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化 工 基 础
项目一：流体流动与输送
任务8： 认识化工管路
1．化工管路的构成与标准化
（1） 化工管路的构成
化工管路是化工生产中所涉及的各种管路形式的总称，是化工生产中不可缺少的部分。在化工生产中，将化工设备与机器连接在一起，从而保证流体从一个设备输送到另一个设备，或者从一个车间输送到另一个车间。在生产过程中，只有管路畅通，阀门调节得当，才能保证各车间及整个工厂生产的正常运行，因此，了解化工管路的构成与作用非常重要。
（2） 化工管路的标准化
为了便于大量生产、安装、维护和检修，使管路制品具有互换性，有利于管路的设计，化工管路实行了标准化。
化工管路的标准化中规定了管子、管件及管路附件的公称直径、连接尺寸、结构尺寸以及压力的标准。其中直径标准和压力标准是其它标准的依据，我们由此可以确定所选管子和所有管路附件的种类和规格等，为化工管路的设计、安装、维修提供了方便。使用时可以参阅有关资料。
①公称压力
又称通称压力，是为了设计制造和安装维修的方便而规定的一种标准压力。公称压力一般大于或等于实际工作的最大压力，其数值通常是指管内工作介质的温度在273～293K范围内的最高允许工作压力。
②公称直径
我们通常所说的公称直径既不是管子内径，也不是管子外径，而是与管子内径相接近的整数值。例如DN300表示该管子的公称直径是300mm。我国的公称直径在1～4000mm之间分为53个等级，在1～100mm之间分得较细，而在1000mm以上，每200mm分一级 .
公称直径有公制和英制两种表示方法。公制的表示方法如上所述，单位用mm表示，英制是以英寸（in）为单位，其换算关系为：1in≈25.4mm。对于螺纹连接的管子，习惯上用英制管螺纹尺寸表示
2.管子与管件
（1）管子
管路最基本的组成：管子与管件
管子的规格表示形式：Ф外径×壁厚
如：Ф25×2.5mm，外径是25mm，壁厚是2.5mm。但是，并非所有的管子都用这种形式表示其规格，有些管子是用其内径来表示它们的规格（如铸铁管）
（2）管件
管件的作用：
是管路的连接件。它是用来连接管子、改变管路方向和直径、接出支路和封闭管路等的管路附件的总称。
三通 四通
45 弯头 90 弯头 180 回弯头
异径管 法兰 螺纹管箍
管板 盲板 管帽
螺纹管帽 方头管塞 六角头管塞
（3）阀门
阀门（也称阀件）的作用：开启、关闭和调节流量及控制安全的机械装置。
旋塞 阀闸阀 截止阀
安全阀 止回阀 减压阀
截止阀照片 截止阀结构示意图
隔膜阀照片 隔膜阀结构示意图
3． 管路的连接
化工管路的连接是指管子与管子、管子与管件、管子与阀件、管子与设备之间的连接，连接方式主要有四种，即螺纹连接、法兰连接、承插式连接和焊接。
（1）螺纹连接
螺纹连接是依靠螺纹把管子与管路附件连接在一起，螺纹连接的管子，两端都加工有螺纹，通过带内螺纹的管件或阀门，将管子连接成管路。
（2）法兰连接
法兰连接是一种最常用的连接方法，主要特点是已经标准化，拆卸方便，密封可靠，强度高，应用范围广，但费用较高。连接时，为了确保其密封性，需要在两法兰间加垫片，然后用螺丝拧紧。
（3）承插式连接
承插式连接是将管子的一端插入另一管子的钟形插套内，并在形成的空隙内装填料（如丝麻、油绳、水泥、胶粘剂、熔铅等）加以密封的一种连接方法。
承插管件 （1） 承插管件 （2）
焊接管件 焊接容器
焊接连接是一种方便、价廉且不漏但却难以拆卸的连接方法，广泛应用于钢管、有色金属管等的连接。其优点是连接强度高，气密性好，维修工作量少。但当管路需要经常拆卸时，或在不允许动火的车间，不易采用焊接法连接管路。
（4） 焊接
（5）化工管路的安装
①管路的热补偿
管路一般都是在常温下安装的，在工作中由于受到介质的影响，会产生热胀冷缩现象，当温度变化较大时，管路因管材的热胀冷缩而承受较大的热应力，严重时将造成管子弯曲、断裂或接头松脱，因此必须采取热补偿来消除这种应力。热补偿的主要方法有两种，即利用弯管进行的自然补偿和利用补偿器进行的热补偿。
②管路的试压与吹扫
化工管路在安装完毕后，必须保证其强度与严密性符合设计要求，因此必须进行压力试验。试压时主要采用液压试验，不能用水做介质的，可用气压试验代替。水压试验合格后，以空气或惰性气体为介质进行气密性试验，气密性试验压力为设计压力。用涂涮肥皂水的方法，重点检查管道的连接处有无渗漏现象，若无渗漏，稳压30分钟，压力保持不降为试验合格。
管道系统强度试验合格后，或气密性试验前，应分段进行吹扫与清洗。吹洗前应将仪表、孔板、滤网、阀门拆除，对不宜吹洗的系统进行隔离和保护，待吹洗后再复位。工作介质为液体的管道，一般用水吹洗。不宜用水冲洗的管道可用空气进行吹扫。蒸汽管线应用蒸汽吹扫。忌油管道（如氧气管道）在吹扫合格后，应用有机溶剂进行脱脂。
③管路的绝热与涂色
工业生产中，由于工艺条件的需要，很多管道和设备都要加以保温、加热保护和保冷，其目的在于减少管内介质与外界的热传导，从而达到节能、防冻以及满足生产工艺要求等。我国相关部门规定：凡是表面温度在50℃以上的设备或管道以及制冷系统的设备或管道，都必须进行保温或保冷，具体方法是在设备或管道的表面覆以导热系数小的材料，达到降低传热速率的目的。
化工企业常用管道涂色
按照国家规定 （GB140 —59），输送液体和气体的管道分为23 大类。 为了区别各种类型的管道，通常用不同颜色的颜料涂在管道的保护层表面。有的涂单色，也有的在底色上添加色圈，色圈宽度为50 ～100m m 。化工厂常用的涂色如下 （物料管线的颜色可根据各工厂情况酌定）：
（1） 轻油线:银白色（2） 瓦斯线:银白色
（3） 蒸汽线:浅灰色（7） 重油线:深灰色
（4） 酸碱线:正黄色 （5） 氨线:橘黄色
（6）消防线紧急放空线:中红色
（8） 水线:深绿色(地下线涂沥青色）
(9) 氢气线：深蓝色
（10） 压缩空气、氧气线:天蓝色
开眼界：认识不同材质的管子
1.金属管
① 铸铁管: 铸铁管分为普通铸铁管和硅铁管两种。由于铸铁管在每一种公称直径下只有一个内径，故其规格常用“Ф内径”来表示，如Ф1000mm表示该管子的内径是1000mm。铸铁管除了Ф75mm和Ф100mm的长度是3m外，其余都是4m长
图1-20 各种铸铁管
② 钢管
分为有缝钢管和无缝钢管两类。
a.有缝钢管
用低碳钢焊接而成的钢管，包括水、煤气钢管和电焊钢管两种，各种有缝钢管如图1-21所示。一般用于输送水、煤气、压缩空气等介质。也常用采暖系统的管路
图1-21 各种有缝钢管
b.无缝钢管
用棒料钢材经穿孔热轧（热轧管）和冷拔（冷拔管）制成，因为没有接缝，故称无缝钢管。无缝钢管的规格用Ф外径×壁厚表示
③ 有色金属管
化工生产中常用的有色金属管有铜管、铝管和铅管三种。主要用于一些特殊用途的场合。
紫铜管 黄铜管
铝管 铅管
2 .非金属管
非金属管是用非金属材料制作的各种管子的总称。随着科学技术的发展，非金属管的强度在不断提高，同时由于非金属管具有质轻、价廉、耐蚀的特点，故在化工生产中的使用范围越来越广。常用的非金属管如下：
①塑料管: 塑料管是以树脂为原料加工而制成的管子，能承受稀酸、碱液等介质腐蚀，机械加工性能好，质量轻，所以在化工生产中应用极为广泛。但是都具有强度低、不耐压和耐热性差等缺点。由于塑料管种类较多，有的专项性能优于金属管，因此用途越来越广泛，在很多原来使用金属管的场合均被塑料管所代替
各种形式的塑料管
②尼龙1010管
尼龙1010管对大多数化学物质具有良好的稳定性，但不宜与强酸类、强碱类、酚类等介质直接接触，
③玻璃管
化工生产中所使用的玻璃管主要由硼玻璃和石英玻璃制成。具有透明、耐腐蚀、易清洗、阻力小、价格低等优点和性脆、热稳定性差和不耐压力的缺点。玻璃管的性脆限制了它的用途，广泛使用于化工实验室中。
④陶瓷管
陶瓷管具有很好的耐腐蚀性。可作为输送具有腐蚀性介质的管路。但性脆、机械强度低、不耐高压和温度的剧变。
⑤水泥管
水泥管主要用于下水道的排污水管。水泥管的内径范围在100～1500mm，其规格用Ф内径×壁厚表示
3 .复合管
复合管是由金属和非金属两种材料复合而得到的管子，最常见的是衬里管。它一方面是为了强度和防腐的需要，同时又能节约成本，具有强度高、耐腐蚀性好的优点 。

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