管道与阀门的使用与维护教学教案讲义.doc

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1、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

2、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( p0MPa)、低压管（0pl.6MPa）、中压管(1.6pl0MPa)、高压管(16p100MPa)。按输送介质的温度可分为低温管（t-20）、常温管（-10t300mm时，在保温层外用=12mm、网格50mm50mm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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、，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=1.050.105=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

8、。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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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