管件结构型式以及如何选用

发布日期:[2014-07-15 14:25] 点击次数:[ ]

在管系中改变走向、标高或改变管径以及由主管上弓I出支管时常使用管件。管件系指由一个或几个零件组成的用于管道连接的零部件,是管道组成件的一种.,其主要作用有:
(1)直管的连接 
(2)改变管路的走向(流体方向);
(3)流体的分流或汇集; 
(4)不同管径管子韵连接; 
(5)管端的封闭; 
(6)仪表、阀门等的安装支座;
(7)缓解管路的膨胀、收缩等;
(8 管子的铰接或旋转。从材质上,管件大致可分为金属管件和非金肩管件。

     非金属管件一般应用于特定的腐蚀环境中,配管工程中大部分使用的是金属管件。金属管件中又有钢制、铸铁制以及有色金属制管件,其中使用的最多的是钢制金属管件。以下,就工业管道中钢制金属管件的种类以及选用时的注意点作一介绍。

2 种类随着石油化工行业的发展,工程建设趋于大型化、复杂化,配管工程中使用的管件根据工况条件的不同,也是多种多样。其中用于管道方向的改变、管道的分支或不同尺寸管子连接的管件,其使用环境远比直管要苛刻。管件使用的材料可以是管材、板材、锻件、铸件、棒材以及型材等,加工制作可用焊制、冲压、铸造或锻制等方法。通常,管件的材质、厚度取决于使用的管件材料,形状、尺寸,以及所输送的流体介质、压力等因素。管件按其用途和使用目的,分类如表1所示表1 用途 箭件 称直管连接 法 由任,骨接头管道弯帅 弯头、斜接弯头管道分支

三.il亘、四通、斜 通,半管接头,支钤台异径管连接 异径接头、异径短节、异径符接头管端封闭 管帽,盲板(商法 !)、管塞、封头其他 短管、翻边、螺纹短节、加强管接头(BOSS)等 
(1)弯头、斜接弯头常用于管道的弯曲部位,用以改变管道的走向。常用的有45“弯头和90”弯头。弯曲半径约为管子外径1.0倍的称为短半径弯头.约为管子外径1.5倍的称为长半径弯头。在管道系统布置时,一般宜选用长半径弯头连接。短半径弯头通常用在管系安装位置较紧凑的场合或者为了降低成本。采用短半径弯头时,其最高工作压力一般不宜超过相同规格长半径弯头的0.8倍。斜接弯头通常用于低压(设计压力s 2.0MPa)、水以及类似流体介质条件比较缓和的大尺寸管道上。当斜接弯头的单节变方向角大于45“时,不宜朋于有毒、可燃介质管道,或承受振动,压力脉动及由于温度变化产生交变载荷的管道上。
(2)异径接头、异径短节异径接头是用于尺寸不同的两根管子的直线连接,实现管道变径的管件。有同心异径接头和偏心异径接头。同心异径接头连接的二根管子的中心线在一条直线上,主要用于直立管线。偏心异径接头较多地用于水平管线上。带直边段异径接头,GB12459(DN20x 15~500~300),由无缝钢管制造;不带直边段异径接头,GB/TI.MOI(DN350×300~1200×1000).由钢板或钢带制造。通常.大直径管道连接用异径接头使用钢板或钢带制造价格便宜、经济性好 但是不带直边段异径接头.其焊接坡口处的对齐比带直边段异径接头要困难 、在小口径管道(DN50以下)中.也常使用异径短节来代替异径接头作管道变径。异径短节同样有同心和偏心之分 
(3)支管连接管件支管连接管件的作用是从主管上引出支管,有_二通、四通、支管台、半管接头等。ll三通用于主管和分支管相互连接的部位,通常有等径三通,异径三通和斜三通。斜三通常代替三通用于输送有固体颗粒或冲刷腐蚀较为严重的管道 (bJ承插焊连接 (c1螺纹连接图1支管台 2)四通用于主管与分支管交叉的部位,实现将管道分为四路。由于在安装、制作过程中通用性较差,实际工程中较少使用。 3)支管台常用于操作压力高、三通的变径范围以外的场合。由于支管台采用整体加强结构.强度可靠,使用广泛 它与主管采用角焊缝连接.与支管可以是对焊、承插焊和螺纹连接。我国还没有相应的管件标准,比较有名的企业标准有如BONNEY FORGE,其结构形式参见图1 4)半管接头通常用于支管尺寸DN50以下的管连接,与主管采用焊接。与支管以承插焊或螺纹式连接。 . 5)加强管接头的作用与支管台、半管接头相同、.用于小口径管道(DN50以下)的分支连接。除与主管连接侧开设焊接坡口以外,其他部位形状与半管接头相同 . 6)插入式管件(sWEE L ) 如图12所示、也是用于管道分支的管件,可作为三通的代用。 与云通相比,插入式管件由于焊缝少0且采用对焊连接, 能进行拍片检查,质量能够保证。我国还投有相应的管件标准.目前实际应用不多7l带挤压成型接口的管件(EXTRUDED ourr[E~l"HEADER),如图3所示.在一段主管上,以一定间隔采用挤压成型方法加工出多个支管连接口, 与支管焊接连接 与三通、支管台等相比较 焊缝少.工作量小,管件质量好。目前我国还没有相应的管件标准.可按照生产厂的企业标准选用。 ’支管连接管件中,三通使用的较多。如果分支超出三通的变径范围,特别是小口径支管,常以支管台、半管接头,加强管接头等支管连接管件代替。

 (4)管接头 用于仪表或/]',lzl径管子(DN50以下)的直线连接。连接形式有承插焊或螺纹连接。

 (5)由任 主要用于小口径的低压管线,用于需经常装拆的部位、或作为使用螺纹管件管路的最终调整之用。结构形式宜采用金属面接触密封(示意图4(a))结构 垫片密封(示意图4(b))的结构形式通常用于输送水、油、空气等一般管路上,采用可锻铸铁材料制造。此外,使用要求与价格等也是选用时考虑的因素。 .

 (6)管帽用于管子端部封闭的管件。同样的目的也常常采用盲法兰,以便于管子的吹扫和清洗。一般,根据t管道连接尺寸的要求,并考虑经济性或者工程上将来扩建的可能性等要求来确定采用管帽或盲法兰。管帽的连接形式有螺纹、承插和对焊连接。 (7)(内外)螺纹短用以调节管径的大/l,o内面和处面加工螺纹,多用于上下排水管 卫生管等管路尉

3 管件的连接根据管道连接所要求的性能,管件之间,管件与管子之间常甩的连接型式有:对焊连接、承插焊连接、管螺纹连接和法兰连接。
(1)对焊连接较多地用于DN50以及以上、同材质管道的连接,管件的两端开设焊接用坡口。与其他几种连接方法相比,由于其密封性能好以及强度、质量、耐腐蚀等优点,且价格便宜,因此被广泛地用于高压力一温度等级的管道系统中。我国的对焊管件标准有GB12459、GB13401,规定了对焊管件的型式、尺寸参数;爆破压力不得小于根据与之相焊接的直管段而计算的压力值。美国的应用标准有ANSI B16.9、B16.28、MSSsP一97,MSS SP一75,不锈钢对焊管件标准有MSSSP 一43。
(2)承插焊连接常用于小口径管子(DN50以下)的连接。小口径钢管采用对焊连接时,因焊料的滴漏可能引起管子内截面积的减少。而承插焊采用的是角焊缝连接,因此不存在因焊料滴漏而引起管内截面减小的问题,而且成本低。但由于承插焊结构上存在间隙,对于输送的流体介质可能产生间隙腐蚀或严重侵蚀的场合或对连接部位有光滑过渡要求时,应避免采用。承插焊连接的管件有承口管件与插口管件之分,一般由管件的种类和管件标准而定,选用时应注意。我国的管件标准GB14383,规定了锻钢制管件的型式、尺寸等参数要求;压力额定值按基准管子的公称壁厚分为S,,h80和Sehl60(DN15―80)两个等级。ANSI B16.11规定了30001b,60001b;"96i)Olb三个强度等级,尺寸范围从DN6―100有12个规格GB14383标准中承口管件的内径尺寸有A和B两档,分别对应与英制管系列插口管件和公制管系列的插口管件配合使用,选用时应注意。
(3)管螺纹连接多用于DN50以下,需可拆卸管路部分的连接。与同样是可拆卸的法兰连接相比,其连接结构尺寸小,但法兰连接比较可靠。由于螺纹韵加工精度难于保证完全密封,在强度上又比焊接连接低。因此,管螺纹连接通常用于输送水、空气等即使泄漏危害性也比较小的流体介质的管道,或管道焊接可能引管道内都涂层剥落的衬里管道上。对于可能产生缝隙腐蚀、严重侵蚀或循环载荷的工况条件,宜避免采用管螺纹连接接头。我国的螺纹密封管螺纹标准有两个:GB/T12716(0密封管螺纹,l/l6~24”)和GB7306(55。密封管螺纹,1/16~6,)。GB/I'12716标准的螺纹锥度为l:16,牙型角为0、螺纹标志代号为NFI"。该标准等效采用了ASME B1.20.1;GB7306标准的螺纹锥度为l:16,牙型角为55o、螺纹标志代号为RC/R2和RP/Rl。该标准等效采用了ISO7―1。两种圆锥管螺纹不能互换。我国的螺纹管件标准GB14626,规定了锻钢制螺纹管件的型式、尺寸参数等要求;压力额定值按基准管子的公称壁厚分为Seh80、Schl60及XXS(DN8~lOO)三个强度等级。螺纹可采用0和55~1~种锥管螺纹,其基本尺寸和公差应分别符合GB/T12716和GB7306规定。ANSI B16.11中规定了20001b,30001b和60001b三个强度等级,尺寸范围从DN6~100有l2个规格。应注意的是管螺纹连接管件仅适用于英制钢管系列。 (4)法兰连接较多地用于特殊场合的管道连接,如铸铁管、衬里管道及与设备的连接。我国的法兰连接管件标准有GB/T 17185,它非等效采用了AN SI B16.5,主要不同点有: 1)标准中未规定法兰管件的压力一温度等级。 2)根据我国的实际情况,以常用基本型法兰管件(等径弯头45。、9oo,等径三通、四通、45 三通,异径接头)为主,不包括异径三通、异径四通等。

 4 工程应用
(1)法规/规范管件在实际选用或使用时,首先必须遵循相应法规及规范的各项规定,特别是输送极度或高度危害流体介质、易燃介质以及高压气体等管道的场合。在这前提下,主要依据用途和使用条件(压力、温度、流体介质)来确定管件的种类。下面主要列出了相关的法规/规范,仅供参考。 1)特种设备安全监察法;
2)特种设备安全检查条例(法的实施条列); 
3)压力管道安全管理与监察规定; 
4)特种设备质量监督与安全监察规定;
5)特种设备设计/制造/安装监督管理规定(拟订);
6)压力管道安全技术监察规程(拟订); 
7)工业金属管道安全技术规范(拟订); 
8)其他

 (2)管件强度等级的确定 
1)以公称压力表示其等级或规定压力一温度额定值的管件,应按标准规定的压力一温度额定值作为其使用基准,如GB/T 17185; 
2)标准中仅规定了与其相连直管的公称厚度的管件,按标准规定的基准管子等级确定其适用压力一温度额定值,如GB14383~GB14626。 3)标准中仅规定外形尺寸的管件,如GB12459、GB 13401,应通过验证性试验来确定其承压强度。 
4)其他,应按有关规定进行压力设计或解析分析等方法来确定其使用基准。此外,管件强度等级的确定,还应不低于整个管道系统在操作中可能遇到的最严酷工况下的压力。

 (3)安全性与经济性实际配管工程中使用的管件的结构型式,除了上述介绍的以外,还有其他多种结构形式的管件,用以满足各种不同工况条件、特别是特殊工况的要求。在工程设计或选用时,管件的强度等级越高,安全性越高,但工程的费用成本也越大,会造成不必要的浪费。从经济效益上考虑,在满足工程设计要求的同时,尽可能降低成本,却往往容易形成选用的管件总体上出现少量多品种的结果,从而不利于现场施工材料的管理、调控以及设计变更需要的材料代用等。 因此,管件的选用,应综合安全性和经济性,尽可能减少管件的品种为宜。此外,现场施工的条件、施工的水平,管件的采购周期等因素,也应在管件选用中引起必要的重视。具体情况下,也应考虑采用加强管接头、斜接弯管以及小口径管子的现场弯曲加工等的可能性。

同时,对于管件生产厂的生产能力和产品,市场供应情况的了解也很有必要。

 

(4)管件选用标准中存在的问题 
1)国内管件标准不健全、不配套管件标准应包括管件的型式参数标准与管件材料标准。但材料标准中或是规定不全,或是缺乏诸如汀货要求、检验及组批规则、质量证明等方面的质量技术要求。管件材料标准配套性差,往往从各自的立场、角度,而不是从压力管道整个标准体系出发来制订。工程中的选用,管材标准有,但无相应的锻件或铸件标准。现实是管件锻件标准借用压力容器的锻件标准,没有考虑两者的差异,如焊接、拍片检验等规定。
2)管件标准水平千差万别,内容缺乏一致与系统性,以至衔接出现矛盾,造成使用上的不便。
3)无管件的型式试验标准,仅GB12459、GB13401标准中规定了钢制对焊无缝管件和钢板制对焊管件的爆破试验的压力计算,其他保证管件制造质量的型式试验标准或执行标准没有。

 5 结束语
钢制金属管件为了满足不同的用途、条件,结构形式多种多样.其中使用得最多的是弯头、三通及异径管。管件的连接方式常用的有对焊连接、承插焊连接以及管螺纹连接。通常,DN50以及以上的管道采用对焊连接管件,DN50以下的管道采用承插焊管件或螺纹连接管件加密封焊管件种类的选用,首先应根据管道系统的设计压力、设计温度及管内介质的性质,其次是考虑经济性、寿命等综合因素,并按其所在管系的设计压力、设计温度确定管件的使用压力一温度等级。选用支管连接管件从主管上引出支管时,若管径相同,应尽量采用三通连接;当支管直径小于或等于DN50、在三通的变径范围或适用范围以外时,叮选用支管台、半管接头或加强管接头等支管连接管件;此外,根据工程的具体情况也可以采用主管上直接焊接支管的结构,但必须校核支管连接处是否需要补强。