管道与阀门基础知识大全

  • 时间:2020-08-08 12:14
  • 作者:福运快3
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  管道器材,一般包括管子、管件、阀门、法兰、垫片和紧固件以及其他管道组成件,例如过滤器、分离器、阻火器、补偿器等。

  铸铁管是由生铁制成。按其制造方法不同可分为:砂型离心承插直管、连续铸铁直管及砂型铁管。按其所用的材质不同可分为:灰口铁管、球墨铸铁管及高硅铁管。铸铁管多用于给水、排水和煤气等管道。

  根据用户要求,焊接钢管在出厂时可分两种,一种是管端带螺纹的,另一种是管端不带螺纹的。管端带螺纹的焊接钢管,每根管材长度为4~9m,不带螺纹的焊接钢管,每根管材长度为4~12m。

  无缝钢管,无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形,方形,矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道。是工业管道中用量最大,品种规格最多的管材,基本上分为流体输送用无缝钢管和带有专用性的无缝钢管两大类,前者是工艺管道常用的钢管,后者如锅炉专用钢管、裂化炉管和热交换器用钢管等。

  1.碳素无缝钢管,常用的制造材质为10号、20号、16Mn钢,其规格范围为:热轧外径φ32~630mm,冷拔外径φ6~200mm,单根管长度4~12m,容许操作温度为-40~450℃,广泛用于输送各种对钢无腐蚀性的介质,如输送蒸汽、氧气、压缩空气、油品和油气等。

  2.低合金钢无缝钢管,系指含一定比例合金元素的合金钢管。通常分为两种,一种是含有锰元素的低合金钢管,称为普通低合金钢管,如16Mn、15MnV等;另一种是含有铬、钼等元素的低合金钢管,称铬钼钢管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等,其规格范围为外径φ10~φ273mm,单根管长度4~12m,铬钼钢管适用温度范围为-40~550℃。低合金无缝钢管,多用于输送各种温度较高的油品、油气和腐蚀性不强的盐水、低浓度有机酸等。暖通南社

  3.不锈耐酸无缝钢管,根据铬、镍、钛各种金属的不同含量品种很多,有Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。用量最多的是1Cr18Ni9Ti,在施工图上常用简化材质代号18-8来表示,适用温度范围为-196~700℃,在化工生产中用来输送各种腐蚀性较强的介质,如硝酸、醋酸和尿素等。

  4.高压无缝钢管,其制造材质与上述无缝钢管基本相同,只是管壁比中低压无缝钢管厚,最厚的管壁达40mm。如化肥设备用高压无缝钢管规格为φ14×4(mm)~273×40(mm),单根管长度4~12m,适用压力范围10~32MPa,工作温度-40~400℃。在石油化工装置中用以上高压无缝钢管输送原料气、氢氮气、合成气、水蒸气、高压冷凝水等介质。

  钛管是近年来新出现的一种管材,由于它具有重量轻、强度高、耐腐蚀性强和耐低温等特点,常被用于其他管材无法胜任的工艺部位。钛管是用TA1、TA2工业纯钛制造,适用温度范围为-140~250℃,当温度超过250℃时,其机械性能下降。常用钛管的规格范围为公称直径20~400mm。适用于低中压,低压管壁厚2.8~12.7mm,中压管壁厚3.7~21.4mm。钛管虽然具有很多优点,但因价格昂贵,焊接难度较大,尚未被广泛采用。

  在管系中改变走向、标高或改变管径以及由主管上引出支管等均需用管件。由于管系形状各异、简繁不等,因此,管件的种类较多。常用的管件有弯头、三通、异径管、管接头、管帽等。

  法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。如管道与工艺设备连接,管道上法兰阀门及附件的连接。采用法兰连接既有安装拆卸的灵活性,又有可靠的密封性。

  泄漏是管法兰失效的主要形式,它与密封结构型式、被连接件的刚度、密封件的性能、操作和安装等许多因素有关。垫片是法兰连接的主要密封件,因而正确选用垫片也是保证法兰连接不泄漏的关键。法兰垫片根据管道所输送介质的腐蚀性、温度、压力及法兰密封面的形式选用种类很多。管法兰垫片有非金属垫片,半金属垫片和金属垫片。

  使用压力,用于光滑密封面法兰连接时不超过2.5MPa。工业常用的橡胶石棉垫有两种,一种是耐油橡胶石棉垫,适用于温度在200℃以下,公称压力在2.5MPa以下,输送一般油品、液化烃、丙烷和丙酮等介质。高温耐油橡胶石棉垫,使用温度可达350~380℃。另一种是中压橡胶石棉垫可使用于200℃,PN2.5MPa以下蒸汽、凝结水、水、空气等介质。

  缠绕式垫片简称为缠绕垫,是用金属钢带及非金属填料带缠绕而成。主要包括金属缠绕垫片,石墨缠绕垫片,石墨金属缠绕垫片,金属石墨缠绕垫片,内外环缠绕垫片, 金属石棉缠绕垫片,金属四氟缠绕垫片等。这种垫片具有价格低、材料能被充分利用、密封性能较好的优点,适用的公称压力为4.0MPa以下,适用温度范围,08号钢温度可达450℃,0Cr13钢带制成的缠绕垫,使用温度可达540℃。这种垫片多数用于光滑面法兰连接,其密封面不用车水线。有的缠绕垫,还带有定位环,是为了防止垫片偏离法兰中心。垫片的厚度一般为4.5mm,直径大于1000mm时,垫片厚度为6~7mm。定位环的厚度为3mm左右。金属钢带材质有08号钢、0Cr13钢和1Cr18Ni9Ti钢等;非金属带材质有特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。

  齿形垫是用各种金属制造,材质有普通碳素钢、低合金钢和不锈耐酸钢等,其厚度为3~5mm。它是利用同心圆的齿形密纹与法兰密封面相接触、构成多道密封,因此密封性能较好,常用于凹凸式密封面法兰的连接。最高公称压力可达16.0MPa,适用于工作温度较高的部位,如0Cr13材质的齿形垫,其适用温度可达530℃。

  金属垫圈的种类很多,按形状划分有金属平垫圈,截面积为椭圆形、八角形金属垫圈和透镜式垫圈。按制造材质分有低碳钢、不锈耐酸钢、紫铜、铝和铅等。

  1)测量管道(包括阀门和管件)的材质,应按被测介质的物性、温度、压力等级和所处环境条件等因素综合考虑。

  1) 气动信号管道的管径,宜选用Φ6 mm×1 mm或Φ8 mm×1 mm。根据需要也可选用其他规格。

  阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止并能控制其流量的装置。阀门是管路流体输送系统中控制部件,它是用来改变通路断面和介质流动方向,具有导流防止逆流、稳压、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。

  马氏体不锈钢:含铬量在12%~17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能,较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外,还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数,能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600℃时,其强度虽然低于奥氏体不锈钢,但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0℃以下的环境中,材料的韧性会丧失,存在冷脆现象。

  马氏体不锈钢:含铬量在12%~17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能,较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外,还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数,能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600℃时,其强度虽然低于奥氏体不锈钢,但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0℃以下的环境中,材料的韧性会丧失,存在冷脆现象。

  奥氏体不锈钢:奥氏体18-8不锈钢螺栓具有良好的抗全面腐蚀性能和高温力学性能,能在600℃的高温下使用。且具有良好的低温性能,在较低的温度下仍能保持相当的强度。但其缺点是材料的屈服强度较低,且不能通过热处理改善其力学性能。而奥氏体沉淀硬化不锈钢是在热处理过程中,通过时效处理产生沉淀硬化,析出弥散分布的碳化物和金属间的化合物,从而提高强度,同时仍保持原不锈钢原来良好的耐腐蚀性和抗氧化性,这种螺栓在650℃以下使用抗松驰性能较稳定,但其合金含量较高,热处理工艺较复杂,材料的价格较昂贵。

  铁镍基和镍基合金:工作温度在570℃以上的螺栓可以选择铁镍基或镍基合金。控制阀这类材料一般含钴,具有特别好的高温性能。如美国的waspalog镍基合金,可在760℃以下工作;M252镍基合金可用至840℃,Cr14Ni25Mo铁镍基合金也可使用至650℃;我国生产的高温合金也可用作高温螺栓用钢。

  1)软质填料:系由植物质,即、亚麻、棉、黄麻等,或由矿物质,即石棉纤维,或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线绳,也有压成的成型的填料,以及柔性石墨填料材料。植物质填料较便宜,常用于100℃以下的低压阀门;矿物质填料可用于450-500℃的阀门。近年来使用橡胶O型圈做填料的结构在逐步推广,但介质温度一般限制在60℃以下。高温高压阀门上的填料也有采用纯石棉加片状石墨粉压紧而成的。

  3)石墨石棉绳:石棉绳上涂有石墨粉,可用温度450℃以上,压力可以达到16Mpa,一般适用于高压蒸汽上。近后来又逐步采用了压成人字型填料,单圈放置,密封性好。

  对垫片的要求:垫片材料在工作温度下具有一定的弹性和塑性以及足够的强度,以保证密封。同时要具有良好的耐腐蚀性。

  2)钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4~0.6%,后者为0.9~1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%…… 时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4…… 等。例如18Cr2Ni4WA。

  奥氏体不锈钢是指在常温下具有“奥氏体组织”(碳在铁中的固溶体 特性:呈体型立方晶体)的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。

  一般低温指小于-29~-196℃范围内,小于-196~-269℃为超低温范围。石化企业规定低于-20℃就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低温下韧性急剧下降,脆性上升,这种现象称材料的冷脆现象。为了保证材料的使用性能,不仅要求材料在常温时有足够的强度、韧性、加工性能以及良好的焊接性能,而且要求材料在低温下也具有抗脆化的能力。另外材料在低温时会发生收缩,各个零件收缩率不同是致使某些密封部位发生泄漏的原因。此外,奥氏体不锈钢在马氏体转变温度时,部分奥氏体转变成马氏体而引起体积变化导致阀门泄漏也是一个重要原因。因此,要研究阀门各部位零件的材料、结构特点以防止低温时产生间隙而泄漏。

  镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。 基于上面的情况可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织发生变化,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。

  铬镍奥氏体钢的优点虽然很多,但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20%以下的热强钢的大量发展与应用,以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大,而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区,因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等)中,特别是镍 的资源比较缺乏的国家,广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。

  可锻铸铁 由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件,再经退火而成的铸铁,有较高的强度、塑性和冲击韧度,可以部分代替碳钢。可锻铸铁的牌号是由“KTH”(“可铁黑”三字汉语拼音字首)或“KTZ”(“可铁珠”三字汉语拼音字首)后附最低抗拉强度值(MPa)和最低断后伸长率的百分数表示。例如牌号KTH 350—10表示最低抗拉强度为350 MPa、最低断后伸长率为10%的黑心可锻铸铁,即铁素体可锻铸铁;KTZ 650—02表示最低抗拉强度为650 MPa、最低断后伸长率为2%的珠光体可锻铸铁。

  含碳量小于1.35%,除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外,不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加,钢的强度、硬度升高,塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比,碳素钢使用最早,成本低,性能范围宽 ,用量最大。适用于公称压力PN≤32.0MPa,温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn碳素钢按化学成分(即以含碳量)可分为低碳钢(含碳量从0.10%至0.30% )、中碳钢(碳量0.25%~0.60%)和高碳钢(含碳量从0.60%至1.70%,可以淬硬和回火)。

  奥氏体不锈钢,是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。

  一般合金元素总量最多为5%左右,其组织除珠光体外,也包括贝氏体钢。这类钢在450~620℃有良好的高温蠕变强度及工艺性能,且导热性好,膨胀系数小,价格较低,广泛用于制作450~620℃范围内各种耐热结构材料。如电站用锅炉钢管,汽轮机叶轮、转子、紧固件、炼油及化工用的高压容器、废热锅炉、加热炉管及热交换器管等。

  司太立合金(Stellite)是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金。即通常所说的钴铬钨(钼)合金或钴基合金,司太立合金由美国人Elwood Hayness于1907年发明。司太立合金是以钴作为主要成分,含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素,偶而也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同,它们可以制成焊丝,粉末用于硬面堆焊,热喷涂、喷焊等工艺,也可以制成铸锻件和粉末冶金件。

  本文来源于互联网,部分取材于《仪表管道和阀门》,作者:陈玉国。暖通南社整理编辑。

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