管道与阀门的使用与维护教学教案讲义.doc

项目七 管道与阀门的使用与维护知识目标：l 了解管道及阀门的作用及类别l 掌握管道连接方式及特点l 了解常见阀门的结构l 了解管道的布置及安装的基本要求能力目标：l 能够根据工艺要求及设备结构特点，正确选择、使用管道和阀门化工管路是化工生产中所使用的各种管路的总称，其主要作用是用来输送和控制流体介质。化工管路按工艺要求将各台化工设备和机器相连接以完成生产过程，因此它是整个化工生产装置中不可缺少的组成部分。正确合理地设计化工管路，对于优化设备布置，降低工程投资和减少日常管理费用以及方便操作都起着十分重要的作用。化工管路一般由管子、管件、阀门、管架等组成。在化工生产中，由于管路所输送的介质的性质和操作条件各不相同，因此化工管路也有多种分类方法。按管路的材质可分为金属管路和非金属管路。金属管常用材料有铸铁、碳素钢、合金钢和有色金属；非金属管常用的有塑料、橡胶、陶瓷、水泥等。按输送介质的压力可分为真空管( p<0MPa)、低压管（0p<l.6MPa）、中压管(1.6p<l0MPa)、高压管(16p<l00MPa)、超高压管(p>100MPa)。按输送介质的温度可分为低温管（t<-20）、常温管（-10<t<200）、高温管(t200)。按输送介质的种类可分为水管、蒸汽管、气体管、油管以及输送酸、碱、盐等腐蚀性介质的管路。为了简化管子和管件等产品的规格，使其既满足化工生产的需要，又适应批量生产的要隶，方便设计制造和安装检修，有利于匹配互换，国家制订了管路标准和系列。管路标准是根据公称直径和公称压力两个基本参数来制订的。根据这两个基本参数，统一规定了管子和管件的主要结构尺寸与参数，使得具有相同公称直径和公称压力的管子与管件，都可相互配合和互换使用。管道是化工设备的重要组成部分，原料及其辅助物料从不同的管路进入生产装置，加工成产品，再进入罐区，最后外输或外运。可见管道是化工生产的大动脉，它将整个生产联结起来构成一个整体。所以保持管路化工生产的畅通是保证正常进行的重要环节。阀门是一种通用机械产品，也是化工管道中常用的重要附件，在管路中起切断或连通管内介质的流动、调节其流速和压力、改变或控制流动方向等作用。本章主要介绍化工生产所用管道的类型、布置与安装、使用及维护；阀门的结构类型、选用及维护等内容。第一节 化工管路的使用与维护一、管道的分类（一）管道的类型炼油、化工生产的介质种类繁多，各类介质的特性不同，在管路中的状态、温度、压力也不尽相同，管道按不同的分类方法有不同的类型。按管道的用途可将其分为工艺管道和辅助管道，工艺管道包括原料管道、半成品及产品管道等，是生产的主要管道，辅助管道是指一切辅助生产的管道，包括燃料系统、蒸汽机冷凝水系统、冷却水系统、排污系统及供风系统等的管道。根据管道中介质压力的高低可将管道分为高压、中压、低压及真空管道，见表7-1。根据加强安全技术管理和监察的工业金属管道工程施工及验收规范（GB 50235-97），由管道的使用压力、温度、介质及材质等因素综合考虑将管道分为五类，见表7-2。剧毒介质及穿越铁路、公路干线、重要桥梁、住宅区及工厂重要设施的甲、乙类火灾危险物质和有毒物质的管道的穿越部分按类管道考虑；石油气（包括液态烃）和氢气的管道至少按类管道考虑；甲、乙类火灾危险物质、有毒物质和具有腐蚀性的介质以及难以修理、检查、更换或对生产起重要作用的管道均应升高一个类别。 炼油、石油化工管道输送的介质般都是易燃、可燃性介质，有些物料属于剧毒介质，这类管道即使压力很低，但一旦发生泄漏或损坏后果是很严重的，因此对这类管道不仅要考虑温度和压力的影响，还要考虑介质性质的影响；原石油化工总公司颁布的石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范(SH501)，根据被输送介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性及管道的设计压力将石油化工管道分为A、B、C三级，见表7-3。 (二)公称压力和公称直径 公称压力和公称直径是管子、阀门和管件的两个特性参数，其含义与法兰的公称压力和公称直径类似。采用公称压力和公称直径的目的是使管子、阀门和管件的连接参数统一，利于装管工程的标淮化。装管工程标准化可使制造单位能进行阀门、管件的批量生产，降低制造成本；由于标准化后容易购得，使用单位可以减少日常的储备量，标准化还便于阀门、管件损坏后的更换；标准化的实行使设计单位的设计工作量也大为减少。1公称压力 公称压力用符号PN表示，单位为MPa，如公称压力4MPa，用PN4.0表示。通常公称压力大于或等于实际工作压力。一般来说，管路工作温度在0120范围内时，允许工作压力和公称压力是一致的，但当温度高于120时，允计工作压力将低于公称压力。在不同温度下，允许工作压力与公称压力的关系见表7-4。 2公称直径 公称直径用符号DN表示，它与管子的实际内径相近，但不一定相等。凡是同一公称直径的管子，外径必定相同，但内径则因壁厚不同而异。例如，57mm×3.5mm和57mm×4.5mm的无缝钢管，都称为公称直径为50 mm的钢管，但它们的内径却分别为50mm和48mm。常用钢管的公称直径、外径及常用壁厚见表75。水煤气钢管的公称直径用英寸表示，有l8、14、38、12、34、1、1.25、1.5、2、3、4、5、6等。 管子直径由选定的管内流体流速计算，并修正到符合公称直径要求来确定。各种管材不同公称压力和公称直径的壁厚见表7-6、表7-7和表7-8。 (三)化工用管 1铸铁管铸铁管可分为普通铸铁管和硅铁铸管两大类。普通铸铁管由灰铸铁铸造而成。铸铁中含有耐腐蚀的硅元素和微量石墨，具有较强的耐蚀性能。通常在铸铁管内外壁面涂有沥青层，以提高其使用寿命。灰铸铁用于制造普通的阀件、管件以及受压较小的管子。铸铁管及其管阀件常用作埋入地下的给、排水管，煤气管道以及有腐蚀性物料的管路。由于铸铁组织疏松，质脆强度低，铸铁管不能用于蒸汽管路，也不能用于压力较高或有毒易爆介质的管路上。普通铸铁管的直径为50300mm，壁厚为47mm，管长有3m、4m、6m等系列。硅铁铸管是指含碳0.5%1.2%，含硅10%17%的铁硅合金，由于硅铁管表面能形成坚固的氧化硅保护膜，因而具有很好的耐腐蚀性能，特别是耐多种强酸腐蚀。硅铁管硬度高，但耐冲击和抗振动性能差。铸铁管常用做埋于地下的给水总管及污水管，化工厂用来输送碱液及浓硫酸，但铸铁管不能用于输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒的气体。铸铁管的公称直径有50mm、75mm、100mm、125mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm和1000mm多种。连接方式有承插式、单端法兰式和双端法兰式三种，连接件和管子一起铸出。高硅铁管与抗氯硅铁管适用于输送公称压力0.25MPa以下的腐蚀性介质，高硅铁能耐强酸，含钼的抗氯硅铁更可耐各种含量、温度的盐酸。 2水煤气管 水煤气管常用做给水、煤气、暖气、压缩空气、真空、低压蒸汽和凝液以及无侵蚀性物料的管道。水煤气管的极限工作温度为175，且不得用以输送有爆炸性及有毒性的介质。水煤气管分为普通(公称压力1MPa)与加强(公称压力16MPa)两级，公称直径为8150 mm。3钢管用于制造钢管的常用材料有普通碳素钢、优质碳素钢、低合金钢和不锈钢等。按制造方式又可分为有缝钢管和无缝钢管。有缝钢管又称为焊接钢管，一般由碳素钢制成。表面镀锌的有缝钢管叫镀锌管或白口管，不镀锌的叫黑铁管。有缝钢管常用于低压流体的输送。如水、煤气、天然气、低压蒸汽和冷凝液等。无缝钢管质量均匀、品种齐全、强度高、韧性好、管段长，是工业管道中最常用的管材。按轧制方法不同，无缝钢管分为热轧管和冷轧管两种。冷轧管的外径为5200mm，长度为1. 59m；热轧管的外径为32600mm，长度为312. 5m。无缝钢管的材质常用10、20、16Mn、09Mn2V等。无缝钢管的常用规格、材料、适用温度见表12-2。不锈钢无缝钢管常用材质有0Cr13、lCr13、lCr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mn2Ti、0Cr18Ni12Mo3Ti等。冷轧管的外径为6200mm，长度为1.58m；热轧管的外径为54480mm，长度为1.5l0m。不锈钢无缝钢管的常用规格、材料及适用温度见表12-3。 无缝钢管在化工生产中应用很广泛，它的特点是品质均匀且强度高，可用来输送有压力的物料、水蒸气、高压水、过热水，也可输送可燃性和有爆炸危险及有毒性的物料，极限工作温度为435。若输送强腐蚀性或高温(达900950)介质则用合金钢或耐热钢制成的无缝钢管，例如镍铬钢能耐硝酸与磷酸的腐蚀，但它不宜用于输送具有还原性的介质。4有色金属管(1)铜管与黄铜管 铜管有紫铜管和黄铜管两种。紫铜管含铜量为99. 5%99. 9%。黄铜管材料则为铜和锌的合金。铜管的常用规格为：外径5155mm，长度16m，壁厚13mm。铜管导热性能好，大多用于制造换热设备、深冷管路，也常用作仪表测量管和液压传输管路。多用做低温管道(冷冻系统)、仪表的测压管线或输送有压力的流体(如油压系统、润滑系统)，当温度高于250时不宜在压力下使用。(2)铝管 铝管常用工业纯铝制造。铝合金管则多采用5A02、5A03、SA05、SA06. 3A21、2A11、2A12等制成。由于铝及铝合金具有良好的耐腐蚀性和导热性，常用于输送脂肪酸、硫化氢、二氧化碳气体等介质，还可用于输送硝酸、醋酸、磷酸等腐蚀性介质，但不能用于盐酸、碱液等含氯离子的化合物。铝及铝合金的使用温度一般不超过150，介质压力不超过0.6MPa。常用来输送浓硝酸、醋酸、甲酸等物料，但不能抗碱腐蚀，在温度高于160时不宜在压力下使用，极限工作温度为200。(3)铅管 常用铅管有软铅管和硬铅管两种。软铅管用含铅量在99. 95%以上的纯铅制成，最常用的是Pb4铅管。硬铅管由锑铅合金制成。铅管硬度小、密度大，具有良好的耐蚀性，在化工生产中主要用来输送浓度在70%以下的冷硫酸，浓度40%以下的热硫酸和浓度10%以下的冷盐酸。由于铅的强度和熔点都较低，故使用温度一般不得超过140。常用做硫酸管道或酸性物料管道，但由于强度低、密度大、抗热性差等缺点，已逐步为耐酸合金管，尤其为塑料管所代替。铅管在温度高于140时，不宜在压力下使用。输送硝酸、次氯酸盐及高锰酸盐类等介质时不可采用铅管。5非金属管(1)陶瓷管 陶瓷管结构致密，表面光滑平整，硬度较高，具有优良的耐腐蚀性能。除氢氟酸和高温碱、磷酸外，几乎对所有的酸类、氯化物、有机溶剂均具有抗腐蚀作用。陶瓷管的缺点是质脆易破裂，耐压和耐热性能差，一般用于输送温度小于120、压力为常压或一定真空度的强腐蚀介质。化工陶瓷耐腐蚀性能好，能耐除氢氟酸、氟硅酸和强碱外的各种浓度的无机酸、有机酸和有机溶液的腐蚀，来源较广且价格低廉；缺点是性脆、强度低和不能耐温度剧变，常用做排除腐蚀性介质的下水管道和通风管道。 (2)硬聚氯乙烯管 硬质聚氯乙烯对于任何含量的各种酸类、碱类和盐类都是稳定的，但对强氧化剂、芳香族碳氢化合物、氯化物及碳氧化物是不稳定的，可用来输送60以下的介质，也可用于输送0以下的液体。常温下轻型管材的工作压力不超过0.25MPa，重型管材(即管壁较厚)的工作压力不超过0.6MPa。它的优点是质轻，抗蚀性能好，易加工；但耐热性差。（3）塑料管在非金属管路中，应用最广泛的是塑料管。塑料管种类很多，分为热塑性塑料管和热固性塑料管两大类。属于热塑性的有聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚甲醛管等。属于热固性的有酚醛塑料管等。塑料管的主要优点是耐蚀性能好、质量轻、成形方便、加工容易，缺点是强度较低，耐热性差。（4）橡胶管橡胶管用天然橡胶或合成橡胶制成。按性能和用途不同有纯胶管、夹布胶管、棉线纺织胶管、高压胶管等。橡胶管质量轻、挠性好，安装拆卸方便，对多种酸碱液具有耐蚀性能。橡胶管为软管，可任意弯曲，多用来作临时性管路和某些管路的挠性连接件。橡胶管不能用作输送硝酸、有机酸和石油产品的管路。（5）玻璃钢管 玻璃钢管是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以合成树脂为黏结剂，经过一定的成形工艺制作而成。玻璃钢管具有质量轻、强度高、耐腐蚀的优点，但易老化、易变形、耐磨性差，一般用于温度小于150、压力小于1MPa的酸性和碱性介质的输送管路。（6）玻璃管玻璃管一般由硼玻璃或高铝玻璃制成，具有透明、耐蚀、阻力小、价格低等优点，缺点是质脆不耐冲击和振动。玻璃管在化工生产中常用作监测或实验的管路。二、管道的布置、安装及连接（一)管道的布置工厂的管路布置是在厂房结构、设备和电气设备布置初步确定之后进行的。由于生产工艺过程是连续的，流程复杂，其管路不但数量多而且输送的介质种类也多。为了节省管路，节约投资费用，管路必须进行合理的布置。另外，没有预先的管路布置，也无法进行管路计算及施工安装，管路布置虽然是根据流程图及设备布置图来进行的，但是在管路布置过程中往往也会发现设备布置不尽合理的地方，所以管路布置也可检验设备布置的正确性。1管道布置的一般要求在进行管道布置时应根据管道的用途、周围建筑物的位置、所输送介质的特性及与管道连接的机械设备的布置情况等综合考虑，合理配置。一般应遵循以下原则。 (1)布置管道时，应对全装置的所有管道(包括工艺管道、热力管道、供排水管道、仪表管道及采暖通风管道等)通盘规划，各安其位，做到安全、经济和便于施工、操作及维修，防止顾此失彼。(2)布置管道时，应了解周围建筑物的位置、与管道连接的设备的特点，以便管道可靠安装固定。(3)除能满足工艺、机械设备及整个系统的正常运行外，还应能适应开工、停工和事故处理的要求，备有必要的旁通管路或采取其他措施。(4)在满足操作和工艺流程要求的前提下，尽可能紧凑，避免繁琐，防止浪费。(5)管道通过人行道时，最低点离地面不得小于2m，通过工厂主要交通干线时，管底离地面不得小于4.5m；通过铁路时不小于6m。 (6)输送有毒或腐蚀性介质的管道，不得在人行道上空设置阀件、法兰等，以免泄漏时发生事故；输送易燃易爆介质的管道，一般应设有防火、防爆安全装置。 (7)为便于安装、检修和管理，管路尽量架空敷设。必要时可沿地面敷设或埋地敷设，也可沿管沟敷设。 (8)管道不应挡门、挡窗；应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在有吊车的情况下，管道的布置应不妨碍吊车工作。管路的布置不应妨碍设备、管件、阀门、仪表的检修。塔和容器的管路不可从人孔正前方通过，以免影响打开人孔。(9)在焊接或螺纹连接的管路上应适当配置一些法兰或活接头，以利安装、拆卸和检修。 (10)管子与管子间、管子和墙间的距离，以能容纳活接头或法兰以及能进行检修为度，表7-9是管子与墙间的安装距离。 (11)当管路需要穿过墙或楼板时，要由工艺专业向土建专业提请预留孔或预埋套管。管子应尽量集中敷设，在穿过墙壁或楼板时，尤应注意。 (12)阀门和仪表的安装高度主要考虑操作的方便和安全，下列的数据可供参考。阀门(截止阀、闸阀和旋塞等)为1.2m，温度计为1.5m，安全阀为2.3m，压力计为1.6m。(13)某些不能耐较高温度的材料制成的管道(如聚氯乙烯管、橡胶管等)，应避开热管路。输送冷流体(如冷冻盐水)的管道与热流体(如蒸汽)的管道应相互避开。(14)长距离输送蒸汽的管道应在一定距离处安装分离器以排除冷凝水。长距离输送液化气体的管道在定距离处应装设垂直向上的膨胀器。2管路布置注意事项（1）管路的布置应满足生产需要，易于安装、操作和检修，尽量缩短管线，减少管材消耗，经济合理。（2）管路上的各种物料阀门应尽量靠近设备的操作面，以利于操作者的控制。（3）管路应尽量集中布置，如沿厂房墙壁、楼面下、柱子边等布置，并应协调各根管路的标高和平面坐标位置，力争共架敷设，占用空间小。同时考虑避免遮挡室内采光和妨碍门窗启闭，照顾整体美观。（4）管路应避免敷架在电动机和配电盘的上空，应不影响车辆和行人交通。凡通过人行道、公路、铁路上方的管路或支架的最低点至路面或钢轨顶面的净空高度应满足下列要求：人行道上方最小净空高度为2. 2m；公路上方最小净空高度为4.5m；铁路上方最小净空高度为5. 5m;车间内次要通道的最小净高度为2m。腐蚀性、有毒介质管路，其法兰接合处不得位于通道的上空。（5）当几种管路在布置中发生矛盾时，应根据具体情况妥善考虑，一般按下面要求处理。a大直径管路、热介质管路、气体管路、保温管路和无腐蚀性介质管路在上；小直径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性介质管路在下。b直径大的、常温的、支管少的、不常检修的和无腐蚀性介质管路靠墙；直径小的、常检修的、支管多的、有腐蚀性的和热力管路等靠外。（6）管子间的距离和穿墙、穿楼板的留孔留洞，应考虑阀门、法兰是并列还是错开；是保温管路还是非保温管路。其有关尺寸可参照有关手册。（7）管路的坡度和坡向，可根据工艺需要而定。对酸碱溶液等对管子起腐蚀作用或停留较久会凝固、变质或沉淀的物料均需考虑坡度。其坡向应满足生产时在各种运行方式下，如正常运行、暖管、停止运行等能顺利地排走介质、排污或放气。在必要时可接入蒸汽、压缩空气或水管以便冲洗。（8）管路的埋地敷设，在非冰冻地区的管路埋深，主要由外部荷载、管材强度及管路交叉等因素决定，一般不小于0.7m。在冰冻地区的管路埋深，除主要考虑上述因素外，还需考虑土壤的冰冻深度，一般情况下管顶离冰冻线不应小于0. 2m。（9）管路在管沟内敷设，如管路设在不通行的管沟内时，应有可揭开的盖板，一般采用钢材或铸铁板，也可采用预埋钢筋混凝土板或木板。管沟的深度和宽度应便于检修。沟深一般应按沟底距管底不小于300mm，管顶至盖板的距离不小于l00mm。当管径不大于300mm时，管外壁距沟壁不小于200mm，管径大于300mm时，不小于300mm。3管路的涂色为了便于区别各种介质的管路，管路保护层外需涂以不同颜色。涂色方法一种是单色，另一种是在底色上加色圈(每隔2m加一个色圈，其宽度为50100mm)或注字。管路上箭头，根据管路颜色适当配色。管路涂色目前无统一标准，各厂可视具体情况进行调整或补充。 常用化工管路的涂色参考如表12-1所示。 2机、泵管道的布置 各类压缩机和泵管道布置时应注意以下几点。 (1)压缩空气管道上应设置减压装置，对流量稳定、压力波动不大的管道，可以设置节流孔板；对压力波动较大的管道则应设置减压阀；对压力波动不大但需要调节流量的，可串联节流阀。压缩空气管道上应设置排水管，人工定期排水，为便于清洗，应在适当部位安装若干个公称直径1525mm的吹扫接头。 (2)氨压缩机吸入管应有坡向蒸发器的0.005左右的坡度(指单位长度管道中心线倾斜的距离)，氟压缩机吸入管应有0.02的顺向坡度；压缩机的排出管应有0.010.02的顺向坡度。为防止往复泵和压缩机吸入、排出管道的振动，应采用弹性支架。 (3)所有泵的吸入管道在靠近泵进口法兰处均应安装临时过滤网(已安装了永久性过滤器者除外)。 (4)泵的吸入和排出管道和阀门的重量不应由泵体承受，应在靠近泵体的管段上设置吊架。 (5)泵的吸入管应尽量缩短、少拐弯，如必须拐弯时，应采用曲率半径较大的弯头，避免突然缩小管径；泵吸入管应有0.02的坡度，当泵比水源低时坡度朝向泵，泵比水源高时反之。(二)管道的安装 1管道安装的一般要求管道安装应注意以下几方面的问题。(1)管道安装前必须将全部管架及支架紧固，对于安装在沉陷量大的基础上的设备，必须在设备找正定位并经水压沉陷稳定后，再安装与其连接的管道。 (2)管子在组合前或管子和组合件在安装前，应将管子和管件内部清扫干净。(3)安装有缝钢管管道时，应使其纵缝位于管道水压试验时易于检查的方位。(4)凡穿过楼板、墙壁、基础、铁道及公路的管道，应加保护套管且套管内的管段般不得有焊口，若不得不有焊口时应先进行试压，合格后再安装。钢管与套管应填满保温材料。 (5)管道对口时应在离接口200mm处测量平直度，如图7-1所示。当管子公称直径小于100mm时，允许偏差为1mm；当管子公称直径大于等于l00mm时，允许偏差为2mm。但全长允许偏差不得超过l0mm。管道连接时不得强力对口，般不允许将管子的重量支承在机泵设备上。 (6)法兰连接应与管道同心，并应保证螺栓自由穿入，法兰螺栓应错开排管的排列方向，法兰盘间应保持平行，其偏差不得大于法兰外径的1.5。且不大于2mm，不得用强紧螺栓的办法消除歪斜。(7)输送含有固体介质的管道，主管和支管除设计上有规定者外，一般要求不大于30°角相接；接口焊缝根部应光滑，在管内壁无组焊瘤。(8)地埋压力管道，应先检查支持的地基或基础，待合格后才能进行安装，如遇地下水或积水时应先排水后安装；焊接接口需要进行强度及严密性试验合格并采取防腐蚀措施后，才能回填土。距管道两侧及顶部200mm以内的回填土中不应含有石块、砖头等杂物。管道两侧应同时覆土夯实以防管道错位。距管顶200mm以内的回填土层只能踏实，不得用器械夯打，200mm以上应每200300 mm为一层分层夯实。2管道的连接管道的连接方式有焊接、法兰连接、螺纹连接和承插连接四种。螺纹连接主要用于生产或生活水、供暖设施的管道上，在机泵的冷却水管道或压力表与控制阀的引压线连接上也广为应用；这种连接需要多种配件，如活接头、三通、管箍、丝堵等。螺纹连接拆装方便，但施工麻烦，接头处也容易发生泄漏。承插连接主要适用于铸铁管、陶瓷管、混凝土管及塑料管的连接。在工程中采用最多的还是焊接连接和法兰连接。管道的焊接连接焊口强度高、严密性好、不需要配件、成本低、使用方便，适用于输送各种介质的钢管道，其缺点是不能拆卸。焊接连接时要求两平行焊缝间距离不小于管子外径且不得小于200mm；为避免十字焊缝，若是钢板卷制焊接而成的管子，在对口时应使相邻两管的纵焊缝错开200 mm以上。管道的对接焊缝应离开支架100 mm以上。法兰连接是通过连接管子和管件端部的接盘(法兰盘)，把管子和管件连接在一起的一种连接方式。法兰连接拆装灵活方便管道可定期清洗、检修或更换；但需要各种规格的法兰，耗用钢材多，而且由于温差、压力波动及腐蚀等原因，有时在连接处会发生泄漏，造成介质损失，其至引起事故。三、管道的保温、防腐管道无论在地下还是在地面，其表面都会受到周围土壤或大气不同程度的腐蚀，使管道使用寿命减少，因此对管道应采取适当的防腐措施。普通的地面架空管道，如果不需要保温则采用涂料使金属与周围大气、水分、灰尘等腐蚀性介质相隔绝，通常是管外壁先除锈，再涂刷一层红丹底漆，然后再刷一遍醇酸磁漆；如果需要保温，则在保温层外再加一层玻璃布或镀锌铁皮，铁皮表面刷两遍醇酸磁漆。埋于地下的管道受到土壤的腐蚀，主要是电化学腐蚀，应根据土壤的性质采用不同的措施，最常用的是涂沥青防腐层。对于一些输送高温介质的管道，如蒸汽管道、热油管道等，为了减少热量损失，节约能源，保证工艺过程的控制和操作人员的安全，需要采取保温措施。保温层的厚度和结构应根据管道所处的环境、用途、经济指标等综合考虑，应使全年热损失的价值和保温层投资的折旧费之和为最小，般是由理论分析并结合实际经验确定。要求保温材料具有传热系数低、密度小、机械强度高、化学稳定性好、价格低廉、施工方便等特点；地上管道或地沟中敷设的管道最常用的保温材料有玻璃棉毡、矿渣棉毡和石棉硅藻土，地下管道常采用硬质保温制品，如酚醛玻璃棉管壳、水泥蛭石管壳、泡沫混凝土等。（一）化工管路的保温化工管路保温的目的是维持一定的高温，减少能量损失；维持一定的低温，减少吸热；维持一定的室温，改善劳动条件；提高经济效益。保温材料应具有热导率小、容重轻、耐热、耐湿、对金属无腐蚀作用、不易燃烧、来源广泛、价格低廉等特点。常用的保温材料有玻璃棉、矿渣棉、石棉、膨胀珍珠岩、泡沫混凝土、软木砖、木屑、聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。管路的保温施工，应在设备及管路的强度试验、气密性试验合格及防腐工程完工后进行。管路上的支架、吊架、仪表管座等附件，当设计无规定时，可不必保温；保冷管路的上述附件，必须进行保冷。除设计规定需按管束保温的管路外，其余管路均应单独进行保温。在施工前，对保温材料及其制品应核查其性能。1保温结构保温结构形式很多，主要取决于保温材料及其制品和敷设方式。保温结构一般由防锈层、保温层、防潮层和保护层四层构成。(1)防锈层 防锈层也称防锈底层，是管路金属表面的污垢、锈迹除去后，在需要保温的管路上刷的一至两遍底漆。(2)保温层 保温层是保温结构的主要部分，常用的敷设方式有涂抹式、制品式、缠包式、填充式等。a. 涂抹式 将调和好一定湿度的胶泥状保温材料直接涂抹在管子或设备表面上，常用胶泥材料有石棉硅藻土、石棉粉等。分层涂抹效果较好。一般先在管外刷两遍防锈漆，再分层涂抹胶泥，第一层厚5mm左右，干燥后再涂第二层，从第二层起以后各层涂抹厚度为1015mm，前一层干燥后再涂下一层，直到设计要求的厚度为止。当管子直径Dg>300mm时，在保温层外用=12mm、网格50mm×50mm的镀锌铁丝绑扎，然后根据设计要求施工保温层。立管保温时，为防止保温层下坠，应预先在管道上每隔24m焊一铁钩或支承环，支承可由24块扁钢组成，宽度与保温层厚度相近。若设备以保护板作保温层，则预先应在设备表面上按一定尺寸焊上螺钉座，以便待保温层施工后将保护板固定好。保温层外用玻璃纤维布或加铁丝网后再涂抹石棉水泥作保护层，它的施工应在保温层干透后进行。涂抹式保温结构如图12-26所示。b. 制品式 将保温材料（膨胀珍珠岩、硅藻土、泡沫混疑土、发泡塑料等）预制成砖块状或瓦块状、半圆形、扇形等预制件，施工时用铁丝将其捆扎在管外。为保证管道保温效果，在进行捆绑作业前，应将预制件先干燥，以减少其含水量。块间接缝处用石棉硅藻土胶泥填实，最外层用玻璃丝布、铁皮或加铁丝网绑扎后涂抹石棉水泥作保护层。制品式保温结构如图12-27所示。c. 缠包式 用矿渣棉毡、玻璃棉毡或石棉绳直接包卷缠绕在管外，用铁丝捆牢，厚度不够时可多包几层，各层间包紧，外层用玻璃丝布作保护层。图12-28所示为石棉绳缠包式保温结构。d. 填充式 填充式是将矿渣棉、玻璃棉或泡沫混凝土等保温材料充填在管子周围特制的铁丝网套或铁皮壳内，对用铁丝网套的外面再涂抹石棉水泥保护层。此法保温效果好，但施工作业较麻烦，不能用于有振动部位的保温。图12-29所示为填充式保温结构。(3)防潮层防潮层主要用于保冷管路、埋地保温管路，应完整严密地包在干燥的保温层上。防潮层有两种，一种为石油沥青油毡内外各涂一层沥青玛碲脂，另一种为玻璃布内外各涂一层沥青玛碲脂。(4)保护层保护层是无防潮层的保温结构，保护层在保温层外，有防潮层的保温结构，保护层在防潮层外。保护层对保温层的保温效果及使用寿命有很大影响。2保温层厚度对于圆筒壁的稳定热传导，其保温层的厚度可按圆筒壁热传导公式计算 (12-9)式中q：传导热量，W(m.h)；：热导率，W(.K)；tl ：高温侧壁面温度，K；t2：低温侧壁面温度，K；dl：圆筒壁的外径，m；d2：保温层的外径，m。若求出d2，其保温层的厚度即为 (12-10) 计算结果表明，当d2/d1小到接近于1时，例如大口径金属管或设备，就可以按平壁的导热公式计算。此时，应根据内、外直径的算数平均值dm=(d1+d2)2计算导热面积，即 (12-11) 例12-1 某蒸汽管路的外径为0.32m，蒸汽温度为300，已知管路周围空气温度为20，保温壁对空气的给热系数=11.63W/(m2.K)。现采用=0.186W(m2.K)的普通石棉泥保温层，保温层外壁温度为50，试计算保温层的厚度。解：根据保温层的导热和保温壁对空气的对流传热有：即 由于蒸汽给热系数很大，故可认为twltl（蒸汽温度），则：由此式可以看出，若想计算保温层厚度需先求出d2，若想求出d2必须经过试算的办法，即先假设一个d2，然后通过上式计算d2，如计算值与假设值不等或不接近，则需重新假设d2，直至相等或接近为止。d2应比d1大。假设d2可先在d2=d1+(0.20.4)m内试取。 先假设d2=0.5m，则所以 因假设值较计算值小，故重新假设d2=0.53m，则：所以 第二次假设值较计算值略大，但接近，故取d2=0.53m，所以为了安全，保温层厚度取1.051.1倍的安全系数，故=1.05×0.105=0.11m管路及设备保温层的厚度也可参考有关手册来确定。（二）化工管道的防腐管道的种类繁多，它们的工作压力、通过的介质和温度、敷设条件、所处的工作环境都各不相同。为了延长管道的使用寿命，达到经久耐用的目的，应了解和掌握各种管材的腐蚀特性，合理地选用管材。在化工管道中使用的管材，一般大都采用金属材料。由于各种外界环境因素和通过介质的作用，都会引起金属的腐蚀，为了延长管道的使用寿命，确保化工生产安全运行，必须采取有效的防腐措施。1管道的防腐措施各种金属管道和金属构件的主要防腐措施，是在金属表面涂上不同的防腐材料（即防腐涂料），经过固化而形成防腐层，牢固地结合在金属表面上。由于防腐涂料把金属表面同外界严密隔绝，阻止金属与外界介质进行化学反应或电化学反应，从而防止金属的腐蚀。选用的防腐涂料应该与金属有牢固的结合力，具备一定的强度和弹性，并在所接触的介质中保持稳定。除了采用防腐涂料措施外，也可采用在金属管表面镀锌、镀铬以及在金属管内加耐腐蚀衬里（如橡胶、塑料、铅、玻璃）等措施。2管道防腐施工(1)管道表面清理 通常在金属管道和构件的表面都有金属氧化物、油脂、泥灰、浮锈等杂质，这些杂质影响防腐层同金属表面的结合，因此在刷油漆前必须去掉这些杂质。杂质清除一般都要求露出金属本色。表面清理分为除油、除锈和酸洗。a. 除油 如果金属表面黏结较多的油污时，要用汽油或者浓度为5%的热荷性钠（氢氧化钠）溶液洗刷干净，干燥后再除锈。b. 除锈 管道除锈的方法很多，有人工除锈、机械除锈、喷砂除锈、酸洗除锈等。(2)涂漆 涂漆是对管道进行防腐的主要方法。涂漆质量的好坏将直接关系到防腐效果，为保证涂漆质量，必须掌握涂漆技术。涂漆一般采用刷漆、喷漆、浸漆、浇漆等方法。茌化工管道工程中大多采用刷漆和喷漆方法。人工刷漆时应分层进行，每层应往复涂刷，纵横交错，并保持涂层均匀，不得漏涂。涂刷要均匀，每层不应涂得太厚，以免起皱和附着不牢。机械喷涂时，喷射的漆流应与喷漆面垂直，喷漆面为圆弧时，喷嘴与喷漆面的距离为400mm。喷涂时，喷嘴的移动应均匀，速度宜保持在1018mmin，喷嘴使用的压缩空气压力为0.1960. 392MPa。涂漆时环境温度不低于5。涂漆的结构和层数按设计规定，如无设计要求时，可按无绝热层的明装管道要求，涂12遍防锈漆，23遍以上面漆；有绝热层的明装管道及暗装管道均应涂两遍防锈漆进行施工。埋设在地下的铸铁管出厂时未给管道涂防腐层者，施工前应在其表面涂刷两遍沥青漆。涂漆时要等前一层干燥后再涂下一层。有些管道在出厂时已按设计要求作了防腐处理，现场施工中在施工验收后要对连接部分进行补涂，补涂要求与原涂层相同。四、管道配件在化工管路中，除了作为主体的直管外，还设置有短管、弯头、三通、异径管、法兰、盲板等配件，用来改变管路方向、接出支管、改变管径以及封闭管路等，以满足生产工艺和控制流体介质的压力、流量，化工管路中还使用着多种类型的阀门。1常用管件(1)弯头弯头的作用主要是用来改变管路的走向。弯头可用直管弯曲而成，也可用管子组焊，还可用铸造或锻造的方法制造。弯头的常用材料为碳钢和合金钢。弯头的形状常有45°、60°、90°、180°等，见图12-1。(2)三通 当管路之间需要连通或分流时，其接头处的管件称为三通。三通可用铸造或锻造方法制造，也可组焊而成。根据接入管的角度和旁路管径的不同，可分为正三通、斜三通。接头处的管件除三通外，还有四通、Y形管等，见图12-2。(3)短管和异径管为了安装、拆卸的方便，在化工管路中通常装有短管。短管两端面直径相同的叫等径管，两端面直径不同的叫异径管。异径管可改变流体的流速。短管与管子的连接通常采用法兰或螺纹连接方式，也可采用焊接。短管与异径管的结构形式如图12-3所示。(4)法兰与盲板为了管路安装和检修的需要，管路中需装设管道法兰。管法兰已标准化，使用时可根据公称压力和公称直径选取。通常管路的末端装有法兰盖（实心法兰），以便于检修和清理管路。法兰盖与法兰尺寸相同，材质有铸铁和钢制两种。在化工管路中还因检修设备需要，在两法兰之间插入盲板，以切断管路中的介质，确保人身安全。盲板常用材质为钢材，大小可与插入处法兰密封面外径相同，厚度一般36mm。法兰盖和盲板如图12-4所示。在管道的配置中，为了连接管段或改变管道的方向和管径，经常需要使用专门的零件，如弯头、三通、异径管(大小头)及各种接头等，这些零件统称为管件。按用途和所用材质管件可分为钢制管件、铸铁管件和非金属管件，炼油化工系统大多采用钢制管件。钢制管件适用于多种介质和用途的管道目前成型产品主要有压制弯头、异径管和三通。压制弯头有无缝弯头和焊接弯头两种，如图7-2所示。无缝压制弯头是用10、20钢或不锈钢无缝钢管在特制的模具上压制而成，它分为90°和45°两种，其中最常用的是90°弯头。压制焊接弯头是用l0、20钢的两块瓦冲压成型后焊接而成，也有90°和45°两种。当管道直径较小、介质压力较大时常用无缝弯头，大直径压力不高的管道多用焊接弯头。异径管包括同心异径管和偏心异径管两种，可以用无缝钢管冲压，也可用钢板卷焊成型，如图7-3、图7-4所示。三通包括等径三通和异径三通两种，可以用无缝管压制，也可焊接而成，如图7-5、图7-6所示。以上管件都是与管段焊接连接的，在小直径的管道上常用的管件还有钢制活接头螺纹短节、钢制管箍等。除此之外，阀门也是管道中应用最多的配件之，将在下一节中介绍。2管径选择与壁厚确定（1）影响管径大小的因素流体输送管路的直径可根据流量和流速确定。流量是指单位时间内，通过有效截面的流体体积或质量，它一般由工艺条件所决定。流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离，是影响管径的关键因素。若流速选得过大