各種壓力鋼管、壓力管道、壓力管件、鋼材 選用原則匯總
各種壓力管道、管件材料選用原則匯總
6.1.2 無縫鋼管
無縫鋼管 是采用穿孔熱軋等熱加工方法制造的不帶焊縫的鋼管。必要時, 熱加工后的管子還 可以進一步冷加工至所要求的形狀、尺寸和性能。
目前,無縫鋼管(DN15-600)是石油化 工生產(chǎn)裝置中應用最多的管子。
a. 碳素鋼無縫鋼管
材料牌號:10、 20、 09MnV 、 16Mn 共 4種
標 準:GB8163《流體輸送用無縫鋼管》
GB/T9711.1-1997《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術條件》
GB6479《化肥設備用高壓無縫鋼管》
GB9948《石油裂化用無縫鋼管》
GB3087《低中壓鍋爐用無縫鋼管》
GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》
材料牌號:10、 20、 09MnV 、 16Mn
適用范圍:設計溫度小于 350℃、壓力低于 10MPa 的油品、油氣和公用介質(zhì)
GB6479:
材料牌號:10、 20G 、 16Mn 共 3種
適用范圍:設計溫度-40~400℃、設計壓力 10.0~32.0MPa 的油品、油氣
GB9948:
材料牌號:10、 20共 2種
適用范圍:不宜采用 GB/T8163鋼管的場合。
GB3087:
材料牌號:10、 20共 2種
適用范圍:低中壓鍋爐的過熱蒸汽、沸水等
GB5310:
材料牌號:20G 1種
適用范圍:高壓鍋爐的過熱蒸汽介質(zhì)
檢驗 :一般流體輸送用鋼管必須進行化學成分分析、拉力試驗、壓扁試驗和水壓試驗。GB5310、 GB6479、 GB9948三種標準的鋼管,除了流體輸送用鋼管必須進行的試驗外,還要 求進行擴口試驗和沖擊試驗;這三種鋼管的制造檢驗要求是比較嚴格的。
GB6479標準還對材料的低溫沖擊韌性做出了特殊要求。
GB3087標準的鋼管,除了流體輸送用鋼管的一般試驗要求外,還要求進行冷彎試驗。GB/T8163標準的鋼管, 除了流體輸送用鋼管的一般試驗要求外, 據(jù)協(xié)議要求進行擴口試驗和 冷彎試驗。這兩種管子的制造要求不如前三種嚴格。
制造:
GB/T/8163和 GB3087標準的鋼管多采采用平爐或轉爐冶煉,其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷相對較 多。
GB9948多采用電爐冶煉。大多加入了爐外精煉工藝,成分和內(nèi)部缺陷相對較少。
GB6479和 GB5310標準本身規(guī)定了爐外精煉的要求, 其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷最少, 材料質(zhì)量 最高。
上述幾個鋼管標準的制造質(zhì)量等級從低到高的順序:
GB/T8163<GB3087<GB9948<GB5310<GB6479
選用 :
一般情況下, GB/T8163標準的鋼管適用于設計溫度小于 350℃、壓力低于 10.0MPa 的油品、 油氣和公用介質(zhì)條件下;
對于油品、油氣介質(zhì),當其設計溫度超過 350℃或壓力大于 10.0MPa 時,宜選用 GB9948或 GB6479標準的鋼管;
對于臨氫操作的管道, 或者在有應力腐蝕傾向環(huán)境中工作的管道, 也宜使用 GB9948或 GB6479標準。
凡是低溫下 (小于-20℃ ) 使用碳素鋼鋼管應采用 GB6479標準, 只有它規(guī)定了對材料低溫沖擊 韌性的要求。
GB3087和 GB5310標準是專門為鍋爐用鋼管而設置的標準?！跺仩t安全監(jiān)察規(guī)程》 強調(diào)指出, 凡與鍋爐相連的管子都屬監(jiān)察范圍,其材料與標準的應用都應符合《鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的 規(guī)定,故鍋爐、電站、供暖以及石化生產(chǎn)裝置中用到的公用蒸汽管道 (由系統(tǒng)供給 ) 等都應采 用 GB3087或 GB5310標準。
**值得注意的是,質(zhì)量好的鋼管標準,鋼管的價格也比較高,如 GB9948比 GB8163材料的 價格高近 1/5, 因此, 在選用鋼管材料標準時, 應依據(jù)使用條件綜合考慮, 既要可靠又要經(jīng)濟。
b. 鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無縫鋼管
石油化工生產(chǎn)裝置中,常用的 鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無縫鋼管標準 有
GB9948《石油裂化用無縫鋼管》
GB6479《化肥設備用高壓無縫鋼管》
GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》
GB9948包含的 鉻鉬鋼 材料牌號:12CrMo 、 15CrMo 、 1Cr2Mo 、 1Cr5Mo 共 4種
GB6479包含的 鉻鉬鋼 材料牌號:12CrMo 、 15CrMo 、 1Cr5Mo 共 3種
GB5310包含的 鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼 材料牌號:15MoG 、 20MoG 、 12CrMoG 、 15CrMoG 、 12Cr2MoG 、 12Cr1MoVG 共 6種
c. 不銹鋼無縫鋼管
常用的不銹鋼無縫鋼管標準有:GB/T14976、 GB13296、 GB9948、 GB6479、 GB5310共五個 標準。其中,后三個標準中僅列出了兩三個不銹鋼材料牌號,而且是不常用的材料牌號。因 此, 當工程上選用不銹鋼無縫鋼管標準時,基本上都選用 GB/T14976和 GB13296標準。GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》:
材料牌號:0Cr18Ni9(304)、 00Cr19Ni10(304L)、 0Cr17Ni12Mo2 (316)、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 0Cr18Nil0Ti(321)、 0Cr18Ni11Nb(347)、 0Cr25Ni20(310)等 共 19種適于一般流體的輸送。GB13296《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》:
材料牌號:0Cr18Ni9(304)、 00Cr19Ni10(304L)、 0Cr17Ni12Mo2 (316)、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 0Cr18Nil0Ti(321)、 0Cr18Ni11Nb(347)、 0Cr25Ni20(310)等 共 25種
※ “304” 代號為 ASTM 標準中的對應牌號
※ 其中超低碳不銹鋼 (00Cr17Ni14Mo2、 00Cr19Ni10) 具有優(yōu)良的抗腐蝕性能, 在一定條件下, 可代替穩(wěn)定型不銹鋼 (0018Ni10Ti、 0Cr18Ni11Nb) 用于抗介質(zhì)的腐蝕;
※ 超低碳不銹鋼高溫機械性能較低,一般僅用于溫度低于 525℃的條件下;
※ 穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼既具有較好的抗腐蝕性能, 又有較高的高溫機械性能, 但 0Cr18Ni10Ti 中的 Ti 在焊接過程中易被氧化而失掉,從而降低了其抗腐蝕性能,其價格較高,這類材料一 般用在較重要的場合。
※ 0Cr18Ni9、 0Cr17Ni12Mo2具有一般的抗腐蝕性能,價格便宜,因此被廣泛應用。
6.2管件
常用的管件有 :彎頭、三通、異徑管(大小頭)、管帽、加強管嘴、加強管接頭、異徑短節(jié)、 螺紋短節(jié)、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、漏斗、水噴頭、管箍等。
管道的拐彎以前由現(xiàn)場煨制,該方法勞動強度大、效率低,,材料的組織狀態(tài)和性能也不好, 而且往往因管壁厚減薄而導致拐彎處成為整個管道的薄弱環(huán)節(jié);管道的分支一般是在管子上 直接開孔連接,此處有時雖然進行補強,但 . 焊縫一般為角焊縫,受力狀況不好,焊縫質(zhì)量也 不易控制,因此,該處往往也成為管道的薄弱環(huán)節(jié)。采用管件后,較好地解決了上述問題。因此,現(xiàn)在的壓力管道已大量采用各種各樣的管件,其投資約占整個管道投資的 1/5。
6.2.1連接形式
管件之間、管件和管子之間常用的連接型式有對焊連接、承插焊連接、螺紋連接和法蘭連接。
a. 對焊連接
它是 DN≥50的管道及其元件常用的一種連接型式。對于 DN≤40的管子及其元件,因為它的 壁厚一般較薄,采用對焊連接時錯口影響較大,容易燒穿,焊接質(zhì)量不易保證,故此時一般 不采用對焊連接。但下列幾種情況例外:
1) 對于 DN≤40、壁厚大于等于 SCH160的管道及其元件,其壁厚已比較厚,采用對焊連接 時前面所述的問題已不存在,故也常用對焊連接;
2) 有縫隙腐蝕介質(zhì) (如氫氟酸介質(zhì) ) 存在的情況下,即使 DN≤40、壁厚小于 SCH160,也采用 對焊連接,以避免縫隙腐蝕的發(fā)生,此時在焊接施工時常采用小焊絲直徑、小焊接電流的氬 弧焊而不用一般的電弧焊;
3)對潤滑油管道,當采用承插焊連接時,其接頭縫隙處易積存雜質(zhì)而對機械設備產(chǎn)生不利影 響,此時也應采用對焊連接;
b. 承插焊連接
它多用于 D N≤40、管壁較薄的管子和管件之間的連接。
承插焊連接必定為一個是插口,另一個則為承口管件。
一般異徑短節(jié)、螺紋短節(jié)等為 插口管件 ;
彎頭、三通、管帽、加強管嘴、活接頭、管箍等為 承口管件 。在應用中應考慮這些管件之間 的搭配組合以及所需的結構空間。
c. 螺紋連接
螺紋連接也多用于 DN≤40的管子及其元件之間的連接。常用于不宜焊接或需要可拆卸的場 合。
螺紋連接件有陽螺紋和陰螺紋之分。
常用的管件中,螺紋短節(jié)為陽螺紋,而彎頭、三通、管帽、活接頭等多為陰螺紋,使用時應 注意它們之間的搭配和組合。螺紋連接與焊接相比,其接頭強度低,密封性能差,因此其使 用時,常受下列條件的限制 :
1) 螺紋連接的管件應采用錐管螺紋;
2) 螺紋連接不推薦用在大于 200℃及低于-45℃的溫度下;
3) 螺紋連接不得用在劇毒介質(zhì)管道上;
4) 螺紋連接不推薦用在可能發(fā)生的腐蝕、縫隙腐蝕或振動、壓力脈動及溫度變化可能產(chǎn)生交 變載荷的管道上;
5) 用于可燃氣體管道上時,宜采用密封焊進行密封。
常用的錐管螺紋可分為:
550錐管螺紋 (多用于歐洲 )
600錐管螺紋 (多用于美國 )
(ISO7/1)為 550錐管螺紋。日本標準同時包含 550錐管螺紋和 600錐管螺紋兩種。
GB7306為 550錐管螺紋 等同采用 (ISO7/1)
螺紋錐度為:1:16;
牙型角:550
尺寸范圍:1/16”~6”
螺紋標志代號:R(圓錐外螺紋 )
Rc (圓錐內(nèi)螺紋)
GB12716為 600錐管螺紋等同采用(ANSI/ASME B 1.20.1)
螺紋錐度為:1:16;
牙型角:600
尺寸范圍:1/16”~12”
標識:NPT
兩種圓錐管螺紋不能互換。
6.2.2對焊管件
常用的對焊管件包括彎頭、三通、異徑管 (大小頭 ) 和管帽,前三項大多采用無縫鋼管或焊接 鋼管通過推制、拉拔、擠壓而成,后者多采用鋼板沖壓而成。
它們通過公稱壁厚等級(管子表號或壁厚值)來實現(xiàn)與管子等強度 ,至于其局部應力集中的 補強,是制造廠應解決的事情。制造廠應對對焊管件的強度進行設計,并通過驗證試驗法進 行驗證。
a. 彎頭
長半徑彎頭(R =1.5DN ) :一般情況下,應優(yōu)先采用;
短半徑彎頭(R =1.0DN ):多用于尺寸受限制的場合。其最高工作壓力不宜超過同規(guī)格長半 徑彎頭的 0.8倍。
彎管 (R =nDN ) :用于緩和介質(zhì)在拐彎處的沖刷和動能, 可用到 R=3DN、 6DN 、 10DN 、 20DN 根據(jù)制造方法不同又分為推制彎頭、擠壓彎頭和焊制斜接彎頭
推制彎頭和擠壓彎頭:常用于介質(zhì)條件比較苛刻的中小尺寸管道上
焊制斜接彎頭:常用于介質(zhì)條件比較緩和的大尺寸管道上, 同時要求其彎曲半徑不宜小于其 公稱直徑的 1.5倍。當斜接彎頭的斜接角度大于 450時,不宜用于劇毒、可燃介質(zhì)管道上,或 承受機械振動、壓力脈動及由于溫度變化產(chǎn)生交變載荷的管道上。
b. 三通
同徑三通
異徑三通
y 型三通 常常代替一般三通,用于輸送有固體顆?；驔_刷腐蝕較嚴重的管道上。
四通
c. 異徑管 (大小頭 )…
通常有同心異徑管
偏心異徑管
d. 管帽 (封頭 ). .
有平蓋封頭
標準橢圓封頭
平封頭制造較容易,價格也較低,但其承壓能力不如標準橢圓封頭,故它常用于 DN≤100、 介質(zhì)壓力低于 1.0MPa 的條件下。標準橢圓封頭為一帶折邊的橢圓封頭, 橢圓的內(nèi)徑長短軸之 比為 2:1,它是應用最廣的封頭。
在很多情況下,如管廊上的管子端部,管帽都由法蘭代替,以便于管子的吹掃和清洗。
6.2.3承插焊和螺紋連接管件
它一般是指 DN≤40的管道元件,包括彎頭、三通、加強管嘴、加強管接頭、管帽、管箍、異 徑短節(jié)、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、水噴頭等。
6.2.4 常用管件標準
國家標準 :
GB12459-90 鋼制對焊無縫管件 DN=10-500mm A、 B 系列
GB/T13401-92鋼板制對焊無縫管件 DN=350-1200mm A、 B 系列
GB/T14383-93鍛鋼制承插焊管件 DN=15-80mm A、 B 系列
GB/T14626-93 鍛鋼制螺紋管件 DN=8-100
GB/T17185-1997 鋼制法蘭管件 DN=25-600mm PN 2.0, 5.0, 11.0, 15.0, 26.0MPa 中石化標準:
SH 3408-1996 鋼制對焊無縫管件 DN =15-500mm
SH 3409-1996 鋼板制對焊管件 DN =200-1200mm
SH 3410-1996鍛鋼制承插焊管件 DN=10-80mm
化工部標準 :
HG/T21634-1990鍛鋼制承插焊管件 1/2” -11/2” , 3000及 6000磅
HG/T21635-1990碳鋼、低合金鋼無縫對焊管件 DN=50-600mm
PN 25, 40, 64, 100kg/cm2
HG/T21631-1990鋼制有縫對焊管件 DN=300-1000mm
石油部標準 :
SY/T0510-1998鋼制對焊管件 DN=15-600mm
各種管件標準,對焊無縫和鋼板制對焊管件均等有效采用 ANSI B16.9和 ANSIB16.28。鍛鋼 制承插焊和螺紋管件均等有效采用 ANSI B16.11。但各標準同類管件的結構尺寸不盡相同。
6.3法蘭及緊固件
法蘭、墊片及螺栓三者組成管道中可拆卸的連接結構,壓力管道中應用很普遍也是一種很重 要的連接形式。通常,法蘭、螺栓與墊片三者共同構成一個密封副,三者共同作用,相輔相 承,才能保證接頭的良好密封。
盲板、 8字盲板、限流孔板、混合孔板等與法蘭、墊片及螺栓關系比較密切,常與它們配合 使用,一起進行介紹。
6.3.1法蘭
法蘭是確定管道公稱壓力等級的基準件。由前面的介紹可知,法蘭的種類很多,不同型式的 法蘭,其密封性能不同,適用場合也不同。在這里僅討論不同型式的法蘭應如何選用,僅供 參考。
a. 法蘭種類
◆ 結構型式 管道法蘭按與管子的連接方式分為以下六種基本類型:平焊、對焊法、承插 焊、松套、螺紋法蘭和整體法蘭,如圖 6-1。
圖 6-1 管道法蘭與管子的連接方式
◆密封面型式 法蘭密封面有全平面、凸臺面、凹凸面、榫槽面、環(huán)槽面等五種。見圖 6 -2。
圖 6-2 法蘭密封面型式
◆ 法蘭代號
不同的標準其法蘭的密封面及型式的名稱、代號略有區(qū)別。見表 6-1、表 6-2。
表 6-1 密封面名稱及代號對照表
表 6-2 結構型式代號對照表
b .結構型式的選用:
平焊法蘭:多用于介質(zhì)條件比較緩和的情況下,如低壓非凈化壓縮空氣、低壓循環(huán)水,它的 優(yōu)點是價格比較便宜;
對焊法蘭:最常用的一種,它與管子為對焊連接,焊接接頭質(zhì)量比較好,而且法蘭的頸部利 用錐度過渡,可以承受較苛刻的條件;
承插焊法蘭:常用于 PN≤10.0MPa , DN≤40的管道中;
松套法蘭:常用于介質(zhì)溫度和壓力都不高而介質(zhì)腐蝕性較強的情況。當介質(zhì)腐蝕性較強時, 法蘭接觸介質(zhì)的部分 (翻邊短節(jié) ) 為耐腐蝕的高等級材料如不銹鋼等材料,而外部則利用低等 級材料如碳鋼材料的法蘭環(huán)夾緊它以實現(xiàn)密封;
整體法蘭:常常是將法蘭與設備、管子、管件、閥門等做成一體,這種型式在設備和閥門上常用。
b. 密封面型式的選用:
全平面密封面:常與平焊型式配合以適用于操作條件比較緩和的 (PNg1.0)工況下;常用于鑄 鐵法蘭或與鑄鐵連接的鋼法蘭;
凸臺面密封面:是應用最廣的一種型式,它常與對焊和承插焊型式配合使用,在 " 美式法蘭 " 中,常用在 PN2.0、 PN5.0和部分 PN10.0MPa 壓力等級中;在 " 歐式法蘭 " 中則常用在 PN1.6、 PN2.5MPa 壓力等級;
凹凸面密封面:常與對焊和承插型式配合使用,在 " 美式法蘭中不常采用,在 " 歐式法蘭 " 中常 用在 PN4.0、 PN6.4MPa 等級中。但它不便于墊片的更換;
榫槽面密封面:使用情況同凹凸面法蘭;
環(huán)槽面密封面:常與對焊連接型式配合 (不與承插焊配合 ) 使用,主要用在高溫、高壓或二者 均較高的工況。在 " 美式法蘭 ' 中,常用在 PN10.0(部分 ) 、 PN15.0、 PN25.0、 PN42.0MPa 壓力 等級中。在 " 歐式法蘭 " 中常用在 PNl0.0、 PN16.0、 PN25.0、 PN32.0、 PN42.0。
6.3.2螺栓 /螺母
選擇法蘭連接用緊固件材料時,應同時考慮 管道操作壓力、操作溫度、介質(zhì)種類和墊片類型 等因素。
墊片類型和操作壓力、操作溫度一樣,都直接對緊固件材料強度提出了要求。例如,采用纏 繞式墊片密封的低壓劇毒介質(zhì)管道的法蘭連接,盡管管道的操作壓力和溫度都不高,但因為 使纏繞式墊片形成初始密封時所需要的比壓力較大, 從而要求緊固件的承受載荷也大, 因此, 在這種情況下就要求緊固件采用高強度合金鋼材料。
合金鋼螺柱均應采用高級優(yōu)質(zhì)鋼 . 即材料牌號后均應加字母 A ,如 35CrMoA 、 25CrMoVA 根據(jù)結構型式的不同,螺栓可分為六角頭螺栓和雙頭螺栓 (又稱為螺柱 ) 兩類,而雙頭螺栓又 分為通絲和非通絲兩種。
六角頭螺栓 :常與平焊法蘭和非金屬墊片配合用于操作較緩和的工況下。六角頭螺栓常用材 料是 BL3或者是 Q235B ;
雙頭螺栓 :常與對焊法蘭配合使用在操作條件比較苛刻的工況下,其中,因為通絲型雙頭螺 栓上沒有截面形狀的變化,故其承載能力強。而非通絲型雙頭螺栓則相對承載能力較弱。
螺母材料常根據(jù)與其配合的螺栓材料確定, 這些組合在一般的標準中都有規(guī)定。一般情況下, 螺母材料應稍低于螺栓材料,并保證螺母硬度比螺栓硬度低 HB30左右。
6.3.3墊片
墊片是借助于螺栓的預緊載荷通過法蘭進行壓緊,使其發(fā)生彈塑性變形,填充法蘭密封面與 墊片間的微觀幾何間隙,增加介質(zhì)的流動阻力,從而達到阻止或減少介質(zhì)的泄漏的目的。墊 片性能的好壞以及選用的合適與否對密封副的密封效果影響很大。
常用的墊片可以分為三大類,即非金屬墊片、半金屬墊片和金屬墊片。
a. 非金屬墊片:
石棉橡膠墊片 ,它是通過向石棉中加入不同的添加劑壓制而成。在美國,很多標準中都將石 棉制品列為致癌物質(zhì)而禁用。但在世界范圍內(nèi),石棉仍以其彈性好、強度高、耐油性好、耐 高溫、易獲得等優(yōu)點而得到廣泛應用。
適用范圍 :T≤260℃, PN≤2.0MPa (SH 3401)
T≤400℃, PN≤4.0MPa (國標)
用于水、空氣、氮氣、酸、堿、油品等介質(zhì)工況下。
聚四氟乙烯 (PTFE)包覆墊片:
適用范圍 :T =-180~200℃, PN≤4.0MPa
常用于低溫或者要求干凈的場合下
b. 半金屬墊片
半金屬墊片 有纏繞式墊片、金屬包覆墊片和 柔性石墨纏繞墊三大類 。
纏繞式墊片 :是半金屬墊片中最理想、也是應用最普遍的墊片。
特點:壓縮回彈性好、強度高,有利于適應壓力和溫度的變化,能在高溫、低溫、沖擊、振 動及交變載荷下保持良好的密封性能。
纏繞鋼帶:20、 1Cr13、 0Cr19Ni9、 0Cr18Ni10Ti 、 0Cr17Ni12Mo2等材料
非金屬纏繞帶:特制石棉 、 柔性石墨帶和聚四氟乙烯帶 ,
適用范圍 :PN =2.0~10.0MPa
表 6-3纏繞式墊片的型式及代號
表 6-4 常用纏繞式墊片的使用條件
鐵包式墊片:密封性能不如纏繞式墊片,故壓力管道中用的不多,它常用在換熱器封頭等大 直徑的法蘭連接密封副上。
柔性石墨復合墊 由沖齒或沖孔金屬芯板與膨脹石墨粒子復合而成。適用于突面、 凹凸面和榫 槽面法蘭。
c. 金屬墊片
金屬墊片常用在高壓力等級法蘭上,以承受比較高的密封比壓。常用的金屬墊片有平墊、八 角形墊和橢圓型墊三種。
金屬平墊片 :常與凸臺面、凹凸面、榫槽面法蘭使用。
八角形金屬墊片和橢園形金屬墊片 :常與環(huán)槽面法蘭使用。與橢圓形金屬墊片相比八角形金 屬墊片容易加工,故其應用比較多。
金屬墊片的材料應配合法蘭材料選用,且要求墊片硬度比法蘭密封面硬度低 (不少于 HB30) 。
6.3.4盲板、 8字盲板、限流孔板和混合孔板
它們常被夾在兩片法蘭之間以實現(xiàn)不同用途。
它們都應有兩個和匹配法蘭同樣的密封面。
例:某工程把下列條件的管道編在一個管道等級中,管道材料為 20:
蒸汽 設計壓力為 1.6 MPa,設計溫度為 330 °C
蒸汽 設計壓力為 2.6 MPa,設計溫度為 260 °C
如果不考慮法蘭選用的溫度 -壓力問題,請寫出該管道等級的最小壓力級別,并寫出兩種 以上的法蘭、墊片的組合形式。
答:1)壓力級為:4.0MPa ;
2) a 、 HG 法蘭 PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0帶內(nèi)環(huán)纏繞墊。
PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0柔性石墨復合墊
b 、 GB 法蘭 PN4.0 WN-MF;墊片:PN4.0 帶內(nèi)環(huán)纏繞墊。
PN4.0 SO-RF;墊片:PN4.0 帶外環(huán)纏繞墊
c 、 JB 法蘭 PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0帶內(nèi)環(huán)纏繞墊。
6.4閥門及其它管道設備
工程上應用的閥門種類很多, 常用的閥門 :
有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、疏水閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥等。
常用的其它管道設備 :如膨脹節(jié)、過濾器、視鏡、阻火器等
如何正確選用閥門及其它管道設備是一個比較復雜的問題, 內(nèi)容較多, 這里只作簡單的介紹。
6.4.1閥門的質(zhì)量要求
a. 內(nèi)漏問題
是否有內(nèi)漏或內(nèi)漏的大小是衡量一個閥門質(zhì)量的主要技術指標,對于壓力管道來說,處理的 介質(zhì)大都是可燃、易燃、易爆、有毒的介質(zhì),閥門關閉時,希望通過閥板的泄漏 (內(nèi)漏 ) 越少 越好,甚至有些介質(zhì)的泄漏要求為零。常用的評判閥門內(nèi)漏的標準有 API598、 ANSI B16.104和 JB/T9092。
b. 外漏問題
外漏是指通過閥桿填料和閥蓋墊片處的介質(zhì)外泄漏。它同樣是衡量閥門好壞的一個重要指標。對有些介質(zhì),外漏的要求甚至比內(nèi)漏要求更嚴格,因為它直接泄入大氣,會直接引起事故造 成人身傷害。對于這種情況, 有時不得不采用波紋管密封閥或隔膜閥來保證閥門的外漏為零。限制外漏的標準目前大多數(shù)采用美國環(huán)保局的限定,即不超過 500ppm 。
c. 材料質(zhì)量
材料質(zhì)量是衡量閥門強度可靠性和使用壽命的一個重要指標。眾所周知, 大多數(shù) DN≥50的閥 門都是鑄造閥體,如果質(zhì)量不好, 會直接影響到閥門的可靠性和使用壽命。ASTM 和我國的 材料標準通常情況下的要求都是比較低的,為了保證在苛刻情況下材料能較好地適應操作條 件的要求,這些標準中都設置許多選擇性附加檢驗項目,設計人員如何根據(jù)使用條件來選擇 這些附加項目是一個技術性很強的問題,如果要求不當,會無意義的增加基建投資。
d. 閥門出廠前試驗要求
1) 閥門出廠前要根據(jù) JB/T9092-1999《閥門的檢驗與驗收》 進行殼體壓力試驗和密封試驗。密封試驗分上密封、低壓密封和高壓密封試驗。
2) 根據(jù)閥門類別不同選擇密封試驗。閘閥和截止閥要進行上密封和低壓密封試驗。
3) 殼體壓力試驗,一般采用溫度不超過 52℃的水或粘度不大于水的非腐蝕性流體,以 38℃ 時 1.5倍的公稱壓力進行。
4) 低壓密封試驗,一般采用空氣或惰性氣體,以 0.5~0.7MPa 壓力進行。
5) SH3064《石油化工鋼制通用閥門選用、 檢驗及驗收》 對不同等級的壓力管道提出了相應的 檢驗要求,比 JB/T9092要求更嚴格。
6.4.2閥門規(guī)格書的內(nèi)容
通用閥門規(guī)格書應包括下列內(nèi)容:
1)采用的標準代號;
2)閥門的名稱、公稱壓力、公稱直徑;
3)閥體材料、閥體對外連接方式;
4)閥座密封面材料;
5)閥桿與閥蓋結構、閥桿等內(nèi)件材料,填料種類;
6)閥體中法蘭墊片種類、緊固件結構及材料;
7)設計者提出的閥門代號或標簽號;
8)其它特殊要求。
國內(nèi)現(xiàn)行的閥門型號表示方法,對閥桿及內(nèi)件材料、填料種類、中法蘭墊片種類、中法蘭緊 固件材料種類等均無規(guī)定,不能全面說明閥門的屬性。
6.4.3閥門型式的選用
閥門型式的選用是材料工程師的重點工作內(nèi)容之一,也是難點之一,它要求材料工程師不僅 應對常用閥門的結構型式、性能特點、相關標準等比較熟悉,也應對應用環(huán)境和工程要求比 較熟悉。
閥門型式的選用原則:
a. 閘閥 :一般開關情況下應首選閘閥。
結構特點 :. 閘閥的閘板由閥桿帶動,沿閥座密封面作升降運動,可接通或截斷流體的通 路,它主要用于管道的關斷。
適用范圍 :
1) 閘閥與截止閥相比,流阻小、啟閉力小,密封可靠,是最常用的一種閥門;
2) 當部分開啟時,介質(zhì)會在閘板背面產(chǎn)生渦流,易引起閘板的沖蝕和振動,閥座的密封面也 易損壞,故一般不作為節(jié)流用;
3) 與球閥和堞閥相比,閘閥開啟時間較長,結構尺寸較大,不宜用在直徑較大的情況。閥門標準 :API 和 ANSI B16.34,前者專用于石油化工裝置,后者則使用面比較廣。GB12232,它與管道的連接可以是螺紋、承插焊、法蘭或對焊連接。
b. 截止閥、節(jié)流閥 :對要求有一定調(diào)節(jié)作用的開關場合 (如調(diào)節(jié)閥旁路、軟管站等 ) 和輸送液化 石油氣、液態(tài)烴介質(zhì)的場合,宜選用截止閥以代替閘閥。
結構特點 :都是向下閉合式閥門,閥瓣由閥桿帶動,沿閥座中心線做升降運動的閥門。截止 閥和節(jié)流閥結構基本相同,只是閥瓣形狀不同。截止閥的閥瓣為盤形;節(jié)流閥的閥瓣多為圓 錐流線型。
適用范圍 :1) 與閘閥相比截止閥具有一定的調(diào)節(jié)作用,故常用于調(diào)節(jié)閥組的旁路。
2) 截止閥在關閉時需要克服介質(zhì)的阻力,因此,它最大直徑僅用到 DN200。
3)節(jié)流閥特別適用于節(jié)流,用于改變通道截面積,調(diào)節(jié)流量或壓力。
c. 止回閥 :對于要求能自動防止介質(zhì)倒流的場合應選用止回閥。
結構特點 :止回閥又稱單向閥,它只允許介質(zhì)向一個方向流動,當介質(zhì)順流時閥瓣會自動開 啟,當介質(zhì)反向流動時能自動關閉。安裝時,應注意介質(zhì)的流動方向應與止回閥上的箭頭方 向一致。
升降式止回閥 :是靠介質(zhì)壓力將閥門打開,當介質(zhì)逆向流動時,靠自重關閉 (有時是借助于彈 簧關閉 ) ,因此升降式止回閥只能安裝在水平管道上;受安裝要求的限制,常用于小直徑場合 DN≤40。
旋啟式止回閥 :是靠介質(zhì)壓力將閥門打開,靠介質(zhì)壓力和重力將閥門關閉,因此它即可以用 在水平管道上,又可用在垂直管道上 (此時介質(zhì)必須是自下而上 ) 。(DN≥50)
對夾式止回閥 :結構尺寸小,制造成本低,常用來代替升降式和旋啟式止回閥
梭 式 止回閥 :是解決 DN40的升降式止回閥不能用在豎管上的問題。
選用 :
DN≤40時宜用升降式止回閥 (僅允許安裝在水平管 ' 道上 ) ;
DN=50~400時,宜采用旋啟式止回閥 (不允許裝在介質(zhì)由上到下的垂直管道上 ) ;
DN≥450時,宜選用 Tillting -Disc (緩沖型 ) 止回閥;
DN=100~400,也可以采用對夾式止回閥,其安裝位置不受限制;
d. 蝶閥 :對于設計壓力較低、管道直徑較大,要求快速啟閉的場合一般選用蝶閥。
結構特點 :具有 900旋轉快速開啟關閉的特點,重量輕,結構尺寸小 (尤其是對夾式蝶閥 ) 等優(yōu) 點。但密封性能不如閘閥可靠,在某些條件下可以代替閘閥
e. 球閥 :對于要求快速啟閉的場合一般選用球閥。
結構特點 :閥瓣為一中間有通道的球體,球體繞自身軸線作 900旋轉,達到啟閉目的。球閥 的最大特點是在眾多的閥門類型中其流體阻力最小,流動特性最好。其密封性能較可靠。與 蝶閥相比,它的重量較大,結構尺寸也比較大,故不宜用于直徑太大的管道。
◆※與蝶閥一樣,長期影響它不能在石化生產(chǎn)裝置上應用的問題是熱脹或磨損后會造成密封 不嚴的題。軟密封球閥雖有較好的密封性能,但當它用于易燃、易爆介質(zhì)管道上時,尚須經(jīng) 受火災安全試驗和防靜電試驗。因此,石化生產(chǎn)裝置上球閥應用的也不多,近年來,許多球 閥生產(chǎn)廠開發(fā)出了一些新型結構的球閥,如 :軌道球閥、偏心球閥等,一些球閥將閥座設置成 金屬彈性閥座,使其在熱脹和磨損的情況下仍有良好的密封。因此,這些球閥也在石化生產(chǎn) 裝置上開始應用。
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