管件基礎知識

　　管件基礎知識
　　
　　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：管道拐彎時必須用彎頭，管道變徑時要用大小頭，分叉時要用三通，管道接頭與接頭相連接時要用法蘭，為達到開啟輸送介質的目的，還要用各種閥門，為減少熱膨冷縮或頻繁振動對管道系統的影響，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上應用廣泛的材料。它主要分為鋼﹑鐵及有色金屬等幾類，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。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起著非常重要的作用。
　　
　　2.1鋼中常見化學元素：
　　
　　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為雜質成份，越低鋼材質量越好。
　　
　　2.2鋼的分類：
　　
　　按照鋼中添加的合金元素品種的不同，我們可將鋼簡單地分為三大類：碳鋼.合金鋼.不銹鋼.
　　
　　⑴碳鋼：其中合金元素只有C，Si，Mn，P，S五種，其按照P，S雜質含量高低，又分為普碳鋼(P，S一般≤0.040%)和優碳鋼(P，S一般≤0.03%)
　　
　　常見鋼種有：普碳鋼：Q21.Q235BF.優碳鋼：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合，成本低.
　　
　　⑵合金鋼：除碳鋼中含有的5種元素以外，還添加了10%以下的CrMoV等元素，常見的鋼種有：15CrMo12Cr1MoV1Cr5Mo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合，如鍋爐用鋼，電廠熱蒸汽輸送等等，使用成本處于中等水平.
　　
　　⑶不銹鋼：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，說明幾種不銹鋼成分之間的關系：作為一般性的了解，也為了便于初學者記憶，我們可以這樣認為（但不是十分準確的說法）：
　　
　　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%）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
　　
　　不銹鋼的強度、韌性指標是各種鋼中的，其特出的優點是抗腐蝕，在化工造紙等腐蝕性較強的場合就必須使用不銹鋼，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，總要用一些指標來反映，來表示.對于鋼，我們通常用其所含的化學成份，機械性能的數值來反映其質量和性能。機械性能通常有三個指標：
　　
　　抗拉強度（σb，TS）：材料在拉斷時能承受的大外拉力。
　　
　　屈服強度（σs，YS）：材料發生塑性變形能承受的小外拉力。
　　
　　延伸率(ψ，EL)：材料在拉斷后，在長度方向上延長的百分比，此值越大，說明材料的塑性越好。有時，還用硬度值、沖擊韌性值等反映材料性能。
　　
　　我們常見的碳鋼20#，Q235及國外的SS400，SS41，St37等等，它們的性能是非常接近的，或者說基本可以相互替代，它們的有關參數大致如下：
　　
　　C：0.18-0.21%Si：0.30%Mn：0.5%P，S0.025%
　　
　　TS：~550MpaYS：~260MpaEL：~25%
　　
　　2.4鋼的組織及其變化
　　
　　上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。鋼為什么會有性能的差別，其實與鋼的內部組織結構有關。通過顯微鏡可以看出，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，再仔細觀察，這些小塊塊其實歸屬于幾種不同類別，我們通常將同一類的小塊塊稱為一種“相”或一種“體”。如我們平時所說的奧氏體、鐵素體就是指鋼中常見的兩種組織結構，也就是兩種相。一種鋼中含有哪些相，每一種相所占的比例多少，相的形態如何，這些都直接影響鋼的性能。也就是說，如果鋼中相的類型，比例，形態發生變化，鋼的性能就要跟著發生變化。那末，哪些因素會促使這些年變化呢？顯然，鋼的成分的變化肯定會影響鋼的性能的變化，而對于成份固定的某一種鋼來說，比如20#鋼，或者304L，當它們被進行形變加工，進行熱處理時，其性能也會發生變化。歸納起來，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*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。
　　
　　在很多情況下，我們都必須對鋼進行熱處理。因為我們的很多產品都是經過加工變形而成的，上面提到經變形的鋼，其組織結構就要發生變化，也就是說，鋼的性能就發生了變化，而這種變化往往是我們所不愿意的，這時我們就必須采取熱處理的辦法來消除這些變化，恢復鋼的本來特性。當然，我們還有因為其他考慮，進行其它方式的熱處理。幾種鋼經冷，熱變形后的熱處理方法參見附表1。
　　
　　2.6鋼號表示方法：
　　
　　世界各國鋼號表示方法不盡一樣，但多數按兩類方法來表示：一類以含有的合金之素及其含量來表示，一類以鋼種代號及強度數值來表示。例如：
　　
　　20#--表示含碳量為0.20%左右的優碳鋼
　　
　　45#--表示碳量為0.45%左右的優碳鋼
　　
　　1Cr18Ni9Ti—表示含碳量：0.1%以下
　　
　　Cr18%左右，Ni，9%左右，Ti：含少許
　　
　　0Cr18Ni9—表示含碳量極低，≤0.08%
　　
　　Cr18%左右，Ni9%左右
　　
　　Q235-----表示屈服強度＞235MPA的普碳鋼
　　
　　SS400---表示抗拉強度＞400MPA的優碳鋼
　　
　　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，我們如附表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。
　　
　　⑴板材：常見板材有卷板、平板和開平板.卷板通常成卷交貨，優點是可根據需要任意截取長度，缺點是必須有相應的開卷設備，板面平整度一般.平板通常是成張交貨，優點是板面平整，便于運輸，使用缺點是有時板材使用率較低.開平板是將卷板通過剪板機剪成一塊塊經板面平整后而成的.區分平板和開平板的方法，除觀察其表面及邊緣平整度，光滑度外，還有一簡便方法：真正的平板，每張上均有鋼廠出廠時的標記，如廠家、規格、鋼號等字樣，而在開平板上就沒有這些記號.板材理論重量計算公式為：
　　
　　碳鋼板理重=長*寬*厚*7.85/106(毫米為單位，重量為公詳細）
　　
　　不銹鋼板理重=長*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，小數點前移6位=71.19Kg
　　
　　⑵管材：這主要指圓管，可分為焊管(直縫焊管、螺旋焊管)及無縫管.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，其壁厚一般較薄(通常SCH10以下).無縫管則一般用于壓力較高的管道，由于無縫管生產工藝所限，我們常用的工業無縫管，通常是熱軋而成，因此市場上可供熱軋無縫管的壁厚，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-壁厚)*壁厚*0.02466(毫米為單位，重量為公斤)
　　
　　不銹鋼管理重=(外經-壁厚)*壁厚*0.02491(毫米為單位，重量為公斤))
　　
　　例如：一根6米長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
　　
　　(3)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：
　　
　　(1)簡單明了的表示方法是：管道的實際外徑*實際壁厚，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，管道口徑多用公稱通徑來表示，例如DN100，4”等。壁厚用管標號SCH××表示，如SCH80來表示。這些數值不代表實際外徑或實際壁厚，它們只是一種標識。由于世界各國使用上的習慣，某種公稱通徑（如DN100）所代表示實際外徑并不是*的，歸納起來，主要有兩種，一種稱公制系列（B系列），一種稱為英制系列（A系列）。因此，如果只知道公稱通徑，而不知道屬于A系列還是B系列，通常我們不能*確定它的實際外徑。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就代表外徑為114.3、DN100B就代表外徑為108。至于壁厚通常按照給出的管標號（如SCH20、STD、XS），查詢相關標準中的有關表格，即可查到其代表的實際壁厚。
　　
　　(2)有些老設計部門，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）。但根據目前實際情況，后一種情況，即“以英寸表示公稱通徑時，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，就可能發生錯誤，如可能誤將114.3的管道錯成108管道。
　　
　　(3)管道常用規格詳見附表3，其中詳細介紹了，公稱通徑，實際外徑（分A系列、B系列），不同管標號（如SCH30、STD）所對應的實際壁厚。
　　
　　3.3管件的分類：
　　
　　一般地講，在整條管線中，除直管以外的各種配件可以統稱為管配件。不過習慣地，我們將彎頭、三通、大小頭、管帽及各種管接頭徑稱為管件，同時將法蘭、閥門、膨脹節、管道支架等分別稱呼。以下主要就管件進行細分：依據直管與管件焊接時的焊接方式不同，可將管件分為兩大類：
　　
　　管件承插（SW）及螺紋（TH）類
　　
　　對焊類（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縫管件兩大類，
　　
　　GB12459-90即為無縫管件標準，GB/T13401-92即為有縫管件標準.
　　
　　3.4管件標識：
　　
　　所謂管件標識，也就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：
　　
　　⑴類別（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）
　　
　　⑵材質
　　
　　⑶通徑大小及管制(以公稱直徑表示時，必須確認公制、英制)、
　　
　　⑷壁厚或管標號。
　　
　　⑸標準號（有時在標準號后加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#，DN150BSTDANSIB16.9
　　
　　三通316TIφ610*168*4GB/T13401
　　
　　當然，對生產計劃，訂單，詢價單還必須知道數量。
　　
　　3.5.有關管道及管件的英文代號：
　　
　　為了設計及書寫的方便，經常用英文字母來代表有關內容。現就常見的一些代號如下：類別代號全稱含義
　　
　　通用CSCarbonSteel碳鋼
　　
　　SSStainlessSteel不銹鋼
　　
　　BWButtWelding對焊
　　
　　SWSocketWelding承插焊
　　
　　THDThreaded螺紋
　　
　　NPTNormalPipeThread普通管螺紋
　　
　　NPTMNPTMale普通外管螺紋
　　
　　NPTFNPTFemale普通內管螺紋
　　
　　SQSquare方型，方頭
　　
　　HEXHex六角頭
　　
　　管件E（S）Elbow(s)短半徑彎頭
　　
　　E（L）Elbow(l)長半徑彎頭
　　
　　RCConc.reducer同心大小頭
　　
　　REEcc.reducer偏心大小頭
　　
　　TRTee(R)異徑三通
　　
　　TCTee(C)等徑三通
　　
　　CCap管帽
　　
　　UnionUnion由令，活接頭
　　
　　CouplingCoupling考貝倫，束接
　　
　　HalfcouplingHalfcoupling半考貝侖
　　
　　PlugPlug堵頭
　　
　　BushingBushing仆申，內外絲
　　
　　舉例如下：
　　
　　①45E（L）150BSCH40，20#，GB12459
　　
　　45°1.5D無縫彎頭φ159*7.11，20#鋼，標準GB12459-90
　　
　　②90E(S)-300-SCH10S，304L，ANSIB16.9
　　
　　90°1.0D無縫彎頭φ323.9*4.57，304L，標準ANSIB16.9
　　
　　③RC500*300BSCH20，15CrMo，GB/T13401-92
　　
　　焊縫同心大小頭φ529*10/325*6.3，材質15CrMo標準GB/T13401
　　
　　④TR100*100*80STD，20#，GB12459
　　
　　無縫異徑三通114.3*114.3*6.02/88.9*5.74，20#，GB12459
　　
　　(為簡便見，主管也可用一個數據表示，如：TR100*80STD，100表示主管，80表示支管)
　　
　　⑤C200BSCH80，316L，ANSIB16.9
　　
　　管帽219*12.7316L，ANSIB16.9
　　
　　⑥90E(L)2”1500LBSW，304，ANSIB16.11
　　
　　90°承插彎頭2”1500磅20#鋼，標準：ANSIB16.11
　　
　　3.6管件常見標準：
　　
　　管件中常見的標準主要有四種：
　　
　　GB12459-90無縫對焊管件國家標準（無縫）
　　
　　GB/T13401-92焊縫管件國家標準（有縫）、
　　
　　ANSIB16.9美標對焊管件標準(有縫或無縫)
　　
　　ANSIB16.11承插及螺紋管件標準(美標)
　　
　　有時下列標準也會用到：
　　
　　HG514-87化工部管件標準
　　
　　SHJ408-90中石化管件標準
　　
　　JISB2311、JISB2312、JISB2316、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，種類多，標準繁雜。由于其主要起連接作用，因此，法蘭的主要特性就是連接方式及密封形式，主導影響參數是管道壓力（介質不同影響材質選定）：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，有時為節約成本及檢修方便，還采用松套法蘭或活套環法蘭。
　　
　　4.1關于法蘭標準：
　　
　　目前，法蘭標準比較多，國內有GB（國家標準），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）。此二大類法蘭可通過表示法蘭壓力等級的標識來區分。（JIS標準為另一類體系的標準，不屬此二類）
　　
　　4.2法蘭類型及標識：
　　
　　(1)為便于設計及表述，世界各地習慣用字母符號表示法蘭種類及密封面形式，如在HG20592，ANSIB16.5，DIN及JIS標準中均有如下表述：
　　
　　代號意義說明
　　
　　法蘭類型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)活套環法蘭不銹鋼焊環+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Rasedface
　　
　　-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RingJoint
　　
　　-FF全平面密封FlateFace
　　
　　(2)確定一種法蘭的全部特征需知道以下幾個方面：
　　
　　1法蘭制造標準如：ANSIB16.5
　　
　　2法蘭類型如：對焊法蘭
　　
　　3公稱通經及管制(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材質如：304L
　　
　　(3)幾點說明：
　　
　　1某些法蘭標準與法蘭類型，密封面形式是一一對應的，即給出標準就知道了法蘭類型和密封面形式.如：JB81-59，HG5010-58.
　　
　　2關于管制，一般講，目前世界較通行的是英制，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，一般就代表英制.
　　
　　3關于字母代號，國內一些老標準未予采用，而HG20592-97則全面與接軌，采用了通用符號.
　　
　　4.3法蘭類型舉例：
　　
　　(1)法蘭DN100PN1.6RF，20#，HG5010-58
　　
　　口徑DN100，壓力1.6MPA，普通突面，20#鋼，配公制管平焊法蘭
　　
　　(2)WN-4”300LBRF，304，ANSIB16.5
　　
　　口徑4”，壓力300磅，普通突面，材質304，配英制管平焊法蘭
　　
　　(3)PJ/PRDN300(A)PN4.0RF，304/20#，HG20592-97
　　
　　口徑DN300，壓力4.0MPA，普通突面，304/20#鋼，配英制管活套環法蘭
　　
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