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6.2.3承插焊和螺紋連接管件

它一般是指 DN≤40的管道元件,包括彎頭、三通、加強管嘴、加強管接頭、管帽、管箍、異 徑短節、活接頭、絲堵、儀表管嘴、軟管站快速接頭、水噴頭等。

6.2.4 常用管件

國家 :

GB-90 鋼制對焊無縫管件 DN=10-500mm A、 B 系列

GB/T-92鋼板制對焊無縫管件 DN=350-mm A、 B 系列

GB/T-93鍛鋼制承插焊管件 DN=15-80mm A、 B 系列

GB/T-93 鍛鋼制螺紋管件 DN=8-100

GB/T- 鋼制法蘭管件 DN=25-600mm PN 2.0, 5.0, 11.0, 15.0, 26.0MPa 中石化:

SH - 鋼制對焊無縫管件 DN =15-500mm

SH - 鋼板制對焊管件 DN =200-mm

SH -鍛鋼制承插焊管件 DN=10-80mm

化工部 :

HG/T-鍛鋼制承插焊管件 1/2” -11/2” , 及 磅

HG/T-碳鋼、低合金鋼無縫對焊管件 DN=50-600mm

PN 25, 40, 64, 100kg/cm2

HG/T-鋼制有縫對焊管件 DN=300-mm

石油部 :

SY/T-鋼制對焊管件 DN=15-600mm

各種管件,對焊無縫和鋼板制對焊管件均等有效采用 ANSI B16.9和 ANSIB16.28。鍛鋼 制承插焊和螺紋管件均等有效采用 ANSI B16.11。但各同類管件的結構尺寸不盡相同。

6.3法蘭及緊固件

法蘭、墊片及螺栓三者組成管道中可拆卸的連接結構,壓力管道中應用很普遍也是一種很重 要的連接形式。通常,法蘭、螺栓與墊片三者共同構成一個密封副,三者共同作用,相輔相 承,才能保證接頭的良好密封。

盲板、 8字盲板、限流孔板、混合孔板等與法蘭、墊片及螺栓關系比較密切,常與它們配合 使用,一起進行介紹。

6.3.1法蘭

法蘭是確定管道公稱壓力等級的基準件。由前面的介紹可知,法蘭的種類很多,不同型式的 法蘭,其密封性能不同,適用場合也不同。在這里僅討論不同型式的法蘭應如何選用,僅供 參考。

a. 法蘭種類

◆ 結構型式 管道法蘭按與管子的連接方式分為以下六種基本類型:平焊、對焊法、承插 焊、松套、螺紋法蘭和整體法蘭,如圖 6-1。

圖 6-1 管道法蘭與管子的連接方式

◆密封面型式 法蘭密封面有全平面、凸臺面、凹凸面、榫槽面、環槽面等五種。見圖 6 -2。

圖 6-2 法蘭密封面型式

◆ 法蘭代號

不同的其法蘭的密封面及型式的名稱、代號略有區別。見表 6-1、表 6-2。

表 6-1 密封面名稱及代號對照表

表 6-2 結構型式代號對照表

b .結構型式的選用:

平焊法蘭:多用于介質條件比較緩和的情況下,如低壓非凈化壓縮空氣、低壓循環水,它的 優點是價格比較便宜;

對焊法蘭:較常用的一種,它與管子為對焊連接,焊接接頭質量比較好,而且法蘭的頸部利 用錐度過渡,可以承受較苛刻的條件;

承插焊法蘭:常用于 PN≤10.0MPa , DN≤40的管道中;

松套法蘭:常用于介質溫度和壓力都不高而介質腐蝕性較強的情況。當介質腐蝕性較強時, 法蘭接觸介質的部分 (翻邊短節 ) 為耐腐蝕的高等級材料如不銹鋼等材料,而外部則利用低等 級材料如碳鋼材料的法蘭環夾緊它以實現密封;

整體法蘭:常常是將法蘭與設備、管子、管件、閥門等做成一體,這種型式在設備和閥門上常用。

b. 密封面型式的選用:

全平面密封面:常與平焊型式配合以適用于操作條件比較緩和的 (PNg1.0)工況下;常用于鑄 鐵法蘭或與鑄鐵連接的鋼法蘭;

凸臺面密封面:是應用較廣的一種型式,它常與對焊和承插焊型式配合使用,在 " 美式法蘭 " 中,常用在 PN2.0、 PN5.0和部分 PN10.0MPa 壓力等級中;在 " 歐式法蘭 " 中則常用在 PN1.6、 PN2.5MPa 壓力等級;

凹凸面密封面:常與對焊和承插型式配合使用,在 " 美式法蘭中不常采用,在 " 歐式法蘭 " 中常 用在 PN4.0、 PN6.4MPa 等級中。但它不便于墊片的更換;

榫槽面密封面:使用情況同凹凸面法蘭;

環槽面密封面:常與對焊連接型式配合 (不與承插焊配合 ) 使用,主要用在高溫、高壓或二者 均較高的工況。在 " 美式法蘭 ' 中,常用在 PN10.0(部分 ) 、 PN15.0、 PN25.0、 PN42.0MPa 壓力 等級中。在 " 歐式法蘭 " 中常用在 PNl0.0、 PN16.0、 PN25.0、 PN32.0、 PN42.0。

6.3.2螺栓 /螺母

選擇法蘭連接用緊固件材料時,應同時考慮 管道操作壓力、操作溫度、介質種類和墊片類型 等因素。

墊片類型和操作壓力、操作溫度一樣,都直接對緊固件材料強度提出了要求。例如,采用纏 繞式墊片密封的低壓劇毒介質管道的法蘭連接,盡管管道的操作壓力和溫度都不高,但因為 使纏繞式墊片形成初始密封時所需要的比壓力較大, 從而要求緊固件的承受載荷也大, 因此, 在這種情況下就要求緊固件采用高強度合金鋼材料。

合金鋼螺柱均應采用高級優質鋼 . 即材料牌號后均應加字母 A ,如 35CrMoA 、 25CrMoVA 根據結構型式的不同,螺栓可分為六角頭螺栓和雙頭螺栓 (又稱為螺柱 ) 兩類,而雙頭螺栓又 分為通絲和非通絲兩種。

六角頭螺栓 :常與平焊法蘭和非金屬墊片配合用于操作較緩和的工況下。六角頭螺栓常用材 料是 BL3或者是 Q235B ;

雙頭螺栓 :常與對焊法蘭配合使用在操作條件比較苛刻的工況下,其中,因為通絲型雙頭螺 栓上沒有截面形狀的變化,故其承載能力強。而非通絲型雙頭螺栓則相對承載能力較弱。

螺母材料常根據與其配合的螺栓材料確定, 這些組合在一般的中都有規定。一般情況下, 螺母材料應稍低于螺栓材料,并保證螺母硬度比螺栓硬度低 HB30左右。

6.3.3墊片

墊片是借助于螺栓的預緊載荷通過法蘭進行壓緊,使其發生彈塑性變形,填充法蘭密封面與 墊片間的微觀幾何間隙,增加介質的流動阻力,從而達到阻止或減少介質的泄漏的目的。墊 片性能的好壞以及選用的合適與否對密封副的密封效果影響很大。

常用的墊片可以分為三大類,即非金屬墊片、半金屬墊片和金屬墊片。

a. 非金屬墊片:

石棉橡膠墊片 ,它是通過向石棉中加入不同的添加劑壓制而成。在美國,很多中都將石 棉制品列為致癌物質而禁用。但在世界范圍內,石棉仍以其彈性好、強度高、耐油性好、耐 高溫、易獲得等優點而得到廣泛應用。

適用范圍 :T≤260℃, PN≤2.0MPa (SH )

T≤400℃, PN≤4.0MPa (國標)

用于水、空氣、氮氣、酸、堿、油品等介質工況下。

聚四氟乙烯 (PTFE)包覆墊片:

適用范圍 :T =-180~200℃, PN≤4.0MPa

常用于低溫或者要求干凈的場合下

b. 半金屬墊片

半金屬墊片 有纏繞式墊片、金屬包覆墊片和 柔性石墨纏繞墊三大類 。

纏繞式墊片 :是半金屬墊片中較理想、也是應用較普遍的墊片。

特點:壓縮回彈性好、強度高,有利于適應壓力和溫度的變化,能在高溫、低溫、沖擊、振 動及交變載荷下保持良好的密封性能。

纏繞鋼帶:20、 1Cr13、 0Cr19Ni9、 0Cr18Ni10Ti 、 0Cr17Ni12Mo2等材料

非金屬纏繞帶:特制石棉 、 柔性石墨帶和聚四氟乙烯帶 ,

適用范圍 :PN =2.0~10.0MPa

表 6-3纏繞式墊片的型式及代號

表 6-4 常用纏繞式墊片的使用條件

鐵包式墊片:密封性能不如纏繞式墊片,故壓力管道中用的不多,它常用在換熱器封頭等大 直徑的法蘭連接密封副上。

柔性石墨復合墊 由沖齒或沖孔金屬芯板與膨脹石墨粒子復合而成。適用于突面、 凹凸面和榫 槽面法蘭。

c. 金屬墊片

金屬墊片常用在高壓力等級法蘭上,以承受比較高的密封比壓。常用的金屬墊片有平墊、八 角形墊和橢圓型墊三種。

金屬平墊片 :常與凸臺面、凹凸面、榫槽面法蘭使用。

八角形金屬墊片和橢園形金屬墊片 :常與環槽面法蘭使用。與橢圓形金屬墊片相比八角形金 屬墊片容易加工,故其應用比較多。

金屬墊片的材料應配合法蘭材料選用,且要求墊片硬度比法蘭密封面硬度低 (不少于 HB30) 。

6.3.4盲板、 8字盲板、限流孔板和混合孔板

它們常被夾在兩片法蘭之間以實現不同用途。

它們都應有兩個和匹配法蘭同樣的密封面。

例:某工程把下列條件的管道編在一個管道等級中,管道材料為 20:

蒸汽 設計壓力為 1.6 MPa,設計溫度為 330 °C

蒸汽 設計壓力為 2.6 MPa,設計溫度為 260 °C

如果不考慮法蘭選用的溫度 -壓力問題,請寫出該管道等級的較小壓力級別,并寫出兩種 以上的法蘭、墊片的組合形式。

答:1)壓力級為:4.0MPa ;

2) a 、 HG 法蘭 PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0帶內環纏繞墊。

PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0柔性石墨復合墊

b 、 GB 法蘭 PN4.0 WN-MF;墊片:PN4.0 帶內環纏繞墊。

PN4.0 SO-RF;墊片:PN4.0 帶外環纏繞墊

c 、 JB 法蘭 PN4.0 WN-MFM;墊片:PN4.0帶內環纏繞墊。

6.4閥門及其它管道設備

工程上應用的閥門種類很多, 常用的閥門 :

有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、疏水閥、安全閥、調節閥等。

常用的其它管道設備 :如膨脹節、過濾器、視鏡、阻火器等

如何正確選用閥門及其它管道設備是一個比較復雜的問題, 內容較多, 這里只作簡單的介紹。

6.4.1閥門的質量要求

a. 內漏問題

是否有內漏或內漏的大小是衡量一個閥門質量的主要技術指標,對于壓力管道來說,處理的 介質大都是可燃、易燃、易爆、有毒的介質,閥門關閉時,希望通過閥板的泄漏 (內漏 ) 越少 越好,甚至有些介質的泄漏要求為零。常用的評判閥門內漏的有 API598、 ANSI B16.104和 JB/T。

b. 外漏問題

外漏是指通過閥桿填料和閥蓋墊片處的介質外泄漏。它同樣是衡量閥門好壞的一個重要指標。對有些介質,外漏的要求甚至比內漏要求更嚴格,因為它直接泄入大氣,會直接引起事故造 成人身傷害。對于這種情況, 有時不得不采用波紋管密封閥或隔膜閥來保證閥門的外漏為零。限制外漏的目前大多數采用美國環保局的限定,即不超過 500ppm 。

c. 材料質量

材料質量是衡量閥門強度可靠性和使用壽命的一個重要指標。眾所周知, 大多數 DN≥50的閥 門都是鑄造閥體,如果質量不好, 會直接影響到閥門的可靠性和使用壽命。ASTM 和我國的 材料通常情況下的要求都是比較低的,為了保證在苛刻情況下材料能較好地適應操作條 件的要求,這些中都設置許多選擇性附加檢驗項目,設計人員如何根據使用條件來選擇 這些附加項目是一個技術性很強的問題,如果要求不當,會無意義的增加基建投資。

d. 閥門出廠前試驗要求

1) 閥門出廠前要根據 JB/T-《閥門的檢驗與驗收》 進行殼體壓力試驗和密封試驗。密封試驗分上密封、低壓密封和高壓密封試驗。

2) 根據閥門類別不同選擇密封試驗。閘閥和截止閥要進行上密封和低壓密封試驗。

3) 殼體壓力試驗,一般采用溫度不超過 52℃的水或粘度不大于水的非腐蝕性流體,以 38℃ 時 1.5倍的公稱壓力進行。

4) 低壓密封試驗,一般采用空氣或惰性氣體,以 0.5~0.7MPa 壓力進行。

5) SH《石油化工鋼制通用閥門選用、 檢驗及驗收》 對不同等級的壓力管道提出了相應的 檢驗要求,比 JB/T要求更嚴格。

6.4.2閥門規格書的內容

通用閥門規格書應包括下列內容:

1)采用的代號;

2)閥門的名稱、公稱壓力、公稱直徑;

3)閥體材料、閥體對外連接方式;

4)閥座密封面材料;

5)閥桿與閥蓋結構、閥桿等內件材料,填料種類;

6)閥體中法蘭墊片種類、緊固件結構及材料;

7)設計者提出的閥門代號或標簽號;

8)其它特殊要求。

國內現行的閥門型號表示方法,對閥桿及內件材料、填料種類、中法蘭墊片種類、中法蘭緊 固件材料種類等均無規定,不能全面說明閥門的屬性。