管道、管件分類(lèi)及常識

　　一、 管道系統概述：

　　為了輸送液體或氣體，必須使用各種管道，管道中除直管道用鋼管以外，還要用到各種管配件：  管道拐彎時(shí)必須用彎頭，管道變徑時(shí)要用大小頭，分叉時(shí)要用三通，管道接頭與接頭相連接時(shí)要用法蘭，為達到開(kāi)啟輸送介質(zhì)的目的，還要用各種閥門(mén)，為減少熱膨冷縮或頻繁振動(dòng)對管道系統的影響，還要用膨脹節。此外，在管路上，還有與各種儀器儀表相連接的各種接頭﹑堵頭等。我們習慣將管道系統中除直管以外的其它配件統稱(chēng)為管配件。

　　二、 金屬材料常識：

　　金屬材料是我們日常生活及工業(yè)上應用*廣泛的材料。它主要分為鋼﹑鐵及有色金屬等幾類(lèi)，而其中的鋼又是應用*多*普遍的材料，鋼中主要成份是鐵元素，其余部分是人為添加的合金元素及各種雜質(zhì)。正是由于這些添加的合金元素的品種不同。數量不同才形成了各種各樣的鋼，如普通碳鋼，不銹鋼，合金鋼等等，在這些添加元素中，碳C起著(zhù)非常重要的作用。

　　2.1 鋼中常見(jiàn)化學(xué)元素：

　　各種鋼中占多數百分比的為鐵元素（Fe ），除之以外，通常還含有下列幾種元素（通常稱(chēng)之為鋼中的合金元素）：C（碳） Si（硅）Mn（錳）P（磷）S（硫）以及Cr（鉻）Ni（鎳）Mo（鉬）Ti（鈦）V（釩）等等。一般情況下，其中P，S為雜質(zhì)成份，越低鋼材質(zhì)量越好。

　　2.2 鋼的分類(lèi)：

　　按照鋼中添加的合金元素品種的不同，我們可將鋼簡(jiǎn)單地分為三大類(lèi)：碳鋼。合金鋼。不銹鋼。

　?、盘间摚浩渲泻辖鹪刂挥蠧， Si， Mn， P， S五種，其按照P， S雜質(zhì)含量高低，又分為普碳鋼（P，S 一般≤0.040%）和優(yōu)碳鋼（P，S一般≤0.03%）

　　常見(jiàn)鋼種有：普碳鋼： Q21*.Q235BF.優(yōu)碳鋼： 20#.45#.16Mn等。這種鋼強度及韌性一般，不耐腐蝕，可用于要求不高的場(chǎng)合，成本*低。

　?、坪辖痄摚撼间撝泻械?種元素以外，還添加了10%以下的Cr Mo V 等元素，常見(jiàn)的鋼種有： 15CrMo   12Cr1MoV   1Cr5Mo 等。與碳鋼相比，合金鋼強度更高，耐溫性能也提高，但抗腐蝕性能仍較差，因此，合金鋼通常用于腐蝕不大的高溫高壓場(chǎng)合，如鍋爐用鋼，電廠(chǎng)熱蒸汽輸送等等，使用成本處于中等水平。

　?、遣讳P鋼：通常是在碳鋼基礎上。增加了高比例的Cr， Ni等合金而成，含量比例可達20%以上。常見(jiàn)鋼種有：304，304L，321，316，316L，1Cr18Ni9Ti，前幾種用數字表示的鋼號為日本、美國鋼號表示方法，*后一種（1Cr18Ni9Ti）為國內鋼號表示方法。下面以數字表示法鋼號為例，說(shuō)明幾種不銹鋼成分之間的關(guān)系：作為一般性的了解，也為了便于初學(xué)者記憶，我們可以這樣認為（但不是十分準確的說(shuō)法）：

　　304-------基本型鋼種，只含（C<0.08%）、 Cr（~18%）、 Ni（~9%）

　　304L-----超低碳C的304（C<0.05%）*叫 304L

　　321------- 304 +   Ti（~0.5%）

　　316------- 304 +   Mo（~2.5%）

　　316L-----超低碳C的316（C<0.05%）*叫 316L

　　不銹鋼的強度、韌性指標是各種鋼中*好的，其*特出的優(yōu)點(diǎn)是抗腐蝕，在化工造紙等腐蝕性較強的場(chǎng)合*必須使用不銹鋼，當然，其成本也是*高的。

　　2.3.鋼的性能表示：

　　一種鋼性能的好壞，總要用一些指標來(lái)反映，來(lái)表示。對于鋼，我們通常用其所含的化學(xué)成份，機械性能的數值來(lái)反映其質(zhì)量和性能。機械性能通常有三個(gè)指標：

　　抗拉強度（σb， TS）：材料在拉斷時(shí)能承受的*大外拉力。

　　屈服強度（σs， YS）：材料發(fā)生塑性變形能承受的*小外拉力。

　　延伸率（ ψ， EL）：材料在拉斷后，在長(cháng)度方向上延長(cháng)的百分比，此值越大，說(shuō)明材料的塑性越好。有時(shí)，還用硬度值、沖擊韌性值等反映材料性能。

　　我們*常見(jiàn)的碳鋼20#，Q235 及國外的 SS400，SS41， St37 等等，它們的性能是非常接近的，或者說(shuō)基本可以相互替代，它們的有關(guān)參數大致如下：

　　C：0.18-0.21% Si： 0.30%   Mn：0.5% P，S 0.025%

　　TS： ~550Mpa YS： ~260Mpa EL： ~ 25%

　　2.4 鋼的組織及其變化

　　鋼為什么會(huì )有性能的差別，其實(shí)與鋼的內部組織結構有關(guān)。通過(guò)顯微鏡可以看出，鋼的內部是由許多不同的象細胞一樣的小塊塊疊積而成的，再仔細觀(guān)察，這些小塊塊其實(shí)歸屬于幾種不同類(lèi)別，我們通常將同一類(lèi)的小塊塊稱(chēng)為一種“相”或一種“體”。如我們平時(shí)所說(shuō)的奧氏體、鐵素體*是指鋼中*常見(jiàn)的兩種組織結構，也*是兩種相。一種鋼中含有哪些相，每一種相所占的比例多少，相的形態(tài)如何，這些都直接影響鋼的性能。也*是說(shuō)，如果鋼中相的類(lèi)型，比例，形態(tài)發(fā)生變化，鋼的性能*要跟著(zhù)發(fā)生變化。那末，哪些因素會(huì )促使這些年變化呢？顯然，鋼的成分的變化肯定會(huì )影響鋼的性能的變化，而對于成份固定的某一種鋼來(lái)說(shuō)，比如20#鋼，或者304L，當它們被進(jìn)行形變加工，進(jìn)行熱處理時(shí)，其性能也會(huì )發(fā)生變化。歸納起來(lái)，影響鋼的性能的主要因素是：成份，變形和溫度。

　　2.5鋼的熱處理：

　　為了使某種鋼達到我們所希望的*佳性能，必須使其內部組織結構穩定于某一種穩定的結構狀態(tài)。

　　在很多情況下，我們都必須對鋼進(jìn)行熱處理。因為我們的很多產(chǎn)品都是經(jīng)過(guò)加工變形而成的，上面提到經(jīng)變形的鋼，其組織結構*要發(fā)生變化，也*是說(shuō)，鋼的性能*發(fā)生了變化，而這種變化往往是我們所不愿意的，這時(shí)我們*必須采取熱處理的辦法來(lái)*這些變化，恢復鋼的本來(lái)特性。當然，我們還有因為其他考慮，進(jìn)行其它方式的熱處理。幾種鋼經(jīng)冷，熱變形后的熱處理方法參見(jiàn)附表1 。

　　2.6 鋼號表示方法：

　　*各國鋼號表示方法不盡一樣，但多數按兩類(lèi)方法來(lái)表示：一類(lèi)以含有的合金之素及其含量來(lái)表示，一類(lèi)以鋼種代號及強度數值來(lái)表示。例如：

　　20#--表示含碳量為0.20%左右的優(yōu)碳鋼

　　45#--表示碳量為0.45%左右的優(yōu)碳鋼

　　1Cr18Ni9Ti—表示含碳量：0.1%以下

　　Cr  18%左右，Ni ，9%左右，Ti： 含少許

　　0Cr18Ni9—表示含碳量極低，≤0.08%

　　Cr   18%左右，Ni   9%左右

　　Q235-----表示屈服強度＞235MPA的普碳鋼

　　SS400---表示抗拉強度＞400MPA的優(yōu)碳鋼

　　2.7常用鋼鐵代號，成份性能

　　按照碳鋼、合金鋼、不銹鋼三大類(lèi)，我們匯總如附表2。

　　三、管道系統常識

　　3.1 管道常用材料：

　　管道中常用的原材料有：板材、管材和鍛件。

　?、?板材：常見(jiàn)板材有卷板、平板和開(kāi)平板。卷板通常成卷交貨，優(yōu)點(diǎn)是可根據需要任意截取長(cháng)度，缺點(diǎn)是必須有相應的開(kāi)卷設備，板面平整度一般。平板通常是成張交貨，優(yōu)點(diǎn)是板面平整，便于運輸，使用缺點(diǎn)是有時(shí)板材使用率較低。開(kāi)平板是將卷板通過(guò)剪板機剪成一塊塊經(jīng)板面平整后而成的。區分平板和開(kāi)平板的方法，除觀(guān)察其表面及邊緣平整度，光滑度外，還有一簡(jiǎn)便方法：真正的平板，每張上均有鋼廠(chǎng)出廠(chǎng)時(shí)的標記，如廠(chǎng)家、規格、鋼號等字樣，而在開(kāi)平板上*沒(méi)有這些記號。板材理論重量計算公式為：

　　碳鋼板理重 =長(cháng)*寬*厚*7.85/106 （毫米為單位，重量為公詳細）

　　不銹鋼板理重 =長(cháng)*寬*厚*7.91/106 （毫米為單位，重量為公斤）

　　例如： 一張 1500*6000*6 的不銹鋼板：

　　理重=1500*6000*6*7.91=71190000，小數點(diǎn)前移6位=71.19Kg

　?、乒懿模哼@主要指圓管，可分為焊管（直縫焊管、螺旋焊管）及無(wú)縫管。焊管（也叫有縫管）通常用于壓力較低（20KG/CM2）的管道，其中螺旋焊管又主要用于大口徑（如DN400以上）系統，因此，其壁厚一般較?。ㄍǔCH10以下）。無(wú)縫管則一般 用于壓力較高的管道，由于無(wú)縫管生產(chǎn)工藝所限，我們常用的工業(yè)無(wú)縫管，通常是熱軋而成，因此市場(chǎng)上可供熱軋無(wú)縫管的壁厚，對于一定口徑的管材，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市場(chǎng)有，但較少）

　　Φ273         壁厚 ≥6.0

　　Φ325-Φ377  壁厚  ≥8.0

　　Φ402-Φ426  壁厚  ≥9.0

　　Φ530-Φ630  壁厚  ≥10.0

　　管材每米理論重量計算公式為：

　　碳鋼管理重 =（外經(jīng)-壁厚）*壁厚*0.02466 （毫米為單位， 重量為公斤）

　　不銹鋼管理重 =（外經(jīng)-壁厚）*壁厚*0.02491 （毫米為單位， 重量為公斤））

　　例如： 一根6米長(cháng) 273*8的不銹鋼管：

　　每米理重=（273-8）*8*0.02491=52.81Kg

　　6米一根理重=52.81*6=316.86Kg

　?。?）鍛件：鍛件通常用于制造法蘭，承插件及某些接頭。

　　3.2 管系通徑及壁厚的表示方法：

　?。?） *簡(jiǎn)單明了的表示方法是： 管道的實(shí)際外徑*實(shí)際壁厚，例如：Φ114.3*6.02 即表示管道外徑為114.3mm，壁厚為6.02mm。但在很多情況下，為便于設計，管道口徑多用公稱(chēng)通徑來(lái)表示，例如DN100，4“等。壁厚用管標號SCH××表示，如SCH80來(lái)表示。這些數值不代表實(shí)際外徑或實(shí)際壁厚，它們只是一種標識。由于*各國使用上的習慣，某種公稱(chēng)通徑（如DN100）所代表示實(shí)際外徑并不是*的，歸納起來(lái)，主要有兩種，一種稱(chēng)公制系列（B系列），一種稱(chēng)為英制系列（A系列）。因此，如果只知道公稱(chēng)通徑，而不知道屬于A(yíng)系列還是B系列，通常我們不能*確定它的實(shí)際外徑。例如DN100，如為A系列，則其代表管道外徑為114.3mm，如果采用B系列，則某代表外徑為108mm。但DN100A*代表外徑為114.3、DN100B*代表外徑為108。*于壁厚通常按照給出的管標號（如SCH20、STD、XS），查詢(xún)相關(guān)標準中的有關(guān)表格，即可查到其代表的實(shí)際壁厚。

　?。?） 有些老設計部門(mén)，尚沿用這樣的習慣，以DN××表示的即為公制（B系列），以英寸表示的即表示英制（A系列）。但根據目前實(shí)際情況，后一種情況，即”以英寸表示公稱(chēng)通徑時(shí)，一般代表英制系列（A系列）“通常是正確的，但前一種情況已不再準確了。目前較為流行的做法是。不論公制英制均以DN××表示。因此，凡以DN××表示通徑而又未指出A系列、B系列的，必須明確其采用的管道系列，否則，*可能發(fā)生錯誤，如可能誤將114.3的管道錯成108管道。

　?。?）管道常用規格詳見(jiàn)附表3，其中詳細介紹了，公稱(chēng)通徑，實(shí)際外徑（分A系列、B系列），不同管標號（如SCH30、STD）所對應的實(shí)際壁厚。

　　3.3 管件的分類(lèi)：

　　一般地講，在整條管線(xiàn)中，除直管以外的各種配件可以統稱(chēng)為管配件。不過(guò)習慣地，我們將彎頭、三通、大小頭、管帽及各種管接頭徑稱(chēng)為管件，同時(shí)將法蘭、閥門(mén)、膨脹節、管道支架等分別稱(chēng)呼。以下主要*管件進(jìn)行細分：依據直管與管件焊接時(shí)的焊接方式不同，可將管件分為兩大類(lèi)：

　　管件承插（SW）及螺紋（TH）類(lèi)

　　對焊類(lèi)（BW）彎頭、三通、大小頭、管帽   彎頭、三通、變徑管、管帽、各種管接頭（由令、考貝侖、單頭絲、雙頭絲、卜申、堵頭等）

　　依據管件表面是否帶有焊縫，可將管件分為有縫管件和無(wú)縫管件兩大類(lèi)，

　　GB12459-90即為無(wú)縫管件標準， GB/T13401-92 即為有縫管件標準。

　　3.4管件標識：

　　所謂管件標識，也*是對某一種管件品種，要知道哪些參數才能*確定，這種管件的特征。一般地講。必須知道以下參數：

　?、蓬?lèi)別（彎頭還要知道角度，彎曲半徑；大小頭還要知道是同心或偏心）

　?、撇馁|(zhì)

　?、峭◤酱笮〖肮苤疲ㄒ怨Q(chēng)直徑表示時(shí)，必須確認公制、英制）

　?、缺诤窕蚬軜颂?。

　?、蓸藴侍枺ㄓ袝r(shí)在標準號后加A或B表示管系為英制或公制）

　　例如：45°彎頭 R=1.5D，  304L， DN100，SCH20， GB12459B

　　偏心大小頭，20#， DN150B  STD   ANSI  B16.9

　　三通     316TI  φ610*168*4  GB/T13401

　　當然，對生產(chǎn)計劃，訂單，詢(xún)價(jià)單還必須知道數量。

　　3.5 .有關(guān)管道及管件的英文代號匯總：

　　為了設計及書(shū)寫(xiě)的方便，經(jīng)常用英文字母來(lái)代表有關(guān)內容?，F*常見(jiàn)的一些代號匯總如下：

　　類(lèi)別    代號    全稱(chēng)    含義

　　通用    CS    Carbon  Steel    碳鋼

　　SS    Stainless Steel    不銹鋼

　　BW    Butt Welding    對焊

　　SW    Socket Welding    承插焊

　　THD    Threaded     螺紋

　　NPT    Normal Pipe Thread    普通管螺紋

　　NPTM    NPT  Male    普通外管螺紋

　　NPTF    NPT  Female    普通內管螺紋

　　SQ    Square    方型，方頭

　　HEX    Hex    六角頭

　　管件    E（S）    Elbow（s）    短半徑彎頭

　　E（L）    Elbow（l）    長(cháng)半徑彎頭

　　RC    Conc.reducer    同心大小頭

　　RE    Ecc.reducer    偏心大小頭

　　TR    Tee （ R ）    異徑三通

　　TC    Tee （C ）    等徑三通

　　C    Cap    管帽

　　Union    Union    由令，活接頭

　　Coupling    Coupling    考貝倫，束接

　　Half  coupling    Half  coupling    半考貝侖

　　Plug    Plug    堵頭

　　Bushing    Bushing    仆申，內外絲

　　舉例如下：

　?、?5E（L）150B SCH40，20#， GB12459

　　45°1.5D無(wú)縫彎頭 φ159*7.11，20#鋼，標準 GB12459-90

　?、?0E（S）-300-SCH10S， 304L， ANSI B16.9

　　90°1.0D無(wú)縫彎頭 φ323.9*4.57， 304L，標準 ANSI B16.9

　?、跼C500*300B  SCH20 ，15CrMo， GB/T13401-92

　　焊縫同心大小頭 φ529*10/325*6.3 ， 材質(zhì) 15CrMo 標準 GB/T13401

　?、躎R100*100*80  STD ，20#， GB12459

　　無(wú)縫異徑三通 114.3*114.3*6.02/88.9*5.74， 20#，  GB12459

　?。楹?jiǎn)便見(jiàn)，主管也可用一個(gè)數據表示， 如：TR100*80  STD， 100表示主管，80表示支管）

　?、軨200B SCH80， 316L，ANSI B16.9

　　管帽 219*12.7  316L ， ANSI B16.9

　?、?0E（L） 2” 1500LB SW ， 304， ANSI B16.11

　　90°承插彎頭 2“ 1500磅  20#鋼 ， 標準： ANSI B16.11

　　3.6 管件常見(jiàn)標準：

　　管件中*常見(jiàn)的標準主要有四種：

　　GB12459-90   無(wú)縫對焊管件*標準 （無(wú)縫）

　　GB/T13401-92   焊縫管件*標準   （有縫）

　　ANSI  B16.9    美標對焊管件標準（有縫或無(wú)縫）

　　ANSI  B16.11   承插及螺紋管件標準（美標）

　　有時(shí)下列標準也會(huì )用到：

　　HG514-87     化工部管件標準

　　SHJ408-90     中石化管件標準

　　JIS B2311、JIS B2312、JIS B2316、 日本管件標準

　　還有德國DIN標準等等。

　　四。法蘭常識：

　　法蘭是管道中起連接作用的重要部分，種類(lèi)多，標準繁雜。由于其主要起連接作用，因此，法蘭的主要特性*是連接方式及密封形式，主導影響參數是管道壓力（介質(zhì)不同影響材質(zhì)選定）：一般地講，低壓系統（PN<2.5MPA）采用平焊或板式法蘭，普通突面（RF）密封，  中壓系統 （2.5-64MPA）采用對焊法蘭，RF或凹凸面（FM/M）密封，高壓系統（10.0MPA以上），通常采用對焊法蘭，梯型槽（RJ）密封。在低壓不銹鋼系統中，有時(shí)為節約成本及檢修方便，還采用松套法蘭或活套環(huán)法蘭。

　　4.1關(guān)于法蘭標準：

　　目前，法蘭標準比較多，國內有GB（*標準），JB（機械部標準），HG（化工部標準）等，國外有ANSI（美標），JIS（日標），DIN（德標）等。但目前使用較多的標準分為兩大類(lèi)別：（1）以DIN標準為主的歐洲體系（包括DIN，GB，JB，HG20592）；（2）以ANSI標準為主的美洲體系（包括 ANSI，GB，HG20615）。此二大類(lèi)法蘭可通過(guò)表示法蘭壓力等級的標識來(lái)區分。（JIS標準為另一類(lèi)體系的標準，不屬此二類(lèi)）

　　4.2法蘭類(lèi)型及標識：

　?。?）為便于設計及表述，*各地習慣用字母符號表示法蘭種類(lèi)及密封面形 式， 如在 HG20592，  ANSI B16.5， DIN 及 JIS標準中均有如下表述：

　　代號              意義                說(shuō)明

　　法蘭類(lèi)型    SO              平焊法蘭             Slip-on

　　WN             對焊法蘭            Weld-neck

　　PL              板式法蘭               Plate

　　PJ/PR（或PJ/RJ）    活套環(huán)法蘭    不銹鋼焊環(huán) + 碳鋼法蘭

　　LP               松套法蘭      不銹鋼翻邊 + 碳鋼法蘭

　　TH               螺紋法蘭

　　密封面形式  -RF             普通突面密封         Rased face

　　-M               凸面密封             配對使用

　　-FM              凹面密封

　　-T               榫面密封             配對使用

　　-TG              槽面密封

　　-RJ              梯型槽密封            Ring Joint

　　-FF              全平面密封            Flate Face

　?。?） 確定一種法蘭的全部特征需知道以下幾個(gè)方面：

　　1 法蘭制造標準              如： ANSI B16.5

　　2 法蘭類(lèi)型                   如： 對焊法蘭

　　3 公稱(chēng)通經(jīng)及管制（英制或公制）  如： DN150B

　　4  壓力等級                   如： PN10 或 600LB

　　5  密封面形式                如： RF

　　6  材質(zhì)                        如：  304L

　?。?）幾點(diǎn)說(shuō)明：

　　1 某些法蘭標準與法蘭類(lèi)型，密封面形式是一一對應的，即給出標準*知道了法蘭類(lèi)型和密封面形式。如： JB81-59， HG5010-58.

　　2 關(guān)于管制， 一般講，目前*較通行的是英制，公制系列在國內的一些老標準中應用較多。 因此，一些老標準中僅含有公制。 另外，如果通徑以英寸表示，一般*代表英制。

　　3 關(guān)于字母代號，國內一些老標準未予采用，而HG20592-97則**與國際接軌，采用了通用符號。

　　4.3法蘭類(lèi)型舉例：

　?。?）    法蘭 DN100 PN1.6 RF ，20#， HG5010-58

　　口徑DN100，壓力1.6MPA，普通突面，20#鋼，配公制管平焊法蘭

　?。?）    WN-4” 300LB RF ，304， ANSI B16.5

　　口徑4“，壓力300磅，普通突面，材質(zhì)304，配英制管平焊法蘭

　?。?）    PJ/PR DN300（A）  PN4.0 RF， 304/20#，  HG20592-97

　　口徑DN300，壓力4.0MPA，普通突面，304/20#鋼，配英制管活套環(huán)法蘭