫及二

氧化碳，鋁管最高使用溫度200C,溫度高于160。。時，不宜在壓

力下使用，鋁管還可以用于輸送濃硝酸、醋酸、蟻酸、硫的化合物及

硫酸鹽。不能用于鹽酸、堿液，特別是含氯離子的化合物。鋁管不可

用對鋁有腐蝕的碳酸鎂、含堿玻璃棉保溫。

5纖維纏繞玻璃鋼管

承插膠粘直管、對接直管和0型環(huán)承插連接直管玻璃鋼一般用在

公稱壓力0.6?1.6MPa、公稱直徑大于50nlm的管道上玻璃鋼

管n玻璃鋼n低壓接觸成型直管使用壓力小于等于o.6MPa,

長絲纏繞直管，使用壓力小于等于1.6MPa

6增強(qiáng)聚丙烯管聚丙烯具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性好、致密性

好，價格低等特點。使用溫度為120C,使用壓力為小于等于1.0M

Pa

7玻璃管增強(qiáng)聚氯乙烯復(fù)合管玻璃、聚氯乙烯一般用于公稱直

徑15-400mm,PN小于等于1.6MPa的管道上

4壓力管道常用閥門的選用

4.1常用閥門的選用原則

'1）閘閥

閘閥的密封性能較截止閥好，流體阻力小，具有一定的調(diào)節(jié)

性能。明桿式尚可根據(jù)閥桿升降高低調(diào)節(jié)啟閉程度，缺點是結(jié)構(gòu)

較截止閥復(fù)雜，密封面易磨損，不宜修理。閘閥適于制成大口徑

的閥門，除適用于蒸汽、油品等介質(zhì)外，還適用于含有粒狀固體

及粘度較大的介質(zhì)，并適用于作放空閥和低真空系統(tǒng)閥門。

2）截止閥

截止閥與閘閥相比，其調(diào)節(jié)性能好，密封性能差，結(jié)構(gòu)簡單,

制造維修方便，流體阻力較大，價格便宜。適用于蒸汽等介質(zhì)，

不宜用于粘度大含有顆粒易沉淀的介質(zhì)，也不宜作放空閥及低真

空系統(tǒng)的閥門。

3）節(jié)流閥

節(jié)流閥的外形尺寸小、重量輕、調(diào)節(jié)性能較盤形截止閥和針

形閥好，但調(diào)節(jié)精度不高，由于流速較大，易沖蝕密封面。適用

于溫度較低、壓力較高的介質(zhì)，以及需要調(diào)節(jié)流量和壓力的部位,

不適用于粘度大和含有固體顆粒的介質(zhì)。不宜作隔斷閥。

4）止回閥

止回閥按結(jié)構(gòu)可分為升降式和旋啟式兩種。升降式止回閥較

旋啟式止回閥的密封性好，流體阻力大，臥式的宜裝在水平管線

上。立式的應(yīng)裝在垂直管線上；旋啟式止回閥，不宜制成小口徑

閥門，它可裝在水平、垂直或傾斜的管線上，如裝在垂直管線上,

介質(zhì)流向應(yīng)由下至上。

止回閥一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含固體顆粒和粘度較

大的介質(zhì)。

5）球閥

球閥的結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，體積小、重量輕、

零部件少，流體阻力小，結(jié)構(gòu)比閘閥、截止閥簡單，密封面比旋

塞閥易加工且不易擦傷。適用于低溫、高壓及粘度大的介質(zhì)，不

能作調(diào)節(jié)流量用。

6）柱塞閥

柱塞與密封圈間采用過盈配合，通過調(diào)節(jié)閥蓋上連接螺栓的

壓緊力，使密封圈上所產(chǎn)生的徑向分力大于流體的壓力，從而保

證了密封性，杜絕了外泄漏。柱塞閥是國際上近代發(fā)展的新穎結(jié)

構(gòu)閥門，具有結(jié)構(gòu)緊湊啟閉靈活、壽命長、維修方便等特點。

7）旋塞閥

旋塞閥的結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，流體阻力小，零

部件少，重量輕。適用于溫度較低、粘度較大的介質(zhì)和要求開關(guān)

迅速的部位，一般不適用于蒸汽和溫度較高的介質(zhì)。

8）蝶閥

蝶閥與相同公稱壓力等級的平行式閘板閥比較，其尺寸小、

重量輕、開閉迅速、具有一定的調(diào)節(jié)性能，適合制成較大口徑閥

門用于溫度小于80℃、壓力小于1.OMPa的原油、油品及水等介

質(zhì)。

9）隔膜閥

閥的啟閉是一塊橡膠隔膜，夾于閥體與閥蓋之間。隔膜中間

突出部分固定在閥桿上，閥體內(nèi)襯有橡膠，由于介質(zhì)不進(jìn)入閥蓋

內(nèi)腔，因此無需填料箱。

隔膜閥結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，便于維修，流體阻力小，適

用于溫度小于200℃、壓力小于1.OMPa的油品、水、酸性介質(zhì)

和含懸浮物的介質(zhì)，不適用于有機(jī)溶劑和強(qiáng)氧化劑的介質(zhì)。

4.2減壓閥的選用原則

減壓閥是通過啟閉件的節(jié)流，將進(jìn)口的高壓介質(zhì)降低至某個

需要的出口壓力，在進(jìn)口壓力及流量變動時，能自動保持出口壓

力基本不變的自動閥門。

(1)減壓閥的選用，系根據(jù)工藝確定減壓閥流量，閥前、閥

后的壓力及閥前流體溫度等條件來確定閥孔面積，并按此選擇減

壓閥的尺寸及規(guī)格。

(2)在設(shè)計中，減壓閥組不應(yīng)設(shè)置在靠近移動設(shè)備或容易受

沖擊的地方，應(yīng)設(shè)置在振動較小，周圍較空之處，以便于檢修。

(3)蒸汽系統(tǒng)的減壓閥組前應(yīng)設(shè)置排凝液疏水閥，為防止

長距離輸送的蒸汽管道中夾帶一些渣物，應(yīng)在切斷閥(閘閥)之

前，設(shè)置管道過濾器。

(4)閥組前后應(yīng)裝設(shè)壓力表，以便于調(diào)節(jié)時觀察。閥組后

應(yīng)設(shè)置安全閥，當(dāng)壓力超過時能起泄壓和報警作用，保證壓力穩(wěn)

定。

減壓閥均裝在水平管道上，為防止膜片活塞式減壓閥產(chǎn)生嚴(yán)

重液擊，應(yīng)將減壓閥底螺栓改裝排水閥(閘閥DN20或25)。在

投入運行時應(yīng)放盡減壓閥底存水。波紋管減壓閥的波紋管應(yīng)向下

安裝，用于空氣減壓時需將閥門反向安裝。

4.3疏水閥的選用原則

1)疏水閥的作用

疏水閥（也稱阻汽排水閥、疏水器）的作用是自動排泄蒸汽

管道和設(shè)備中不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水、空氣及其他不可凝性氣體，又

同時阻止蒸汽的逸出。它是保證各種加熱工藝設(shè)備所需溫度和熱

量并能正常工作的一種節(jié)能產(chǎn)品。

2）疏水閥的分類

按工作原理分為：

（1）熱動力型

利用蒸汽、凝結(jié)水通過啟閉件（閥片或閥瓣）時的不同流速

引起被啟閉件隔開的壓力室和進(jìn)口處的壓力差來啟閉疏水閥。這

類疏水閥處理凝結(jié)水的靈敏度較高，啟閉件小，慣性也小，開關(guān)

速度迅速（如微孔式根本沒有內(nèi)件）。

（2）熱靜力型

利用蒸汽和凝結(jié)水的不同溫度引起溫度敏感元件動作，從而

控制啟閉件工作。其溫度敏感元件受溫度變化在開關(guān)啟閉件時有

滯后現(xiàn)象，對低于飽和溫度一定溫差的凝結(jié)水和空氣可同時排放

出去，可裝在用汽設(shè)備上部單純作排空氣閥使用。

（3）機(jī)械型疏水閥

依靠浮子（球狀或桶狀）隨凝結(jié)水液位升降的動作實現(xiàn)阻汽

排水作用。小口徑閥的靈敏度較大口徑的高，浮球式靈敏度高于

浮桶式疏水閥。

3）疏水閥的設(shè)計要求

①疏水閥都應(yīng)帶有過濾器。如果不帶過濾器，應(yīng)在閥前安裝

管道過濾器，過濾器應(yīng)設(shè)在易拆卸的位置。

②疏水閥前后要裝切斷閥。由于旁路管上的旁路閥易漏氣，

使新鮮蒸汽竄入凝結(jié)水管網(wǎng)，系統(tǒng)背壓升高，干擾了正常運行，

所以一般都不設(shè)旁路管。在疏水閥前裝排污閥及管道過濾器，疏

水閥后裝窺視鏡及止回閥（需回收冷凝水時應(yīng)加止回閥）。

③內(nèi)螺紋連接的疏水閥一定要在疏水閥前或后的連接管上

安裝活接頭，便于檢修、拆卸。

（D疏水閥組應(yīng)盡量靠近蒸汽加熱設(shè)備，以提高工作效率，減

少熱量損失。但熱靜力型疏水閥，特別是雙金屬片式疏水閥應(yīng)離

開用汽設(shè)備1m左右，這段管路不要保溫以滿足雙金屬片式疏水

閥過冷度較大的工作特點。

⑤用汽設(shè)備到疏水閥這段管路，應(yīng)沿流動方向有-4%的斜度,

管路的公稱通徑不應(yīng)小于疏水閥的公稱通徑，以免形成蒸汽阻

塞，造成排水不暢通。

⑥不同蒸汽壓力的不同用汽設(shè)備。不能共用一個疏水閥。因

為高壓用汽設(shè)備的進(jìn)出口壓力高，使低壓用汽設(shè)備的出口壓力提

高，造成進(jìn)出口壓差縮小，減少了低壓設(shè)備排水量，甚至排不出

水，使低壓用汽設(shè)備無法工作。

⑦同一蒸汽壓力的幾個同類型用汽設(shè)備，也不允許共同使用

一個疏水閥。由于制造和使用情況的不同，其加熱效率、流體阻

力都有所不同，更重要的是這些用汽設(shè)備的負(fù)荷都不能一致。蒸

汽大量從阻力小的設(shè)備中流過，從而影響其他設(shè)備通過的蒸汽

量，不能滿足用汽設(shè)備的工藝要求。

⑧寒冷地區(qū)室外安裝疏水閥時應(yīng)注意防凍。因為凝結(jié)水在疏

水閥內(nèi)凍結(jié)，會使疏水閥失去阻汽排水的功能。防止方法是：加

強(qiáng)疏水閥前后管路的保溫；對經(jīng)常停車或間斷使用的疏水閥要在

停車時進(jìn)行人工放水或安裝自動放水閥；特別是對體內(nèi)有積水的

機(jī)械型排水閥，在其閥體下部也要設(shè)置排水閥或絲堵工

⑨對同設(shè)備先后使用蒸汽加熱與冷卻時，建議應(yīng)分別設(shè)置

加熱與冷卻兩套完整裝置，以保證疏水閥的功能并防止蒸汽、凝

結(jié)水受到混雜。

5壓力管道附屬設(shè)施的選用

5.1管法蘭密封組件的選用

管法蘭與墊片和緊固件共同組成管道可拆連接接頭。為使連

接接頭能安全運行并獲得滿意的密封效果，選用時要對管法蘭的

結(jié)構(gòu)型式、密封面形式、墊片的材料和結(jié)構(gòu)形式，緊固件的材料

和尺寸全面地進(jìn)行綜合考慮，正確選用。

1）管法蘭的選用

管法蘭在我國使用的有多個標(biāo)準(zhǔn):

國家標(biāo)準(zhǔn)GB9112—1988

化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG20592-20635-1997

機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB80-86-1994

石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH3406—1992

新編管法蘭標(biāo)準(zhǔn)HG20592?20635—1997是一套符合國、內(nèi)

外管法蘭實際使用現(xiàn)狀、包括歐洲和美洲兩大體系、考慮到英制、

公制兩個鋼管系列、法蘭、墊片、緊固件綜合選配，內(nèi)容完整，

使用方便的管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。

HG20592—20635—1997管法蘭型式、參數(shù)見表5.12和表

5.15o

⑴表5.12的兒點說明：

①表中適用鋼管外徑系列分A和B,A系列為國際通用系列

（英制管），B系列為國內(nèi)沿用系歹1J（公制管），其公稱通徑DN由

10?2000mm共29種，它們對應(yīng)的鋼管外徑按表5.13的規(guī)定。

表列參數(shù)適用于公稱壓力等級16.OMPa以下，PN25.0,MPa（25bar）

的管法蘭適用鋼管外徑系列見表5.140

②法蘭密封面型式：

FF----全平囿(適用于非易燃、無毒、低壓)

RF突面(適用于非易燃、無毒、低壓)

MFM---凹凸面(適用于易燃、有毒、中壓)

TG——樟槽面(適用于劇毒、高溫、高壓)

RJ環(huán)連接面(適用于劇毒、高溫、高壓)(金屬墊

片-透鏡墊)

③法蘭公稱壓力PN:

0.250.61.01.62.5

4.06.310.016.025.0

公稱壓力一一管道、管件、閥門等在規(guī)定溫度下允許承受的

以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系列壓力等級表示的工作壓力。

20鋼，100C時：PN=Pw(最大允許工作壓力)

公稱直徑--一管道、管件的名義直徑,與管子的外徑一一對

應(yīng)，內(nèi)徑與管子的壁厚有關(guān)。

(2)表5.15的兒點說明：

①法蘭密封面型式同上。

②公稱壓力等級為：

2.0MPa(Classl50),5.0MPa(Class300),

11.90MPa(Class600),15.OMPa(Class900),

26.0MPa(Classl500),42.0MPa(Class2500)

③公稱通徑以英制為基礎(chǔ)，由15?1500mm共38種，它們與鋼

管外徑的對應(yīng)關(guān)系見表5.16o

(3)不同介質(zhì)環(huán)境管法蘭的型式選擇參見表5.17。

低壓、非易燃、無毒：突面、平焊法蘭

低壓、易燃、有毒：突面、長頸對焊法蘭

低壓、易燃、有毒：凹凸面、帶頸平焊法蘭

中壓、易燃、有毒：凹凸面、長頸對焊法蘭

2)墊片、緊固件的選用

墊片選用原則：

管法蘭墊片包括:非金屬墊片、聚四氟乙烯包墊、石墨復(fù)合

墊、

金屬包墊、纏繞墊、齒形組合墊、金屬環(huán)墊。

(1)選用墊片時，必須依據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、工作壓力和工作溫

度。

(2)樟槽蜜蜂面盡量不用非金屬墊片；

(3)真空系統(tǒng)用橡膠墊；

(4)低壓、無毒場合一般用非金屬墊片；

(5)介質(zhì)不允許微量纖維混入,易選用石墨復(fù)合墊；

(6)介質(zhì)易燃、有毒，易選用金屬包墊、纏繞墊；

(7)高溫、高壓易選用金屬環(huán)墊。

(8)纏繞式墊片具有良好的壓縮性和回彈性，且價格便宜,

制造簡單，特別是用膨脹石墨作填充料時，密封性能優(yōu)良，

般條件下均宜采用。尤其適用于有松弛、溫度波動、壓力波動、

沖擊和振動的中低壓法蘭密封。

(9)苯對耐油石棉橡膠墊片中的丁月青橡膠有溶解作用，故對

于壓力小于或等于2.5MPa,溫度小于或等于200C的法蘭，應(yīng)選

用纏繞式墊片。

(10)聚四氟乙烯有優(yōu)良的耐腐蝕性能，是很好的密封材料,

在溫度小于250℃時常選用。其型式有聚四氟乙烯生料帶纏包石

棉橡膠板、聚四氟乙烯板、聚四氟乙烯纏繞墊片和聚四氟乙烯包

墊片。

(11)膨脹石墨是一種新型的密封材料，國內(nèi)外使用證明，

它具有優(yōu)良的密封性能。其型式有纏繞式墊片、金屬包墊片兩面

貼膨脹石墨紙和高強(qiáng)石墨墊片。這些墊片可以在大多數(shù)場合下使

用。

(12)當(dāng)墊片在有硫化氫應(yīng)力腐蝕的場合下使用時，其墊片

的金屬材料應(yīng)選用含Ti的不銹鋼。

(13)當(dāng)選用金屬墊片時，應(yīng)在完全退火狀態(tài)下使用，盡可

能選用較軟的金屬材料，使法蘭表面的硬度比墊片硬度大布氏硬

度HB20為宜。

(14)在有腐蝕的條件下，選用墊片對法蘭盤呈陽性的墊片

材料，墊片受腐蝕；選用法蘭盤對墊片呈陽性的墊片材料，法蘭

盤受腐蝕，采用哪一種要根據(jù)使用方法和墊片種類來決定。

3)管法蘭、墊片和緊固件的選用見表5.18、5.19o

管法蘭、墊片和緊固件的選用應(yīng)嚴(yán)格按照此表的要求匹配

5.2彎頭、異徑管、三通、活接頭、絲堵材料的選用。

這些管件直接和輸送介質(zhì)接觸，因此在選用時，必須由輸送介

質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理狀況來選用材料。

(1)根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，選用不同材料的彎頭、異徑管、三

通等。一般情況下選用與管子本身相同的材料或優(yōu)于管子本身的

材料。

(2)根據(jù)介質(zhì)的溫度、壓力等狀態(tài)來選用不同材料的彎頭、異

徑管、三通：

當(dāng)介質(zhì)的壓力小于等于4.OMPa、溫度小于等于200C,一般

采用材料為10g、20g的沖壓彎頭；

當(dāng)介質(zhì)的壓力小于等于2.5MPa、溫度小于等于200C,一般

采用材料Q235A或20g的焊制彎頭；

當(dāng)介質(zhì)的壓力小于等于L6MPa、溫度小于等于175C,可選

用材料為可鍛鑄鐵的彎頭、異徑管等。

5.3視鏡的選用

視鏡多用于排液或受槽前的回流、冷卻水等液體管路上以觀

察液體流動情況。

1）視鏡的種類

鋼制視鏡、不銹鋼視鏡、鋁制視鏡、硬聚氯乙烯視鏡、耐酸酚

醛塑料視鏡、玻璃管視鏡等。

2）視鏡的選用

視鏡系根據(jù)輸送介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、物理狀態(tài)及工藝對視鏡功

能的要求來選用。視鏡的材料基本上和管子材料相同。如碳鋼管

采用鋼制視鏡，不銹鋼管子采用不銹鋼視鏡，硬聚氯乙烯管子采

用硬聚氯乙烯視鏡，需要變徑的可采用異徑視鏡，需要多面窺視

的可采用雙面視鏡，需要它代替三通功能的可選用三通視鏡。視

鏡的操作壓力小于等于0.25MPa,鋼制的視鏡，操作壓力小于等

于0.6MPa。

5.4阻火器的選用

阻火器是一種防止火焰蔓延的安全裝置，通常安裝在易燃易

爆氣體管路上。

當(dāng)某一段管道發(fā)生事故時，不至于影響另一段的管道和設(shè)備。

某些易燃易爆的氣體如乙快氣，充灌瓶與壓縮機(jī)之間的管道，要

求設(shè)三個阻火器。

1）阻火器的種類

碳素鋼殼體鍍鋅鐵絲網(wǎng)阻火器；

不銹鋼殼體不銹鋼絲網(wǎng)阻火器；

鋼制礫石阻火器；

碳鋼殼體銅絲網(wǎng)阻火器；

波形散熱片式阻火器；

鑄鋁殼體銅絲網(wǎng)阻火器等。

2)阻火器的選用

(1)阻火器的殼體要能承受介質(zhì)的壓力和允許的溫度，還要

能耐介質(zhì)的腐蝕。

(2)填料要有一定強(qiáng)度，且不能和介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。

(3)阻火器主要是根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、溫度、壓力來選用

合適的阻火器。

一般介質(zhì)，使用壓力小于等于1.OMPa,溫度小于80℃時均采

用碳鋼鍍鋅鐵絲網(wǎng)阻火器。特殊的介質(zhì)如乙快氣管道，特別是壓

力大于0.15MPa的高壓乙快氣管道上，采用特殊的阻火器。

5.5過濾器的選用

管道過濾器多用于泵、儀表(如流量計)、疏水閥前的液體管

道上。

1)過濾器的種類

種類有管螺紋連接Y型過濾器、法蘭連接Y型過濾器、鋼制

直角式過濾器、低溫鋼直角式過濾器、不銹鋼制直角式過濾器、

中低壓管路用錐形過濾器、高壓用錐形過濾器。

2)過濾器的選用

(1)一般根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和溫度、壓力來選用適當(dāng)?shù)倪^濾

器。

(2)過濾器承受的壓力等級有：l.OMPa、1.6MPa.2.5MPa、

4.OMPa,6.3MPa,lOMPa,一般比管子內(nèi)介質(zhì)的壓力高一個檔次。

5.6壓力管道熱變形補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計與選用

防止管道因熱脹冷縮產(chǎn)生過大的應(yīng)力，在配管設(shè)計中，利用

管子和管件構(gòu)成的彎管或其它形狀，使管道系統(tǒng)保持適當(dāng)?shù)娜?/p>

性。抵消因管道熱脹冷縮而產(chǎn)生的變形，防止生產(chǎn)事故的發(fā)生，

確保管路的安全。其主要措施有：

(1)在設(shè)計中，常將管子設(shè)計成：L型、Z型、U型。

(2)在管路中加膨脹節(jié)(補(bǔ)償器)。

(3)在壓縮機(jī)前后加吸震軟管，壓力高的管道加金屬軟管，有

腐蝕性的介質(zhì)可加不銹鋼金屬軟管。

1)膨脹節(jié)(補(bǔ)償器)的類型

(1)補(bǔ)償器類型見表5.20。

波紋管類別A型：通用型單式軸向型復(fù)式軸向

型

波紋管類別B型：通用型復(fù)式帶座軸向型角向型

萬向角型小拉桿三向型大拉桿三向

型

較鏈橫向型萬向較橫向型直管壓力

平衡型

曲管壓力平衡型外壓單式軸向型

外壓復(fù)式帶座型振動補(bǔ)償器

2)管系中使用無約束型補(bǔ)償器的原則

(1)任何兩個相鄰的固定支座只設(shè)一個補(bǔ)償器；

(2)各類固定支座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；

(3)安裝時不允許以補(bǔ)償器的變形來強(qiáng)行適應(yīng)管道安裝

偏差；

(4)任何兩個相鄰的次固定支座間管徑應(yīng)相同，并成一直

線走向；

(5)對補(bǔ)償量很大的補(bǔ)償器，宜在管道安裝前進(jìn)行預(yù)拉伸

(或預(yù)壓縮)，以減少補(bǔ)償器對支座的彈性反力，同時使補(bǔ)償器

處于最佳工作狀態(tài)。

3)管線設(shè)計與補(bǔ)償器選型

任何一項工程管路系統(tǒng)的設(shè)計都要受到生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備

(或裝置)、安裝布局、空間環(huán)境、地質(zhì)條件及工程造價等因素

的制約，因此管路系統(tǒng)的走向和支撐體系往往相當(dāng)復(fù)雜，這就給

補(bǔ)償器的選型帶來一定的難度。

完成管路系統(tǒng)的補(bǔ)償往往有多種方案，而補(bǔ)償器的正確選型

則是關(guān)鍵。這就要求管系設(shè)計者綜合考慮管線的走向、支撐體系

的布局、補(bǔ)償器類型的選擇等，以取得既安全可靠、又經(jīng)濟(jì)合理

的方案。

(1)補(bǔ)償器選型一般程序如下:

①管系分解，無論多么復(fù)雜的管系，均可以通過固定支座將

它們分解為“一”、“L”、“門”、“Z”、“V”等典型管

段(或稱之為膨脹單元)。變復(fù)雜管系為簡單管系。

②根據(jù)典型管線工作條件和膨脹形式選擇波紋補(bǔ)償器類型。

③計算典型管段的膨脹量，確定補(bǔ)償器的波數(shù)并得出在規(guī)定

疲勞壽命下補(bǔ)償器的額定補(bǔ)償量，從而確定補(bǔ)償器的數(shù)量。

④在裝有無約束型補(bǔ)償器的管段上，設(shè)置固定支座(MA)o

而裝有約束型補(bǔ)償器的管段上，無須因補(bǔ)償器的設(shè)置而另加主

固定支座。

⑤根據(jù)補(bǔ)償器的變型軌跡及穩(wěn)定性要求設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)向支座

G或平面導(dǎo)向支座PGo

(2)補(bǔ)償器選型必須考慮的主要因素:

①公稱通徑DN、接口尺寸及法蘭標(biāo)準(zhǔn)；

②工作壓力Pw；

③工作溫度T,核校設(shè)計溫度，考慮溫度修正系數(shù)；

④材料，取決于介質(zhì)性質(zhì)；

⑤補(bǔ)償量——軸向、橫向、角向；

⑥壽命——考慮使用年限或大修、更換周期；

⑦安全系數(shù)。

(3)是否有承受壓力推力的構(gòu)件—補(bǔ)償器壓力推力約束機(jī)

構(gòu):

①TA、TB、ZA、DZA、ZB、WDB、XHB、DB均無壓力推力

約束機(jī)構(gòu)，稱為無約束型補(bǔ)償器；

②IB、WJB、DHB、IHB、WHB、ZPB、QPHB等具有壓力推力

約束機(jī)構(gòu)，稱為約束型補(bǔ)償器。

4)補(bǔ)償器基本應(yīng)用形式及特點

常用管系支座名稱、代號及符號見表5.21。其基本應(yīng)用形式:

主固定支座次固定支座導(dǎo)向支座平面導(dǎo)向支座

定向主固定支座定向次固定支座彈簧吊架

(1)通用補(bǔ)償器(TA、TB)

——該補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)簡單、價格較低，可吸收軸向位移和數(shù)量

不大的多向組合位移，因而凡是可能的地方可優(yōu)先予以考慮。

①用一個通用補(bǔ)償器吸收直管段的軸向位移。

②用不同直徑的通用補(bǔ)償器吸收異徑直管段的軸向位移。

③用多個通用補(bǔ)償器分別吸收各分支管段的軸向位移。

④用通用補(bǔ)償器吸收Z形管段的軸向位移時，應(yīng)注意以Z形

管段的偏斜程度應(yīng)盡量小；各直管段的端部附近應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向支

座，以限制彎矩對管道的影響；償器應(yīng)靠近一個固定支座。通用

補(bǔ)償器在L形管段的長腿上吸收軸向位移和少量橫向位移；在L

形管段的短腿上吸收橫向位移和少量軸向位移。

用復(fù)式補(bǔ)償器吸收直管段的較大軸向位移。

(2)平面角向型補(bǔ)償器

——這種補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)緊湊、應(yīng)用靈活、安裝方便且對支座無

壓力推力作用。單式角向補(bǔ)償器只能作角偏轉(zhuǎn)，因此必須兩個以

上配套使用而不允許單獨出現(xiàn)。

用一對角向補(bǔ)償器吸收橫向位移時，角位移量一定，其所能

吸收的橫向位移量與兩補(bǔ)償器較鏈之間的距離成正比，在這種情

況下盡量加大兩補(bǔ)償器之間的距離將能更有效發(fā)揮其補(bǔ)償功能。

①當(dāng)水平管線較長(管段能夠彈性變形)時，用兩個補(bǔ)償器

吸收平面Z形和L形管段的位移

②或用以吸收同一平面內(nèi)設(shè)備與其連接管道的組合位移。

③用三個補(bǔ)償器吸收L形管段的位移。

用兩個補(bǔ)償器吸收立式容器與主管之間的不同垂直位移量。

(3)萬向型補(bǔ)償器

——這種補(bǔ)償器可在任意平面內(nèi)作角偏轉(zhuǎn)。使用時應(yīng)以兩個

一組或三個一組來吸收空間管段的位移。

大拉桿橫向型補(bǔ)償器和較鏈橫向型補(bǔ)償器——這兩種補(bǔ)償器

通過波紋管的角偏轉(zhuǎn)可吸收各方位橫向位移，且補(bǔ)償能力較大，

加之對支座無內(nèi)壓推力作用，結(jié)構(gòu)比較簡單，因而在各種位移量

大的L形及Z形管段上應(yīng)用廣泛。

用單式大拉桿補(bǔ)償器吸收L形管段的位移，根據(jù)配管要求和

補(bǔ)償量大小可有“冷緊”和“不冷緊”兩種安裝方式。冷緊又分

50%“冷緊”和100%“冷緊”。前者可減少50%彈性力，后者主

要用于系統(tǒng)壓力較高，而補(bǔ)償量又較大的場合，其目的是使波紋

管在工作時處于直線狀態(tài)，提高補(bǔ)償器的穩(wěn)定性。

6壓力管道的絕熱設(shè)計

GB50264-1997《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計規(guī)范》工程設(shè)

計

適用于工業(yè)設(shè)備及管道外表面溫度在-196c至850c的絕

熱。

6.1絕熱的功能及范圍

絕熱包括保溫與保冷，是為了防止管道向周圍環(huán)境散發(fā)或吸

收熱量。

1）絕熱的功能

用絕熱的方法，可以減少管道及其附件的熱（冷）量損失，

保證操作人員安全，改善勞動條件，防止?fàn)C傷和減少熱量散發(fā)到

操作區(qū)。在冬季，用保溫來延緩或防止管道內(nèi)液體的凍結(jié)。當(dāng)管

道內(nèi)的介質(zhì)溫度低于周圍空氣露點溫度時，采用絕熱可防止管道

的表面結(jié)露。

2）絕熱的范圍

管道及其附件有下列情況之一時，應(yīng)采取絕熱措施。

①外表面溫度大于50C以及外表面溫度小于或等于50℃但

工藝需要保溫的管道及其附件。

②工藝生產(chǎn)中需要減少介質(zhì)的溫度降或延遲介質(zhì)凝結(jié)時。

③介質(zhì)溫度低于周圍空氣露點溫度時，以及在環(huán)境溫度下，

為防止管道外表面凝露時。

④對于工藝生產(chǎn)中不需要保溫的管道及其附件，當(dāng)其外表面

溫度超過60℃,而需經(jīng)常操作維護(hù)時。在無法采用其它措施防

止?fàn)C傷時，應(yīng)進(jìn)行防燙傷絕熱。例如距地面或工作平臺的高度小

于2.1m或接近操作平臺，平面距離小于0.75m時均應(yīng)進(jìn)行防燙

傷絕熱。

⑤減少冷介質(zhì)在生產(chǎn)或輸送過程中的冷量損失以及制冷系

統(tǒng)中的冷管道。

可不絕熱的管道及其附件主要有：要求散熱或必須裸露的管

道；要求及時發(fā)現(xiàn)泄漏的管道法蘭；工藝上無特殊要求的放空、

排凝管道；要求經(jīng)常監(jiān)測、防止發(fā)生損壞的部位。

6.2常用絕熱材料性能

絕熱材料應(yīng)具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、化學(xué)性能穩(wěn)定、對管

道沒有腐蝕，并且能長期在工作溫度下運行等性能。絕熱材料的

性能要求如下：

(1)絕熱層材料的性能要求

①絕熱層材料應(yīng)選擇能提供具有隨溫度變化的導(dǎo)熱系數(shù)方

程式或圖表的產(chǎn)品。對于松散或可壓縮的絕熱材料，應(yīng)提供在使

用密度下的導(dǎo)熱系數(shù)方程式或圖表的產(chǎn)品。

②保溫材料在平均溫度低于350c時，導(dǎo)熱系數(shù)不得大于

0.12W/(m?℃),保冷材料在平均溫度低于27℃時，導(dǎo)熱系數(shù)

應(yīng)不大于0.064W/(m?℃)o

3

③保溫硬質(zhì)材料密度一般不得大于300kg/m;軟質(zhì)材料及半

硬質(zhì)制品密度不得大于200kg/n6保冷材料密度不得大于

200kg/m3o

④耐振動硬質(zhì)材料抗壓強(qiáng)度不得小于0.4MPa；用于保冷的

硬質(zhì)材料抗壓強(qiáng)度不得小于0.15MPa0

⑤吸水率要小。保溫材料的質(zhì)量含水率不得大于7.5%；保

冷材料的質(zhì)量含水率不得大于l%o用于直埋管道上的保溫材料,

含水率應(yīng)小于3%o

⑥絕熱層材料應(yīng)選擇能提供具有允許使用溫度和不燃性、難

燃性、可燃性）性能檢測證明的產(chǎn)品；對保冷材料尚需提供吸濕

性、吸水性、增水性檢測證明。對硬質(zhì)絕熱材料尚需提供材料的

線膨脹或收縮率數(shù)據(jù)。

絕熱層材料按被絕熱對象外表面的溫度，其燃燒性能應(yīng)符合

GB8624-85的規(guī)定：

外表面溫度T°>100℃時，絕熱層材料應(yīng)符合不燃類A級材

料性能要求；

外表面溫度ToWlOOC時，絕熱層材料不得低于難燃類B1級

材料的性能要求，對泡沫塑料其氧指數(shù)應(yīng)大于或等于32%；

外表面溫度T°W50C時，有保護(hù)層的泡沫塑料類絕熱層材料

不得低于一般可燃性B2級材料的性能要求。

⑦化學(xué)穩(wěn)定性能好，對被絕熱的金屬表面無腐蝕作用。

與奧氏體不銹鋼表面接觸的隔熱材料應(yīng)符合BGJ126《工業(yè)

設(shè)備及管道絕熱工程施工驗收規(guī)范》有關(guān)氯離子含量的規(guī)定。

⑧價格低廉、施工方便，盡可能選用制品和半制品材料，如

板、瓦及氈等材料。

（2）防潮層材料的性能要求

①抗蒸汽滲透性好，防水防潮力強(qiáng)，吸水率不大于1%。

②防潮層材料的燃燒性能同對絕熱材料的要求。

③化學(xué)穩(wěn)定性好，無毒或低毒耐腐蝕并不得對絕熱層和保護(hù)

層材料產(chǎn)生腐蝕或溶解作用。

④防潮層材料在夏季不軟化，不起泡，不流淌，低溫使用時

不脆化、不開裂、不脫落。

⑤涂抹型防潮材料軟化溫度不低于65℃,粘接強(qiáng)度不小于

0.15MPa,揮發(fā)物不大于30%o

（3）保護(hù)層材料的性能要求

①保護(hù)層材料應(yīng)選擇強(qiáng)度高，在使用環(huán)境下不軟化、不脆裂、

外表整齊美觀、抗老化、使用壽命不得小于設(shè)計使用年限，國家

重點工程的保溫保護(hù)層材料的使年限應(yīng)在10年以上。保冷時應(yīng)

達(dá)到12?18年。

②保護(hù)層材料應(yīng)具有防水、防潮、抗大氣腐蝕性能，化學(xué)穩(wěn)

定性好，對接觸的防潮層或絕熱層不產(chǎn)生腐蝕或溶解作用。

③保護(hù)層材料應(yīng)采用不燃或難燃性材料。但貯存或輸送易

燃、易爆物料的設(shè)備及管道，以及與其鄰近的管道，其保護(hù)層必

須采用不燃性材料。

（4）粘接劑、密封劑和耐磨劑主要性能要求

①保冷用粘接劑能在使用的低溫范圍內(nèi)保持良好的粘接性，

粘接強(qiáng)度在常溫時大于0.15MPa,軟化溫度大于65℃。泡沫玻璃

用粘接劑在T90℃時的粘接強(qiáng)度應(yīng)大于0.05MPao

②對金屬壁不腐蝕，對保冷材料不溶解。

③固化時間短密封性好，在設(shè)計使用年限內(nèi)不開裂。

④有明確的使用溫度范圍和有關(guān)性能數(shù)據(jù)。在伸縮振動情況

下，耐磨劑應(yīng)能防止泡沫玻璃因自身或與金屬相摩擦而受損。

6.3絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）對絕熱結(jié)構(gòu)的要求

絕熱結(jié)構(gòu)在能保證熱損失不超過國家規(guī)定的熱能最大損耗

允許值時，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受自重及外力的沖擊，在

受風(fēng)力、雪載荷、空氣溫度波動及雨水的影響下，不致脫落以保

證結(jié)構(gòu)的完整性。

絕熱結(jié)構(gòu)要有良好的保護(hù)層，使外部的水蒸汽、雨水以及潮

濕泥土的水分不能進(jìn)入絕熱材料內(nèi)，否則使絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)

增加，還會使其變軟、腐爛、發(fā)霉，降低機(jī)械強(qiáng)度，破壞絕熱結(jié)

構(gòu)的完整性。

絕熱結(jié)構(gòu)要簡單，使用壽命要長。此外還要考慮施工方便、

外表整齊美觀，盡量就地取材，減少建設(shè)投資。

2）絕熱結(jié)構(gòu)的種類：

保溫結(jié)構(gòu)：絕熱層，保護(hù)層（埋地管道應(yīng)設(shè)防潮層，地溝內(nèi)

管道宜設(shè)防潮層）

保冷結(jié)構(gòu)：防銹層，絕熱層，防潮層，保護(hù)層

根據(jù)采用保溫材料的性質(zhì)及保溫層的結(jié)構(gòu)形式和安裝方法

不同，保溫結(jié)構(gòu)的種類有：

填充結(jié)構(gòu)、包扎結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)、澆灌型、噴涂法、予制塊

結(jié)構(gòu)等。

6.4絕熱計算（保溫層厚度計算）

經(jīng)濟(jì)厚度——絕熱后,年散熱損失所花費的費用和絕熱工

程投資的年攤銷費用之和為最小值時的計算厚度。

管道的計算分界線為公稱直徑小于或等于DN1000的管道

（按圓筒面）計算，大于ZW1000的管道可視為設(shè)備（作平壁面）

計算。

（1）保溫厚度計算原則：

①保溫厚度無特別工藝要求時，應(yīng)以“經(jīng)濟(jì)厚度”的方法

計算厚度，當(dāng)經(jīng)濟(jì)厚度偏小以致放熱損失超過最大允許熱損失量

標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)用最大允許熱損失量下的厚度進(jìn)行校核。而經(jīng)濟(jì)厚度

太厚以致影響安裝及管架費用劇增時，保溫厚度可取此二者中間

某一值。

②防止?fàn)C傷的保溫厚度，按表面溫度法計算，保溫層外表面

不得超過60℃o

（2）保冷厚度計算原則：

①保冷厚度無特殊工藝要求時，按最大允許熱損失量的厚度

計算,并用經(jīng)濟(jì)厚度調(diào)整;

②保冷的經(jīng)濟(jì)厚度必須用防結(jié)露的絕熱層厚度計算。

各種厚度的計算方法見標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

6.5絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)定與要求

(1)在對管道進(jìn)行保溫之前，應(yīng)對碳鋼、鑄鐵、鐵素體合金

鋼管，清除表面的鐵銹、油脂及污垢，保溫時需涂防銹漆，保冷

時需涂冷底子油。但是不銹鋼、鍍鋅鋼管、有色金屬及非金屬材

料表面，不涂防銹漆。

(2)絕熱設(shè)計對絕熱分層的規(guī)定：要求采用同種絕熱材料時，

內(nèi)外層厚度宜大致相等(10mm)；蒸汽吹掃的管道的保冷層，其材

料應(yīng)在高溫區(qū)及低溫區(qū)內(nèi)均能安全使用；在經(jīng)濟(jì)合理前提下，超

高溫和深冷介質(zhì)管道的絕熱，可選用異形復(fù)合結(jié)構(gòu)或異形復(fù)合制

品。