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管道、管件分类及常识

管道、管件分类及常识 一. 管道系统概述: 

    为了输送液体或气体,必须使用各种管道,管道中除直管道用钢管以外,还要用到各种管配件:  管道拐弯时必须用弯头,管道变径时要用大小头,分叉时要用三通,管道接头与接头相连接时要用法兰,为达到开启输送介质的目的,还要用各种阀门,为减少热膨冷缩或频繁振动对管道系统的影响,还要用膨胀节。此外,在管路上,还有与各种仪器仪表相连接的各种接头﹑堵头等。我们习惯将管道系统中除直管以外的其它配件统称为管配件。 二. 金属材料常识: 

    金属材料是我们日常生活及工业上应用最广泛的材料。它主要分为钢﹑铁及有色金属等几类,而其中的钢又是应用最多最普遍的材料,钢中主要成份是铁元素,其余部分是人为添加的合金元素及各种杂质。正是由于这些添加的合金元素的品种不同.数量不同才形成了各种各样的钢,如普通碳钢,不锈钢,合金钢等等,在这些添加元素中,碳C起着非常重要的作用。  

2.1 钢中常见化学元素: 

   各种钢中占多数百分比的为铁元素(Fe ),除之以外,通常还含有下列几种元素(通常称之为钢中的合金元素):C(碳) Si(硅)Mn(锰)P(磷)S(硫)以及Cr(铬)Ni(镍)Mo(钼)Ti(钛)V(钒)等等。一般情况下,其中P,S为杂质成份,越低钢材质量越好。    2.2 钢的分类: 

按照钢中添加的合金元素品种的不同,我们可将钢简单地分为三大类:碳钢.合金钢.不锈钢. ⑴碳钢:其中合金元素只有C, Si, Mn, P, S五种,其按照P, S杂质含量高低,又分为普碳钢(P,S 一般≤0.040%)和优碳钢(P,S一般≤0.03%) 常见钢种有:普碳钢: Q215A.Q235BF.优碳钢: 20#.45#.16Mn等。这种钢强度及韧性一般,不耐腐蚀,可用于要求不高的场合,成本最低. 

⑵合金钢:除碳钢中含有的5种元素以外,还添加了10%以下的Cr Mo V 等元素,常见的钢种有: 15CrMo   12Cr1MoV   1Cr5Mo 等.与碳钢相比,合金钢强度更高,耐温性能也提高,但抗腐蚀性能仍较差,因此,合金钢通常用于腐蚀不大的高温高压场合,如锅炉用钢,电厂热蒸汽输送等等,使用成本处于中等水平. 

⑶不锈钢:通常是在碳钢基础上.增加了高比例的Cr, Ni等合金而成,含量比例可达20%以上。常见钢种有:304,304L,321,316,316L,1Cr18Ni9Ti,前几种用数字表示的钢号为日本、美国钢号表示方法,最后一种(1Cr18Ni9Ti)为国内钢号表示方法。下面以数字表示法钢号为例,说明几种不锈钢成分之间的关系:作为一般性的了解,也为了便于初学者记忆,我们可以这样认为(但不是十分准确的说法):         304-------基本型钢种,只含(C<0.08%)、 Cr(~18%)、 Ni(~9%) 304L-----超低碳C的304(C<0.05%)就叫 304L 321------- 304 +   Ti(~0.5%) 316------- 304 +   Mo(~2.5%) 

316L-----超低碳C的316(C<0.05%)就叫 316L 

不锈钢的强度、韧性指标是各种钢中最好的,其最特出的优点是抗腐蚀,在化工造纸等腐蚀性较强的场合就必须使用不锈钢,当然,其成本也是最高的。 2.3.钢的性能表示: 

    一种钢性能的好坏,总要用一些指标来反映,来表示.对于钢,我们通常用其所含的化学成份,机械性能的数值来反映其质量和性能。机械性能通常有三个指标: 抗拉强度(σb, TS):材料在拉断时能承受的最大外拉力。 屈服强度(σs, YS):材料发生塑性变形能承受的最小外拉力。

延伸率( ψ, EL):材料在拉断后,在长度方向上延长的百分比,此值越大,说明材料的塑性越好。有时,还用硬度值、冲击韧性值等反映材料性能。 

我们最常见的碳钢20#,Q235 及国外的 SS400,SS41, St37 等等,它们的性能是非常接近的,或者说基本可以相互替代,它们的有关参数大致如下: C:0.18-0.21% Si: 0.30%   Mn:0.5% P,S 0.025% TS: ~550Mpa YS: ~260Mpa EL: ~ 25% 2.4 钢的组织及其变化 

    钢为什么会有性能的差别,其实与钢的内部组织结构有关。通过显微镜可以看出,钢的内部是由许多不同的象细胞一样的小块块叠积而成的,再仔细观察,这些小块块其实归属于几种不同类别,我们通常将同一类的小块块称为一种“相”或一种“体”。如我们平时所说的奥氏体、铁素体就是指钢中最常见的两种组织结构,也就是两种相。一种钢中含有哪些相,每一种相所占的比例多少,相的形态如何,这些都直接影响钢的性能。也就是说,如果钢中相的类型,比例,形态发生变化,钢的性能就要跟着发生变化。那末,哪些因素会促使这些年变化呢?显然,钢的成分的变化肯定会影响钢的性能的变化,而对于成份固定的某一种钢来说,比如20#钢,或者304L,当它们被进行形变加工,进行热处理时,其性能也会发生变化。归纳起来,影响钢的性能的主要因素是:成份,变形和温度。 2.5钢的热处理: 

    为了使某种钢达到我们所希望的最佳性能,必须使其内部组织结构稳定于某一种稳定的结构状态。 在很多情况下,我们都必须对钢进行热处理。因为我们的很多产品都是经过加工变形而成的,上面提到经变形的钢,其组织结构就要发生变化,也就是说,钢的性能就发生了变化,而这种变化往往是我们所不愿意的,这时我们就必须采取热处理的办法来消除这些变化,恢复钢的本来特性。当然,我们还有因为其他考虑,进行其它方式的热处理。几种钢经冷,热变形后的热处理方法参见附表1 。 2.6 钢号表示方法: 

    世界各国钢号表示方法不尽一样,但多数按两类方法来表示:一类以含有的合金之素及其含量来表示,一类以钢种代号及强度数值来表示。例如: 20#--表示含碳量为0.20%左右的优碳钢 45#--表示碳量为0.45%左右的优碳钢 1Cr18Ni9Ti—表示含碳量:0.1%以下 

Cr  18%左右,Ni ,9%左右,Ti: 含少许 0Cr18Ni9—表示含碳量极低,≤0.08% Cr   18%左右,Ni   9%左右 

Q235-----表示屈服强度>235MPA的普碳钢 SS400---表示抗拉强度>400MPA的优碳钢 2.7常用钢铁代号,成份性能   

   按照碳钢、合金钢、不锈钢三大类,我们汇总如附表2: 三.管道系统常识 3.1 管道常用材料: 

    管道中常用的原材料有:板材、管材和锻件。 

⑴ 板材:常见板材有卷板、平板和开平板.卷板通常成卷交货,优点是可根据需要任意截取长度,缺点是必须有相应的开卷设备,板面平整度一般.平板通常是成张交货,优点是板面平整,便于运输,使用缺点是有时板材使用率较低.开平板是将卷板通过剪板机剪成一块块经板面平整后而成的.区分平板和开平板的方法,除观察其表面及边缘平整度,光滑度外,

还有一简便方法:真正的平板,每张上均有钢厂出厂时的标记,如厂家、规格、钢号等字样,而在开平板上就没有这些记号.板材理论重量计算公式为: 

碳钢板理重 =长*宽*厚*7.85/106 (毫米为单位,重量为公详细) 不锈钢板理重 =长*宽*厚*7.91/106 (毫米为单位,重量为公斤) 例如: 一张 1500*6000*6 的不锈钢板: 

理重=1500*6000*6*7.91=71190000,小数点前移6位=71.19Kg 

⑵管材:这主要指圆管,可分为焊管(直缝焊管、螺旋焊管)及无缝管.焊管(也叫有缝管)通常用于压力较低(20KG/CM2)的管道,其中螺旋焊管又主要用于大口径(如DN400以上)系统,因此,其壁厚一般较薄(通常SCH10以下).无缝管则一般 用于压力较高的管道,由于无缝管生产工艺所限,我们常用的工业无缝管,通常是热轧而成,因此市场上可供热轧无缝管的壁厚,对于一定口径的管材,通常是有一定下限的(一般在SCH10以上),此如:   Φ27-Φ48    壁厚 ≥2.0   Φ57-Φ76    壁厚 ≥3.0   Φ89-Φ159   壁厚 ≥3.5 

  Φ168-Φ219  壁厚 ≥4.0(Φ168*3市场有,但较少)   Φ273         壁厚 ≥6.0   Φ325-Φ377  壁厚  ≥8.0   Φ402-Φ426  壁厚  ≥9.0   Φ530-Φ630  壁厚  ≥10.0 

管材每米理论重量计算公式为: 

碳钢管理重 =(外经-壁厚)*壁厚*0.02466 (毫米为单位, 重量为公斤) 不锈钢管理重 =(外经-壁厚)*壁厚*0.02491 (毫米为单位, 重量为公斤)) 例如: 一根6米长 273*8的不锈钢管:          每米理重=(273-8)*8*0.02491=52.81Kg          6米一根理重=52.81*6=316.86Kg 

(3)锻件:锻件通常用于制造法兰,承插件及某些接头。 3.2 管系通径及壁厚的表示方法: 

  (1) 最简单明了的表示方法是: 管道的实际外径*实际壁厚,例如:Φ114.3*6.02 即表示管道外径为114.3mm,壁厚为6.02mm。但在很多情况下,为便于设计,管道口径多用公称通径来表示,例如DN100,4”等。壁厚用管标号SCH××表示,如SCH80来表示。这些数值不代表实际外径或实际壁厚,它们只是一种标识。由于世界各国使用上的习惯,某种公称通径(如DN100)所代表示实际外径并不是唯一的,归纳起来,主要有两种,一种称公制系列(B系列),一种称为英制系列(A系列)。因此,如果只知道公称通径,而不知道属于A系列还是B系列,通常我们不能唯一确定它的实际外径。例如DN100,如为A系列,则其代表管道外径为114.3mm,如果采用B系列,则某代表外径为108mm。但DN100A就代表外径为114.3、DN100B就代表外径为108。至于壁厚通常按照给出的管标号(如SCH20、STD、XS),查询相关标准中的有关表格,即可查到其代表的实际壁厚。 (2) 有些老设计部门,尚沿用这样的习惯,以DN××表示的即为公制(B系列),以英寸表示的即表示英制(A系列)。但根据目前实际情况,后一种情况,即“以英寸表示公称通径时,一般代表英制系列(A系列)”通常是正确的,但前一种情况已不再准确了。目前较为流行的做法是。不论公制英制均以DN××表示。因此,凡以DN××表示通径而又未指出A系列、B系列的,必须明确其采用的管道系列,否则,就可能发生错误,如可能误将114.3的管道错成108管道。 

(3)管道常用规格详见附表3,其中详细介绍了,公称通径,实际外径(分A系列、B系列),


不同管标号(如SCH30、STD)所对应的实际壁厚。 3.3 管件的分类: 

一般地讲,在整条管线中,除直管以外的各种配件可以统称为管配件。不过习惯地,我们将弯头、三通、大小头、管帽及各种管接头径称为管件,同时将法兰、阀门、膨胀节、管道支架等分别称呼。以下主要就管件进行细分:依据直管与管件焊接时的焊接方式不同,可将管件分为两大类: 

管件承插(SW)及螺纹(TH)类 

对焊类(BW)弯头、三通、大小头、管帽   弯头、三通、变径管、管帽、各种管接头(由令、考贝仑、单头丝、双头丝、卜申、堵头等) 

依据管件表面是否带有焊缝,可将管件分为有缝管件和无缝管件两大类,  GB12459-90即为无缝管件标准, GB/T13401-92 即为有缝管件标准. 3.4管件标识: 所谓管件标识,也就是对某一种管件品种,要知道哪些参数才能唯一确定,这种管件的特征。一般地讲。必须知道以下参数: 

⑴类别(弯头还要知道角度,弯曲半径;大小头还要知道是同心或偏心) ⑵材质 

⑶通径大小及管制(以公称直径表示时,必须确认公制、英制)、 ⑷壁厚或管标号。 

⑸标准号(有时在标准号后加A或B表示管系为英制或公制) 例如:45°弯头 R=1.5D,  304L, DN100,SCH20, GB12459B           

偏心大小头,20#, DN150B  STD   ANSI  B16.9 三通     316TI  φ610*168*4  GB/T13401 

当然,对生产计划,订单,询价单还必须知道数量。 3.5 .有关管道及管件的英文代号汇总: 

为了设计及书写的方便,经常用英文字母来代表有关内容。现就常见的一些代号汇总如下:

举例如下: 

①45E(L)150B SCH40,20#, GB12459       

  45°1.5D无缝弯头 φ159*7.11,20#钢,标准 GB12459-90 

②90E(S)-300-SCH10S, 304L, ANSI B16.9       

  90°1.0D无缝弯头 φ323.9*4.57, 304L,标准 ANSI B16.9 

③RC500*300B  SCH20 ,15CrMo, GB/T13401-92 

  焊缝同心大小头 φ529*10/325*6.3 , 材质 15CrMo 标准 GB/T13401 

④TR100*100*80  STD ,20#, GB12459 

  无缝异径三通 114.3*114.3*6.02/88.9*5.74, 20#,  GB12459 

(为简便见,主管也可用一个数据表示, 如:TR100*80  STD, 100表示主管,80表示支管)

⑤C200B SCH80, 316L,ANSI B16.9           

  管帽 219*12.7  316L , ANSI B16.9 

⑥90E(L) 2” 1500LB SW , 304, ANSI B16.11       

  90°承插弯头 2” 1500磅  20#钢 , 标准: ANSI B16.11 3.6 管件常见标准: 

   管件中最常见的标准主要有四种: 

GB12459-90   无缝对焊管件国家标准 (无缝) 

GB/T13401-92   焊缝管件国家标准   (有缝)、

 ANSI  B16.9    美标对焊管件标准(有缝或无缝)

 ANSI  B16.11   承插及螺纹管件标准(美标) 

有时下列标准也会用到: HG514-87     化工部管件标准 SHJ408-90    

 中石化管件标准 

JIS B2311、JIS B2312、JIS B2316、 日本管件标准 还有德国DIN标准等等。 


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