第一章 燃气工程常用钢材管材和配件课件.ppt

1,第一章 燃气工程常用钢材、管材和配件,2,第一节 钢材的分类 第二节 钢材在燃气工程中的应用场合第三节 钢材的机械性能指标第四节 钢中化学元素对钢材特性的影响第五节 管道标准第六节 管材第七节 管 件第八节 阀 门 与 法 兰,本章主要内容,3,1.1 钢材的分类,4,1.1 钢材的分类,5,1.1 钢材的分类,一般为中、低碳钢,一般为高碳钢,6,燃气工程常用的钢主要是低碳钢、优质碳素结构 钢和低合金结构钢。应用场合：如钢质管道、天然气和液化石油气储配站内工艺管道、高压球罐、液化石油气储罐等。,1.2 钢材在燃气工程中的应用场合,7,1.3 钢材的机械性能指标,1）抗拉强度b： 在拉伸应变曲线上的最大应力点。2）屈服极限s： 材料的拉伸应力超过弹性范围，开始发生塑性变形时的应力。有些材料的拉伸曲线上并不出现明显的屈服平台，不能明确地确定其屈服点，为此在工程上规定，取试样产生0.2%残余变形的应力值作为条件屈服极限，用0.2表示。,8,3）延伸率： 表明试样在发生破坏时，产生了百分之几的塑性变形量，是衡量钢材拉伸试验时塑性的一个指标。4）断面收缩率： 断面收缩率表明试样在拉伸试验时，缩颈处在应力状态下所产生的最大塑性变形量，是衡量材料塑性的另一指标。5）冲击功Ak： 冲击功是衡量钢材韧性，确定钢材是否产生脆性破坏的一个指标。,9,6）硬度HB： 反映材料对局部塑性变形的抗力及材料的耐磨性。根据经验，硬度与抗拉强度有如下近似关系： 轧制、正火的低碳钢：b=0.36HB 轧制、正火的中碳钢或低合金钢：b=0.35HB 硬度为250400HB，经热处理的合金钢：b=0.33HB,10,7）可焊性： 材料在焊接过程中不出现缺陷的倾向。8）冷脆性： 钢材在常温或低温下脆化而突然开裂的现象。9）热脆性： 钢材在焊接或在10001200 0C下轧制时开裂的现象。,11,1.4 钢中化学元素对钢材特性的影响,燃气工程中的不同钢结构，对钢材的抗拉、冷弯、冲击韧性和硬度等性能均有不同的要求。不同化学元素对钢材性能有重要影响，某些钢材在一定条件下，其性能亦会逐渐发生变化。 钢中的铁和碳对钢材性能起主导作用，它们组成钢中的奥氏体、铁素体、渗碳体和珠光体等基本组分。化学元素对钢材性能的影响是通过它们对基本组分的影响而体现的。 （1）、化学元素成分的影响碳 碳含量提高，钢中的强化组分渗碳体随之增多，抗拉强度和硬度相应提高，伸长率和冲击韧性则相应降低。碳是显著降低钢材可焊性元素之一。含碳量超过03时，钢的可焊性显著降低。,12,1.4 钢中化学元素对钢材特性的影响, 硅 硅在钢中除少量呈非金属夹杂物外，大部分溶于铁素体中。当含量小于1时，可提高钢材的强度。在低合金钢中，硅的作用主要是提高钢材的强度。 锰 锰能消减硫和氧所引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。作为低合金钢的合金元素，锰含量一般在12范围内，其主要作用是熔于铁素体中使铁素体强化；降低奥氏体的分解温度；使珠光体细化，使钢材强度提高。,13,1.4 钢中化学元素对钢材特性的影响, 磷 磷是碳钢中的有害杂质。主要溶于铁素体起强化作用。含量提高，钢材的强度虽有提高，但塑性和韧性显著下降。尤其是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，磷在钢中的偏析倾向强烈，一般认为，磷的偏析富集，使铁素体晶格严重畸变，导致钢材冷脆性显著增大从而降低钢材的可焊性。 硫 硫是很有害的元素。呈非金属硫化物夹杂于钢中，降低钢的各种机械性能。硫化物所造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹（热脆性），显著降低可焊性。硫也有强烈的偏析作用，增加了危害性。,14,1.4 钢中化学元素对钢材特性的影响, 氧 氧是钢中的有害杂质。主要存在于非金属夹杂物内，少量熔于铁素体中。非金属夹杂物降低钢的机械性能，尤其是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点使钢材可焊性变坏。 氮 主要嵌熔于铁素体中，也可呈化合物形式存在。氮对钢材性质的影响与碳相似，使钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，降低可焊性。在用铝或钛补充脱氧的镇静钢中，氮主要以氮化铝或氮化钛等形式存在，可减少氮的不利影响，并能细化晶粒，改善性能。,15,1.4 钢中化学元素对钢材特性的影响,氢 以原子态或分子态存在于钢中，造成“氢脆”和“白点”，白点是在钢材内部产生微小裂纹。这是由于钢在液态下吸收大量的氢，冷却后又来不及析出，就聚集在晶体的缺陷处，造成很大的应力。 钛 是强脱氧剂，能细化晶粒。钛能显著提高强度，对降低塑性略有影响，由于晶粒细化，故可改善韧性，提高可悍性。是常用的合金元素。钒 是强烈形成碳化物和氮化物的元素。钒能细化晶粒，有效地提高强度，但焊接时增加淬硬倾向。,16,1.4 钢中化学元素对钢材特性的影响,（2）、应变时效 碳钢和低合金钢均具有明显的屈服点，经过塑性变形后，在室温下放置一段时间（几个月或几年，或经一定温度加热处理后，屈服点会提高，塑性和韧性则相应降低，这种现象称应变时效效应，简称时效。若在空气温度下放置称为自然时效，若是经加热处理称为人工时效。 一般认为，产生应变时效的原因，主要是由于晶格中的氮原子有向缺陷移动、集中、甚至呈氮化物析出的倾向。当钢材在冷塑性变形后，或者在使用中受到强力冷变形时，则氮原子的移动、集中大大加快，造成缺陷处氮原子富集，使晶格畸变加快，因而脆性增加。 应变时效对超高压燃气储罐和燃气管道的安全使用构成威胁，甚至可能导致脆性破坏。,17,燃气工程常用钢材主要是钢结构（管道和储罐等）用钢材和少量钢筋混凝土结构（地沟和闸井等）用钢筋。 （一）钢结构用钢材 1普通碳素结构钢与钢号 这类钢一般以保证机械性能供货。其牌号由屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号组成。 例如：Q235表示屈服强度为235MPa的普通碳素结构钢。 应用场合：各种型钢、 条钢、螺栓、螺钉等 。,1.4 常用钢材的标准和选用,18,2优质碳素结构钢与钢号 优质碳素结构钢除保证机械性能和化学成分外，还应保证S 0045， P 0040，其钢号以平均含碳量的万分数表示，沸腾钢和半镇静钢应特别标明。 例如，平均含碳量为010的沸腾钢，其钢号写为“10F”。 特点：可焊性好，韧性好，低温性能好。 常用10、20号钢，如储配站工艺管道；热水器外壳一般用08F等。,（一）钢结构用钢材,19,3低合金结构钢与钢号 钢号的表示方法为：前面数字表示平均含碳量的万分数，其后元素名称为所加合金元素，如合金元素后面未附数字，表示其平均含量在15以下。例如，16Mn表示为平炉或氧气转炉镇静钢，其平均含碳量为016，平均含锰量低于1.5。 特点：可焊性好，韧性好，低温性能好。 一般用在压力高的无缝钢管、直缝焊钢管。,（一）钢结构用钢材,20,4、高压燃气储罐用钢材 各类高压燃气储罐均属钢制压力容器，必须采用压力容器专用钢，满足GB66586压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板的要求。 压力容器专用钢在钢号尾部均标有汉语拼音字母“R”，例如，16MnR、15MnVR等。 （l） 不能用空气转炉冶炼，因为空气转炉钢含氮量高，时效倾向严重，析出氮化物后，塑性和韧性明显下降。 （2）一般应将含碳量控制在0.24以下。,（一）钢结构用钢材,21,（3）硫和磷含量应尽量低，一般要求是S0.035，P0.03。 （4）钢板结构要保证内部质量，出厂前必须进行超声波探伤，低合金钢板应符合压力容器用钢板超声波探伤（ZBJ7400388 ）的级要求。 （5）要比普通结构钢增加试验取样组数。,4、高压燃气储罐用钢材,22,（二）特殊钢 1、不锈钢与钢号 主要有：0Cr13, 1Cr13, 2Cr13, 1Cr18, 2Cr18等。 钢号的表示方法为：前面数字表示平均含碳量的万分数，其后元素名称为所加合金元素。例如， 0Cr13表示其平均含碳量小于001平均含铬量为13。 应用场合：不锈钢刀具、双眼灶外壳等2、耐热钢 主要有：1Cr18Ni8Ti等 钢号的表示方法为：前面数字表示平均含碳量的万分数，其后元素名称为所加合金元素。 应用场合：工业燃烧炉的喷头等,23,（三）管线钢 管线钢钢级的命名以规定总伸长应力命名。 规定总伸长应力：试样标距长度上产生0.5%的总伸长时所需的拉应力 。,注：规范GB 9711-88 S系列己经被GB/T 9711-1997L系列替代,24,（三）管线钢 国标规定的钢级与ANSI/API Spec 5L规定的钢级对比表 注：管线钢X46以上为合金钢，X46以下为碳素钢，X52以上称高强度钢。,25,1.5 管道标准,所谓管道标准，就是为了简化管子、管件、阀门和法兰等的品种规格，便于成批生产，使管道具有互换性，有利于设计和安装时选用这样的目的而建立的。 标准化的主要内容之一就是统一规定管子、管件阀门和法兰的主要结构尺寸与性能参数，如公称直径和公称压力。 凡有相同公称直径与公称压力的管子、管件、阀门和法兰，可以互相配套倘若材质相同，其结构尺寸也相同时，可以互换使用。,26,1.5 管道标准,一、公称直径 管道和工艺设备的公称直径是为了设计、制造、安装和检修方便而人为规定的一种标准直径，通常以DN表示。DN后附加以mm为单位的公称直径数字。,27,一、公称直径,无缝钢管，DN后的数值等于外径。例如：DN159的无缝钢管就表示外径为159mm；铸铁管及其管件和阀门，DN后的数值等于内径；法兰，DN后的数值仅是与内径D或与外径相接近的整数；工艺设备（例如压缩机、液化石油气泵和燃气调压器等）， DN后的数值就是设备接口的内径。PE管，也就是聚乙烯管而言，公称直径用de表示，后面的数值表示外径的尺寸，单位为mm。例如de63表示管子的外径为63mm。,28,二、公称压力,管道和工艺设备的公称压力是为了设计、制造和使用方便而人为规定的一种标准压力，通常用Pg表示，其后附加以MPa为单位的公称压力数值。,29,三、试验压力,试验压力是为了保证安全使用对管道和工艺设备进行强度和密封性（严密性）试验而规定的一种压力，通常以Ps表示，Ps后附加以MPa为单位的试验压力数值。 一般情况下，强度试验压力为设计压力的1.5倍，严密性试验压力为设计压力的1.15倍。,30,四、几个概念,设计压力工作压力最大允许工作压力,31,1.6 管材,32,1.6.1 钢管 要求油气钢管有足够的机械强度（抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击韧性），可焊接性好，而且要有不透气性。 钢管是燃气工程中应用较多的管材，按照制造方法分为无缝钢管和焊接钢管。一般钢管规格的习惯表示方法是Dw ，低压流体输送用焊接钢管经常用DN表示规格。,33,（）、无缝钢管,无缝钢管用普通碳素钢、优质碳素钢、低合金钢或合金结构钢轧制而成。品种规格多、强度高、耐压力高、韧性强、管段长，是工业管道最常用的一种管材。广泛用于工作压力为1.57MPa以下的管道。 钢管出厂长度：普通长度、定尺长度、倍尺长度。普通长度即不定尺长度，热轧管为312.5 m，冷拔管为1.59m；定尺长度即在普通长度范围内规定一个或几个固定长度供货；倍尺长度是在普通长度范围内按某一长度的倍数供货。,34,根据制造方法，无缝钢管还有热轧和冷拨（轧）之分。 热轧管的最大D为630mm，冷拨（轧）管的最大直径为219mm。一般情况下，D57mm时常选用热轧管。 无缝钢管的强度很高,但受生产工艺和成本限制, 多为DN 200 mm 以下的小口径钢管。,（）、无缝钢管,35,（）、焊接钢管,焊接钢管亦称有缝钢管，其品种有低压流体输送用焊接钢管，螺旋缝电焊钢管和钢板卷制直缝电焊钢管。 1)低压流体输送用焊接钢管 低压流体输送用焊接钢管和镀锌焊接钢管是有缝钢管，一般用普通碳素钢制成。按表面质量分镀锌（白铁管）和不镀锌（黑铁管）两种；按管端带螺纹与否，又可分带螺纹与不带螺纹两种；按管壁厚分，有普通和加厚两种。,36,1）低压流体输送用焊接钢管 钢管最小DN为6mm，普通长度为412m。管子两端一般带有管螺纹。采用螺纹连接的燃气管网，一般使用的最大DN为50mm。镀锌钢管安装时不需涂刷防锈漆，其理论重量比不镀锌钢管重3%6%。 使用场合:小区低压管道和室内管道系统。,37,2）钢板卷制直缝电焊管 此种焊钢管用中厚钢板采用直缝卷制，以电弧焊方法焊接而成。钢板的弯卷常用三辊或四辊对称式卷板机。钢板卷制直缝电焊钢管的最小为159mm。现行标准是石油天然气输送管道用直缝电阻焊钢管（SY529791）。 目前国内直缝焊接钢管的生产情况是:公称直径DN400 mm(含DN 400 mm) 以下为ERW ( Electric Resistance Welded ，直缝高频电阻焊) 钢管； 公称直径DN 400 mm 以上为LSAW (Longitudinal Submerged Arc Welded ，直缝双面埋弧焊) 钢管。,38,3）螺旋缝电焊钢管 此种钢管一般用带钢螺旋卷制后焊接而成。钢号一般为普通碳素钢，也可采用16Mn低合金结构钢焊制。现行标准是石油天然气输送管道用螺旋埋弧焊钢管（GB9711-88）。,39,1.6.2 塑料管 （1）PE管 （PE：polyethylene ，聚乙烯） 采用的基础原料为聚乙烯树脂。基础原料中可加入必要的无毒性、无扩散性污染的抗氧剂、紫外线稳定剂和着色剂等添加剂。 聚乙烯是一种热塑性塑料，可多次加工成型。作为一种工程材料，与金属材料相比，它同样具有一定的强度、刚度、柔韧性、抗冲击性、耐腐蚀性、耐磨性等性能。通过控制聚合工艺和在聚合时加入一定量的共聚单体，可以调整或改善聚乙烯材料的性能。,40,1）聚乙烯材料的强度指标长期静液压强度 聚乙烯材料长期静液压强度是指在常温(20)下，材料被应用到50年时，材料被破坏的环向应力的数值。 如PE63(最小环向应力6.3MPa)、PE 80(最小环向应力8.0MPa)、PE100等(最小环向应力10.0MPa)。它是PE材料定级命名和强度设计的依据，也称为聚乙烯材料的强度指标，国标GBl5558.1和GBl5558.2是以PE 80的原料为基础而制订的。 聚乙烯材料长期静液压强度受环境温度、材料密度和熔融指数的影响。,41,2）聚乙烯材料的密度 密度是聚乙烯的重要性能指标之一。随着聚乙烯密度的增加，聚乙烯分子的直线性增加，聚乙烯材料的刚性增加，拉伸强度提高，剥离强度提高，软化温度提高，脆性增加，韧性下降，抗应力开裂性下降，结晶度提高，分子支链减少。聚乙烯密度下降，由韧件破坏转向跪性破坏的时间延长，但强度有所下降。 按照材料密度的不同，可分为分为高密度聚乙烯(HDPE，940kg/m3)、中密度聚乙烯(MDPE ,=930940kg/m3)、低密度聚乙烯(LDPE, 930kg/m3),42,1.6.3 塑料管 （1）PE管 （PE：polyethylene ，聚乙烯） 聚乙烯管按材料密度不同，分为高密度聚乙烯管(HDPE)、中密度聚乙烯管(MDPE)、低密度聚乙烯管(LDPE)，国内外HDPE、MDPE广泛用作城市燃气管道。,43,PE管的优点： 管道内壁光滑：PE 管内壁当量绝对粗糙度约为钢管的 1/ 10 1/ 20 ，摩擦阻力小，通常其流通能力比钢管约高30%。 很好的柔韧性：外径110 mm 及以下的小直径管材可以盘管成卷，便于运输；同时在施工当中，只要管道中不需加阀门等管件，可以根整管铺设下去，从而使管网中的接头数量减少。也正是由于它的柔韧性能，可以蛇形附设，可轻易绕过障碍物，进一步减少接头数量； 连接方便、施工简单：管道连接可采用电热熔连接（电熔承插连接、电熔鞍形连接）或热熔连接（热熔承插连接、热熔对接连接、热熔鞍形连接），不得采用螺纹连接和粘接。聚乙烯管与金属管道连接，采用钢塑过渡接头连接。,44,全自动电熔连接,45,热熔对接连接,46,常用PE管件,47,PE管的优点： 具有很好的耐腐蚀性，使用寿命长：可以直埋而不需要防腐，使用寿命约50 a ，比钢管长2030 a； 抗冲击性能好，具有较高的断裂延伸率：能够抵抗地震等自然灾害的影响； 聚乙烯管具有较好的气密性，气体渗透率低； 经济优势明显：公称直径200 mm 的PE 管与钢管相比，虽主材费用高，但综合费用(考虑投资和运行费用两个因素) 低。,48,PE管的缺点： 常温下PE管的强度和持久强度比较低，耐冲击性差，其允许工作压力一般比较低。 例如：PE80级聚乙烯管的屈服强度为22 MPa，允许工作压力为0.4 MPa。在常温，一定的持久外力作用下，塑料管会发生蠕变、脆性开裂和快速开裂等现象，因此，可能造成灾难性的重大事故。另外，使用温度越低，管径和壁厚越大，工作压力越高，塑料管快速开裂的危险性也就越大。 耐温性比较差。 对于PE80级PE管，一般使用温度每提高100C，其强度降低约10%。,49,PE管的缺点： 地下塑料燃气管道的位置较难探测。 塑料管埋入地下后，无法用常用的磁性体探测法确定其位置，在施工及维修过程中，很容易受破坏，造成事故和损失。 当管径增大时，管壁急剧增大，增大了生产成本和管材重量。因此，塑料管常用于直径小于200mm的城市燃气输配管网。 不能承受紫外线。,50,PE管的使用场合： 目前在管径小于200mm、压力小于0.4MPa的室外埋地燃气管道中得到广泛应用。,51,PE管的表示方法及其规格： 目前国内聚乙烯燃气管分为SDR11和SDR17.6两个系列。 SDR后的数字为：管外径/壁厚。 DR11系列宜用于输送人工煤气、天然气、液化石油气（气态）； SDR17.6系列宜用于输送天然气。,52,PE管材的规格尺寸,53,（3）钢骨架复合管 针对PE管存在的缺点，开发出了适用于城市燃气输配管网的钢骨架高密度聚乙烯燃气管(简称钢骨架塑料管)。 根据钢骨架类型可分为： 1）钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管 2）孔网钢带聚乙烯复合管,54,（3）钢骨架复合管 应遵循的技术标准和规范有：燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管CJ/T125-2000燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管件CJ/T126-2000埋地钢骨架聚乙烯复合管燃气管道工程技术规程 CECS 131:2002燃气用埋地孔网钢带聚乙烯复合管 CJ/T 182-2003,55,1）钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管 连续缠绕焊接成型的网状钢筋骨架与聚乙烯(中密度或高密度)热塑性树脂，以挤出方式复合成型的钢骨架塑料复合管。 复合管输送介质温度为-20 40 0C 。,56,1）钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管 钢丝网钢骨架聚乙烯复合管可分为普通管和薄壁管。 普通管宜用于输送人工煤气、天然气、液化石油气(气态)； 薄壁管宜用于输送天然气。,57,58,59,1）钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管 公称压力：复合管在20条件下输送天然时(预期寿命50年)允许使用的最大压力。,注：城镇燃气设计规范 GB50028-2006中6.3.1条规定“次高压燃气管道应采用钢管”。,60,1）钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管 外观要求： 1）复合管的内表面应清洁、光滑，无明显划伤或分解变色线，且不能有钢丝裸露。复合管外表面允许呈螺纹状自然收缩状态，允许有少量轻微的自然收缩造成的小凸凹。不允许有明显的划痕、气泡、杂质、颜色不均等缺陷。 2）复合管两端应切割平整，并与管轴线垂直。 3）管端法兰连接接头及电熔连接锥形口及平口的二次注塑成型部分表面应平整、光滑，无凹坑、划伤、毛刺等缺陷，与复合管融结良好，允许锥形口前端纯塑料部分有一定的收缩。,61,2）孔网钢带聚乙烯复合管 以聚乙烯树脂为主要原材料，孔网钢带为增强骨架，经挤出复合成型的燃气用埋地孔网钢带聚乙烯复合管。,62,63,2）孔网钢带聚乙烯复合管 外观要求： 1）复合管内外表面：复合管内外面应光滑平整，允许有不影响使用的表面收缩和流纹，不允许有气泡、裂口、分解变色线及明显的划伤，复合管两端切割应平整。 2）复合管封口环与复合管熔接应良好，无裂缝，融结处应平整，无划伤、毛刺。,64,（2）铝塑复合管结构： 铝塑复合管是以纵向焊接铝管为中间层，可隔绝气体渗透，内外层均为特殊聚乙烯塑料，采用专用热熔胶，通过挤出成型方法复合成一体的管材。 铝塑复合管的特殊结构，使其集成了金属管和塑料管的优点，而克服了它们各自的缺点，更有两者都不具备的易弯曲、不回弹的特性，管子容易弯曲定型，方便施工。,65,（4）铝塑复合管室内燃气管道选用铝塑复合管时应符合下列规定： 1)铝塑复合管的质量应符合现行国家标准铝塑复合压力管第1部分：铝管搭接焊式铝塑管GB/T18997.1和铝塑复合压力管第2部分：铝管对接焊式铝塑管GB/T18997.2的规定。 2)铝塑复合管应采用卡套式管件和承插式管件机械连接，承插式管件应符合国家现行标准插式管接头CJ/T110的规定，卡套式管件应符合国家现行标准卡套式管接头CJ/T111和铝塑复合管用卡压式管件CJ/T190的规定。,66,性能特点： 有优越的耐温性，耐温范围 -40 95 ； 耐压性能好，高温情况下也具有较高的耐压强度； 耐化学腐蚀性好，常温下能耐各种酸、碱、盐溶液的腐蚀； 水力性能好，输送流体摩擦阻力小，不结垢。比内径相同的金属管的过流能力大25 %30 %； 抗蠕变强度高，使用寿命超过50 年； 耐火性能好，达到GB 8624 的难燃(B1) 级，燃点可达340 ; 质轻、管段长，安装连接方便； 由于中间夹有焊接铝管，在使用范围内气体渗透率很低。,67,规格特性：,68,（5）不锈钢管1）薄壁不锈钢管： 1）薄壁不锈钢管的壁厚不得小于0.6mm（DN15及以上），其质量应符合现行国家流体输送用不锈钢焊接钢管GB/T 12771的规定； 2）薄壁不锈钢管的连接方式，应采用承插氩弧焊管件连接或卡套式管件机械连接，并宜优先选用承插氩弧焊式管件连接。承插氩弧焊式管件和卡套式管件应符合有关标准的规定。,69,薄壁不锈钢管环压连接：,70,（5）不锈钢管2）不锈钢波纹管： 1）不锈钢波纹管的壁厚不得小于0.2mm，其质量应符合国家现行标准燃气用不锈钢波纹管CJ/T197的规定 2）不锈钢波纹管应采用卡套式管件机械连接，卡套式管件应符合有关标准的规定。,71,（6）衬塑（PE）铝合金管,72,（7）衬塑（PE）铝合金管,73,1.6.4 各种压力级制管道的选材,（1）、高压次高压管道的选材 在城市燃气工程中输送高压次高压天然气主要采用焊接钢管，按照钢管的焊接方式有直缝和螺旋缝焊接钢管两大类型。 与螺旋缝焊接钢管相比，直缝焊接钢管具有如下优点: (1) 原材料可进行100 %的无损检测，且可进行纵横向轧制,两方向的力学性能差别小； (2) 焊缝短(比相同管子长度的螺旋缝焊接钢管焊缝长度减少20 %以上) ，且焊缝质量好，其焊接为水平面焊接，错边量小，焊缝成型美观,成型精度高，无损检测跟踪性好，避免了漏检现象； (3) 在生产过程中采用水压整体扩径或机械扩径工艺消除成型及焊接过程中的残余应力，焊后管体残余应力小，质量稳定可靠；,74,（1）、高压次高压管道的选材 (4) 焊缝余高小,便于防腐加工,焊缝减薄量小,节省防腐材料,并可减少压辊的损耗； (5) 管内壁较光滑,输送阻力小,蜡状沉积物少且清理方便,输送能力高； (6) 壁厚一般为625. 4 mm ,最高达45 mm ,由于壁厚大,强度高,因而可输送高压流体； (7) 经过扩径后,管体尺寸及端部尺寸得到有效保证,便于现场施工和保证施工质量。 上述优点使得直缝焊接钢管近年来在高中压燃气管道呈现出逐渐取代螺旋缝焊接钢管的趋势。,75,（1）、高压次高压管道的选材 目前国内直缝焊接钢管的生产情况是：公称直径DN400 mm(含DN 400 mm) 以下为ERW（直缝高频电阻焊） 钢管；公称直径DN 400 mm 以上为LSAW（直缝双面埋弧焊） 钢管。对于直缝双面埋弧焊钢管，按制作钢管的成型工艺不同,又分为UOE(Uing Oing and Expanding) 成型和JCOE(Jing Cing Oing and Expanding) 成型两种。 由于UOE 焊接钢管生产线的成型设备技术含量高，生产效率高，成型工艺较简单，成型好，成型后焊接应力小；且由于生产中采用水压整体扩径，可有效消除钢管内应力，提高了管材的强度和尺寸精度，所以质量优于JCOE 成型焊接钢管。,76,（1）、高压次高压管道的选材 公称直径DN 400 mm(含DN 400 mm) 以下，宜选用ERW（直缝高频电阻焊）钢管； 公称直径大于DN 400 mm ，宜选用UOE 成型的LSAW（直缝双面埋弧焊）钢管。 钢管的技术参数和质量要求按石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1 部分:A 级钢管GB/ T 9711. 1 - 1997 的要求执行。 管材用钢一般为L290 (X42) 。,77,（2）、中压管道的选材 (1) 对于DN 200 mm 以上的中压管道，宜选用ERW 钢管。 钢管的技术和质量要求执行GB/ T 9711. 1 - 1997 的规定。管道用钢为L245 。 (2) 对于DN 200 mm(含DN 200 mm) 以下的中压管道，宜选用PE80 级燃气用PE 管，规格为SDR11 。 注：选用PE 管时应选常用直径系列，便于采购PE 管的管件。,78,（3）、低压管道的选材 1）室外埋地低压管道多选用PE管；室外明敷低压管道多选用低压流体输送用钢管。 2） 室内低压管道可选用低压流体输送用钢管、铝塑复合管、铜管、不锈钢管、衬塑（PE）铝合金管、衬不锈钢铝合金管。,79,1.7 管 件,管件又名异形管，是管道安装中的连接配件，用于管道变径，引出分支，改变管道走向，管道末端封堵等。有的管件则是为了安装维修时折卸方便，或为管道与设备的连接而设置。 管件的种类和规格随管子材质，管件用途和加工制作方法而变化。,80,1.7.1无缝钢管管件 多数在现场制作，目前使用的成型产品主要有冲压弯头、异径管和三通。 冲压弯头是管道工程中大量使用的管件，有冲压无缝弯头、冲压焊接弯头。 冲压无缝弯头是用优质碳素钢（10号、20号）或不锈耐酸钢无缝管，在特制模具内压制成型的。它分90和45两种，其中最常用的是90弯头。,81,1.7.2 螺纹连接管件 室内燃气管道的管径不大于50mm时，一般均采用螺纹连接管件。管件有两种材质，可锻铸铁（玛铁）异形管件（Pg1.0MPa）和钢制管件（Pg1.6MPa）。钢制管件有镀锌与不镀锌之分，管件上均带有圆锥形或圆柱形管螺纹。,82,1.7.3 PE管件 按生产方式不同， PE管件可分为注射管件和熔接管件两大类。大部分管件都可用注射成型的方法制造。但对于一些壁厚、体积、质量都较大的管件，可采用熔接的方法制造。 按焊接方式、用途不同， PE管件可分为热熔对接管件和电热熔管件。,83,（1）电热熔管件 电热熔管件是应用某种方法将电热丝布置于管件的内表面，施工时将管材与管件配合后用专用的加热控制电源将管件中的电热丝通电加热，使管件与管材的接触表面熔化结合，冷却后使管件与管材牢固、密封地结合在一起。 由于施工快捷方便，熔接效果好，电熔管件是目前世界上聚乙烯管材连接件中应用最为广泛的一种。此种管件的缺点是制造成本较高。 电热熔管件一般由注塑生产工艺制造。各生产厂商一般使用独有的设计和拥有专利的技术将电热丝布置嵌入管件中。正因为如此，在使用这种管件时必须选择合理的与之相匹配的焊机才能产生最佳的焊接效果。,84,电热熔管件,85,注压管件分螺纹连接和承插连接两种。螺纹管件上带有内螺纹或外螺纹，是可拆卸费头，用于室内塑料燃气管道上。承插连接管件上带有承口或插口。承口内表面和插口外表面涂以粘接剂，插入干固后形成不可拆卸接头。不可拆卸接头一般用于室外埋地塑料燃气管道。 对于聚乙烯管道的连接主要采用电热熔解焊接，接头管件有两种，一种是承口式，且承口内表面缠有电热丝，另一种是插口式。承口式和插口式都可制造成三通、弯头和大小头等形状。,电热熔管件,86,（2）热熔对接管件 热熔对接管件是指适用于热板对接焊的管件。对于小口径的对接焊管件（110mm以下）一般为注射生产，而对于大口径管件，由于管件壁厚体积较大，不利于注射生产制造，一般使用焊接方法制造以降低成本。,热熔对接管件,87,注压管件分螺纹连接和承插连接两种。螺纹管件上带有内螺纹或外螺纹，是可拆卸费头，用于室内塑料燃气管道上。承插连接管件上带有承口或插口。承口内表面和插口外表面涂以粘接剂，插入干固后形成不可拆卸接头。不可拆卸接头一般用于室外埋地塑料燃气管道。 对于聚乙烯管道的连接主要采用电热熔解焊接，接头管件有两种，一种是承口式，且承口内表面缠有电热丝，另一种是插口式。承口式和插口式都可制造成三通、弯头和大小头等形状。,常用PE管件,88,1.8 阀 门 与 法 兰,1.10.1阀门 （一）阀门的分类 按工业管道的压力Pg（MPa）级别，通常将阀门分为： 低压阀门（Pg2.5） 中压阀门（4Pg6.4） 高压阀门（10Pg100） 超高压阀门（Pg100）,89,按阀门的功用分闭路阀、止回阀、安全阀和减压阀等。 按阀门启闭零件的结构分闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和旋塞阀等。 按阀门启闭时的传动方式可分成人工控制阀门（手动传动和齿轮传动）、电动控制阀门、电磁控制阀门、气动控制阀门和液压控制阀门等。,90,（二）常用阀门介绍,1.闸阀 闸板启闭方向和闸板平面方向平行的阀门称为闸阀。它是燃气工程中使用最多的一种阀门。闸阀具有阻力小，启闭力较小，燃气可反向流动等优点。但其结构复杂，体积大，密封面容易擦伤。,闸阀按阀杆运行状况分为明杆及暗杆两种。明杆闸阀在开启时，阀杆上行，由于阀杆露出可以表明闸阀的开启程度，适用于地上燃气管道但需经常向阀杆刷油保护，对埋地燃气管道不宜使用。暗杆闸阀开启时，阀杆不上行。因此适用于城市地下燃气管道。,91,1.闸阀 闸阀按闸板结构还可分分平行式及楔式两种。平行式闸阀的两密封面互相平行，采用双闸板的结构，双闸板下抵阀体后，顶楔下压，使二闸板紧密地压在密封面上，切断气流。平行式闸板容易制造，便于检修，不易变形但是闸板挂销锈蚀后闸阀不易关严。楔式闸阀的两密封面成一角度，制造成单或双闸板，研磨的难度较大，但楔式闸阀不易出故障，所以在中小直径管道中，选用楔式单闸板闸阀较多。 用途：主要用于切断气流，一般不用于调节压力。,92,2.蝶阀 蝶阀的阀瓣利用偏心轴或同心轴的旋转进行启闭。阀瓣和阀体之间两端相连，在半封闭状态下，阀瓣受力较好。 蝶阀具有体小轻巧，拆装容易，操作灵活轻便，结构简单，造价低廉等优点，管道埋深较浅或管道间距较小时易采用蝶阀。在城市燃气系统中，是一种较好的阀门，但是关闭严密性较差。 用途：适用于流量调节。,93,3.截止阀 截止阀也是一种使用较广泛的阀门。阀瓣启闭时的移动方向和阀瓣平面垂直。截止阀不能适应气流方向改变，因此，安装时应注意方向性。它与闸阀比较，具有结构简单、密封性好，制造维修方便等优点。但阻力较大。,阀体的形式分直通式、直流式和角式三种。直通式截止阀安装在直线管道上，阻力较大。直流式截止阀的阀杆处于倾斜的位置，上升高度较直通式大，操作不便，但阻力小；角式截止阀只能安装在垂直相交的管道上，阻力近于直通式。 截止阀的密封面有平面和锥面两种形式。平面密封面擦伤少，易研磨，一般用在大直径的截止阀中；锥形密封面易擦伤，需专用研磨工具，但结构紧凑，一般用在小直径截止阀中。如常见的液化石油气钢瓶上的角式截止阀。 用途：适用于压力调节。,94,4.球阀 球阀的阀杆上连接一个具有孔道的球体芯，靠旋转球体芯开启或关闭阀门。 用途：由于开闭阻力较大，对于较大直径的管道上的球阀，一般采用电动球阀。一般用在闸阀不便应用的场合：如管径较大的场合（闸阀结构大，受力不好）；要进行管道吹扫的场合（闸阀不能应用，会导致闸阀关闭不严），如清管球发球、接球的装置合管道中。,涡轮球阀,普通球阀,95,5.旋塞 旋塞是一种最古老的阀门品种，具有结构简单，外形尺寸小，启闭迅速和密封性能好等优点。但密封面容易磨损，启闭阻力较大，适用在小直径的管道上。 用途：一般用于室内燃气具前管道的开闭。最大优点：关闭迅速。,96,6.止回阀 又名逆止阀或单向阀，用来防止管道中气流倒流。当产生倒流时，阀瓣自动关闭。 止回阀主要有升降式和旋启式两大类。升降式止回阀的阀瓣垂直于间体的通道而作升降运动。旋启式止回阀的问瓣围绕密封面作旋转运动，阻力较小，在低压时密封性能较差。 用途：止回阀一般用在燃气压缩机的出口管道上，在停机或突然停电时，防止管内燃气倒流，这种倒流往往引起压送机高速反转，形成机械故障。,旋启式止回阀,升降式止回阀,97,7.安全阀 主要有弹簧式及杠杆式两种。弹簧式是指阀瓣和阀座之间靠弹簧力密封，杠杆式则是靠杠杆和重锤的作用力密封。当管道或燃气贮罐内的压力超过规定值时，气压对阀瓣的作用力大于弹簧或杠杆重锤的作用力，致使阀瓣开启，过高的气压即被消除。随着气压作用于阀瓣的力逐渐小于弹簧或杠杆重锤的作用力，阀瓣又被压回到阀座上。,用途：站场工艺管道、储罐（安装两个，便于定期送检）、压缩机出口等。,98,8安全截断阀,99,（三）阀门产品型号,（1）阀门类别:阀门类别的代号用汉语拼音字母表示。如闸阀代号为Z，截止阀代号为J，球阀代号为Q，旋塞阀代号为X，安全阀代号为A，等等。 （2）驱动方式:用阿拉伯数字表示。对于手轮或扳手驱动的阀门，可不必用代号表示，而电动代号为9，气动代号为6，等等。 （3）连接形式:用阿拉伯数字表示。如内螺纹连接代号为1，法兰连接代号为4，等等。,100,（4）结构形式：主要指启闭零件等的结构。其代号用阿拉伯数字表示，如明杆子行式双闸板的代号为4，暗杆楔式单闸板的代号为5，直通式截止阀代号为1，等等。 （5）密封面或衬里材料：用汉语拼音字母表示，如由阀体上直接加工出来的密封面的代号为W，不锈钢的代号为H，聚四氟乙烯塑料的代号为F，等等。 （6）公称压力：直接用数字表示，单位为0.1MPa。 （7）阀体材料 ：用汉语拼音字母，如灰铸铁代号为Z，碳素钢代号为C等。对常用的Pg1.6MPa的灰铸铁阀门和Pg2.5MPa的碳钢阀门可省略代号。,101,法兰是一种标准化的可拆卸连接形式，广泛用于油气管道与工艺设备、机泵、燃气压缩机、调压器及阀门等的连接。 (一)法兰的种类1、平焊法兰 平焊法兰一般适用于温度不超过250，公称压力不超过1.6MPa，通过介质为水、蒸汽、空气、燃气等中低压管道。,1.10.2法兰,102,2、对焊法兰 对焊法兰又称为高颈法兰，它与平焊法兰的不同是带有一段锥形短管。法兰与管子的结合实质上是短管与管子的对口焊接，故称为对焊法兰。 对焊法兰可制成光滑式、凸凹式、榫槽式、梯形槽式四种密封面形式，其中，尤以凸凹式和榫槽式应用最为普遍。 公称压力PN2.5MPa时，对焊法兰用光滑式密封面；公称压力PN2.5MPa时，要采用凸凹式密封面。,103,3、螺纹法兰 主要用于高压管道和镀锌水煤气管道，其密封为光滑式，公称压力有0.25、0.6、1.0 和1.6MPa等四种。 法兰尺寸的外径、螺栓孔中心圆直径、螺栓孔直径及螺栓数量等，都与同压力等级的平焊法兰相同，但法兰内径要大一点。,104,4、法兰盖 法兰盖俗称盲板，用作需经常清洗的管道堵头、设备的人孔及手孔。应用时，与其相配合的法兰一同使用，其公称压力、等级及密封面形式与法兰相同。,105,(二)法兰选用 标准法兰应按照公称直径和公称压力来选用，当与设备连接时，应与设备的公称直径和公称压力相等。燃气管道上的法兰，其公称压力一般不低于1.0MPa。当已知工作压力，需依据法兰材质和工作温度，把工作压力换算成公称压力。 法兰材质一般应与钢管材质一致或接近，常用钢号为A3,10#和20#碳素结构钢。,106,作业： 试述目前燃气工程中常用管材类型及各自的适用范围。,