管件的用途及種類

本文節(jié)選自 《壓力管道設(shè)計(jì)及工程實(shí)例(二版) 第4章》

　　管件（Pipe Fitting）在管系中起著改變走向、改變標(biāo)高或改變直徑、封閉管端以及由主管上引出支管的作用。在石油化工裝置中管道品種多，管系復(fù)雜、形狀各異，簡(jiǎn)繁不等，所用的管件品種、材質(zhì)、數(shù)量也就很多，選用時(shí)需要考慮的因素也復(fù)雜。

　　非金屬管件和襯里管件的標(biāo)準(zhǔn)化程度不如鋼制管件高，使用時(shí)要注意各制造廠在制造工藝、規(guī)格尺寸、各種性能等方面的差異。本節(jié)主要介紹鋼制管件，需要選用非金屬管件和襯里管件時(shí)可從有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中查找。

　　一、  管件的用途及種類

　　根據(jù)管件端部連接形式可將管件分為對(duì)焊連接管件（簡(jiǎn)稱對(duì)焊管件）、承插焊連接管件（簡(jiǎn)稱承插焊管件）、螺紋連接管件（簡(jiǎn)稱螺紋管件）、法蘭連接管件以及其它管件。

　　壓力管道設(shè)計(jì)中，常用對(duì)焊管件、支管臺(tái)、承插焊及螺紋連接管件的形式。法蘭管件多用于特殊場(chǎng)合，使用范圍及數(shù)量相對(duì)比較少。需要時(shí)可根據(jù)《鋼制法蘭管件》（GB/T17185）的規(guī)定選用。

　　1.             對(duì)焊管件(Butt Welded Fitting)

　　對(duì)焊管件通常用于DN≥50mm的管道，廣泛應(yīng)用于易燃，可燃介質(zhì)，以及高的溫度—壓力參數(shù)的其它介質(zhì)管道。對(duì)焊管件比其它連接形式的管件連接可靠、施工方便、價(jià)格便宜、沒(méi)有泄漏點(diǎn)。

　　管件的壁厚等級(jí)用管子表號(hào)表示，常用的管子表號(hào)為Sch40、Sch80，選用對(duì)焊管件時(shí)，管件應(yīng)與其連接的管子的管子表號(hào)相同，即管件與管子等強(qiáng)度（而不是等壁厚），只是管件端部的壁厚與管子的壁厚相同。我國(guó)鋼制對(duì)焊管件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB12459）、中國(guó)石油化工總公司標(biāo)準(zhǔn)（SH3408）基本與ASME B16.9、B16.28、JIS、JPI-7S、JPI-7S-1相同。

　　常用的對(duì)焊管件包括彎頭、三通、異徑管(大小頭)和管帽，前三項(xiàng)大多采用無(wú)縫鋼管或焊接鋼管通過(guò)推制、拉拔、擠壓而成，后者多采用鋼板沖壓而成。

　　它們通過(guò)公稱壁厚等級(jí)（管子表號(hào)或壁厚值）來(lái)實(shí)現(xiàn)與管子等強(qiáng)度，至于其局部應(yīng)力集中的補(bǔ)強(qiáng)，是制造廠應(yīng)解決的事情。制造廠應(yīng)對(duì)對(duì)焊管件的強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)法進(jìn)行驗(yàn)證。

　　1)   彎頭(Elbow)

　　長(zhǎng)半徑彎頭(Long Radius Elbow)（R＝1.5DN）：一般情況下，應(yīng)優(yōu)先采用；

　　短半徑彎頭(Short Radius Elbow)（R＝1.0DN）：多用于尺寸受限制的場(chǎng)合。其最高工作壓力不宜超過(guò)同規(guī)格長(zhǎng)半徑彎頭的0.8倍。

　　彎管(Bend)（R＝nDN）：用于緩和介質(zhì)在拐彎處的沖刷和動(dòng)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(shí)要求其彎曲半徑不宜小于其公稱直徑的1.5倍。當(dāng)斜接彎頭的斜接角度大于450時(shí)，不宜用于劇毒、可燃介質(zhì)管道上，或承受機(jī)械振動(dòng)、壓力脈動(dòng)及由于溫度變化產(chǎn)生交變載荷的管道上。

圖4.6.1對(duì)焊彎頭

　　2)      三通(Tee)

　　等徑三通(Straight Tee)

　　異徑三通(Reducing Tee)

　　y型三通  常常代替一般三通，用于輸送有固體顆粒或沖刷腐蝕較嚴(yán)重的管道上。

圖4.6.2三通

　　3)      異徑管(大小頭)( Reducer)

　　通常有同心異徑管（Concentric Reducer），偏心異徑管（Eccentric Reducer）。

圖4.6.3異徑管(大小頭)

　　4)      管帽(封頭)（Cap）

　　有平蓋封頭、標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。

　　平蓋封頭制造較容易，價(jià)格也較低，但其承壓能力不如標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭為一帶折邊的橢圓封頭，橢圓的內(nèi)徑長(zhǎng)短軸之比為2:1，它是應(yīng)用最廣的封頭。

　　在很多情況下，如管廊上的管子端部，不用管帽而用法蘭代替，以便于管子的吹掃和清洗。

　　對(duì)于DN≤40的管子及其元件，因?yàn)樗谋诤褚话爿^薄，采用對(duì)焊連接時(shí)錯(cuò)口影響較大，容易燒穿，焊接質(zhì)量不易保證，故此時(shí)一般不采用對(duì)焊連接。但下列幾種情況例外：

　?。?） 對(duì)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(duì)焊連接時(shí)前面所述的問(wèn)題已不存在，故也常用對(duì)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(duì)焊連接，以避免縫隙腐蝕的發(fā)生，此時(shí)在焊接施工時(shí)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；

　?。?） 對(duì)潤(rùn)滑油管道，當(dāng)采用承插焊連接時(shí)，其接頭縫隙處易積存雜質(zhì)而對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生不利影響，此時(shí)也應(yīng)采用對(duì)焊連接。

　　2.          承插焊管件（Socket Welding Fitting；SW）

　　通常情況下，承插焊管件用于DN≤40mm、管壁較薄的管子和管件之間的連接。包括彎頭、三通、加強(qiáng)管嘴、加強(qiáng)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

　　在我國(guó)，主要的承插焊管件標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鍛鋼制承插焊管件》（GB/T14383）、中國(guó)石油化工總公司標(biāo)準(zhǔn)《鍛鋼制承插焊管件》（SH3410）、化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鍛鋼承插焊管件》（HG/T21634）。承插焊管件通常采用模壓鍛造后再機(jī)械加工成型工藝制造。

　　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(qiáng)管嘴、活接頭、管箍等為承口管件。承插焊是插口與承口之間的連接，因此，在應(yīng)用中應(yīng)考慮這些管件之間的搭配組合以及所需的結(jié)構(gòu)空間。

圖4.6.4  承插焊管件圖

　　3.          螺紋管件（Threaded Fitting; ＳＣＲ‘Ｄ）

　　1）  常用材料有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵、可鍛鑄鐵，石油化工裝置的工藝管道大多選用鍛鋼制錐管螺紋管件。常用鍛鋼制螺紋管件的標(biāo)準(zhǔn)有HG/T21632、GB/T14626。

　　2）  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(chǎng)合。螺紋連接件有陽(yáng)螺紋（Male Screw）和陰螺紋（Female Screw）之分。常用的管件中，螺紋短節(jié)為陽(yáng)螺紋，而彎頭、三通、管帽、活接頭等多為陰螺紋，使用時(shí)應(yīng)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(qiáng)度低，密封性能差，因此其使用時(shí)，常受下列條件的限制：

　　(1)         螺紋連接的管件應(yīng)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)         按國(guó)標(biāo)GB50316，螺紋連接不得用于有縫隙腐蝕的流體工況中，不應(yīng)使用于有振動(dòng)的管道。

　　(5)         用于可燃?xì)怏w管道上時(shí)，宜采用密封焊進(jìn)行密封。

　　3）  常用的錐管螺紋可分為：55°錐管螺紋 (多用于歐洲)；60°錐管螺紋 (多用于美國(guó))。

　　(1)         (ISO7/1)為55°錐管螺紋。日本標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)包含55°錐管螺紋和60°錐管螺紋兩種。

　　(2)         GB7306為55°錐管螺紋 等同采用(ISO7/1)

　　螺紋錐度為：1：16；牙型角：55°；尺寸范圍：1/16”~6”；螺紋標(biāo)志代號(hào)：R(圓錐外螺紋)； Rc（圓錐內(nèi)螺紋）。

　　(3)         GB12716為60°錐管螺紋等同采用（ASME B 1.20.1）

　　螺紋錐度為：1：16；牙型角：60°；尺寸范圍：1/16”~12”；標(biāo)識(shí)：NPT；兩種圓錐管螺紋不能互換。

圖4.6.5  螺紋管件圖

　　4.          法蘭連接管件多用于特殊配管場(chǎng)合，實(shí)際用量相對(duì)比較少。

　　5.          其它常用的管件還有加強(qiáng)管接頭，例如螺紋加強(qiáng)管接頭（Threadolet）、承插焊加強(qiáng)管接頭（Sockolet）、對(duì)焊加強(qiáng)管接頭（Weldolet）、插入加強(qiáng)管接頭（Insert Weldolet）、斜接加強(qiáng)管接頭（Latrolet）、彎頭加強(qiáng)管接頭（Elbolet）以及一種英文叫Sweepolet的加強(qiáng)管接頭（這些“加強(qiáng)管接頭”按2003年中國(guó)寰球工程公司編寫(xiě)的《英漢化學(xué)工程圖解詞匯》均稱為支管臺(tái)）。這些加強(qiáng)管接頭可直接焊在主管上，與三通一樣從主管上引出支管，不需另外補(bǔ)強(qiáng)，適用于高、中壓管道。國(guó)內(nèi)有化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鍛鋼承插焊、螺紋和對(duì)焊管臺(tái)》（HG/T21634）。

 　　圖4.6.7所示的插入加強(qiáng)管接頭（Insert Weldolet）、斜接加強(qiáng)管接頭（Latrolet）、彎頭加強(qiáng)管接頭（Elbolet）以及加強(qiáng)管接頭(Sweepolet)與主管連接的焊縫可進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，焊接可靠，克服了“馬鞍焊”的角焊縫焊縫質(zhì)量不宜保證、檢查困難的缺點(diǎn)，適用于火災(zāi)危險(xiǎn)分類為甲、乙類介質(zhì)和劇毒介質(zhì)的管道，是理想的管接頭。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有制造廠生產(chǎn)這幾種接頭。圖4.6.6所示是承插焊和螺紋連接的變徑管接頭，用于DN50以下管道及其管配件的連接。

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