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题记,关于学习: 学习不单是学生的任务,也是每个人不断进步所必须的过程,对于设计 人员来说,更需要不断学习,充实自己的头脑,长此以往,才能丰富自 己,不至于固步自封,养成定性的思维模式。学习就是不断的积累经验, 不断的阅读大量的专业文献,从工作中总结经验,从前人的经验中吸取 知识。每个人都有自己的学习方法,有的擅于总结,有的精于钻研,也 有人在工作中一知半解,不知为知之,这是最不可取的。希望大家养成 学习的习惯,总结自己的工作经验,总结别人的经验,通过阅读文献、 专业书籍,转化成自己的知识,武装自己,不被社会所淘汰。,研讨题目:管路的连接形式 (内部参考用材料),浅析一般配管常见的连接结构 大连金州重型机器集团有限公司 设计开发部 JHM-HPT三维小组 唐好斌,一、概述, 工厂各生产单元中的管道犹如人体中的血管,人没有血管不能生存,生产单元设施中没有管道就无法进行生产作业,因而管道工程的确也是生产单元设施的重要组成部分。 确保管道安全生产运行的关键是管道设计,而正确的管道设计除了应充分了解工艺意图,满足工艺生产要求外,还必须首先掌握管道工程的基础知识。 在石油化工工程建设中,配管的材料费约占设备材料总费用的23%,安装工时约占施工总工时的47%,设计工时约占工程设计总工时的40%48%,所以管道设计是石油化工装置设计的重要组成部分,不可忽视。,介绍几个相关管道规范及标准: ASME规范、国内GB标准、德国DIN、日本JIS、英国BS、法国NF。, ASME压力管道规范包括若干部分,每一部分都是美国国家标准, 如:B31.1-动力管道; B31.3-化工厂和石油炼制厂管道; B31.4-液体石油输送管道系统; B31.5-冷冻管道; B31.8-气体传送和分配管道系统。 GB 50316-2000工业金属管道设计规范、GB 50235-2010工业金属管道工程施工规范、GB/T20801-2006压力管道规范工业管道(16,共6部分)、HG/T 20519-2009 化工工艺设计施工图内容和深度统一规定 建筑设计防火规范、石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范等对管道设计也是必须遵循的。,二、管路的连接方式,生产单元中使用的管路,一般都超过标准长度(即厂家按标准生产的 定长管),尤其是石化传输系统所使用的管路,动辄就有几十公里, 乃至几百公里的长度,所以管路的连接也成了管道设计中非常重要的 一环。合理的选择连接方式,不但能节省工时,也能保证工艺的流畅, 增加安全性。 管路的连接方式,大致分为螺纹连接、焊接、法兰连接、承插连接、承插粘结、卡套连接、卡箍连接、其他连接等。 连接方式的选择:应根据管子类别、管径、壁厚、介质、压力、腐蚀 情况、设计要求等进行综合考虑,实际工作中,一般以该项目的工程 要求为准。 对于管子的分类介绍,各个国家标准的划分,这里不一一列举,请参 看石油化工工艺管道设计与安装、石油化工管道设计等专业文 献。,1、螺纹连接,螺纹连接也称丝扣连接(SCRD),是将管端加工成外螺纹,与管件的内螺 纹进行紧密连接的一种方法,一般适用于公称直径50mm(室内明敷上水管 道可150mm)、工作压力低于1.0MPa、介质温度100(373K)的焊接钢 管、镀锌焊接钢管或硬聚氯乙烯塑料管与管或带螺纹的阀门、管件相连接。螺 纹连接时,在螺纹之间常加麻丝、石棉线、铅油等填料。现一般采用聚四氟乙 烯(生料带)作填料,密封效果较好。 螺纹连接适用范围如下(参考): 给水管道:工作压力不超过 1.6MPa,最大公称通径 150mm; 热水管道:工作压力不超过 1.6MPa,最大公称通径 150mm,温度不超100; 饱和蒸汽管道:工作压力不超过 0.2MPa,最大公称通径 50mm; 煤气管道:工作压力不超过 0.05MPa,最大公称通径 10mm; 压缩空气管道:工作压力不超过 0.6MPa,最大公称通径 50mm; 氧气管道:工作压力不超过 0.66MPa,最大公称通径 50mm。 连接管道的管螺纹有圆锥形管螺纹和圆柱形管螺纹。现场用绞板和套丝机加工 的螺纹都是圆锥形管螺纹,某些管配件的螺纹如通牙的管接头和一般阀门的内 螺纹则是圆柱形管螺纹。,1.1螺纹的介绍,螺纹的优点:结构简单、性能可靠、拆装方便、便于制造。 螺纹的分类:按用途可分为紧固螺纹、传动螺纹、管螺纹、专用螺纹。 管螺纹可分为三大类: 英国惠氏管螺纹,牙型角为55,尺寸单位为英寸; 美国布氏管螺纹,牙型角为60,尺寸单位为英寸; 米制锥管螺纹,单位尺寸为毫米。 我国管螺纹标准: GB/T 12716-2011 60密封管螺纹 GB/T 7306-2000 用螺纹密封的管螺纹 GB/T-7307-200155非密封管螺纹,1.2 GB/T 7306-2000 用螺纹密封的管螺纹 与国际标准ISO7/1-1994(未查到最新版本)等效。 用螺纹密封的管螺纹的配合方式及应用场合: 圆柱内螺纹/圆锥外螺纹(低压管路,静载荷环境)如左图。 圆锥内螺纹/圆锥外螺纹(高压管路,变载荷环境)如右图。 允许在螺纹 副 内添加合适 的密封介质 ,例如在螺纹表 面缠胶带 、 涂密封胶等 。, 用螺纹密封的管螺纹的牙型 圆锥螺纹(内螺纹、外螺纹)的基本牙型。,螺距P=25.4/n,牙型高度h=0.640327P,原始三角形高度H=0.960237P, 牙顶和牙底圆弧半径r=0.137278P。(n表示每英寸的牙数), 用螺纹密封的管螺纹的牙型 圆柱内螺纹的基本牙型。,螺距P=25.4/n,牙型高度h=0.640327P,原始三角形高度H=0.960491P, 牙顶和牙底圆弧半径r=0.137329P(n表示每英寸的牙数)。,标记方法,圆锥内螺纹:如Rc1/2 圆锥外螺纹:如R3/4 圆柱内螺纹:如Rp1/2 用螺纹密封的管螺纹的基本尺寸参看下表.,2.2 GB/T 12716-2011 60密封管螺纹 与美国标准ANSI B 1.20.1一般用途管螺纹 中相应部分(圆锥配合部分)等效。 60圆锥管螺纹的配合方式及应用场合: 圆锥内螺纹/圆锥外螺纹。 内外螺纹旋紧后螺纹副自身具有密封能力,使用中允许在螺纹副内加入密封填料以提高其密封的可靠性。, 60圆锥管螺纹的牙型,距P=25.4/n, 牙型高h=0.800000P, 原始三角形高度H=0.866025P, 削平高度f=0.033P。,标记方法,圆锥内螺纹:如NPT1/2 圆锥外螺纹:如NPT3/4 圆柱内螺纹:NPSC 60圆锥管螺纹的基本尺寸参考下表:,螺纹知识扩展,螺纹:在圆柱或圆锥表面上,沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。凸起是指螺纹两侧面的实体部分。又称牙。 螺纹加工:在机械加工中,螺纹是在一根圆柱形的轴上(或内孔表面)用刀具或砂轮切成的,此时工件转一转,刀具沿着工件轴向移动一定的距离,刀具在工件上切出的痕迹就是螺纹。在外圆表面形成的螺纹称外螺纹。在内孔表面形成的螺纹称内螺纹。螺纹的基础是圆轴表面的螺旋线。通常若螺纹的断面为三角形,则叫三角螺纹;断面为梯形叫做梯形螺纹;断面为锯齿形叫做锯齿形螺纹;断面为方形叫做方牙螺纹;断面为圆弧形叫做圆弧形螺纹等等。,螺纹主要分类:螺纹按其截面形状(牙型)分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。其中三角形螺纹主要用于联接,矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。螺纹分布在母体外表面的叫外螺纹,在母体内表面的叫内螺纹。在圆柱母体上形成的螺纹叫圆柱螺纹,在圆锥母体上形成的螺纹叫圆锥螺纹。螺纹按螺旋线方向分为左旋的和右旋的两种,一般用右旋螺纹,只有在特殊情况下使用左旋螺纹,如液化气钢瓶接口是防止其他接头混搅使用,方使用左旋螺纹。再一:由于旋转方向需要防止螺纹松动使用左旋螺纹。还有:连接需要正反螺纹同时存在方能紧固的地方 螺纹的主要参数:外径、内径、中径、螺距、牙型角等。 螺纹画法等其他要求:查看相关标准。 对于螺纹,因为管道设计中涉及到的都不是特别复杂,没有机械制造中要求的配合精度高。所以,了解大致的知识,熟悉螺纹的用法即可。,螺纹分类,螺纹旋向,螺纹连接图例,内螺纹连接的球阀和外螺纹连接的涡轮流量计,2 焊接, 焊接属于不可拆式连接,是在生产活动中普遍采用的一种方式。就压力管道而言,焊接是大多数采用的连接方式,工程中普遍采用的有承插焊(SW)、对焊(BW)。 所有压力管道,如蒸汽、空气、煤气、真空等管道尽量采用焊接。管径大于32mm,厚度在4mm以上者采用电焊;厚度在3.5mm以下者采用气焊。 在施工现场焊接碳钢管路,常采用气焊或手工电弧焊。电焊的焊缝强度比气焊的焊缝强度高,并且比气焊经济,因此,应优先采用电焊连接。,2.1 承插焊,承插焊接的英文翻译为:Socket Weld 通常在DN40的管路上采用承插焊,将管路插进去进行焊接,从而实现管与管、管件、阀门的连接,焊接后形成的焊缝是角焊缝。 承插焊的优点: 没有打坡口的问题; 没有对口错边的问题; 承插口有一定的补强作用; 承插焊的缺点: 焊接后应力状况不好,易发生未焊透现象; 对清洁度要求较高的介质,管端部分由于密封在内部,易残留渣子; 管系内部留有缝隙,缝隙腐蚀敏感介质的管道体系及洁净要求很高的管 道体系不宜用承插焊,对钝化处理过的不锈钢,尤其注意; 对于有RT要求的管道,承插焊形成的角焊缝无法实现;,例图,以上图例为承插焊管路元件,对于不同尺寸的管路,承插焊时,承插的深度是不一样的,承插口的直径略大于管路直径。,2.2 对焊,定义:把两工件端部相对放置,利用焊接电流加热,然后加压完成焊接的电阻焊方法。包括电阻对焊和闪光对焊两种。 对焊的英文翻译为:Butt Weld 通常在DN40的管路上采用对焊,广泛应用于石油化工装置中的易燃、可燃介质,以及其他高的温度-压力参数介质的管道。 对焊的优点: 焊接性能良好,结构强度高; 生产效率高,施工方便,价格便宜,没有泄露点; 焊接后形成的是环焊缝,便于进行无损检测; 对焊的缺点: 焊接前需要对两工件进行轴线的定位; 对管端的坡口有一定的要求,对于厚度较大的管路,坡口形式要求较高;,例图,壁厚不同,采用对焊时,根据焊接工艺规程选择合适坡口。,对接焊缝,施工现场,对焊管件,3.法兰连接,法兰简介:法兰(Flange)又叫法兰盘或突缘。法兰是使管子与管子及和阀门相互连接的零件,连接于管端,也有用在设备进出口上的法兰,用于两个设备之间的连接。法兰上有孔眼,用螺栓使两法兰紧连,法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接法兰、焊接法兰和卡套法兰。法兰连接或法兰接头,是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接。 特点:适用于大管径、密封性要求高的管子连接,如真空管等;也适用于玻璃、塑料、阀件与管道或设备的连接。对铸铁管、衬里管的连接,通常都采用法兰连接,特殊配管的法兰连接,没有标准的法兰管件,由制造厂确定规格尺寸。 法兰连接优缺点: 强度高、密封性能好; 较大管径、压力较高场合比较适合; 设备和管道上都能使用,所以应用较普遍; 加工复杂,成本较高;,法兰连接原理: 垫片放置在两法兰连接面之间,拧紧螺母后,垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形,并填满密封面上的凹凸不平出,使连接严密不泄露。 法兰的分类: 按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰; 按结构型式分,有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰;,图一.连接塔节与塔节的容器法兰,图二.连接设备及阀门用的管法兰,3.1 法兰连接的形式,螺纹连接(Threaded):管和法兰之间通过螺纹进行连接,一般用在低压或者非关键的场合,不需要焊接。 带颈平焊法兰(Slip On):管插入法兰,在管路周围进行圆周焊(两道焊缝),使用方便,生产中使用很广泛,但对于易燃、易爆、高温、高压的场合,不采用此法兰连接。 带颈对焊法兰(Weld Neck):通过法兰外伸的长颈与管路进行对接焊接,焊接影响区与密封面距离远,避免了密封面的焊接变形影响。法兰的长颈端需要开坡口,保证与管路圆滑过渡。一般用在高温、高压、易泄露的场合较多,适用广泛。,
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